建证匠心｜城市建筑设计背后

如果把一座城市看作一个生命个体，那么城市中的一座座建筑则是构成这个生命体不可缺少的肌理，在承载着城市功能和空间的同时，无时无刻不在向外传递着这座城市的性格和底蕴。

西安，十三朝古都。大小雁塔、城墙、钟楼、鼓楼等古建筑奠基了其千年的文化基调；大唐芙蓉园、华清宫、大明宫、青龙寺将历史传承穿越；西安人民大厦、西安人民剧院、西安钟楼邮局等见证着这座城现代化的发展历程；西安寰球贸易中心、西安绿地中心双子塔、迈科商业中心、延长石油研发中心等超高层建筑则展现着它当下的繁华。

在古今建筑的交相辉映下，一座集传统与现代的国际化大都市呈现在世人面前。

01   匠心  “建证”城市发展

 而在这些现代摩天大楼的背后，近70年风雨兼程的中国建筑西北设计研究院（以下简称“中建西北院”）功不可没。在高层和超高层建筑设计方面，一代代设计师用科研的匠心不断探索，在不断积累经验的基础上持续创新，成就了众多的地标、文化建筑。

 ​在近日举办的一场关于“建证匠心.主题对话”活动上，陕西省勘察设计大师、陕西省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会专家吴琨，中建西北院专业总工程师仲崇民、中建西北院副总工程师贾俊明，中建西北院结构专业委员会博士后辛力等专家，围绕着高层建筑结构设计理念、结构工程师的技术功底及对先进技术的不断探索等主题，展开了关于“复杂结构设计”的对话。

作为千年古城，西安是全国最早实施限高的城市之一，鉴于城市发展的规划，早期无法在当时相对繁华的片区进行高层建筑作业，直到上世纪90年代，在西安的南二环上才出现当时西北第一超高层建筑——陕西信息大厦，这些超高层建筑落成的背后自然少不了设计师们的身影。

陕西省勘察设计大师、陕西省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会专家吴琨介绍说，中建西北院作为西部地区多栋超高层建筑的设计方，见证了西安超高层建筑发展的三个阶段。

20世纪90年代初，随着西安经济的发展，陕西省邮政电信网管中心、西安国际商务中心、陕西信息大厦等一批以钢筋混凝土结构为主体的超高层建筑在中建西北院的设计下拔地而起。这些建筑当时在全国范围内也颇具技术引领性，这和中建西北院深厚的技术积累密不可分。在超高层建筑中涉及到的抗震技术、黄土地基基础方面，西北院均处于全国先进地位。

90年代后期——2010年这个阶段，西安超高层建筑的建设速度有所放缓，几乎停滞；但纵观全国，在东南沿海发达地区，超高层建筑的建设快速发展，带动了整个行业在结构设计、新材料运用、结构技术等方面的不断创新。

2010年以后，西安超高层建筑进入新的发展时期，一批超高层建筑如雨后春笋般崛起，比如中建西北院设计的西安绿地中心双子塔、西安寰球贸易中心、迈科商业中心、延长石油研发中心等超高层建筑。

 这些建筑不仅打造了西安这座城市的新地标，重构了国家中心城市的气度、让这座古老的城市焕发新活力，更是带动了区域商务环境的跨越式发展，吸引了更多国际级企业区域总部或大型项目在西安落户，为新的城市CBD建设奠定了基础，最终改变着人们的生活方式。

 02   传承创新  树标超高层建筑设计

随着建筑高度的不断增加，建筑结构的设计难度也随之增加，加之西安地处抗震设防为8度的高烈度区和特有的黄土地基，这就对建筑结构的抗震性能、地基的承载能力、结构体系的选型提出了更高的要求。那么针对黄土地基的特点，中建西北院在设计房屋建筑及超高层建筑的基础时是如何解决的？

中建西北院专业总工程师仲崇民给出了答案。仲崇民介绍说，中建西北院针对这一地方特点，在和高校、行业合作的基础上共同制定了地基处理和基础设计的标准和规范，并结合实际工程不断推出新的地基处理技术。 

比如针对西安湿陷性黄土场地，采用素土挤密桩先处理黄土的湿陷后，再把素混凝土桩复合地基应用到小高层、高层建筑。通过对高层建筑采用地基处理或采用桩基础，减少高层建筑的沉降，控制高层建筑的绝对沉降量，把高层建筑、裙房和地下室连成一体，不设永久性沉降缝，很好的满足了建筑使用要求。

 最早在西安设防裂度8度区，II、III类场地开展了高强预应力混凝管桩的抗震性能研究，简化了计算方法，提出针对性的技术措施，并和同行一起编制了陕西地方标准《高强预应力管桩技术规程》，使得高强预应力管桩在陕西得到了广泛应用，取得了很好的经济效益。 ​ 

