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360米超高层地标——济南平安金融中心竣工

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建筑效果图 © KPF

济南平安金融中心位于济南中央商务区核心区域,项目总建筑面积约22.6 万平方米,高360米,是泉城又一集甲级办公楼和商业购物中心于一体的城市综合体。历时6年建造,项目于日前正式竣工,为济南城市天际线增添亮色。

项目由平安不动产投资,建筑设计由美国KPF建筑事务所负责,奥雅纳提供结构和幕墙设计顾问服务,以丰富的经验和数字化优势驱动高品质设计,为都市打造面向未来的商业空间。

01、海量研究与评估验证

实现不规则立面

围绕“河流”这一意象,项目采用竖向流畅且流动变化的设计语言,营造灵动的建筑造型。大楼外立面均为玻璃幕墙系统,不断变化的曲面汇合向上。其中,塔楼中段自下而上内收,底座和塔冠为直线段。



建筑效果图 © KPF

塔楼外立面四个转角均采用弧形玻璃,呈现出流畅温润的建筑外形。内收塔身部分,玻璃板块向内倾斜,且在凹槽和转角区域存在大量不规则的分隔。奥雅纳幕墙设计团队和建筑师紧密配合,对外表皮BIM模型进行细致的分析和优化,大大提高了施工的便利性及经济性。





特殊区域的BIM分析 © Arup

团队针对弧形玻璃的影像光学畸变问题展开专业研究,将转角弧形玻璃从圆锥形调整为倾斜的圆柱体,并通过选择恰当的弯弧半径和反射率,优化了弧形玻璃在项目中的应用,在建筑外观和使用者的室内观察舒适度间取得平衡。



转角弧形玻璃模型 © Arup



视观模型弧形转角图 © Arup

凹槽区域则更为复杂:由于侧面板块的倾斜角度存在差异,导致产生较多不规则的异形板块和不合理的分隔,为加工生产带来较大困难。幕墙工程师结合模型分析和节点设计,局部微调竖向分隔,并采用可调角度的型材系统,在满足外观效果和施工便利的前提下提高了型材的利用率,节省了成本。





凹槽倾斜部位方案设计(外倾及内倾) © Arup

02、多重结构体系设计

应对极端环境考验

超高层结构体系不仅要承受自身重力,还需接受抗风抗震的考验。地震作用和风荷载是结构设计中影响侧向位移和水平扭转的主要控制荷载。参考风洞试验结果,在规范数值的基础上选取主塔楼风荷载设计值,以确保建筑结构具有足够的承载和抵抗变形的能力。

同时,团队考虑了多遇地震、设防地震、罕遇地震的多水准地震作用,采用“型钢混凝土外框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架”形成的多重抗侧力结构体系,大大提升了建筑整体的安全性和结构效率。



主塔楼结构体系示意图 © Arup

设计团队利用塔楼的机电/避难层,设置了三道加强层。在加强层内,我们沿着外框架柱环向设置闭合的环带钢桁架,由此提升外框架的整体刚度。此外,设计对连接外框架和内筒的楼面梁和楼板均进行了加强,提升结构的水平传力效率。



主塔楼加强层结构示意图 © Arup

通过结构优化方案对比分析,团队只在最有效的第二道加强层处设置了双向伸臂钢桁架连接外框柱和内部核心筒,由此降低了结构造价并有利于加快施工速度。钢桁架在混凝土核心筒内部连续布置,进一步加强了外框架和内部核心筒之间的拉结联动,提升了内外两道系统的协同工作效率和共同抗侧能力,从而形成更加经济高效的结构系统。

主塔楼的桩基础类型采用大直径钢筋混凝土嵌岩桩,并针对该地区的岩溶地质特点,采取了超前钻施工勘察、岩溶注浆加固等专项应对措施,确保基础设计的安全性。

03、塔冠、连桥专项设计

塔楼周边玻璃幕墙从主屋面向上延伸,形成高约38米的塔冠。塔楼内部核心筒从主屋面向上延伸约26米,设计功能包含机房和顶部直升机停机坪。建筑师利用内筒与外幕墙之间的空间,特别设置了一处休闲绿植区,打造空中花园。

为实现对玻璃幕墙的支撑,结构设计采用了外部竖向空间钢桁架结构体系。设计团队在内外两部分钢结构之间设置了两层钢梁相连,既起到拉结作用,也可作为屋面建筑围护吊装系统(BMU)的支承结构,以高效的结构设计助力项目节材减碳。



商业连桥建筑效果示意图 © KPF



商业连桥结构示意图及桥面振动分析 © Arup



基础分析模型

在商业裙房与其南侧临近地块裙房之间,设有一座长38米的双层商业连桥。连桥采用空间钢桁架结构,首层桥面两侧外挑露天观景平台,其最长外挑距离达7.8米。团队采用不设立柱的结构方案,通过滑动支座与两侧商业裙房相连。顶层桥面露天,布置有绿植花坛和行人休息区,与其两侧裙房屋顶花园巧妙衔接,形成流动变化的线性空中绿色空间。

奥雅纳通过有限元分析,在确保连桥的构件承载力和大跨结构挠度变形满足设计要求的同时,着重考察连桥跨中和外挑观景平台端部区域的楼板振动问题,确保这些区域的人行舒适体验。

04、参数化模型应用

协同优化超大体量结构空间

主塔楼高度达360米,外立面沿高度渐变内收并呈现变化凹进的造型,各层结构空间也随之变化。为了实现室内办公空间最大化,设计团队充分考虑结构梁柱的影响,随着建筑造型逐层变化倾斜,将塔楼外框柱尽量向幕墙方向外推,从而减少其对内部空间的阻碍遮挡。

由此,塔楼各层结构平面布置也不尽相同。结构柱和梁的定位逐层变化,需要随着建筑方案的深化而不断调整,产生了巨量的结构调整工作。







基础分析模型

主塔楼参数化模型示意图 © Arup

奥雅纳团队在设计初始即引入自行研发的Ovabacus数字化模块以及参数化设计流程,用于快速建立和迭代结构几何和分析模型,可配合其他专业方案的变化,适时提供结构方案比选和设计反馈。

另外,此数字化模型还可以与BIM平台系统对接,提升图纸管理效率的同时,也为后续施工图纸深化和施工阶段BIM管理打下良好基础。

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