© Wentao
中國尊，落成於北京朝陽中央商務核心區，修長聳立的摩天樓以中國傳統禮器“尊”為設計靈感，高達528米，地上108層、地下8層，集甲級寫字樓、會議、商務等多種配套服務功能於一體。
2018年12月28日，中國尊舉行初步接收證書頒發儀式，這座北京第一高樓自此開始逐步啟用、運營，並將在今年迎來中信集團總部入駐。
© 中信和業
經歷64個月的建設，中國尊“交鑰匙”了
中國尊呈現高大、四方、中部收窄的雙曲線對稱造型，塔樓高寬比達到約7.2，這種形狀實際是把更多的樓面面積從中下部移到具備更高價值的上部，提升了項目品質，同時也對結構設計和消防安全提出了嚴峻挑戰。
© Kohn Pederson Fox Associates
“天圓地方”頂底設計概念
© Wentao
為了實現這一超高層龐大體量 + 超高難度建築設計的項目，奧雅納自2011年起全程參與設計，為中國尊量身定製結構、消防和安保工程策略。
從概念設計、幾何優化到完成繪圖，奧雅納工程師不僅攻克了世界級的超高層結構設計難題，並且作為消防、安保顧問，對整體消防安全性進行分析，具體對大堂等內部空間進行特殊的消防設計，實現滿足結構效率的消防安全和安保策略，將這座摩天樓的安全性提升到國內極高的水平。
結構工程
Structural Engineering
我們採用高效的全高周邊巨型框架體系，並與混凝土核心筒組成複合抗側力結構系統（combined lateral resisting system），經濟安全地解決了獨特外型帶來的問題
中國尊結構經濟指標領先高地震區同類建築
© Arup
複合抗側力結構系統
核心筒
中國尊的鋼筋混凝土核心筒採用內含鋼骨的型鋼混凝土剪力牆，並在剪力牆下部採用內嵌鋼板的組合鋼板剪力牆。這也是世界首次在高地震區400米以上超高層建築中採用混凝土核心筒 。這種組合提高了結構的抗壓、抗剪承載力，有效降低結構自重和地震質量。中國尊的核心筒從承檯面向上延伸至塔樓頂層，並且從上至下核心筒周邊剪力牆牆體厚度逐步均勻收進至頂部，在各牆肢內均勻佈置了型鋼暗柱。在塔樓的收腰樓層核心筒周邊牆肢內另外加強了型鋼暗撐，強化塔樓相對薄弱部位的抗震性能。
© Arup
巨型外框架
為實現建築設計佈局並確保結構安全，中國尊的外框筒採用巨型鋼管混凝土柱、巨型鋼斜撐以及鋼轉換桁架，有效利用材料特性，更高效地為結構提供抗側剛度。不僅如此，我們還採取組合結構構件，將鋼與混凝土的材料優勢最大化。全高巨型斜撐筒由下至上，通過避難層、機電層將大樓分隔為8個功能分區，從而自然形成了外框筒的分節。
© Arup
外框筒由巨型柱(Mega Column)、巨型斜撐(Mega Brace)和腰桁架(Belt Truss)組成
高效的複合結構系統使中國尊成為最具成本效益的超高層塔樓之一，並實現了良好的建築效果，比如建築首層周邊只有四根巨型柱，營造出54米寬的無柱大廳空間。
消防安全
Fire Safety
我們建立整體結構的分析模型以及關鍵構件精細模型，評估構件在各種火災工況下的性能，確保中國尊塔樓具備足夠的火災穩定性
© Wentao
對於超高層建築，僅根據消防規範要求設計，則其性能目標與建築體量和重要性難以完全協調一致。根據中國尊整體消防目標，奧雅納集合北京、上海和香港消防團隊協同進行整體消防工程，我們量身定製的消防策略優化了設計規範，確保提升塔樓消防安全性能：
1
合理化塔樓頂部中庭和多層入口大廳的防火分隔設計
2
優化了典型的辦公樓層設計，減少不利於疏散及租戶使用的防火分隔、及標準樓層的樓梯數目
3
規劃替代的火災疏散方案，改善整座建築的出入口設計，在緊急情況下加快人員的疏散效率
4
全面評估耐火性能，考慮疏散和救援時間、火災冷卻階段以及部分薄弱構件的破壞等可能發生的不利因素。分析結果表明，其關鍵構件及外圍鋼結構體系均能保持大於規範要求時間的耐火穩定性，滿足人員疏散及消防救援等要求
© Arup
外框架有限元模型及分析場景
我們採取定製的消防工程策略，幫助實現了中國尊的建築美學與空間使用特質，併為北京中央商務核心區其他類似地塊的消防工程設計樹立典範。
集成智能設計
Integrated smart design
中國尊是國內第一次全程使用建築信息模擬（BIM）、三維掃描等技術輔助項目管理，涵蓋設計、施工到運維階段生命週期的項目
能夠有效交付如此龐大而精密的工程，我們也得益於集成化智能設計工具的開發應用，將參數化建築信息模擬（BIM）、結構優化程序及可視化工具貫穿於中國尊設計的始終。
© Arup
參數化設計流程
BIM和參數化設計的結合顯著提高了設計效率和準確度，讓我們能夠在短時間內針對變化精確修改。對客戶而言，則可以獲得更多的方案選擇。中國尊結構團隊構建的模型數量多達854種，在每項方案比較中都可以快速提供定量或半定量的數據支持，這為項目在初始結構體系及體型優選方面提供了安全又經濟的工程解決方案。
項目在初步設計過程中，進行了巨型柱和巨型斜撐的屈曲模態分析、施工模擬、溫度分析、節點有限元分析、整體抗震和抗風消能減振和樓板振動舒適度分析、結構材料用量、工程經濟性分析、全面的構件抗震性能化分析和承載力校核工作等一系列專項研究。不僅如此，團隊在項目設計過程中採用了非線性分析進行相關驗證。整體結構也進行了模擬振動臺等相關實驗分析。
© Arup
不同建築方案結構性能對比
© Arup
我們進一步開發移動端應用程序ArupReal，將數據處理可視化
集成化智能設計工具的開發和應用極大解放了工程師繁瑣、耗時的手動工作。集成化工具也可以連接其他擴展模塊，由3D進階成4D（含施工時間）及5D（含施工造價）等，我們得以進一步拓展更廣闊的設計探索、顯著縮短設計週期、協助各參與方提升施工便利性，讓項目圓滿呈現建築功能的要求。
中國尊不僅擁有極具識別度的建築之高，更凸顯了工程管理和創新技術之高，以領先高震區同類建築的結構經濟指標、消防安全性能實現了設計經濟、安全和可持續性的統一，成為今天備受矚目的首都新標誌。
© Wentao
閱讀更多 設計匯DesignHub 的文章
