武汉华润万象城综合体项目位于武汉市江岸区建设大道金融产业带的“新华路-台北路金融发展核”，北临建设大道，西靠台北路，东临长江日报南路，南依台北二路。项目集购物中心、超高层办公楼、高端住宅、特色商业街等功能于一体，总占地面积约7万m²，总建筑面积约69.8万m²。整体建筑效果图见图1。

　　 本项目地上包含4栋住宅、2栋办公楼(T1,T2)和一个购物中心，2栋办公楼分别位于购物中心两端，住宅和购物中心在地上完全脱开;整个项目在地下连成一体，地下共4层。购物中心与办公楼T1连接处，平面收窄，连接较弱，故在此设置结构缝;购物中心建筑功能渗透到办公楼T2范围内，而办公楼T2完全偏置于购物中心西侧，根据超限专家的意见，在电影院位置设置永久结构缝，将购物中心和办公楼T2断开。各栋单体位置关系及结构分缝如图2所示。

　　 本文主要介绍购物中心的结构设计。购物中心地上7层，建筑高度39.95m，平面为渐变长方形，平面尺寸为286m×82m，结构缝右侧部分长度为209m，典型柱网为9m×11m，中庭区域抽柱形成大跨，跨度18～24m。项目地下部分建筑功能为车库和设备用房，地下1层设置部分商业，地上部分建筑功能主要为商场、影院等。图3为购物中心效果图。

　　 本项目结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级;抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组;建筑场地类别为Ⅲ类，地面粗糙度类别为C类，50年基本风压为0.35kN/m²,50年基本雪压为0.50kN/m²。

　　 根据场地岩土条件^[1]及上部结构的荷载分布，本工程采用后注浆钻孔灌注桩+承台的基础形式，承台间设置800mm厚抗水底板，选用中风化泥质砂岩层作为桩端持力层。本工程地下4层，地下室底板板面标高为-18.40m，抗浮设计水位同室外地坪，地下室底板的抗浮设计水头约19m。因购物中心结构自重不足以抵抗水浮力，本项目桩基兼具抗压和抗拔作用。桩径统一采用800mm，单桩抗压承载力特征值为5 600kN，抗拔承载力特征值为4 600kN。

　　 购物中心采用框架结构体系，整体以9m×11m的柱网为基础;主入口、中庭、电影院等特殊区域，为了协调地下车库和地上建筑功能、空间对柱网的要求，采取柱位的局部转换。

　　 地下室及地上各层楼盖主要采用普通钢筋混凝土梁板体系;托柱转换梁采用钢骨混凝土梁;对于跨度较大的区域，则采用型钢梁-钢筋混凝土楼板组合楼盖。

　　 本项目整体结构比较常规，需要特别关注的部位有以下几个:1)主入口的玻璃盒子，如图4所示;2)主中庭大悬挑，悬挑长度最大达14.5m;3)购物中心与办公楼T1之间跨度25m的平台;4)购物中心的大帽子———水晶之冠，如图5所示。

　　 购物中心的主入口是业主和建筑师最关注的位置。由建筑平面图(图4)可知，2,3层楼板内退，4层～屋面楼板边线平齐建筑外立面，整个入口由玻璃幕墙围合成一个封闭的盒子。

　　 为了实现建筑效果，拔除邻近入口的轴网交点上的结构柱;2,3层楼面结构悬挑长度6～8m，通过悬挑梁实现;到4层楼面处，整个15m×24m的区域均为悬挑，结构难度比较大。为此，提出了两种结构方案，方案一为首层入口的角部增加一根柱子，避免4层以上的大悬挑;方案二保持入口无柱，通过上部楼层设置斜撑来实现大悬挑。表1为两种结构方案的可行性分析对比。图6,7分别为两种方案的建筑局部平面示意图和三维结构模型。通过对比可以发现，首层无柱方案(即方案二)能更好地保证入口大堂的通透性，故选择此方案进行进一步的设计，其中机电管线高度500mm，建筑面层厚度为100mm。

