1 超高层结构团队主要研发项目
1.1 250m以上超高层结构设计关键技术
其他
学术前沿 | 走访同济设计集团、全国工程勘察设计大师丁洁民设计团队
丁洁民大师设计团队成立于2000年，以研发创新技术、创造精品工程为宗旨，主要从事建筑结构分析、设计与咨询服务等方面的工作。团队依托于结构高端设计理念和设计方法，以超高层建筑结构设计、大跨复杂空间结构设计为优势，致力于为业主提供优秀的结构设计综合产品。
丁洁民大师设计团队由“超高层结构团队”和“大跨度空间结构团队”组成，聚集了资深教授级高级工程师、高级工程师、工程师、博士后等多层次人才。
TJAD超高层结构团队由同济设计集团总工程师、全国工程勘察设计大师丁洁民、同济设计集团工程技术研究院副总工程师吴宏磊领衔，现有成员9人，其中博士5人、硕士3人。团队在超高层结构设计、减隔震技术、复杂连体结构等领域均具有深厚的研究积累。
TJAD大跨空间结构团队由丁洁民总工、同济设计集团工程技术研究院院长张峥及总工何志军领衔，现有成员13人，其中博士5人，硕士8人，2人从事博士后研究工作。团队在张拉结构体系、数字化设计、新材料应用、新工艺研发等领域均具有深厚的研究积累。
自组建以来，团队取得国家专利近20项，出版书籍5本，发表论文近230篇，获得奖项近120个，服务工程项目近200个。
2019年4月8日下午，《建筑结构学报》编辑部一行4人走访了丁洁民大师设计团队。交流会上，丁总对编辑部一行到访表示热烈欢迎，张峥博士和吴宏磊博士分别对“大跨度空间结构团队”和“超高层结构团队”开展的重大工程及科研成果进行了介绍。
➤➤ 丁洁民大师设计团队
➤➤ 交流现场
21世纪初，我国城市化发展迅速，超高层建筑迎来建设高潮。从2008年开始，团队对国内250m以上超高层建筑进行大数据分析，统计建筑高度、分布区域、抗震设防烈度、基本风压、结构材料、结构体系等信息，作为课题研究的数据库。基于大数据分析结果，针对250m以上超高层结构设计关键技术进行深入研究，主要研究内容包括结构体系、构件选型与节点设计、竖向荷载优化、超高层建筑风荷载及气动优化研究、超高层结构抗震性能化研究、结构高宽比研究、高强材料应用研究等。通过深入、系统的研究，取得了一系列的技术创新成果。相关研究结果已发表论文37篇，其中发表在《建筑结构学报》上有16篇。特别是题为《我国高度250m以上超高层建筑结构现状与分析进展》论文被评为“2012-2016年《建筑结构学报》高被引论文榜单第一名”，并被评为“《建筑结构学报》创刊四十周年经典学术论文”。
1.2 减隔震技术
中国高烈度地震区分布广泛，我国主要城市与超高层建筑在高烈度地震区的分布比例达到30%，对结构抗震设计提出了高标准要求。因此，TJAD超高层结构团队针对消能减震技术和隔震技术展开了深入研究。
1.2.1 消能减震技术
黏滞阻尼伸臂技术：将传统刚性伸臂桁架与黏滞阻尼器相结合而形成的一种带黏滞阻尼器的伸臂桁架，是黏滞阻尼器的一种创新性应用方式。超高层结构团队从2012年开始，通过与同济大学吕西林教授团队合作，针对黏滞阻尼伸臂技术的抗震性能进行系统性的研究，包括阻尼器与伸臂桁架组合方式、黏滞阻尼伸臂减震机理、黏滞阻尼伸臂参数研究、黏滞阻尼伸臂竖向布置研究、黏滞阻尼伸臂布置数量研究、黏滞阻尼伸臂结构设计方法等，取得了集成性的研究成果。
