苏宁易购总部位于南京市玄武区徐庄软件园, 毗邻苏宁电器总部基地, 为苏宁旗下线上平台易购的总部办公大楼, 总建筑面积240 537m², 其中地下120 967m², 地上119 570m²。项目由办公大楼与VIP接待门厅组成, 办公大楼地上6～9层, 呈倒“U”字布局, 围合出具有凝聚和向心含义的中心庭院, VIP门厅正位于中心庭院内, 并于办公大楼紧密相连, 如图1所示。

　　 VIP门厅为一单层地上建筑, 平面形状为马蹄形, 屋面为不规则双曲面。建筑外围一圈柱距为3.8～9.5m, 结合幕墙的分隔, 主入口的一边设置3.8m间距的密柱;内部柱网在地下室9m×9m的基础上依次间隔抽去一根柱, 形成18m×18m的大柱网, 最大柱距为23.94m。不规则双曲屋面的最大结构高度为9.919m, 并在主入口的一侧全部从边柱向外悬挑, 挑出跨度为8.5～11.2m。VIP门厅与多层办公大楼之间建筑上通过玻璃天棚相连。

　　 本工程建筑结构的安全等级为二级, 设计使用年限为50年。基础采用独立基础加防水板, 地下室抗拔采用岩石锚杆及抗拔桩, 基础设计等级为乙级。抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度值为0.10g, 设计地震分组为第一组, 建筑抗震设防为标准设防类别 (丙类) , 场地土类别为Ⅱ类, 设计特征周期为0.35s。上部结构中, 办公大楼采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构, VIP门厅采用钢结构。VIP门厅与办公大楼之间的钢结构玻璃天棚在办公大楼一端为搁置连接, 在VIP门厅一端为铰接, 使得VIP门厅与办公大楼之间在结构上脱开。VIP门厅与办公大楼平面关系如图2所示。

　　 根据VIP门厅的建筑形体及柱网特点, 结构采用一种新的结构体系——带柔性支撑的钢框排架结构:外围一圈由于柱网较密, 主梁与柱采用刚接, 并在一定部位设置柔性的柱间支撑, 形成主要抗侧力体系;内部由于均为18m以上的大柱网, 柱与主梁采用柱顶铰接, 即主梁跨过柱顶, 形成多跨连续梁, 以避免竖向荷载作用下柱产生不利弯矩, 从而可减小柱截面, 内部区域的柱可以承担绝大部分的竖向荷载, 如图3所示。

　　 根据上述结构体系, 并结合其建筑特点, 针对其单层、双曲屋面的屋盖形式, 在建筑三维模型中找出每个柱所在屋面处的标高, 将其两两直线相连形成主梁空间框架, 并在其平面投影上按照一定的间距画出辅助直线, 与主梁相交的点 (标高可能不同) 再连接而得次梁。这就是不规则双曲屋面的结构找形过程。

　　 竖向构件中, 在主入口边的外围密柱采用ϕ300热轧无缝钢管, 其他未与主梁相连的外围柱采用ϕ400热轧无缝钢管, 与主钢梁相连的外围柱及内柱均采用ϕ500热轧无缝钢管, 柱间柔性支撑采用ϕ50成品定制钢拉杆。水平构件中, 18m跨的主连续梁采用焊接H型钢, 在柱顶设置加腋, 中间部分高度为1.2m, 加腋高度为1.9m;主入口一侧悬挑钢梁采用变截面焊接H型钢, 根部高度为1.2m, 变至最外端为0.4m;次梁均采用H型热轧型钢, 两端与主梁采用铰接, 并按组合梁设计。所有主体钢结构材质均为Q345B钢。结构布置平面如图4所示。

　　 针对上述VIP门厅的结构体系, 从抗侧的角度对其结构性能作比较研究, 以优选最为合理的形式。根据对柱上下端的连接属性变换, 选取四个计算模型, 分别为A1, A2和B1, B2, 比较结果如表1所示。四个模型的基本情况为:1) 模型A1, 外围柱上下端均为刚接, 内部柱下端刚接、上端铰接;2) 模型A2, 外围柱上下端均为刚接, 抽去内部柱, 在其位置点仅限制竖向位移;3) 模型B1, 外围柱下端铰接、上端刚接, 内部柱下端刚接、上端铰接;4) 模型B2, 外围柱下端铰接、上端刚接, 抽去内部柱, 在其位置点仅限制竖向位移。

　　 通过表1对比结果可知:1) 四个模型的主要抗侧指标均能满足规范要求;2) A1, A2类模型优于B1, B2类模型, A1与A2, B1与B2相应的指标基本无差异, 其表明内部柱对结构总体的抗侧效应很小, 基本可忽略, 实现了外围柱主要用于水平抗侧、内部柱主要用于竖向承重的设计目标;3) 柱脚在刚接与铰接的两种情况下, 结构均能满足规范的抗侧要求, 因此, 在实际实施中, 考虑到钢柱的外露式柱脚难以做到完全刚接 (为弹性连接, 介于刚接与铰接之间) , 结构设计按两者包络设计。