　　 对于首层无柱的结构方案，分别按钢筋/钢骨混凝土结构和钢结构进行结构分析，如表2所示。计算结果表明，两种材料下，结构构件竖向变形和悬挑楼板舒适度都满足规范^[2,3]要求。综合考虑建筑空间、净高和施工难易性，首层入口玻璃盒子采用钢结构方案，悬挑钢梁截面高度1m，悬挑梁端的立柱截面为1m×1.2m。图8为钢结构方案的结构振动分析结果，最大峰值加速度为0.141m/s²。

　　 开阔的无柱大中庭是购物中心建筑设计的亮点，然而这将导致结构上存在大量的楼板大开洞、大悬挑等问题。

　　 对于悬挑长度10m左右的区域，主要采用单向悬挑次梁的结构布置方式，梁高约1.2m;并对此区域进行楼板振动分析。图9为典型中庭区的结构布置和楼板振动加速度分析结果。结果表明，大开洞、大悬挑区域的楼板振动频率为5.05Hz，满足规范^[2]3.7.7条大于3Hz的要求，竖向振动加速度峰值为0.027m/s²，满足规范小于0.15 m/s²的要求。

　　 对于悬挑长度接近15m的区域，利用空间结构的设计概念，采用空腹桁架悬挑的结构方案^[4]。图10为典型空腹桁架悬挑中庭的结构平面及剖面。

　　 购物中心与办公楼T1邻近的区域，因2,3层逐层退台，在4层楼面处形成25m跨的大平台，建筑平面和立面效果见图11。结构采用平面大跨钢梁的方案，并在跨度最大的边跨处布置两层立面斜撑，三维模型和振动分析结果见图12。结果表明，大跨区舒适度满足规范^[2]要求。

　　 购物中心的屋面以上有一个大帽子，名曰水晶之冠。水晶之冠支撑于从主屋面上延的钢柱上，冠顶距离主屋面约20m，冠边与购物中心主体结构完全脱开，冠边到结构柱的最大距离约19m。水晶之冠外轮廓线与主屋面的位置关系如图13所示。

　　 为配合建筑的轻盈效果，水晶之冠采用钢结构，其主要抗侧体系为中心支撑框架^[5];在悬挑区域及中间局部位置布置了水平支撑，以增强屋盖刚度并保证水平力的可靠传递。水晶之冠整体三维模型及顶面结构布置如图14,15所示。

　　 由于水晶之冠边线距结构柱5～19m，外立面最大高度约30m，且中间无楼板或结构梁支承，故采用立面桁架来提供其外立面的水平刚度;而立面桁架则挂在从主框架顶部外伸的悬挑桁架上，如图16所示。立面桁架在风荷载作用下最大侧移50mm，水平桁架顶点处重力下最大挠度L/240，即79mm(最大悬挑跨度L约19m处)，施工过程中可采用施工预调来减小挠度与侧移。由于图中有机电空间一侧最大悬挑跨度仅约12m，故最大挠度出现在无机电空间一侧。

　　 如图17所示，水晶之冠的外立面，通过水平环梁连接各榀立面桁架，形成面内刚度，为立面桁架提供面外支撑，并为建筑幕墙提供支座。各桁架弦杆与腹杆的节点处，均布置有桁架面外支撑杆件，以减小弦杆的计算长度，从而减小其截面尺寸。同时，在外立面布置人字撑，形成环桁架，以减小各榀桁架间的变形差，从而控制桁架杆件的最大尺寸，进而满足建筑的轻盈理念。

　　 水晶之冠结构按常规中心支撑框架与悬臂桁架设计，钢柱计算长度按无侧移框架取值，桁架与支撑的计算长度取节点间长度;构件设计考虑重力、风荷载、地震与温度等荷载与作用，按柱底铰接与刚接两种情况进行包络设计。各主要构件典型截面尺寸如表3所示，大部分构件应力比在0.7以内。

　　 武汉华润万象城虽然整体结构为规则的框架体系，但是仍存在较多大跨度、大悬挑、复杂造型等特殊区域。在项目设计过程中，除了把控整体结构的安全性和经济性，还需对特殊区域进行精细化设计。

　　 (1)对于大悬挑区域，合理引入空间结构整体受力的力学概念，以提供更好的结构方案。

　　 (2)对于大跨度、楼板大开洞等竖向刚度较小的区域，控制楼板竖向振动，保证舒适度，对商场类项目的用户体验非常重要。