黏滞阻尼墙技术：黏滞阻尼墙由日本学者Mitsuo Miyazaki首先于20世纪80年代发明，是一种可作为墙体安装在结构层间的阻尼装置，具有良好的耗能减震能力。黏滞阻尼墙在日本得到广泛应用，但在国内应用很少。因此，从2014年开始，TJAD超高层结构团队通过与日本藤田公司冯德民首席研究员合作，针对黏滞阻尼墙减震技术进行系统性的研究，包括黏滞阻尼墙的模拟方法、黏滞阻尼墙减震机理、黏滞阻尼墙参数研究、黏滞阻尼墙平面布置研究、黏滞阻尼墙竖向布置研究、黏滞阻尼墙结构设计方法等，取得了集成性的研究成果。
1.2.2 隔震技术
隔震结构通过设置隔震层，可有效减少输入到上部结构的水平地震作用。从2015年开始，超高层结构团队通过与同济大学吕西林教授团队合作，对隔震技术进行深入研究，包括隔震结构的减震机理、隔震装置的模拟方法、隔震层平面与竖向布置研究、黏滞阻尼器参数研究、混合减隔震技术研究、隔震结构设计方法等，取得了集成性的研究成果。特别是针对高烈度区高层建筑抗震难题，提出了混合减隔震体系。该体系在传统隔震体系的基础上，增加速度型阻尼器，可有效降低大震下隔震层侧向变形，同时提高隔震层的恢复能力，相关研究成果已在多个高层建筑中得到应用。
以上消能减震技术与隔震技术的相关研究结果已发表论文22篇，其中发表在《建筑结构学报》上有9篇；出版书籍2本，分别为《黏滞阻尼技术工程设计与应用》和《减隔震建筑结构设计指南与工程应用》。
消能减震技术与隔震技术的研究成果已经在近30栋高层和超高层项目中得到应用。课题研究成果“减隔震（振）成套技术研究与工程应用”获得2018年上海市建筑学会科技进步奖一等奖。
1.3 连体结构设计关键技术
目前，国内很多办公高层建筑为提高建筑用地效率而采用连体建筑形式，从而给结构设计带来诸多难题。从2006年开始，超高层结构团队针对复杂连体结构设计关键技术展开研究，主要研究内容包括主体结构体系选型、单塔刚度设计基本原则、连体结构体系与连接方式选择、连体楼板设计、连体节点设计、连体施工等，取得一系列的研究成果。
课题组研究成果已应用于杭州市民中心、郑州物流大厦、腾讯滨海大厦、郑州报业大厦、上海国际设计中心、郑州建设大厦等多栋复杂高层连接建筑。
1.4 结构分析技术
从2006年开始，超高层结构团队针对结构分析的一些关键技术进行深入研究，包括软件选取、模型建立方法、单元模拟、地震波选择、关键参数设定、阻尼比选取、动力方程积分方法选择等，形成了一套大型复杂高层和超高层结构分析技术。
在国内率先应用大型有限元软件Abaqus建立超高层建筑结构的精细化分析模型，对罕遇地震下超高层建筑结构的性能进行精确模拟。采用国外先进的三维整体结构弹塑性分析与抗震性能评估软件Perform-3D，对复杂高层结构进行弹塑性分析及抗震性能评估。
2 典型工程案例
超高层结构团队通过对相关课题系统性的研究，有效地提高了同济院高层和超高层建筑领域的设计能力和水平，课题相关研究成果已应用于近20栋超高层项目、近30栋减隔震项目。
2.1 上海中心大厦
项目概况：上海中心大厦位于上海市浦东银城中路501号，陆家嘴金融中心区Z3-1、Z3-2地块，与金茂大厦、上海环球金融中心组成了“品”字形建筑群。上海中心大厦地上127层，地下5层，建筑总高度632m，总建筑面积57.8万m2，其中地上41万m2，地下16.8万m2，基地面积30368m2。上海中心大厦是一幢集办公、酒店、商业、观光为一体的现代化多功能摩天大楼，建成时为中国第一、世界第二高楼。
