四季酒店项目塔楼地上77层，地下4层，施工合同工期仅为36个月。结合工期紧张的特点并从“安全、质量、进度、成本”方向综合考虑，亟需对结构设计进行合理优化并选取最优的施工方案保证结构按时、按质完工。

　　 四季酒店项目位于马来西亚吉隆坡，毗邻石油双子塔。该建筑分塔楼和裙楼2部分，塔楼为全混凝土框架-核心筒结构，地上77层，裙楼为框架结构，地上11层，地下均为4层;基础为桩筏基础。

　　 塔楼总建筑高度为342.5m, G～L7B层为商业及酒店服务层，L8～L22为酒店客房，L23以上为私人住宅，顶部为皇冠钢结构，其中L34A和L50B为机电设备层;建筑外围为封闭的单元式玻璃幕墙。

　　 塔楼平面布置为局部收进的对称矩形结构，长约54m，宽约32m，高宽比达11，是同时具有转换层、加强层 (L34A和L50B) 的超高超限的框架-核心筒结构体系。外围为稀柱框架，侧向刚度较弱，L8以下采用大截面框架柱，L8为转换层，L8以上设置适宜刚度翼缘墙+劲钢连梁连系核心筒与框架柱，在设备层设置适宜刚度的混凝土环带墙连系外围框架柱，加强结构侧向刚度，减小竖向变形差;塔楼平面结构采用大板+预应力的设计模式，减少钢筋，控制梁板挠度。L36以下墙柱混凝土强度等级为C80，以上混凝土强度等级为C60，梁板混凝土强度均等级为C40。

　　 为提高建筑容积率，获得更好的投资回报，建筑设计采用“细长建筑”，高宽比达11，超出设计规范高宽比8的限制。为弥补高宽比的不足，结构设计中采用合理增加结构整体刚度，通过控制整体水平侧向位移解决细长建筑物所引起的问题。

　　 四季酒店项目施工场地狭小，特殊的地理位置还需考虑对周边建筑的影响;建筑功能多样化、钢筋混凝土结构形式等都决定着结构设计和施工的复杂性。项目实施过程中要不断考虑设计优化与施工技术相结合，才能有效地将复杂结构简单化，达到预定期望。

　　 1) 周边环境拟建场区紧邻吉隆坡石油双子塔，周边交通繁忙，场地西侧道路临街相望为220m高的电信大厦 (基础形式为桩筏基础) ，北侧AMPANG路下为LRT地铁运营线，东侧与45m高的WISMA大厦 (基础形式为独立基础) 最小距离为6.2m，施工可利用场地狭小。

　　 2) 地下结构设计概况地下室自地下4层～地下1层层高分别为3.6, 3.6, 3.6, 5.5m。主塔楼基础底板厚4m，裙楼基础底板厚0.8m。地下室开挖面积8 600m²，裙楼开挖深度为17.30m，主塔楼区域开挖深度为20.50m;地下室外墙厚度均为800mm。基础采用钻孔灌注桩，塔楼区域桩径最大为2m，桩深70m，目的为减少对周边建筑物沉降的影响。

　　 为解决场地空间狭小问题及防止对周边建筑物的破坏，本工程采用塔楼区域盆式开挖顺作、裙楼区域结构半逆作施工技术，即“边逆中顺”的半逆作法。以地下连续墙兼作地下室结构外墙实现双墙合一，依托裙楼楼板设计内支撑体系;裙楼地下室各层的水平结构梁板与地下连续墙刚接形成水平支撑系统。

　　 根据利用每层水平支撑系统的刚度来抵抗地下连续墙外侧土压力的计算原则，划分结构逆作区和顺作区，确定水平支撑系统宽度及竖向支撑位置。

　　 分析裙楼与主塔楼位置关系，设置3个取土口。主塔楼靠近整个场区的西南角，占地面积约1 900m²，主楼区设置1个主要取土口;裙楼占地面积约5 000m²，场地最北端土方到主楼敞开开挖区北端的距离为55m左右，在逆作法工况下对土方开挖非常不利，在主塔楼北侧的裙楼合适位置设置一大一小2个取土口，提高出土效率。

　　 结合场区外部道路交通及市政开口预留位置和场区内设计出土口位置，建立场区内部交通流线并与外部市政道路连通，如图1所示。

　　 土方开挖前，先进行裙楼地下钻孔灌注桩及中支撑柱的施工并沿地下室结构轮廓线施工800mm厚地下连续墙，其高度自±0位置向下23.7m，既作为基坑围护结构，同时兼具止水帷幕的功能。

