SOM,Mo Peihua

李兆凡, 叶恒之，焦其新

广州三一集团华南总部、树根互联大厦双子塔项目建筑设计采用了独特的设计语言，使得建筑与结构设计完美统一，成为琶洲中心区的新地标。外露结构采用AESS-4标准，经过各方的共同努力，实现了高品质的现场呈现效果。结构采用创新的六边形钢管混凝土柱交叉网格，并在六边形网格偏心节点采用摩擦装置来耗散地震能量，大幅改善了抗震性能。

本项目位于广州市琶洲区，包括125地块和126两个地块。125地块的塔楼一高40层，主屋顶高181.5m，女儿墙顶部高204m。126地块的塔楼二高36层，主屋顶高159m，女儿墙顶部高181.5m。本项目由SOM进行建筑、结构方案及初步设计，北京市建筑设计研究院进行施工图设计，结构设计顾问为深圳市力鹏建筑结构设计事务所。

▲  项目效果图 SOM

著名工程装备制造企业三一重工邀请 SOM 为其新成立的云技术公司打造新的总部大楼。项目包括高度略有差异的双子塔楼，并在裙楼相互连接。塔楼独具特色的外露交叉网格结构，由五层高的钢管混凝土斜柱模块组合，形如“树根有力地向上生长”既美观又高效。每个五层高模块中，较低的四层悬挂在节点层结构上，无需内部柱子，使室内观景视野最大化。五层高模块的玻璃幕墙相内倾斜，因此塔楼每隔五层可以提供一个景观露台。

双子塔楼位于广州琶洲商业区的中心，象征企业的未来的蓬勃发展和创新精神。设计团队对建筑周边的空间也十分重视。在这个项目中，SOM没有采用传统的裙楼设计手法，而是通过抬高的裙楼将两座塔楼连接起来，在地面打造一个宜人的公共广场和花园绿地。场地内的自动扶梯、楼梯和电梯与公共步行廊道相连。除此之外，访客还可以从邻近的公园通过人行天桥到达裙楼。

▲  抬高的裙楼 SOM

项目的每个功能区域都有鲜明的特色，为访客打造了不同的体验和氛围感，营造出一种从绿树成荫的公共广场、零售区到上层办公空间的渐进感。裙楼上敞开式的中央庭院让阳光可以照射到广场的中央区域，而其底面的波点铝板则可反射光线，形成中央广场独特的光线互动。两个通透的大堂采用无肋夹胶玻璃围合，室内外空间无缝连接，营造并围合出统一、连续的首层空间体验。访客前往办公楼层时，会依次看到结构柱、铸铝板、本土石材和棱纹水磨石。

访客还可以沿着室外楼梯漫步到达上方的裙楼，进入商店、餐馆，欣赏周边公园和珠江美景。塔楼的底部分布着各类本土景观植物，一直延伸到上面的裙楼内部空间和环绕裙楼边缘的连续景观平台。多层抬升裙楼设有咖啡馆、餐厅、健身会所、会议空间和公共展览空间。

▲  裙楼中央庭院 SOM

设计充分考虑到琶洲的气候、景观和环境，与自然融为一体，创造出一个更加宜人、联结的办公场所。项目采用了被动式设计策略，包括采用可开启通风口进行自然通风、露台玻璃移门、可进风和排风的穿孔金属天花板，以及可为建筑遮阳的内倾立面形体设计。

▲  塔楼内倾立面 SOM

▲  被动式设计策略 SOM

▲  塔楼外露钢结构 SOM

创新的建筑与结构一体化的设计，将主要外部受力构件钢管混凝土柱交叉网格外露，形成建筑立面设计的特色。交叉网格主要由交叉处的马鞍形节点和斜柱组成。通过消防性能化分析及设计，在马鞍形节点外部实施膨胀型防火涂料，钢管混凝土斜柱部分无防火涂料。项目的外露钢结构外观标准达到美国AESS-4要求。设计要求精细化地打磨钢管基材及薄型防火涂料层，使得钢管混凝土柱表面过渡平顺。

▲  外露钢结构和吊杆  SOM

项目标志性的外露交叉网格结构，通过吊杆将建筑楼板按每五层为模数从节点层吊挂。马鞍形节点由多片钢板开模压制、焊接拼接，采用膨胀型防火涂料，其异形钢结构加工难度、焊接打磨顺滑度、防火涂料与面漆的完成度成为了项目核心挑战。