结构设计特点：上海中心大厦超高、极富创意的建筑造型以及结构功能要求为结构设计带来了极大的挑战。针对本项目高难度的结构设计，采用了多项结构创新技术，包括深厚软土地基基础设计技术、超高层建筑巨型结构体系设计技术、大尺度受力构件及复杂连接节点设计技术、电涡流TMD阻尼器系统设计技术、基于性能的抗震设计技术及悬挂支撑玻璃幕墙体系设计技术。
多项创新技术在上海中心大厦结构设计中的成功应用，解决了项目技术难题，确保了项目的顺利建设，产生了显著的经济效益和社会效益。上海中心大厦的悬挂式幕墙结构设计出版专著一本。
获得奖项：
2016年世界最佳高层建筑 (CTBUH)
2016年杰出工程奖(IABSE)
2018年中国建筑学会建筑结构设计奖·一等奖
2018年中国建筑学会建筑幕墙设计奖·一等奖
2019年上海市科学技术进步奖·特等奖
2.2 昆明滇池国际会展中心S2
项目概况：滇池国际会展中心S2位于云南省昆明市南市区新城启动区核心位置。该项目主要功能为办公。整个建筑由塔楼和裙房组成，其中塔楼部分建筑面积为120976m2，裙房部分建筑面积为6324 m2，地上总建筑面积为127300 m2。塔楼主体结构地上46层，结构高度209.3m。
结构设计特点：项目位于8度高烈度地震区（0.2g），采用消能减震装置改善结构的抗震性能。为达到大震下25%的减震效果，组合采用多种消能减震技术，包括黏滞阻尼伸臂减震技术、黏滞阻尼墙减震技术、金属耗能连梁减震技术及屈曲约束支撑（BRB）减震技术。
昆明滇池国际会展中心S2项目组合使用速度型与位移型多项减震技术，使黏滞阻尼伸臂与黏滞阻尼墙在多遇、设防、罕遇地震下均耗能，金属耗能连梁和屈曲约束支撑多遇地震下不屈服耗能，提供刚度，在设防、罕遇地震下屈服耗能。保证结构在大震下25%的减震效果，显著提高了结构的抗震性能。
2.3 上海博物馆东馆
项目概况：上海博物馆东馆位于上海浦东新区杨高南路、世纪大道、丁香路交汇处的花木10街坊地块北侧（10-03A）地块，本项目地上六层，地下二层，建筑高度45m，总建筑面积107000m2，地上部分建筑面积为81000m2,地下部分面积为24000m2。
结构设计特点：本项目为特大型博物馆，设计使用年限100年，地震作用需放大1.3~1.4倍；博物馆馆藏文物珍贵，应采用有效措施保护藏品在地震作用下不受损坏；结构存在多处无柱大空间，竖向贯通柱较少，角部存在大跨度及大悬挑桁架；采用“型钢混凝土柱+钢梁+黏滞阻尼墙+屈曲约束支撑”的组合减震方案，保证结构在地震作用下具备良好的抗震性能。
考虑采用黏滞阻尼墙和屈曲约束支撑两种减震装置：黏滞阻尼墙在小、中、大震作用下均发挥耗能作用；屈曲约束支撑在小、中震下提供刚度，控制结构扭转，保证结构变形在限值范围内，在大震下屈服耗能。通过黏滞阻尼墙与屈曲约束支撑的组合使用，保证结构具有足够的整体刚度以及良好的耗能机制。
2.4 喀什农商银行总部大楼
项目概况：喀什农商银行总部大楼位于新疆省喀什市深喀大道南侧，为高层办公楼。项目总建筑面积34481m2，其中地上部分总建筑面积30640m2。项目由高层主塔楼和裙房组成，其中高层塔楼主体结构地上19层，建筑高度81.8m，地下1层，层高5.1m。裙房主体结构地上2层，建筑高度16m，地下1层，层高5.1m。高层塔楼采用框架-核心筒结构体系，并在地下室1层以下设置基础隔震层。