　　 整体上主塔楼区域盆式开挖，挖土作业与裙楼地下室水平结构的施工同步，当挖土至裙楼基底标高后，主塔楼开始施工基础桩然后按正常工序自下而上顺作;裙楼施工基础底板后，自地下4层至地下1层逐层向上施工结构钢筋混凝土墙、柱。施工流程如图2所示。

　　 由监测结果可知，结构封顶时，基础最大沉降量约3mm;四周道路偏移均在5mm之内，达到理想效果。

　　 本项目塔楼结构形式为框架-核心筒结构，外围为稀柱框架，侧向刚度较弱。加强层外围框架间增设适宜刚度的周边环带混凝土墙，主要是加强结构整体性，增强结构侧向刚度，减少侧向位移，满足最大层间水平位移μ≤h/500 (h为楼层层高) 。

　　 L34A和L50B为机电设备层，也为结构加强层，位置如图3所示。为实现设备相关性能指标，需内外空气交换，故2道加强层均设计为外圈封闭、局部开洞的混凝土环带墙。墙厚均为600mm，采用C80高强混凝土，采用F_y=500MPa、直径40mm钢筋，墙内有竖向筋、水平筋、多层交叉斜筋及箍筋等多达10层的钢筋，墙体配筋如图4所示。为加快施工进度，分析施工难点，从设计角度进行结构优化。

　　 根据等比例墙体钢筋绑扎样板结果分析得出RC环带墙施工存在诸多难点: (1) 墙厚600mm，局部区域钢筋最小间距<4cm，间距太密，钢筋绑扎困难; (2) 斜筋端头锚固长度不满足设计40d (d为钢筋直径) 的要求，弯折锚固空间不足，无法排布; (3) 大体积混凝土施工，安全隐患大; (4) 经设计间校核，RC环带墙结构预留洞口尺寸远不能满足机电专业的设计要求，需重新协调修改; (5) 环带墙混凝土浇筑口要在墙体预留浇筑口，浇筑效率低，混凝土振捣难，施工质量难以保证; (6) 1层的施工工期约40d，远不能满足施工合同工期的要求。

　　 根据加强层设计原则，遵循等效刚度和合理传力路径的优化思路，在不改变水平力传递路径的前提下，保证结构整体侧向位移及层间位移满足设计要求，且对已施工下部结构无影响。提出2种理论可行的设计优化方案: (1) 方案1RC环带墙由600mm增厚至900mm; (2) 方案2单层RC环带墙优化为单层环带钢桁架。

　　 综合比较2种优化方案，方案1增大了钢筋间距，仅缓解钢筋密集造成的绑扎困难和混凝土浇筑质量问题;此方案未从根本上解决工期问题。

　　 选用方案2，由环向钢结构替代混凝土环带墙，通过有限元分析软件ETABS分析结构楼层刚度、侧向位移、振动周期等重要性指标的变化情况;结合楼层水平剪力的传递路径和混凝土浇筑、振捣的可行性，故将外围上、下层混凝土梁改成钢板混凝土梁;外圈混凝土柱改为钢板混凝土柱，钢板在上、下楼层各有一定的锚固深度;取消混凝土环带墙，由斜腹工字钢支撑代替;各钢构件通过全熔透焊接形成一个整体钢骨架，保证水平力的有效传递。施工过程中钢柱、钢梁先行吊装，混凝土结构紧跟施工，最后安装工字钢斜撑。优化后，每个加强层的施工共缩短工期约20d。

　　 根据建筑功能要求，L8层为局部梁式转换层，分布8道劲钢混凝土转换梁，原设计梁截面尺寸均为1.4m×3m;劲性钢梁为工字钢，其截面尺寸为2 000mm×350mm×35mm×70mm，根据转换梁跨度与高度之比≤2的特点，故按深梁考虑。其中，TB, TG, TC, TF转换梁互为对称，连系外框架柱和核心筒墙体，将上部翼缘墙转换为下部框架柱。以L8○TB轴/○T2～○T3轴转换梁1为例，平面布置如图5所示。

　　 C80高强混凝土，梁内钢筋密集且内设预应力和钢板，劲性钢梁下翼缘与梁下铁钢筋之间无空隙，大截面、大体积转换梁的施工对结构的安全、质量提出极大挑战。为提高施工质量，降低安全隐患，采取深化-优化设计、控制温度、分层浇筑等措施，优化后的转换梁剖面如图6所示。

