杭州第一高楼是如何设计的 | 杭州Design|163

编者按：

杭州Design是我们开设的新栏目，旨在介绍未来将给杭州带来变化的新规划和新设计。对于这一规划或者设计最终能否兑现，我们不作担保。

-- 项目概况 --

杭州之门项目位于杭州市钱塘江南岸钱江世纪城核心区块（奥体版块），紧邻杭州G20峰会主会场（杭州国际博览中心）及杭州2022年亚运会各大运动场馆（8万人体育场、游泳馆、网球中心、综合训练馆等）。距杭州萧山机场20分钟车程，与西湖直线距离约8公里。

杭州已从西湖时代进入钱塘江时代。在杭州拥江发展的城市战略中，杭州之门位于新的城市中轴线上，纵览日月、俯瞰钱塘，是钱江世纪城奥体板块“七星耀钱塘”城市规划中最重要的两颗“星”。

杭州之门项目占地7万平方米，项目总建筑面积53万平方米。310米高双塔耸入云端，涵盖国际5A级甲级写字楼及国际超五星酒店，裙房是体量近8万平方米的体验式主题商业及主题街区。

-- 建筑设计理念 --

杭州之门的建筑表现形式及其设计初衷在于为钱江世纪城中央商务区创建一个具有标志性和象征意义的建筑。设计采用新颖独特且暗合“杭”字首字母 “H”型作为杭州之门双塔的建筑造型，也使“门”的概念得到了从抽象到具体的表达。

双塔全玻璃幕墙曲线立面，由地面逐层收缩、变化直至塔冠，玲珑剔透、流畅纤细，直插云端。顶部设直升飞机停机坪，兼具大气与实用。双塔各设置悬挑45米国际一流大型可升降隐藏式擦窗机一台，全覆盖维护至塔楼各个区域。

悬垂于两座塔楼之间轻盈通风的玻璃瀑布形成遮挡，缓解了风雨及日照影响。在此基础上，连桥的微气候得到调节，全年营造出更加宜人的环境。垂帘的几何造型纯净而又富有动感，形成了支承幕墙的非常合理而高效的结构。

-- 塔楼结构设计 --

杭州之门主楼为对称造型双塔结构。每个单塔的结构高度为282m米，共64层，建筑高度302.6米。单塔建筑面积约13万平方米，主要建筑功能为办公、酒店、酒店式公寓。双塔在底部有跨度60米、高度22米的钢结构连桥位于其间，钢结构网格悬垂屋面悬挂于两塔楼21层。

塔楼—主体结构

常规300米高度超高层项目，一般采用框架-核心筒体系，结合2～3道钢结构伸臂桁架和（或）环带桁架，型钢混凝土框架柱，型钢混凝土剪力墙或墙中局部设置型钢柱。

本项目中，我们根据业态功能、平面形式，向方案及施工图设计院提出设想要求：能否取消加强桁架？无疑可以大大提升功能体验；楼面结构是采用混凝土结构还是钢结构？也是一个重要的优化专题。在反复调整核心筒布置、外框架体系之后，最终取消了钢结构桁架，对比测算了不同方案的成本及工期的差异，采用混凝土楼面结构。

最终的结构方案：杭州之门采用框架—核心筒结构体系，其中框架柱为型钢混凝土柱。充分利用了刚性核心筒的阻尼和质量特性，并采用延性周边抗弯框架以尽量减少动态风力和消散地震能量，高效、坚固、独特且协调。基于国内规范，由内部钢筋混凝土核心筒和外围钢筋混凝土框架形成双重抗侧力体系，核心筒抵抗大部分的风及地震侧向力、外围抗弯框架承担部分侧向荷载。下图为外框架+核心筒的组合示意，以及核心筒的外墙内墙组合示意。

杭州之门位于低地震活动区域，抗震设防烈度6度，设计地震分组第一组，结构抗侧力设计主要受控于风荷载作用。大多数情形下规范风远较风洞试验风保守，杭州之门最终用于构件设计的风荷载，为规范风的80%和100%风洞风两者的包络值。

塔楼-连体结构

本项目的连桥设计是一大亮点，也是难点。在最早的方案构想中，我们考虑过将连桥做成连接双塔的刚性结构，形成连体。后经过反复论证，调整结构方案，将连桥与双塔分离设计。利用建筑造型，设置隐藏在幕墙内部的拱形钢结构，实现远距离跨越。

拱连桥在F3层、F6层沟通两座塔楼。F3层建筑功能为酒店宴会厅，可容纳宾客1200人，F6层建筑功能为景观上人屋面。拱连桥由6榀钢结构拱桁架组成。

景观屋面上方为悬垂网格屋顶，是本项目结构设计的另一个亮点及难点。对这样一个空间曲面，我们要考虑的几个关键问题：什么样的形态最美、最自然？什么样的结构最轻巧？与两边塔楼主体和下部连桥的连接如何处理？