▲  外露钢结构节点加工程序 SOM

通过对马鞍形节点的分析，在满足结构要求的前提下进行分片加工、三维定位复核、焊接成型、堆焊优化曲面连续度、精细打磨，最后形成满足设计要求的节点钢结构。膨胀型防火涂料通过精细打磨形成光滑的面漆基底，保证表面的顺滑度和光滑度。

双子塔建筑设计采用了交叉网格结构，并将结构暴露在幕墙之外。常规交叉网格结构侧向刚度高、材料利用效率高，但是在地震中的延性低、能量耗散能力较低。本项目的外框结构在传统的交叉网格基础上进行了改进，采用六边形网格，并与核心筒组成双重抗侧力体系。

▲  两个五层高的典型模块 SOM

六边形斜交网格的短边形成钢连梁,建筑的表达形式是马鞍形节点,结构设计上就巧妙地利用外框短连梁的受力特点和马鞍形节点的外形,将节点设计成摩擦剪切耗能构件,在中大震下利用轴压力产生的滑动摩擦力进行耗能,为塔楼外框柱提供更多的延性。

▲  摩擦节点三维分解图 SOM

▲  摩擦节点立面图 SOM

▲  摩擦节点有限元分析/MPa

交叉网格在重力、水平荷载下会在水平短梁中产生轴力，影响摩擦节点的起滑力。因此进行了节点有限元分析，验证了在各种荷载组合下，起滑力变化很小，在可以接受的范围内。

进行了大震作用下的弹塑性时程分析，分析显示摩擦阻尼器按照预期发生滑动，并起到了明显的耗能作用。从下图可以看到，在两个方向的地震输入工况下，摩擦节点耗能约占50%左右。在常规的框架-核心筒结构中，核心筒连梁耗能通常占比95%左右。三一项目的分析结果表明，摩擦节点大幅降低了连梁耗能比例，因此大幅降低了核心筒破坏程度。

▲  摩擦连接的摩擦力-变形曲线

▲  X方向、Y方向地震耗能比例平均值

设计中还研究了摩擦阻尼器的三种不同情形，分别为（1）摩擦系数0.42、（2）摩擦系数0.46、（3）无摩擦节点。对比表明，较小的摩擦系数变化不会显著影响结构的整体行为。与情形3相比，情形1和情形2的层间位移均降低了30%，并且减少了超过IO限值的连梁塑性铰数量。另外，5层CFT柱中的轴力也较低，这说明摩擦装置起到了保护其他结构构件的作用。最终施工图设计摩擦节点的数量减少了，但是也起到了明显的耗散地震能量的作用。

下面的图片显示了摩擦节点的加工和安装情况。业主、设计和加工方对节点加工倾注了大量心血，进行了多方案对比，并采取严格质量控制措施。最终节点的加工质量控制得很好，达到了建筑师对外露钢结构的AESS-4表观质量要求。两座塔楼已经于2023年7月底结构封顶，目前幕墙安装也基本完成。

▲  摩擦节点的加工与安装 SOM，三一集团

▲  施工中的双子塔(2024年5月) SOM,Mo Peihua

李兆凡，工学硕士，毕业于清华大学土木工程系结构工程专业,国家一级注册结构工程师、美国加州注册土木工程师，高级工程师，SOM上海办公室副总监，负责上海结构部门,主要从事高层建筑结构设计工作。

作为结构专业负责人主持设计了苏州工业园区中建财富中心、北京保利国际大厦、深圳汉国城市商业中心、绿地山东国际金融中心、广州雅居乐总部大厦、宁波中国银行总部大厦、杭州高德置地广场、上海浦东世纪大都会等超高层项目，发表论文20篇，参编协会及地方标准8本。中国建筑学会建筑结构分会理事，中国建筑学会高层建筑人居环境委员会理事，获第二届建筑结构行业杰出青年。

叶恒之，建筑学硕士，毕业于 UCLA 加州大学洛杉矶分校建筑学院。SOM上海办公室项目建筑师。参与广州商会中心、星河湾中心大厦、昆明保利大厦、三一树根互联大厦、中国中化雄安总部大楼等其他大型项目国际竞赛、设计工作。担任SOM数字设计组BLACKBOX项目组长，负责的STEREOFORM SLAB项目代表SOM参加2020年芝加哥双年展并荣获2020 R+D AWARD奖，并参展AUTODESK设计科技展。