北京CBD核心区12宗地之规划、建筑、中国尊设计
建筑结构丨北京第一高楼高528m中国尊大厦结构设计
建筑结构丨北京第一高楼——高528m中国尊大厦结构设计1 工程概况北京中央商务区核心区的标志性超高层建筑项目——中国尊大厦，由北京市建筑设计研究院有限公司设计完成，目前正在进行地下结构施工。
工程场地位于北京市朝阳区东三环北京商务中心区（CBD）核心区Z15地块，建筑面积约43.7万m2（地上约35万m2，地下约8.7万m2）。
主要建筑功能为办公、观光和商业。
该塔楼地上108层，地下7层(局部设夹层)，建筑高度528m，外轮廓尺寸从底部的78m×78m向上渐收紧至54m×54m，再向上渐放大至顶部的59m×59m，似古代酒器“樽”而得名，建筑效果图如图1所示。
图1 中国尊大厦本工程主要结构体系由外框筒和核心筒组成，其中外框筒由巨型柱、巨型斜撑、转换桁架以及次框架组成。
巨型柱位于塔楼角部，贯通至结构顶部，并在各区段分别与转换桁架、巨型斜撑连接。
巨型柱底部截面形状为多边形，中部及上部为矩形，采用多腔钢管混凝土柱。
在设备层及避难层共设置8道转换桁架，其杆件截面采用焊接箱形截面。
巨型斜撑沿各区外皮设置，也为焊接箱形截面。
次框架包括重力柱和外环梁，均为焊接H形截面，其仅承担本区重力荷载，不参与整体抗侧。
2 巨型外框筒建筑-结构一体化设计2.1 巨型外框筒几何控制面的生成中国尊大厦外轮廓的水平截面形状为倒圆角的正方形，并沿着高度平滑收放，其外完成面几何控制尺寸见图2。
巨型外框筒的外控制面采用分段折面的形式，既可以较好控制巨型外框筒与建筑外完成面的距离，又可降低结构自身的加工难度。
图2 外完成面几何控制尺寸2.2 巨型柱外轮廓的生成巨型柱从基础顶面（-31.3m）至106层（503.2m）的截面形式根据一定的规则进行变化，其具有三种截面形式：1）7层以下（-31.3～43.15m）为4根八边形截面，截面面积约为63.9m2；2）7~19层（43.15～98.65m）为8根六边形截面，截面面积约为19.5～21.3m2；3）19~106层（98.65～503.2m）为8根矩形截面，截面面积约为19.2～2.56m2。
201408(建筑结构)京城第一高楼“中国尊”项目结构技术挑战——访“中国尊”项目方案和初步设计负责人刘鹏
京城第一高楼“中国尊”项目结构技术挑战——访“中国尊”项目方案和初步设计负责人刘鹏《建筑结构》：请介绍一下中国尊项目的主要设计节点和历程，目前项目处于什么阶段？刘鹏：中国尊项目（图1）的设计由五家公司组成的设计联合体完成，其中ARUP负责结构设计的方案和初步设计阶段，北京市建筑设计研究院负责施工图设计。
项目的方案设计和初步设计历时两年多，目前项目已进入施工图设计阶段。
图1 塔楼整体和CBD核心区鸟瞰图（由建筑设计KPF公司提供）《建筑结构》：结构专业在介入该工程时，在满足业主不同阶段对建筑功能不断调整的要求下，结构方案是如何紧密配合的？刘鹏：在项目的方案设计阶段考虑过酒店、公寓等混合业态的方案。
当时业主的期望是酒店和公寓的楼层不出现斜撑构件，因此结构在这些楼层采用了密柱抗弯框架的形式，而在办公楼层采用巨型斜撑的形式。
如何将这两种抗侧力体系结合成一个连贯且一致的外框结构的确给结构设计带来了很大的困难。
最后业态确定为全办公的形式，外框得以统一为全高巨型交叉斜撑结构，结构体系也更为合理。
《建筑结构》：本项目采用了参数化设计方法，相对于传统设计手段，其优势体现在哪些方面？采用该方法后对于结构工程师的工作带来哪些便利？刘鹏：本项目的结构体系与天津高银117有很多类似之处，但本项目的难点在于其曲面的造型。
由于立面呈尊形（图2，3），每个楼层的外轮廓尺寸均不相同，角部的圆弧倒角半径也每层不同。
更重要的是，在方案设计阶段建筑师对大楼曲线的不同几何定义进行了多次的研究，对于每个方案，作为结构工程师都需要给出量化的性能结果，以便于业主和设计团队做出决策。
参数化的结构设计方法（图4）使得我们可以和建筑师的几何模型无缝对接，实时生成相应的结构模型，大大节省了工作量，加快了响应速度。