​陕西黄土地基中超高层建筑的长桩基础的研究与应用，始于90年代末中建西北院设计的陕西信息大厦、陕西邮政网管中心、西安国际商展中心三个超高层项目。

通过对这三个项目的试桩及测试成果系统的研究，解决了西安黄土地基的成桩工艺及配套施工方法，掌握了长桩基础竖向承载力在黄土地基中的传递分布规律，提出了西安地区长桩基础适宜的桩径和长度的比值等设计参数，为西安地区超长桩设计、施工积累了宝贵的经验，为后来中建西北院设计的西安绿地中心双子塔、西安寰球贸易中心、迈科商业中心、延长石油研发中心及其它的超高层建筑的基础设计奠定了很好的基础。

 高层建筑除了保证地基稳定的同时，抗震能力是其设计中的另一个重点和难点，尤其对位于抗震设防为8度的高烈度区的西安，中建西北院同样有很好的解决方案。建筑的高度决定了其建筑结构和受力分析的复杂度，处理好外在的作用力比如风力、地震、温度等决定着建筑的安全性，因此做好超高层建筑的减震措施至关重要。随着结构体系的不断创新和新型建筑材料的不断应用，中建西北院在新的超高层结构设计中也不断传承、创新。

比如西安绿地中心双子塔，采用了钢管混凝土+钢铁框架+钢筋混凝土合金的结构，同时在适当部位设置BRB防屈曲支撑，很好的提高了建筑结构的抗震性能，达到以柔克刚的效果。 

 中国建筑西北设计研究院结构专业委员会博士后辛力补充介绍说，保证建筑使用过程中的安全性是结构工程师的使命，西安位于抗震设防高烈度区，结构的抗震设计必然成为重中之重。

除了“硬碰硬”的抵抗地震力外，建筑结构以柔克刚的消能减震、隔震技术成为行业关注焦点，对于医院、学校、交通枢纽等重要建筑应保证其地震时使用功能不中断，“复杂建筑结构减震、隔震技术研究与工程应用”也成为中建西北院的重点技术攻关方向。 

在此方面中建西北院已有诸多成功案例。比如甘肃省林业职业技术学院综合楼、平凉博物馆等项目采用了基础隔震技术，绿地中心双子塔、西北妇女儿童医院综合楼、渭南多功能馆等项目采用了消能减震技术。“我们还在一些项目中创新性地采用了减、隔震复合技术，很好地提升了建筑物的抗震性能。” 

平凉博物馆 

中航·国际航空城展示中心

03   打造城市名片  拓展幸福空间

当然，建筑在满足功能性的同时，文化传承也是另一重大考量，尤其对西安而言，很多建筑都是这座城市辉煌历史、发展的见证，是文化传播的瑰宝。像陕西历史博物馆、西安文博院、大唐芙蓉园、南湖、临潼华清文化广场、咸阳博物院、天人长安塔、南门广场改造提升工程等地标建筑和城市名片，都是中建西北院的杰作。 

 其中，作为中国第一个全方位展示盛唐风貌的大型皇家园林式文化主题公园——大唐芙蓉园，是中国最大的唐代风格皇家建筑群，由中国工程院院士张锦秋担纲总体规划和建筑设计。现如今，作为国家5A级景区和入围 “神奇西北100景”榜单的大唐芙蓉园单日可承载5万余人入园体验盛唐文化的大气恢弘。中建西北院副总工程师贾俊明在论述中说：“结构构建建筑之美，在传统风格建筑结构设计方面，既要满足建筑安全、实用的功能又要体现出建筑之美。”

比如大唐芙蓉园的紫云楼属于高层传统风格建筑，在结构体系上采用了钢筋混凝土框架-抗震墙结构以保证其安全；在具体构件设计方面则采用了预制椽、预制斗拱等预制构件，斗拱错落有致，屋檐悬挑轻盈，展现出传统风格建筑之神韵。天人长安塔为传统与现代风格相结合的高层塔式建筑，则采用钢框架-钢支撑结构体系，符合绿色、环保、节能的现代设计理念。

 同时，中建西北院在传统建筑现代结构设计中不断传承、创新，发表了多篇专业论文及专著，并取得多项专利，成为建筑设计行业的宝贵财富。 

 近70年的发展历程，中建西北院见证了西安这座古城的发展和变迁，一座座拔地而起的高层建筑和地标名片更是不断刷新着西安在世人眼中的印象，改变着这座城市中人们的生活方式……

 “持续建设一流强院，拓展幸福空间”镌刻在大厅的标语，也是中建西北院一直践行的发展使命。成就建筑之美对建筑结构设计师而言是永恒的课题，一代代的设计师通过不断研究新技术、探索新材料应用，苦练内功，在践行“建设一流强院”的路上不断前行。