前言
随着我国社会经济的快速发展，人们对建筑的需求也越来越多样化和复杂化，同一栋建筑往往会被赋予多种功能，这对结构设计提出了新的挑战，需要应对不同类型的荷载、复杂的几何形状，以及特殊的工程要求。本期『研之有物』，将对我院结构设计团队在“珠海市第一中学教学综合楼”（以下简称“珠海一中综合楼”）项目中所面临的结构挑战与技术创新进行专题分享。
△实景鸟瞰图
01项目简介
珠海一中综合楼地上部分根据体型和功能分布的不同，按照下图隐蔽部位的黄色线条设置分缝，分为以下两个建筑单体：西侧部分由6层教学楼和1层游泳馆组成；东侧部分共4层，1-3层为多功能报告厅，4层为排练厅。两个单体的结构体系均为框架剪力墙结构。
△总平面示意图
02性能化设计概述：
伴随计算机技术的发展，性能参数不再仅仅被视作建筑的后评估指标，而开始融入建筑设计流程，成为影响建筑形式生成的要素。借助相关数字工具，建筑师和工程师得以建立建筑几何与建筑性能之间的量化关联，有助于实现安全性能保证、能耗更少、舒适性更高、气候适应性更强的建筑形式。
建筑结构性能化设计，主要针对建筑抗震性而言，重点是深入的计算分析和工程判断，找出结构有可能出现的薄弱部位，提出有针对性的抗震加强措施，分析论证结构可达到预期的抗震性能目标。
△1200人报告厅大悬挑结构实景
03本项目设计难点：
珠海一中综合楼建筑功能多样，建筑层高复杂，对空间使用提出更高要求，致使结构将面临：大跨度、大悬挑，竖向不规则，单跨结构，结构错层特别不规则等一系列难点，加之对教育类公建的高抗震要求，使得本项目面临着巨大的结构设计挑战。
△游泳馆大跨度结构实景
04性能化设计措施：
（1）剪力墙抗震等级为三级，框架抗震等级为二级，大跨预应力梁抗震等级提高至一级设计。
（2）采用小震弹性、中震抗剪弹性抗弯不屈、大震不屈的性能目标，梁及墙柱配筋按中震、小震性能计算结果包络设计，进行结构抗震性能化设计。
（3）由于存在大量结构错层，除开洞较少的地下室板面及屋面外，其余楼板采用弹性膜计算，不考虑楼板刚度。
△结构竖向不规则
（4）框架柱配筋按照实际模型（框架剪力墙结构）与取消剪力墙的模型（框架结构）的计算结果包络设计。实际采用框架剪力墙结构，可在不影响建筑功能的前提下，提高建筑承载能力和抗震性能。
（5）为提高结构安全储备，东侧部分多功能报告厅看台的悬挑桁架按照构造设置钢骨（钢骨柱、钢骨梁、钢骨斜撑）。
△斜撑剖面示意图
（6）根据排练厅使用要求，排练厅楼板补充舒适度验算，满足正常排练振动激励下的舒适度要求。
（7）西侧部分游泳馆上方最大跨度为28.5米，东侧部分报告厅上方、排练厅上方最大跨度为26.1米，均采用大胯预应力混凝土梁的结构形式。该结构形式优点有：预应力结构充分利用高强度材料，使得构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，提高了结构的跨越能力。
（8）由于报告厅的板面标高复杂、造型复杂，以及报告厅的使用功能要求，结构专业需要同舞台专业的声光电各专业协同，后期BIM专业检查各专业碰撞，以上均对结构图纸的精确性及准确性提出了更高的要求。
△结构错层特别不规则
为了满足人们及社会的需求,建筑结构逐渐变得功能化、多样化、系统化,同时许多新型技术也被应用其中。
结语
建筑结构性能化设计与传统设计方法区别在哪？性能化设计能给结构工程师带来什么价值？性能化设计的问题和如何继续发展？将是我们在未来设计之路上不断研究实践的课题。本期以“珠海一中综合楼”项目为例，分享了“性能化设计在多层建筑结构中的应用”，后续我院结构设计团队将继续分享更多项目的专题研究，欢迎持续关注。
撰稿 | 技术管理委员会、设计部、木易建筑工作室