结构设计特点：本项目抗震设防烈度高，为8度（0.3g），地震作用大，抗侧需求高；建筑立面要求尽量通透，不设置周边剪力墙；采用隔震技术有效减小上部结构地震作用；在隔震层设置黏滞阻尼器，控制隔震层变形同时增加结构地震耗能能力。
本项目采用隔震技术后，减小上部结构地震作用，实现上部结构降一度设计目标，有效提高了结构的整体抗震性能；同时，上部结构可去掉周边剪力墙、减小主要框架柱截面尺寸以及核心筒外墙厚度，构件截面尺寸得到明显优化，有效地提升建筑的使用功能。
2.5 腾讯滨海大厦
项目概况：本项目位于深圳市南山区滨海大道与白石路交界处，项目总用地面积18650.95m2，总建筑面积343253.06m2。本项目由两栋塔楼、五层裙房和四层地库组成。地上部分为研发大楼，地下室主要用作研发配套停车场。南塔50层，屋面高度255m，北塔40层，屋面高度194m，两栋塔楼由三道连体相连，三道连体具有不同的建筑功能。项目位于7度设防地震区（0.1g），为双塔为不等高的超高层建筑，且平面夹角约为18°。
结构设计特点：在竖向荷载和水平荷载作用下，高塔和矮塔均能独自成立；三道连体与塔楼刚性连接；在连接部位，使两栋塔楼抗侧刚度尽量接近，降低连体设计难度。
本项目通过采用先进的连体结构设计理念与创新技术，包括恰当的主体结构体系设计、单塔刚度设计原则、加强层设计、屈曲约束支撑布置、连接方式等，解决了由于复杂的建筑造型与建筑功能给结构设计带来诸多挑战，确保整个结构的安全与经济，实现复杂的建筑造型与建筑功能，满足建筑师的高标准要求。
获得奖项：
2018 Best Tall Building Asia & Australia Award of Excellence (CTBUH)
2018 The Award for Tall orSlender Structures Shortlisted(IStructE)
2018年中国建筑学会建筑结构设计奖·二等奖
大跨度空间结构团队系统总结了在空间结构工程领域的五个新，即新体系、新方法、新工艺、新材料，以及在技术之上发展的新思维。
1 新体系——张弦结构
大跨度张弦结构设计是同济大学建筑设计研究院的一个亮点技术，也是大跨度空间结构团队的技术研究在其中作出了很大的贡献，研究曾获得包括中国建筑学会科技进步奖及上海建筑学会科技进步奖在内的多项荣誉。已建成的代表作品包括同济大学嘉定校区体育馆、绍兴金沙-东方山水商务休闲中心水馆、长沙国际会展中心等。
2010年上海世博会主题馆的建筑创意来源于上海传统建筑的老虎窗，结构设计上，张弦桁架采用形式新颖的V形撑杆，构成了跨度达126m的超大空间，建成时是亚洲最大单层室内展厅，同时采用了黏滞阻尼支撑及普通钢支撑形成混合支撑体系，共同抵抗风、地震等侧向力。该项目获得包括2012年中国土木工程学会成立100周年百年百项杰出土木工程、2011年第十届詹天佑奖、2011年全国勘察设计行业奖结构专业一等奖、2011年第七届中国建筑学会优秀建筑结构设计奖一等奖、2011年教育部优秀结构设计一等奖、2011年上海市优秀勘察设计一等奖在内的一系列奖项。
长沙会展中心的下凹张弦梁则结合建筑潇湘水云的造型特点，结构体系的下凹受力特点使柱顶的边界条件为固定铰接，对于平面张弦梁下凹的造型，结构单元并不稳定，撑杆容易发生平面外失稳，采用双拉杆及半刚接稳定措施。同时，结合设计进行了相关节点性能试验，理论和试验共同保证了这一新颖结构形式的实现。该项目获得了2018年中国建筑学会优秀建筑结构设计二等奖。
2 新方法——参数化设计
