【钢结构·技术】中国尊过关小记-钢结构
本文转载自YPF三代建筑工业化
作者：姚攀峰
2018年12月18日，中国尊通过“中国钢结构金奖2018年度杰出工程大奖”评选。这也是中国尊所有结构设计、咨询、施工团队的荣耀，祝贺相关单位！特修订并重发“中国尊过关小记”一文。曾经为中国尊抗震做出贡献的戴国莹研究员与程懋坤大师已先后离世，我也从两位前辈那里受益匪浅。仅以此文献给两位前辈大师及所有为中国尊做出奉献的专家、设计、施工、监理、顾问、实验人员，也献给在项目一线辛勤工作的农民工朋友（参见图7）。
——姚攀峰
2018-12-25
图1 中国尊（摄影：姚攀峰，刘宇新2018）
2013年12月5日，在中国建筑科学研究院的建筑安全与环境国家重点实验室，中国尊的缩尺模型经受了一场大考，国内最大的三维地震振动台在下午输入了3向8度大震时程波，模拟了地震加速度400gal的振动台实验（12月6日模拟了地震加速度510gal的实验），中国尊主体结构模型在大幅摆动之后，巍然耸立在基础之上，实现了“8度大震不倒”的预定性能目标。这是世界第一个8度设防区超过500m的建筑物振动台试验，也是中国尊主体结构的一次里程碑事件，标识着中国尊主体结构顺利通过了振动台的大考。中信、奥雅纳、北京院、建研院等单位的相关人员来到了试验现场，并为试验结果的成功而庆祝。
图2中国尊振动台试验
（中间为作者，左1束伟农，左2杨蔚彪，左3齐明，右1张相勇，右2殷超，右3王建）
这个成功是非常不易的，是中国尊整个结构团队经过将近3年的讨论、计算、绘图、论证、修改实现的。作为中国尊的结构设计总监，我既是中信的一员，也是中国尊结构设计团队的一员，由于位置比较特殊丑女殇，对结构设计的情况了解较其他同志可能多些，一些朋友再三建议写些东西，与大家分享经验。回想往事感慨万千，特写本文与大家分享中国尊结构设计的过程与成果。
一、棒喝
其实中国尊的结构设计是相当不顺利的，第一次超限审查预审会就迎来了专家组的当头棒喝。至今我还记得2011年8月18日在中信京城大厦的超限审查会议的情景，当时在合作单位的主导之下，中国尊的结构体系为下部交叉支撑上部密柱框架的巨型组合结构傅劲，结构地震总重量接近80万吨，但是位移角不足1/500，剪重比约1.7%库贝萨，上述重要指标均不能满足国家标准。该设计受到了专家的严厉质疑，徐培福主任（超限委主任，专家组组长）、容柏生院士等先后提出了质疑和反对意见，尤其是结构体系遭到了质疑，大多数专家持否定态度，部分专家明确指出：“体系太乱了”，“这个体系我觉得明显的反应出刚度突变。……（刚度）突变，特别是高烈度区，是危害性很大的。”
中国尊结构设计遇到了严重的危机，而且是最根本的结构体系遭到质疑。
二、逆转
2011年10月份，中信与合作方进行工作交接，我作为结构设计总监（前期为结构副总工）开始正式全面管控本项目的结构设计工作。当时情况极其严峻：
1.难度大
中国尊是世界上8度抗震设防区第一个超过500m的建筑物，且从下至上是一个大-小-大的亚腰形超高层建筑物，更加加剧了抗震和抗风的技术难度，结构难度空前。同时本大楼要严格控制成本和进度，如何即实现结构安全又要经济合理是一个极大的挑战。今年（2014）我在广州与容柏生院士聊到这个项目，容院士认为这个项目难度超过哈里发塔。
2.时间短
结构设计是施工、报规等的前提条件，处于关键路径上，直接制约工程进度胡一虎。经过调研，国内500m以上的超高层超限审查时间在方案确定之后约需要18个月，中国尊在2012年2月份才确定了建筑初步方案（方尊、圆尊），期间方案不断调整，最终在2013-2-7日完成所有审批工作，远少于其他项目的时间。
3.经验少
中国在2011年之前只有天津117、上海中心、深圳平安三栋建筑物超过500m。中国尊是世界上8度区第一个超过500m的建筑物，地震基底剪力约是上海中心的1.7倍，难度空前。
尽管中国尊结构设计团队有着arup、北京院、武汉院、华东院等国际、国内一流的队伍，然而做过500m以上结构实际设计的人员却只有刘鹏、姚攀峰等少数几人。相对住宅等普通项目而言，具备相关经验的专业人员很少。
有将近百年开发经验的合作方已经在第一次超限预审会中铩羽而归，同样由国际一流团队设计的平安中心被迫在过程中修改了结构体系。中国尊能行吗？当时我的压力很大。
作为中国尊结构设计团队，有条件要上；没有条件，创造条件也要上。2011-10月，建筑方案是方尊还是圆尊的大方向还没有确定，结构团队已经开始了工作，对剪重比、剪力分配比、刚度、时程波、风洞试验参数等进行了一系列的研究和讨论，并同时开展了多方案的探索和桩基设计的相关工作，采取了一系列的措施，例如：降低核心筒的自重；增加斜撑从4区到细腰处5区，减少刚度突变；不同结构耗能机制的分析等。雷晓晨
