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萬科天空之城項目位于西虹橋商務區,距離虹橋核心商務區5.5公里,距離國家會展中心約4.0公里,是上海市軌道交通17號線徐涇車輛基地上蓋項目,集商業、辦公、住宅等業態,于軌道交通車輛基地的頂板上一體化實現,是復雜系統、多方統籌、綜合性極高的項目類型。
從2015年下半年項目啟動,萬科天空之城結構設計的第一個探索是采用隔震轉換還是全框支硬轉換。采用隔震轉換,蓋上住宅高寬比較大,存在抗傾覆的問題;采用硬轉換,當時國內車輛段項目還未像現在這般如火如荼,已有的全框支剪力墻項目較少,且都位于低烈度區。2015年11月,邀請包括汪大綏大師在內的多位專家為項目把脈,專家認為做隔震轉換較為合適,后來項目按此推進。
第二個探索是隔震支座和轉換結構布置的方式。初始方案計劃在柱頂布置支座、支座上方設置轉換梁。這種方式受下部柱網影響較大,在咽喉區(柱網較為雜亂)或其他大跨位置難以應用。轉換方式逐漸演變為“三明治”式,在箱型轉換上方布置支座,支座上方設置厚板作為上部住宅的“基礎”。對于同樣的房型,下部隔震支座的布置比較接近。
第三個探索是隔震結構要怎么設計。雖然抗規中有關于隔震結構設計的條文,但是內部討論過程中,大家認為抗規中分部設計法是在計算軟件不夠成熟、設計人員對隔震結構不夠了解的階段采用的一種簡化設計方法。認識到這個問題,和隔震結構的抗風設計有關。隔震橡膠支座的鉛芯屈服力不能太小,因為要滿足抗風要求;屈服力也不能太大,否則減震效果不佳。本項目蓋上住宅為14~17層,風荷載作用較大,又要滿足降1度設計的要求,最終留給隔震層剛度布置的“窗口”非常小。這樣,很自然的會考慮,是否可以在隔震層滿足抗風和大震位移要求的前提下,采用整體模型進行隔震計算。恰巧《建筑隔震設計標準》的征求意見稿頒布,設計思路和我們非常接近,之后就按照隔震標準的整體設計法推進。結構超限評審會于2019年7月舉行,彼時隔震標準還未正式發布,但是上海市的超限評審專家本著實事求是的原則,對我們采用整體設計法也是認可的。
第四個探索是對地震波的阻尼比調整。隔震結構阻尼比較大,可以達到0.15~0.30,用阻尼比為0.05的規范反應譜為目標譜的地震波進行時程計算,造成地震響應偏小。采用傅里葉變換和逆變換的方法,對地震波的幅值譜進行調整,相位譜不變;通過迭代,使得新的地震波的反應譜與大阻尼比的規范譜較為接近。以上海大震波為例,經過調整的地震波,波形基本不變,但是與阻尼比為0.15的反應譜吻合的很好。阻尼比調整后的上海大震波計算得到的隔震支座位移大于未調整的地震波,但幅度不大。這個探索是個很好的嘗試,對隔震結構受地震波阻尼比的影響有了一個較為定量的認識。
最后一個探索是建筑師的貢獻,對地庫頂板隔離縫的處理。隔震結構的應用推廣中,隔離縫可能產生的墜落和漏水風險一直是個繞不過去的問題。建筑師巧妙的在地庫頂板的隔離縫下設置排水溝,同時解決了這兩個問題。