近年计算机技术的迅速发展，使得数字化设计成为建筑领域中的重要技术，大跨度空间结构团队在这方面很早也开展了相关研究，结构参数化设计的技术最早在21世纪初的上海交响乐团音乐厅异形屋盖、上海中心大厦外幕墙等复杂结构的设计中开始萌芽运用，近年更是得到了长足发展，结合BIM、建筑可视化、智能建造相关领域技术，成立了上海建筑数字建造工程技术研究中心。目前，大跨度空间结构团队对参数化设计技术进行了研究，除了对高难度复杂项目的几何、力学可以进行精细化找形、分析、优化、施工指导之外，对常规项目，在团队内部独立编程开发的工具链的支持下，短时间内可以快速设计出图，在效率方面形成市场竞争力。
团队设计建成的代表作品包括米兰世博会中国企业联合馆、遵义奥体中心体育场等，其中米兰世博会中国企业联合馆中的树状柱筒与传统钢管工艺完全不同，是由内外两层完整镂空钢板叠合焊接而成，设计下料到加工完成过程完全通过数字技术控制整个空间钢板构件的形状，建成效果获得中意双方建筑师一致高度评价，获得2017年教育部优秀工程设计一等奖。
遵义奥体中心体育场项目则针对建筑曲面特点，采用参数化技术生成所有建筑结构构件，大大提高了建模效率和精确性。项目中为了控制造价，立面构件通过以直代曲，其中的曲面误差通过计算机精确测量控制，保证幕墙与构件不会脱空。建造过程中始终采用现场实测数据与设计空间坐标数据校核，控制施工误差，整体建成效果相当好。
3 新工艺——开合屋盖
开合屋盖结构设计技术也是大跨度空间结构团队的一个技术亮点，团队对开合屋盖技术的研究始于2006年前的南通体育场和同济大学本部游泳馆项目。
近年大跨度空间结构团队在开合屋盖技术方面的一个代表作是同济大学嘉定校区的游泳馆，该项目屋面与立面一体化设计，落地式整体开合。通过建筑和景观布局形成有效隔断，解决屋盖开启状态下的安保问题，降低管理难度。其驱动系统采用齿轮齿条啮合的方式，解决屋盖的水平推力和上拔力问题。屋盖打开后，整个游泳馆犹如无边泳池一般，加上清新的绿建通风设计，对学生而言可以算是一种轻奢的体验。
4 新材料——木结构与铝合金结构
木材、铝材等新型建筑材料具有绿色、环保的优势，但从目前市场而言，经济性相对不足，大跨度空间结构团队针对新材料的问题，与同济大学团队共同开发了一系列组合材料结构的技术，解决了钢-木结构、钢-铝结构的设计实践中包括材料刚度协调，节点设计、材料化学反应隔断等一系列技术问题。
上海崇明体育训练基地是大跨度空间结构团队近年在新材料领域的代表作，其中游泳馆结构体系采用钢—胶合木组合结构。对木结构连接节点采用的新型节点形式，进行了专门的实验研究。其构件和细部节点进行精细化设计，结构与建筑的融合度高。而训练馆的结构则采用铝合金单层网壳结构。通过与钢结构组合使用，受力合理，同时实现造价最经济。
5 新思维——建筑结构协调设计
将新技术应用在与设计相协调的合适之处，其价值可以成倍放大。结构成就建筑之美，是大跨空间结构优秀作品共同特质，也是结构工程师应当努力追求的目标。
大跨度空间结构团队近期开展了一个由结构工程师主导的景观步行桥工程设计，该景观步行桥跨度达135m，主体是轻型结构体系，三岔Y形无柱布局，采用单侧非对称悬索及桁架体系的刚柔结合的结构方案，综合了全张拉空间索杆系统找形、桥面扭转平衡控制、人致振动及地铁振动控制、施工过程设计及结构监测等多方面技术，技术难度与复杂性不言而喻。桥梁处于建筑中轴线旁，以轻巧的体量与雕塑一般的形态平衡周边的建筑布局，对周边整个景观空间起到画龙点睛的效果。该方案得到建筑师的高度好评，也是结构工程中技术与设计结合的典范。