图2 整体立面效果图和“尊”的几何尺寸（由建筑设计KPF公司提供）图3 塔冠建筑效果图及结构布置示意图（建筑效果图由建筑设计KPF公司提供）图4 参数化设计《建筑结构》：项目都用到的哪些参数化软件？在项目设计过程中的作用体现在哪些方面？刘鹏：项目的参数化设计软件包括犀牛(Rhinoceros)造型软件以及其参数化建模插件Grasshopper。
20200905-北京第一高楼-528米的中国尊设计+施工经验分享
固定综合单价 2014年12月20日至2018年10月11日，总工期为1392个日历天
四、工程概况 2
伍
项目管理架构
五、项目管理架构
陆
设计管理架构
六、设计管理架构
柒
施工管理
七、施工管理 1
超高层建筑施工专用装备集成平台
智能化装备平台
七、施工管理 3
钢桁架系统
主次桁架、外围桁架 钢立柱
模板系统
65系列钢 模 相应配件
上、下支撑架 支撑与顶升系统 液压顶升油缸
智能化装备平台
附属设施系统
防护栏杆
平台板 相关辅助设施
智能顶升钢平台由支撑与顶升系 统、钢桁架系统、挂架系统、模板 系统 及附属设施系统组成。核心筒 施工时作 业人员利用钢桁架系统的 下挂架系统作 为作业面焊接钢构件 、绑扎钢筋、支设 模板、浇筑混凝 土。顶升钢平台整体随 着核心筒施 工高度的增加利用支撑与顶 升系统 架构不断向上爬升，完成上部混 凝 土墙体的施工作业。
十、15项国内之最 3
国内超高层项目 地下室层数最多-
地下7层 (局部设夹层)
十、15项国内之最 4
国内室内空气品质最优的超高层建筑
三维激光扫描仪
七、施工管理 2
“金钟罩” “造楼神器” “空中造楼机”
智能顶升钢平台的应用让工 程达到了“在工厂里造摩天 大楼”的高效建造 水平。从 2015年3月20日首层竖向混 凝土浇筑，到2017年8月18 日结构封顶，施工工效提升 30%以上，每层节约建设工 期2～3天，同时也提高 了施 工质量、施工安全性以及施 工智 能化水平。
八、施工进度 11
中国尊项目一体化计划体系管理经验交流
一、难度与挑战，倒逼加强计划管理能力
3 深化、制作多家参与，协调管理重在统筹
地上主体阶段制作厂
构件制作单位
预计承担区段
中建钢构江苏有限公司
第二、四、六区段
沪宁钢机股份有限公司
第一、三、五区段
宝钢钢构股份有限公司
第八区段
武昌船舶重工有限责任公司
第七区段
深化设计由对应区段制作单位负责
制作量
约4.9万吨 约4.9万吨 约1.3万吨 约0.9万吨
的施工记录
2014年3月底-4月初
1
2
3
核心筒钢板墙安装完 成，率先封顶，
冲出±0
2014年10月11日
4
提前7天，地上
新增部分（即地下 与地上衔接部分）
安装完成
2014年12月3日
5
6
2013年10月-11月
25天，完成2100吨钢
平台安装，打通地下室 施工“生命线”
2014年5月15日
开吊，钢板墙构件
北京市朝阳区CBD核心区Z15地块 项目名称
项目（中国尊大厦）
建筑高度
地上528米/108层 地下-38米/8层
总建筑面积43.7万平方米 建筑面积
（地下8.7万平米，地上35万平米）
钢结构 用量
总用钢量13.5万吨 （地下室1.5万吨，地上12万吨）
功 能 甲级写字楼，高端商业、观光等
一、难度与挑战，倒逼加强计划管理能力
1 结构复杂，构件制造、安装难度大
结构形式 施工重难点
MC1
巨型框架支撑+型钢混凝土核心筒结构
复杂的多腔体巨型柱和超长、超厚钢板剪力墙构件， 制造厂加工及现场安装难度较大
构件制作厂、现场高空原位拼装难度较大
中国尊大厦项目总承包模式钢结构管理
与实体预拼装。
桁架预拼装方案
桁架模拟预拼装
三、制作管理
3.6 构件预拼装
构件预拼装验收：构件进行实体预拼装时业主、监理、总包、钢结构安装等单位 代表赴制作厂验收。
巨柱预拼装验收
三、制作管理
3.7 制作厂间的合作与竞争