　　 结合转换梁特点并考虑对施工质量、安全的影响，从施工角度出发对设计图进行深化分析并局部优化来满足施工需求。优化措施如下。

　　 1) 通过增加转换梁高度 (3～4m) 减掉劲钢后便于施工;建立BIM模型分析转换梁内不同位置处钢筋、预应力筋、钢板 (由上部翼缘墙锚固到下部转换梁内) 、洞口等分布情况，探寻各交叉点处钢筋密集度，合理排布钢筋、预应力筋并在碰撞位置进行钢板局部开洞及周边加固。

　　 2) 采用叠合梁施工技术，留设水平施工缝在梁高1/2位置，下部支撑体系只考虑第1次浇筑混凝土荷载，有效降低下部支撑体系负荷并减少成本;通过计算并预留附加竖向抗剪筋来抵抗施工缝处的水平剪力，保证施工安全。

　　 3) 根据水平施工缝位置，采用等面积代换，优化调整钢板截面形式，使钢板底面在同一高度，便于钢板固定。

　　 相关研究表明，约80%混凝土裂缝是因为混凝土水化热过高产生一系列温度应力裂缝，尤其是大体积混凝土施工，通过采取措施控制混凝土温度，减少温度裂缝，提高施工质量至关重要。结合吉隆坡当地的环境及施工条件，主要采取以下措施: (1) 混凝土采用全冰搅拌，利用夜间大气环境温度较低的有利条件进行夜间浇筑; (2) 分层浇筑以减少第1次混凝土浇筑的体积，同时起到散热和降低混凝土内部峰值温度的作用; (3) 施工过程中，在混凝土内安装温度监测点，采用热电温度记录仪进行监测，并采取相应的降温保温措施; (4) 采用遮阳、风机等方式保证混凝土内最高温度在70℃以下，满足规范要求。

　　 四季酒店项目是超高层全混凝土框架-核心筒结构体系，混凝土弹性模量、徐变和收缩与水泥材料类型、施工顺序等因素有关，并且随时间不断变化;结构荷载分布的不同、核心筒与外框架之间刚度的不同导致竖向构件压应力的差异性和基础的不均匀沉降。在混凝土性能变化及竖向构件压应力差异性的影响下，结构体系必然随时间变化产生竖向变形差，影响结构安全。考虑结构短期和长期健康，对结构竖向变形进行施工前估算，制订竖向变形补偿方案;施工中，采取有效的现场监测等措施修正竖向变形补偿方案;结构封顶后，对比实测数据与模型分析数据，对结构竖向变形及其差异性进行分析评估。

　　 面对竖向结构必然发生的竖向变形，采取层差补偿即设计标高+标高补偿 (每5～10层补偿20mm) 的控制措施，通过非线性有限元软件进行分析和施工期间的连续监测与调整，对其补偿值进行估算。

　　 施工前，估算随时间变化的混凝土弹性模量、徐变和收缩时，需明确施工材料、环境条件、施工顺序及进度、荷载取值等情况，补偿周期为30年，采用有限元分析软件ETABS进行估算。由于结构的对称性，共选取3组，每组2个监测点 (彼此距离最近的剪力墙和框架柱各选一点) 进行变形监测，选取位置如图7所示。现取第1组的2个监测点T3TA和T3TB进行分析，分析结果如图8, 9所示。

　　 由图8可知，墙柱竖向变形随高度变化在中部偏上部位最大，随着补偿周期的增加，最大值出现楼层呈上移现象;T3TA柱比T3TB核心筒墙体的竖向变形大。

　　 由图9可知，不同时期T3TA柱与T3TB核心筒墙体相对变形差均在可允许范围内;在200m和275m左右的高度即加强层 (L34A和L50B) 位置，T3TA柱和T3TB核心筒墙之间的相对变形差最小，这是由于假定加强层按顺序施工，刚度较大导致竖向构件之间力的重分布。

　　 结合模型分析结果，初步制订每10层调整20mm的补偿方案。

　　 施工过程中，结合施工进度，每周对每组监测点进行竖向变形实测;依据混凝土性能试验报告修正原设计值;依据实际施工顺序及进度调整施工加载顺序。分析结果如图10, 11所示。

　　 施工过程中，根据混凝土实际特性和实际施工顺序，综合比较施工前及施工过程中T3TA柱和T3TB核心筒墙竖向变形及其之间竖向变形差，可得出: (1) 墙柱的竖向变形量变小，但相对变形差变大; (2) 在结构加强层位置，墙柱相对变形差较大，主要由于结构加强层后施工。结合模型分析结果，修正竖向变形补偿方案如图12, 13所示，统计数据如表1所示。

　　 针对四季酒店项目面临的特殊环境，从设计角度进行技术优化，选取最合理的施工技术，施工中利用设计指导施工，根据实际施工数据修正设计，达到技术先进、安全适用、经济合理、保证质量的目的。