上海最具未來感的建築,上海虹橋SOHO,扎哈·哈迪德設計

薩哈·哈帝 建築 設計 SOHO中國 上海 交通 經濟 貝克街的札記 2019-05-03

凌空SOHO由世界著名建築師Zaha Hadid(扎哈 哈迪德)擔綱總設計,是扎哈在上海的首個建築作品,也是SOHO中國在上海的代表作。

項目緊鄰虹橋交通樞紐,總建築面積約35萬平方米,集辦公、商業於一體,預計2014年完工,將成為進入上海的門戶性新地標。

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設計靈感來源於虹橋交通樞紐這一地理位置,凌空SOHO打破傳統的建築語言,擁有超前衛的流線型外觀和豐富的空間變化,充分展現出“速度與激情”的設計理念。

在虹橋機場周邊建築限高40米的情況下,建築形體強調了水平的流動與連結。

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凌空SOHO由四棟建築組成,建築端頭的設計讓人聯想到高鐵車頭,極具動感。

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最高落差約40米的空中連橋,俯瞰或仰望,如置身大自然中的峽谷,震撼非凡。

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面積超過7000平米的下沉式廣場,不僅將剪力牆結構848區流暢連接,更提供了一個巨大的公共休閒空間。

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1 工程概況

虹橋搜侯(SOHO)位於上海市長寧區臨空經濟園區,緊鄰外環路和虹橋機場。場地東西長約466m,南北長約260m,佔地8.6萬m2,整個場地內均設有地下室,共有2層,主要功能為車庫、設備用房、影院和配套用房,地下2層部分設有人防區域。地上部分由4棟狹長彎曲的建築單體穿過基地,劃分出3個庭院空間,庭院部分建築植被覆土厚1.5m,並設有4個下沉廣場,各建築單體均為11層,建築總高度均為40m,主要為商業、辦公綜合性建築。項目總建築面積約35萬m2。建築效果圖見圖1。

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圖1 虹橋搜侯(SOHO)

由西向東將4個塔樓分別命名為1~4號樓,見圖2。1~4號樓建築縱向長度分別為155,269,302,165m,各塔樓橫向寬度均為25m,塔樓之間通過設在3層的1~3號連廊(各為一層層高)和設在10~11層的4~6號的連廊(各為兩層層高)相互聯繫起來,形成大底盤超長多塔多連體的複雜結構。各塔樓兩端部為造型統一的火車頭形曲面,從2層挑空之後向上逐層收進。

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圖2 虹橋搜侯(SOHO)平面效果圖

2 結構概念設計

2.1 結構體系

本工程4個塔樓主體結構採用現澆鋼筋混凝土框架-tag_9體系,端部自由曲面造型為曲線鋼樑和鋼斜杆構成的鋼桁架,6個連廊採用鋼結構空腹桁架體系,鋼材為Q345B。兩層地下室中地下1層為框架-剪力牆結構,地下2層為板柱-剪力牆結構。

2.2 主體結構佈置

2.2.1 結構構件

4個塔樓主體平面狹長,1號樓與4號樓微彎,結構標準層平面如圖3所示。由於受到淨高要求的限制,框架樑標準截面為600×550,為了配合設備入室管道走向,次樑沿軸線單向佈置,次樑標準截面為300×500。建築軸網標準間距為8400mm,柱沿軸網布置,主要截面為800×800,支承連廊支座的柱截面為Ф1200,利用建築豎向交通井的牆體作為抗側筒體,剪力牆厚度為200~400mm。

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圖3 標準層平面佈置示意圖及單塔(2號樓)立面圖

2.2.2 立面開洞處理

在部分樓層,塔樓中部區域的樓板不連續,僅在3層、4層和10層、11層樓板及屋面板是連續的樓層,形成高低區兩個通廊,建築立面上表現為斜向的洞口,洞口寬度約為18m,見圖3。

結構上沿四道縱向軸線,在洞口兩側各佈置4根勁性混凝土斜柱(800×1200),支承兩側主樑及通廊的弦杆,通廊採用鋼結構空腹桁架結構,見圖4,低區的通廊為單層結構,層高3.6m,高區的通廊為雙層結構,總高為7.0m。空腹桁架弦杆主要為的箱形截面(口800×600×20×30),腹杆則為鋼管截面(Φ500~700)。

通廊採用與混凝土塔樓結構剛性連接的形式,通廊弦杆與斜柱勁芯剛接,並在弦杆對應的混凝土框架樑中增設工字形勁芯(工300×300×20×20)予以加強,通廊壓型鋼板組合混凝土樓板及塔樓樓板整體澆築,通廊區域及相鄰跨混凝土樓板厚度增至160mm,板筋雙層雙向拉通佈置,適當增加配筋率。

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圖4 立面開洞處結構佈置圖

2.2.3 端部自由曲面造型結構佈置

各塔樓的兩端為造型一致的火車頭形曲面,造成各層結構在端部均為懸挑,3層懸挑最大,結構挑空11m,為了更好地實現建築在端部的自由曲面創意,此區域局部採用了造型靈活、自重輕盈的鋼樑和鋼斜杆作為結構構件,見圖5。

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圖5 端部結構佈置圖

3 主體結構分析設計

3.1 嵌固端選擇

本工程嵌固層選在地下室頂板層,整個場地中部有3個下沉式廣場,廣場區域的地下室頂板局部不連續,但3個下沉式廣場離塔樓較遠,面積不大,影響範圍有限,設計時在頂板開洞區域周邊佈置剛度較好的框架樑,以保證整個頂板的整體性。由於室內外頂板面存在1.40m左右的高差,在該處佈置混凝土斜板對頂板加腋,見圖6。