丘吉尔首相在二战期间有一段名言：“若问我们的政策是什么？我的回答是：在陆上作战，在海上作战，在空中作战……”这一段话非常合适用于中国尊结构团队。当时我们在北京作战、在上海作战、在武汉作战、在纽约作战；我们在白天作战，在晚上作战，在工作日作战、在周六周日作战。正式和非正式的研讨会举行了几十场，邮件和电话交流更是难以准确计量笔中情。
2012-4-17日，召开了第二次超限预审会，这是一个令我印象极其深刻的日子，同一个结构体系，中国尊的结构设计得到了超限委专家的认可行到水穷处，实现了大逆转。
三、追击
第二次超限审查得到了专家认可之后，结构团队没有松懈，继续努力，乘胜追击。第三次超限审查期间，中信经过多方面权衡，取消了中国尊顶部的公寓和酒店，作为一个纯高端写字楼。这对结构而言是一个利好消息tv三贱客，结构团队当即决定，根据新的业态调整结构设计，交叉斜撑一直延伸到顶部第七区，并采用了多边多腔钢管钢筋混凝土巨柱等新技术。在短短的一个多月，完成了修改后的结构设计飒漫画官网。本次振动台试验表明，细腰处明显较柔，顶部的斜撑有效地提高了结构的安全性，倘若仍然按照老设计，也可能存在难以预料的风险。
在2012-8-18日，举行了第三次超限审查预审会，多位专家非常认同修改后的结构设计，给予了高度评价，部分专家甚至认为可以直接举行正式审查。
四、三折
也许中国尊关注度太高、也许中国尊难度太大、也许前面的工作太顺利，中国尊注定要经受更加严格的考验。第四次超限审查原计划11月中举行，后来推迟到11月底，再后来推迟到12-19日。
为了慎重起见，我们按照原定计划，把这次会议开成了预审会。预审会上一度比较紧张，部分计算数据、节点构造遭到了质疑。尽管专家认为修改补充后可举行正式超限审查会议，满足了预定目标，这次会议效果不好，也是我主管以来较为严重的一次挫折。
五、盒饭
痛定思痛，只有用更扎实的分析、设计、构造等才能真正获得专家的认可，才能真正提高大楼的安全性和经济性。结构团队在各方的支持下，我们加快了与专家和顾问单位的沟通。2013-2-5，不到1.5个月，中间还有元旦的法定节假日，我们又来了樱空之雪，充满信心的举行了正式超限审查会（第五次超限审查会），建委的领导、各顾问单位结构老总都到了现场，汇报顺利进行，答辩顺利进行。当本项目审查组组长徐培福主任宣布“通过”的时候，全场响起了热烈的掌声。
图3 超限审查会现场1
（图中为徐培福、容柏生等审查专家）
图4 超限审查会现场2
（左侧为容柏生院士，右侧为作者）
没有鲜花、没有美酒，结构团队按照国家的管理规定，以盒饭、茶水庆祝了正式超限审查的顺利通过。
2012-2-7日，仅2天时间，建委正式审批通过了本工程超限审查，在第一时间，我把这个喜讯作为新春贺礼通告给了相关人员，大家过了一个愉快的春节。
六、成果
中国尊结构设计从2012-2月份建筑方案确定，到2013年2月份结构超限审查正式通过超级家教，整个超限审查时间仅为一年，较同类项目减少了约6个月以上的时间。结构超限审查绝不仅仅是2月15日的一次专家审查会，更是中国尊结构设计从雏形到初步设计基本完成的复杂过程，较第一次结构预审会，最终的结构初步设计成果有了质的飞跃。1. 安全性有了质的提高，结构体系合理，位移角、剪重比等均可满足国家标准，不但能够抗大震，而且能够抗巨震（峰值加速度510gal）；2. 成本大幅度下降，保守估计创造综合经济效益高达10亿元；3.超限审查的周期创造了国内同类项目的记录。中国尊结构设计取得了辉煌的战果！
七、奉献
根据相关合约规定，中国尊结构设计的知识产权属于中信集团，但是我认为荣誉属于整个结构设计团队。在中国尊项目中，所有参与结构设计、咨询、审核的人员做了相关工作和努力，是他们的奉献造成了这座丰碑。他们是结构设计团队的一员，是中国尊的英雄，鲜花属于他们陈江河！
看到振动台试验验证了当时设计的理念，想起了当年的汗水、委屈、争执、快乐，感慨万千，也为之自豪！在此再次感谢结构设计团队的无私奉献和努力。
（本文成文于2014年，局部调整）
八、建造
图5 实验桩现安立奎场（2011年）
图6风洞试验
（前排右2是作者，其他为项目组同事）
图7 中国尊施工（摄影：姚攀峰 2013年）
图8 中国尊施工（摄影：姚攀峰 2013年）
图9中国尊施工（摄影：姚攀峰 2014年）
图10 中国尊施工（摄影：姚攀峰 2015年）
图11 中国尊施工（摄影：姚攀峰 2017年）
（如有侵权，请联系我们删除）
您可以通过微店购买我们的期刊：