充分运用中国尊高端项目的优势，调动各家制作单位的积极性，展开各 制作厂之间构件质量、进度大比拼。形成各家制作厂之间良好的竞争与合 作关系。
4
安装管理
四、安装管理
4.1 计划控制
严格计划控制，按照合同工期要求，编制季度、月度、专项计划、周计划。从构 件安装、校正、焊接工序时间倒排构件进场计划，做到构件进场即可安装施工。
总控计划、月度计划、 周计划、专项节点控 制计划详尽，及时交 底。
☝施工季度计划 ☝施工月计划
☜施工总 控计划
☝施工专项计划、周 计划
直 接 控 股
原材监理见证取样
中信和业 （业主）
兴澄特钢 （原材供应商）
动态统计 制作厂材料进厂 情况，建立实时 台账，形成采购 进厂互通渠道。 建立制作厂材料进场实施台账
三、制作管理
3.3 制作进度跟踪
代总包向每家制作厂委派了制作厂驻厂监造人员，建立日报、周报制度，每天
统计构件加工进度；每周汇报本周的图纸下发进度、材料采购进度、材料复试情况、
图纸变更
业主
设计院变更
深化单位变更
代总包
制作厂
安装单位
监理单位
设计变更单
二、设计管理
2.3 统一标准
为保证不同深化设计单位所初图纸一致，保证不同的深化单位与制作厂之间的 无缝对接，在工程开工之初，项目部制定了统一的图纸报审标准。 在正式出图之前，以各单位报送样图的方式，确定出最终图纸的标准格式。
北京第一高楼（中国尊）冲出地面全过程！（附多图）
北京第一高楼（中国尊）冲出地面全过程！（附多图）12月10日，由中国建筑股份有限公司/中建三局集团有限公司（联合体）承建的中国尊项目地下结构冲出地平面，实现全面封顶，并于近日开始上部工程施工。
小编带你近距离看看中国尊的“成长”过程。
中国尊档案中国尊位于北京市朝阳区CBD核心区，总建筑高度528米，地上108层，建筑面积35万平方米；地下7层，建筑面积8.7万平方米，基础埋深约37.8米，建成之后将成为北京第一高楼，成为国内也是世界上8度抗震区的最高建筑。
设计特点中国尊由北京市建筑设计研究院有限公司设计完成，塔楼地上108层，地下7层(局部设夹层)，建筑高度528米，外轮廓尺寸从底部的78米×78米向上渐收紧至54米×54米，再向上渐放大至顶部的59米×59米，似古代酒器“樽”而得名。
工程主要结构体系由外框筒和核心筒组成，其中外框筒由巨型柱、巨型斜撑、转换桁架以及次框架组成。
巨型柱位于塔楼角部，贯通至结构顶部，并在各区段分别与转换桁架、巨型斜撑连接。
巨型柱底部截面形状为多边形，中部及上部为矩形，采用多腔钢管混凝土柱。
在设备层及避难层共设置8道转换桁架，其杆件截面采用焊接箱形截面。
巨型斜撑沿各区外皮设置，也为焊接箱形截面。
次框架包括重力柱和外环梁，均为焊接H形截面，其仅承担本区重力荷载，不参与整体抗侧。
施工特点自2013年前开工以来，中国尊连续创下了一系列首都建筑业新纪录，先后完成了896根工程桩施工；地下40米深坑的土方作业；在连续93小时内完成了创造北京乃至全国纪录的5.6万立方米大体积底板混凝土浇筑；2014年12月10日实现了地下室全面封顶。
中国尊建设者创造性地在-38米的坑下搭建起了一座东西长138米、宽20米、高27米的钢结构平台，打破了施工零场地的困局，先后完成了896根工程桩施工、20000多吨钢筋绑扎作业。
大体积底板浇筑中国尊大厦基坑深度38米，局部达到40米，是中国未见、全球罕见的超深民用建筑基坑，创中国超高层建筑基坑深度之最。
高清图解北京第一高楼中国尊基坑施工过程(高528米深40米)
高清图解北京第一高楼中国尊基坑施工过程（高528米深40米）“中国尊”档案坐落在Z15地块，为CBD核心区建筑面积最大的一个地块。
Z15地块东至金和东路、南至景辉街、西至金和路、北至规划绿地，占地面积1.1478公顷。
中信集团在11年CBD核心区地块首批出让中，以63亿元摘得该地块，总建筑面积约35万平方米。
∙“中国尊”7层至61层、102层至113层均为办公区；∙∙64层至79层为酒店；80层至99层为酒店式公寓；∙∙117层至118层分别为层高12米的观光台及层高4.5米的观光台餐厅。