　　 结构的整体内力分析采用SATWE和ETABS两种不同力学模型的计算程序进行比较分析。计算模型中, 梁、柱采用空间杆单元, 楼板采用壳单元, 外围一圈钢梁与柱采用刚接, 内部主钢梁与柱在柱顶采用铰接, 所有柱脚均采用弹性连接 (模型中根据实际的柱脚做法输入相应的弹簧系数) , 柱间支撑两端采用铰接。此外, 根据2.3节的研究结果, 结构设计还包络了所有柱脚全部刚接与全部铰接两种连接形式。结构的整体力学计算模型如图5所示。

　　 整体计算中, 结构的嵌固端在一层地下室的顶板, 并考虑了施工模拟、平动、扭转耦联、偶然偏心、双向水平地震等, 取27个振型进行计算。对于双曲屋面的压型钢板组合楼板 (厚度125mm) , 在计算结构的整体信息时, 考虑楼板的作用;在构件的内力计算和截面设计时, 未考虑楼板的有利贡献。

　　 表2为SATWE和ETABS分析结果, 由表2中的分析结果可知:1) 结构整体具有良好的抗侧刚度, 各项指标均能满足规范要求;2) 结构的扭转振型与第一平动振型的周期比小于规范限值0.90, 满足要求;3) 结构的最大层间位移角、最大层间位移比均满足规范要求;4) 钢构架的最大应力比为0.885, 小于1.0, 屋面水平构件的最大竖向挠度满足规范要求;5) SATWE与ETABS两种计算程序的分析结果基本一致。

　　 内部柱与主梁在柱顶采用铰接连接^[1], 按照搁置的形式, 并设置高强螺栓传递水平剪力, 见图6。

　　 18m跨度的变截面主钢梁采用焊接H型钢, 采用与边柱侧边铰接、与内柱在柱顶铰接的连接形式, 形成多跨连续梁。主钢梁按两端加腋段和中间段分成三段, 加腋段最大高度由1.9m收至1.2m, 每侧长度取1/6各自跨度, 中间部分高度1.2m。三段钢梁在现场进行栓焊拼接, 并在内柱的支座处设置间距为1m的横向加劲板。焊接H型主钢梁翼缘宽度为400mm, 翼缘最大板厚为42mm, 腹板最大板厚为25mm, 如图7所示。

　　 主入口边最大11.2m跨度的悬挑钢梁采用变截面焊接H型钢, 与外围密柱在柱顶采用铰接连接。悬挑钢梁根部高度为1.2m, 并向内延伸一跨, 悬挑段最小高度为0.4m。悬挑钢梁 (含向内延伸的一跨) 分成三段:内延段、支座段及外悬段, 在现场进行栓焊拼接, 并在外围密柱的支座处设置间距为1m的横向加劲板。焊接H型悬挑钢梁翼缘宽度为400mm, 翼缘最大板厚为40mm, 腹板最大板厚为25mm。如图8所示。

　　 本工程建筑屋面要求采用双曲面形式, 当采用压型钢板的组合楼板时, 其设置方法上与传统的平面楼板有显著不同。带肋的压型钢板在形成双曲面时面临两个困难:一是平行肋的方向通过弯折板波来实现弯曲, 而垂直肋方向的弯曲则无法实现;二是运用折面模拟曲面时斜置的压型钢板与正放钢梁的搁置连接不贴服、栓钉难以焊接。针对第二个困难, 通过一些现场试验, 用灌浆料填垫或现场冷作使之贴服均无法实现。为了解决这一问题, 本设计发明了一种斜置压型钢板与正放钢梁的搁置连接技术^[2], 重点解决两者不贴服的难题, 从而使得压型钢板在双曲面组合楼板中得以应用。

　　 针对带肋的压型钢板斜置在正放钢梁上难以贴服的问题, 运用“先裁后缝”的方式, 从而使得这一问题得以解决。“裁”就是将压型钢板的凸肋先裁切出一条缝, 然后顺着这条缝弯折使之与钢梁贴服, 并在焊上栓钉之后进行“缝”, “缝”就是针对每个凸肋, 用三片剪裁好的同厚度连接板通过销钉补强原先弯折处的板缝, 使之形成折面并满足模拟曲面形态的要求。该方法实现了工厂放样、裁切, 现场切缝、弯折、连接板补强等, 无论是工厂加工还是现场施工, 均能实现操作简便、无需特殊机具的特点, 因而, 能够具有很大的普及性, 如图9, 10所示。

　　 为解决双曲屋面组合楼板中压型钢板与下部钢梁的连接难题, 结合项目实际, 提出了“一种斜置压型钢板与正放钢梁的搁置连接方法”的发明, 实现了压型钢板组合楼板在双曲屋面中的运用。

　　 苏宁易购总部VIP门厅建筑规模不大、高度不高, 但具有一定的特殊性, 结构设计为满足其要求, 创造性地采用了一些新型的结构体系、结构技术, 并取得了较好的反响。总结下来, 有如下几点收获:

　　 (1) 本工程所采用的“带柔性支撑的钢框排架结构型式”, 完全能够承担建筑水平向及竖向荷载的作用, 并能“各取所长”地实现抗侧体系与竖向承重体系的有机结合。

　　 (2) 为节约造价以及让出建筑楼层的净高, 跨度较大的钢框架主连续梁可采用变截面的形式, 本工程的典型跨度为18m。

　　 (3) 为解决压型钢板组合楼板能够实现双曲面的形式, 提出了一种斜置压型钢板与正方钢梁的连接方法, 并获得国家发明专利。

　　 (4) 结构技术的创新在一定程度上得益于建筑专业的特殊性需求。