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上海新地標‘天安千樹’，除了‘花盆’還有哪些結構設計？
發布時間：
2023-03-30
備受矚目的天安·千樹一期商場日前在上海隆重開業。項目憑借豐富業態和藝術氛圍，提供嶄新的一站式零售休閑體驗，成為蘇州河畔生活新地標。天安·千樹位于上海普陀區莫干山路，北鄰蘇州河，東近M50藝術產業園。
備受矚目的天安·千樹一期商場日前在上海隆重開業。項目憑借豐富業態和藝術氛圍，提供嶄新的一站式零售休閑體驗，成為蘇州河畔生活新地標。天安·千樹位于上海普陀區莫干山路，北鄰蘇州河，東近M50藝術產業園。這里曾是民族工業遺跡 —— 榮氏阜豐面粉廠舊址。整體開發分為東西兩個地塊，總建筑面積約30萬平方米，近期開放的一期商場位于項目西區，營造了一個集自然、人文、藝術、創新商業為一體，提供沉浸式體驗的生活休閑空間。奧雅納自2012年起參與項目設計，提供結構方案和初步設計咨詢及施工圖階段審查服務。
獨特地標的結構邏輯
這一大型商業綜合體建筑高約60米，設有地上9層及地下3層。約1,000根清水混凝土“花盆柱”拔地而起，從地面一直延伸至建筑頂端，打造出獨特的建筑風貌。建筑圍護結構逐層后退，在視覺上創造了兩座覆蓋著綠色植被的山脈，宛如交融于周邊環境的城市“綠島”。
相較于大多數混合用途建筑采用的方正布局、玻璃立面以及鋼和鋼混結構，天安·千樹打造出了一種獨特的新型拓撲結構。
在項目伊始，Thomas Heatherwick設想采用9米 x 9米的標準柱網，以相同邏輯和近似的結構體系實現建筑造型。此舉可最大限度地降低結構造價，為建筑施工和綠植鋪設留出更多預算。然而，該建筑形態的復雜性給結構設計和項目施工帶來許多挑戰。例如，商場室內布局包含一系列譬如動線、中庭、活動空間和大小店鋪等不規則的元素，這意味著并非所有結構柱均可采用 9米柱網。
通過精細設計及充分溝通，奧雅納結構團隊提出將部分結構柱移出9米網格，通過設置斜柱、轉換柱、大跨和懸挑框架，以及吊柱等，來滿足空間要求的解決方案。我們曾考慮采用少墻結構，但由于項目本身造型及墻體位置限制，最終團隊選擇了混凝土框架結構實現設計。
超長結構的無縫設計
本項目平面呈狹長狀，最長處達260m，而寬度僅為60m。在最窄的第8層，長、寬僅為153米和12米，平面長寬比達到12:1。按照常規的處理方法，將通過設置至少一條伸縮縫來解決樓面的收縮問題。然而，綜合使用功能和需求等各方面因素，我們細化分析薄弱位置，采用有針對性的局部加強措施，實現了無伸縮縫結構，以此減少對建筑立面的影響。由于建筑退臺的需求，結構框架在不同樓層的幾處位置形成局部單跨框架，缺少結構冗余度，對結構抗震不利。為此，我們針對單跨桁架進行局部加強，采用非線性時程分析方法對不利單跨框架進行細致的地震響應分析模擬，使其強度和性能得到驗證。
創新構件優化抗震設計
狹長的場地、高低錯落的階梯式立面均加大了調整位移和相對轉動剛度等抗震設計要素的難度。層層后退的建筑邊緣形成45°傾斜的波紋式露臺，外露柱室內外排水、飾面差分，以及45°旋轉結構，對樓面框架和最大凈空空間設計構成了巨大挑戰。作為全球最具創意的建筑事務所之一，Heatherwick Studio十分注重對建筑功能和構件的研究和創新。天安·千樹項目包含許多大小各異的構件，這對結構工程來說既是挑戰也是激勵。
結構柱的特殊建筑表達也推動了結構設計的創新。建筑師希望，將所有周邊外凸處的框架柱和中庭洞口邊的框架柱暴露在外，使其從地面一直延伸到頂端，形成山峰樹狀露臺的建筑效果。
框架梁柱偏心和剪切連接件的設置無疑增加了建筑抗震性能的設計難度。奧雅納團隊通過計算分析，模擬了外露框架柱的屈曲模態，以確定外露柱沿東西向的計算長度系數，并優化了剪力連接件尺寸。此外，外露柱與正交的彎矩梁網格成45°角，這使得梁柱接頭處的鋼筋特別密集。團隊采用圓形結構柱，簡單而有效地解決了這一設計難點。同時，我們通過特殊的“外飾”幫助形成45°的視覺效果。
精細設計打造垂直綠化
整個項目最引人注目之處，無疑是其布滿開放式露臺的近1000棵綠植。這些郁郁蔥蔥的花盆雖不屬于結構抗側體系，但其體積和重量約占建筑總重量的4%，這使其成為建筑設計和細部設計的重要組成部分。
在設計過程中，奧雅納團隊充分分析和研究了項目大體量垂直綠化對結構的影響，確保結構的安全性并滿足抗震要求。
根據建筑設計方案，項目共包含5種不同大小的花盆。其中，最大的獨立花盆為邊長3.6米的正方形，內含土壤深度達2米。而最大的非獨立花盆(部分由梁支撐)尺寸可達到6米 x 6米。
與任何其他結構構件相比，團隊花費大量時間對花盆進行設計。奧雅納結構團隊研究和分析了包括普通鋼材、鑄件、GFRC等多種不同材料。我們綜合考量柱材的相容性、耐用性、建造和造價等因素，最終選定由鋼筋混凝土作為主要結構材料。從模塊化設計和施工便利性角度出發，我們將花盆分為不同的原型。同時，將其模板設計為可重復使用，最多可重復使用 8 個鑄件，有效地控制了施工時間與成本。
天安·千樹東區目前正在建設中。相比一期，建成后的東區將涵蓋商業、酒店及辦公樓，規模更大，設計也將更加多元化。其結構設計亦更加復雜、更具有挑戰性。東區建筑立面采用相似的退臺設計，室內挑空大空間可滿足不同功能需求。其50米大跨玻璃屋頂將圍合原址上的歷史保護建筑，地下室的設計和施工也將避開歷史建筑。同時，西區和東區兩個地塊將通過一座跨度為50米的雙層鋼結構人行橋連接。
摘錄：記筑
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