“道法自然”,是永恒的定律！我们在这里借鉴引入“悬链线”的概念，用于悬垂屋顶几何找形，实现建筑、结构、幕墙的完美结合。

每一条悬跨于两个塔楼之间的单根曲线都为悬链曲线形态，该曲线为在单位长度上有相等荷载的无弯矩的自然形态。选取一条曲线作为起始曲线，并把它划分成多个直线段，平移复制到多个新位置，根据跨度和垂幅调整形态、均匀缩放，贴合建筑造型；悬链线之间，在划分直线段的节点处，顺次采用侧向直段构件连接，得到整个网格。最终这个曲面形成悬垂幕帘建筑表面。

根据这样的创意构想以及反复的结构、幕墙优化设计，最终确定的网状刚性结构和谐自然地“悬挂”在两塔楼之间。屋面的形状逐渐倾斜、远离塔楼，竖向支座在塔楼的第21层机电层。

悬挂端从第21层的悬挑钢桁架端部挑出，悬垂网格的侧向约束由第18层、14层、11层处设置的拉索及边缘约束梁提供。南北两侧幕墙的竖向钢构件从悬垂网架边缘构件处悬挂，竖向构件在桥梁的景观上人屋面层及宴会厅层的边缘钢构件处连接以提供侧向约束。悬垂屋顶与底部钢结构桥梁之间没有竖向约束，其竖向变形相互不影响。

塔楼-桩基

经过多方案比选，塔楼工程桩基设计方案采用后注浆钻孔灌注桩。

直径Φ900，有效桩长为38m，桩端入土深度约52.5m，桩端持力层为⑧2层卵石层，桩端进入⑧2层卵石层不少于4m，桩身砼强度等级为水下C40，桩端后注浆，注浆量6吨。

为确保承载力达到预期，在大面积桩基施工之前组织进行了工程前试桩，完成了大吨位破坏性静载试验。单桩竖向抗压极限承载力特征值取为7400kN，较勘察报告及地区经验提高幅度约40%。目前该项目塔楼工程桩施工基本顺利完成，通过工程试桩结果验证，满足设计要求。

-- 裙房结构设计 --

场地西南侧为一栋180m*80m的4层大型商业裙楼，结构体系为钢筋混凝土框架，楼盖为钢筋混凝土单向梁板。为营造舒适的商业尺度，裙楼内存在25～27m大跨度无柱空间，经优化比选，结构方案采用后张法预应力混凝土梁。

场地东南侧有9栋3层零售裙楼的组成的block街区。各裙楼的体量各不相同，但各裙楼的结构体系均为钢筋混凝土框架。各幢单体在2、3层通过连廊环通，形成独立而统一的整体。为减少开放式街区商业受恶劣天气的影响，增强整个商业街区的宜人氛围，在商业街区围合的内庭上空设置了屋顶天棚钢架。

屋顶天棚的设计，又是本项目的一个亮点、难点。

初始方案中，我们考虑过常规的会展建筑的屋面形式，内高外低的弧线形态，简洁规整但灵动不足，和整个项目并不匹配。

最终方案的灵感来源于“树”、“伞”,因为这本身就是一个遮盖、避雨的空间。在这里，设计再一次回归本源！

从方案构想到结构实现，期间也是经过了多轮优化调整。从屋面找坡形态到钢柱网布置、主次梁叠加形式、叠合构件尺寸优化、局部高效能处理，兼顾加工、施工可行性的征询、实地考察，和本地钢结构龙头企业的深入交流，只为天棚效果的完美呈现！

结构设计通过树形的 “捆绑柱”解决了竖向支撑问题，同时27米大跨梁通过采用 “叠合钢梁”的设计，很好地解决了挠度问题，同时保证了构件的纤细，从而表达出轻盈的建筑效果。

-- 围护设计 --

本项目基坑平面面积约7万平方米，最大边长超过310m。三层地下室，整体基坑开挖深度约15米，超高层塔楼部分基坑开挖深度18米，局部电梯深坑处开挖深度超过20米。

我们比选过传统的围护方案，采用钻孔灌注桩结合钢筋混凝土支撑。围护工程的支撑量大、立柱桩多，不仅造价高、施工工期长，而且后续支撑拆除量大、工期更长，影响主楼的快速施工，不利于结构安全。

围护设计坚持“安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工”原则，经多轮优化，最终围护形式为：在基坑四个角部采用钻孔灌注桩加三道钢筋混凝土支撑；在各边中部采用钻孔灌注桩结合多道可回收式预应力锚杆。坑外设置自流深井降水，以减小坑外水土压力。本项目所有的锚杆均为压力型扩大头可回收锚杆。一方面，压力型锚杆具有承载力大和控制围护结构变形能力强的优点；另一方面锚杆在地下室结构施工完成后可将钢绞线回收，不仅避免支护结构超用地红线问题，还可将回收的钢绞线重复利用，低碳环保，符合可持续发展的理念。

最终的围护方案，大大优化了成本、提高了施工速度。

-- 结语--

杭州之门以其杭州第一的高度正在刷新杭州的天际线，凭借得天独厚的地里位置和超具识别性的建筑外形，杭州之门无疑将代表一个重要新兴区域的崛起，成为杭州这座千年古城的新地标。

来源：绿地集团结构设计中心

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