6 技术应用
大跨度空间结构团队就大跨度空间结构建筑，包括形态复杂的体育建筑、跨度大立面高功能复杂的会展建筑、空间流线复杂、质量要求严苛的交通建筑以及其他富有挑战的复杂的空间结构等进行了研究，如北京大学邱德拔体育馆到上海东方体育中心室外跳水池、大连高铁北站、重庆高铁西站等，以及威海会展中心到西安丝路国际会展中心、上海博物馆东馆、西安国际会议中心等。每个项目都实践着团队的技术和理念创新，铭刻了团队工程师的勤劳与智慧。
作为研究生导师，丁洁民大师19年来在工程实践及设计研究中培养了大量人才，至今共培养学生70余人，毕业硕士48人，博士21人，在读硕士6人，博士1人。丁总所培养的学生分布于中国的大江南北，在投资、建设、设计、咨询、施工、运营以及高校教学的建筑全产业链条上都有他们的身影。
对于研究生的培养，丁洁民大师认为重要的是形成技术梯队，团队内一方面形成良好的自上而下的传、帮、带技术氛围，另一方面也要自下而上地借助年轻人的思想带来新的活力，避免技术僵化。新技术的研究、集成、培训、推广、交流、再研究形成良性循环，才能不断前进发展。
而对于新时期的研究生培养，丁洁民大师团队则认为要面向未来，让年轻人觉得结构工程不仅是了不起的，也是有趣的，突破结构工程师只是单一领域专家的固有局限，培养有多学科综合能力的交叉人才。
立足上海国际化都市，丁洁民大师团队积极参与了包括英国结构工程师学会（IStructE）、国际桥梁与结构协会（IABSE）、国际薄壳与空间结构协会（IASS）、世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）、结构工程师世界大会（SEWC）等国际专业组织。从2006年起团队开始在国际舞台上亮相，发表主题演讲，参与世界各地同行的交流，将国内最新的行业动态与国际同行分享，也将国外新的技术和思维引进国内。
作为英国结构工程师学会中国组主席，丁洁民大师极力推动中英两国注册结构工程师之间的交流和资格互认工作，发展了一批IStructE的中国会员，帮助高水平的中国注册结构工程师获得国际承认的执业资格，走向国际舞台，有效促进中国结构工程行业的国际化发展。2018年，丁洁民大师获得了IStructE的金质奖章，是史上第三位获奖的华人，前任得主包括Felix CANDELA、Ove ARUP、William BAKER等。除此之外，丁洁民大师在2017年获得结构工程师世界大会（SEWC）的终身荣誉奖，在最近举办的2019世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）中，获得杰出贡献奖。
最后，丁洁民大师团队表示，结构工程的发展应该面向未来，除了跨国的同行交流之外，团队也通过上海工程技术研究中心的平台开展跨专业的学习与合作，从不同领域汲取营养。不固步自封，结构工程才能走得更远。
通过学术走访，近距离感受到设计大师及其主创团队对设计和科研的执着与热情，思想与智慧。作为编辑，我们受益匪浅！本次活动的顺利进行，特别感谢同济大学建筑设计研究院丁洁民总工程师及设计团队的大力支持！在此，《建筑结构学报》编辑部的全体工作人员深表谢意！
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