∙∙地下六层分别为商业区、卸货区、停车库及设备用房层。
据悉，该规划需要历时两年才能完善，后续还有一年多的时间用来修改和深化。
∙∙建成后将是北京市最高的地标建筑。
该项目西侧与北京目前最高的建筑国贸三期对望，建筑总高528米，未来将被规划为中信集团总部大楼。
于2011年9月12日开工，2016年底竣工，预计总投资达240亿元。
∙∙2014年4月中国当代十大建筑评审委员会从中国1000多座地标建筑中，综合年代、规模、艺术性和影响力四项指标，初评出二十个建筑。
最终由此产生十大当代建筑。
设计理念∙尊，古之礼器。
意为敬奉，起时双手捧至顶，行顶天立地之势。
所以设计者以“中国尊”为北京第一高度建筑的寓意：建筑高耸直入云端，表现出顶天立地之势，与“尊”的表现不谋而合。
而且以尊为建筑形态，也有别于北京超高层建筑常见的直线形态。
∙∙外形自下而上自然缩小，形成稳重大气的金融形象，同时顶部逐渐放大，享受独在云端的无限风光，最终形成中部略有收分的双曲线建筑造型，使这一建筑林立在CBD核心区的摩楼天群中也能明显体现出庄重的东方神韵。
∙视觉效果∙曲线优美，身高约500米的“中国尊”是以灵动的弧线构成，因此虽然高大，却不失婉约，简单的建筑线条看起来极具以柔克刚的效果。
如此的设计不仅是为了追求耐看的视觉审美效果，同时也是出与构建设合理建筑结构的考虑。
中国尊项目结构设计介绍
“中国尊”项目结构设计介绍汇报人：张相勇“中国尊”项目结构设计介绍建设单位：北京中信和业投资有限公司设计团队：北京市建筑设计研究院有限公司Kohn Pedersen Fox Associatex PC (KPF)奥雅纳工程顾问中信建筑设计总院有限公司建筑院业主结构顾问：华东建筑设计研究院有限公司1工程概况主要内容1.工程概况2.结构体系3.结构体系演变4.结构计算分析5施工相关5.施工相关6.超高层建筑结构体系7.工程照片1. 工程概况1.1 工程概况●Z15项目位于北京CBD核心区。
●建筑高度约528米，是北京地区目前规建筑高度约米京地前规划中的最高楼。
●地上108层，建筑面积约35万平米。
●地下7层，建筑面积约7万平方米。
●集甲级写字楼、观光和商务会所等主要功能于一体。
●项目建设单位为北京中信和业投资有限公司。
1.2 北京CBD核心区区位图●北京商务中心区（CBD）是北京六大高端功能区之一，是首都经济发展、产业聚集和城市建设最重要的区域。
●其核心区位于国贸桥东核心位桥东北角，西起东三环路，东至针织路，北起光华东至针织路北起光华路，南至建国路。
●占地约30公顷，总建筑规模约270万㎡。
北京CBD核心区共规划19个楼座，其中高度200-300米的建筑7座，300-400米的建筑2座，最高建筑528米1座。
1.6 中国尊69米8米5米54米●塔楼从中国传统礼器“尊”的形体特征中汲取造型的灵感。
经过抽象处理和比例优化，既保持了5238顶部观光层圆尊方尊上圆下方尊，“尊”形突出独特的弧形效果，又形成了比例上的高雅和秀美。
●塔楼平面为带有圆角处理的正方形，而且上下宽度渐变。
塔底为78米宽，在385米处的腰部为54米宽部为米宽建筑高度米底部大堂米宽，顶部为69米宽。
建筑总高度528米。
78米1.7 Z0~Z4区建筑平面图Z2区标准层Z3、Z4区标准层Z0区标准层Z1区标准层1.8 Z5~观光区建筑平面图Z7区标准层观光区标准层Z6区标准层Z5区标准层1.9 B7层平面图2. 结构体系2.1 确定超高层结构体系的基本原则1）选择合理的结构体系、构件形式和布置；竖向构件宜连续贯通；各部分的质量和刚度宜均匀、连续；2）结构传递竖向荷载和地震作用途径简洁明确；重要构件和关键传力部位应增加冗余约束或有多条传力途径；3）结构的竖向和水平构件应具有必要的的承载能力、刚度和延性；具有良好的变形能力和消耗地震能量的能力；4）抗震设计宜具有多道防线；5）满足建筑外立面及功能需求；5）满足建筑外立面及功能需求6）应符合节省材料、方便施工、降低能耗与保护环境等要求等要求。