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圖6 頂板錯層加腋構造

3.2 塔樓設計

通過設置結構縫將結構分為單塔結構、連廊結構和弱連接隔震支座3個部分,計算分析應保證3個部分在地震作用下安全可靠。對於重要的豎向支撐構件,如立面開洞兩側的斜柱、與連廊支座相連的框架柱和作為建築端部鋼斜拉桿支座的框架柱,抗震設計目標為在罕遇地震下不出現塑性鉸;連廊桁架構件的抗震設計目標為罕遇地震下不屈服;隔震支座抗震設計目標則為罕遇地震下彈性。

3.3 屈曲約束支撐設計

在框架內佈置人字形鋼支撐來調整結構剛度分佈,由於建築對支撐的尺寸要求儘量小,故選用屈曲約束支撐,支撐的外觀尺寸僅為200mm,可隱藏在建築隔牆內,不影響建築使用功能,支撐立面佈置示意見圖7。

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圖7 人字形屈曲約束支撐佈置圖

3.4 預應力設計

本項目地上4個單體均屬單向超長結構,其中,最長單體3號樓的兩端頭豎向構件距離約為280m,最短單體4號樓的約為157m,另外,結構筒體的設置、較小的柱網尺寸(8.4m×8.4m和8.4m×5.2m)以及框架樑採用近似扁樑的設計,增強了樓蓋水平變形約束,加大了溫度作用和混凝土收縮的不利影響。通過分析,本工程採用後張無粘結預應力技術予以解決。

4 連廊結構分析設計

4.1 小震靜力分析

本項目地上結構為非對稱多塔連體,共4個塔樓、6個連廊。其中3個連廊連體位於3層(頂部標高11.5m);另外3個連體位於建築頂部兩層(頂部標高40m),根據tag_1理念要求連廊形態與塔樓結構的流線形保持一致,連廊跨中窄,兩端成喇叭口狀,連廊高度7m,最大跨度達53m,跨中最窄處10m左右,而兩側喇叭口處最大寬度超過30m,見圖8。底部用金屬板包覆,兩個側面為玻璃幕牆,要求達到非常通透的室內效果。

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圖8 5號連廊隔震支座、防震縫平面位置

4.2 連廊抗震分析

由於連廊兩端都設置了鉛芯橡膠隔震支座,根據抗震評審會上專家意見和建議,連廊的兩個主要問題是設置好防跌落措施和考慮豎向地震的影響,防跌落措施的抗拉承載力按照重力荷載代表值的 0.3 倍(1,2,3號連廊為0.2倍)來取值,而豎向地震荷載可參考抗規12.2.1條來取值,本工程將按照該條8度(0.2g)取值,即取豎向地震作用標準值為結構重力荷載代表值的20%。

4.3 隔震支座設計

為了考察隔震支座的隔震效果,罕遇地震下結構縫寬度是否能夠滿足支座變形以及地震作用下連廊通過隔震支座對塔樓結構的影響,採用MIDAS建立帶連廊的多塔連體整體模型進行計算分析(圖9),支座部位採用鉛芯橡膠隔震支座單元連接連廊和塔樓結構。計算結果滿足罕遇地震下的支座變形,隔震效果明顯。

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圖9 整體計算模型

4.4 牛腿設計

隔震支座設置於從塔樓勁性混凝土斜柱上懸挑出的牛腿上,牛腿起著支承各連廊的作用,其性能完全決定了連廊的結構安全。設計時,在牛腿中設置鋼勁芯,並在與牛腿相連的上下層框架樑內也設置鋼勁芯,通過一個樓層的高度平衡牛腿傳遞來的彎矩,加強在牛腿區域的上層塔樓樓板及樑配筋,牛腿立面佈置見圖10。

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圖10 牛腿剖面圖

5 結構構造措施

(1)針對結構扭轉不規則的措施:對長牆增開結構洞,並從局部剛度與重心的吻合控制總體剛度的均勻分配,增加靠近端部的橫牆抗側剛度,並靈活佈置層間人字形支撐,控制位移比不超過規範限值1.4。

(2)針對樓板缺失的措施:計算時洞口周邊樓板設置為彈性板,洞口周邊相關柱截面加強,同時按實際長度修改柱計算長度;對於頂層無屋蓋機房區域,結構樑不斷開,屋面樓板加厚為150mm,計算時設置彈性板,板採用雙面雙向配筋,加大配筋率,以保證樓層在地震作用下水平力的傳遞。

(3)針對豎向不規則措施:正確定義薄弱層;轉換層處框支柱抗震等級提高為一級;轉換構件水平地震作用計算內力增大1.5倍;對於剛度比較小的薄弱層,在計算程序中強制給出1.15的地震剪力放大係數;對塔樓與連體結構相連區域的結構構件增加截面和配筋10%左右。

(4)其他措施:對於1層室內外高差錯層造成的短柱,採取箍筋全高加密等構造措施,對室內外交界處樓板加腋及設置大於高差的框架樑,並沿標高變化處佈置大梁連接上下樓板;結構端部和中部與鋼樑連接的框架柱均佈置為加勁混凝土斜柱。鋼結構區域樓板採用底部閉口的壓型鋼板與現澆鋼筋混凝土組成的組合樓板。

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SOHO實景圖

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