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参数化设计在钢结构项目中的运用
主讲：赵文雁
一级注册结构工程师
南方事业部总工
精工钢构集团
近五年华南区域项目业绩
参数化--设计阶段
参数化--实施阶段
2
近五年华南区域项目业绩
参数化--设计阶段
参数化--实施阶段
3
近五年华南区域项目业绩
广东 高层结构16 300m以上（4项）
广西 项 100~250m以上（9项）
湖南 复杂连体斜交网格（3项）
贵州 空间结构12 网壳天幕，游乐天幕（2项）
云南 项 白云机场，广州地铁14号、
精工华南 21号线站房（5项）
会展中心、博览中心（3项）
广、深区域项目14项，占比50%。
长沙4项，海南5项。 4
超高层项目持续增多。
装配式建筑，异型建筑，两极分化。
长沙滨江国际金融中心（A9项目）
本项目分为两期建设，其中西区为一期，包含
20轴以西的地下部分、西区商业、T3塔楼及
T4塔楼；东区为二期，包括20轴以东的地下部
分、T1塔楼、T2塔楼及其连桥。总建筑面积
约644715㎡。我司承建T1塔楼及东区裙房钢
结构。
T1塔楼地下3层、地上64层，总高度322.87m
，外框47.8m×47.8m；裙房地上5层。
巨型钢管混凝土柱斜交网格框架+钢筋混凝土
核心筒的混合结构体系；
钢管混凝土柱最大截面Φ2000×40；
材料：Q345B、Q345GJC、Q390GJC；
总用钢量：2.6万吨；
塔楼施工时间：2016.12—至今
长沙滨江国际金融中心（A9项目）
工程概况： 楼层 外框截面尺寸
地下4层、地上64层，标准 B4~F5
层高4.5m；建筑高度 F6~F16 Φ2000×40
299.05m； F17~F28 Φ1800×40
筒中筒结构体系：巨型钢 F29~F40 Φ1600×40
管混柱斜交网格框架+钢混 F41~F52 Φ1500×40
核心筒； F53~F64 Φ1400×40
Φ1200×30
外框钢柱为圆管柱最大截
面为：Φ2000×40；
工程特点：
结构外立面不规则；
外框钢柱截面规格大：
外框柱为斜交网格框架；
斜交网格典型节点：
X型：首次出现在F16
Y型：首次出现在F4
K型：首次出现在F28
长沙滨江国际金融中心（A9项目）
第一类 第二类 第三类
Φ1100×30 Φ1000×30 Φ1000×25
Φ1200×30 Φ1100×30 Φ1000×30
长沙滨江国际金融中心（A9项目）
约31.2吨 椎管 \/ 圆管
1、转换短柱内部，增加2道内环加
劲板增强。
2、第一、二类X型节点，上下管径
不同，可采用半锥管消除短轴方向的
转换台阶。
3、第三类X型节点，上下管径相同，
没有转换台阶，采用半圆管。
长沙滨江国际金融中心（A9项目）
深圳信通金融大厦
信通金融大厦总建筑面积：9.3万
㎡；
整体结构地下6层、塔楼地上33层
，总高度161.73m，外框
45mX45m，核心筒
22.5mX22.5m，副楼地上5层；
菱形斜交钢网格外框架－钢筋混
凝土核心筒结构，核心筒与外框
钢结构之间仅通过少数水平钢梁
及斜梁连接，楼板在本结构体系
中并未起到有效的协同作用；
总用钢量：1.35万吨；
施工时间：2016.5~至今
深圳信通金融大厦
◆塔楼地下室布置了8根工字型钢
骨柱以及4根角柱钢骨柱，其中工
字型钢骨柱H1500×800×50×70-
Q390GJ。
◆斜交网格结构在建筑立面呈菱
形，且沿各楼层尺寸统一，其边
长均为5.86m。
◆斜撑构件在F26层以下为箱型，
其从下至上为
B450×800×70×70~B425×425×
27×27，钢材从下至上依次为
Q420GJ、Q390GJ、Q390；在F26层
以上为工字型，尺寸为
H350×425×25×20，材质为Q390
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深圳信通金融大厦 斜交网格与钢
梁连接节点
筒体角部节点
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深圳信通金融大厦
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深圳信通金融大厦
广州天环广场天幕工程
1、地理位置：广州市中轴线，位于
广州塔和天河体育城（恒大主场）
之间；
2、功能：商业综合体；
3、寓意：双鱼嬉水；
4、结构组成：地下3层+地上3层+钢
结构天幕；
5、业主：新鸿基地产；
设计顾问：奥雅娜（ARUP）。
广州天环广场天幕工程
① 网壳 ② 树形柱 ③ 落地桁架
鱼的构成
⑤ 网壳之间短杆
④ 多脚支承
广州天环广场天幕工程
广州天环广场天幕工程 两面角ψ 主支管夹角
ψ≥75°
本课题根据《钢结构焊接规范》 60°≤ψ＜75 Φ≤75 Φ＞75°
GB50661-2011创新性提出了相贯线 ψ＜60°
焊缝定量检测方法，通过理论计算 全熔透
得到相贯线全熔透长度值，根据该
长度值判断实际焊缝是否满足要求， 部分熔透+角 全熔透
从而实现焊缝质量控制的目的。 焊缝
角焊缝
管材相贯焊 角焊缝
缝 部分焊透焊缝
全焊透焊缝
广州天环广场天幕工程
海南恒大海花岛国际会展中心工程
屋盖采用大跨度空间钢结构体系，总
建筑面积约13842m2，建筑总高度为
32.0m，纵向145m，横向83m，地上一
层，局部设置夹层；
屋盖整体呈漩涡状，由29根Y型柱支
撑，支撑与上部径向主梁形成主要框
架，环形圈梁则将多榀框架连成整体
。屋盖中部天窗呈椭圆形，长轴约
60m，短轴约22m，最高点与最低点高
差达9.5m；
结构总用钢量约5000吨，屋盖钢结构
由箱型截面及圆管组成，夹层钢结构
由箱型截面及H型截面组成，构件材
质Q345B，采用履带吊安装方案；
建筑屋盖呈漩涡状曲面，钢屋盖上表
面与屋面基本拟合，节点设计、制作
难度大；
项目实施时间：2016.4-2016.12
海南恒大海花岛国际会展中心工程
结构整体图 屋盖主体结构
天窗结构 屋盖次结构
根据传力路径钢
屋盖可分解为29
榀径向梁+屋盖
次结构+天窗结
构。
海南恒大海花岛国际会展中心工程
1、运输超宽
2、腹板宽厚比超限。
海南恒大海花岛国际会展中心工程
2.4 施工图的细节处理
天窗环梁
+Morris环=
双层
海南恒大海花岛国际会展中心工程
近三年华南区域项目业绩
参数化--设计阶段
参数化--实施阶段
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编程
工程计算
函数
f y( x 1 , x 2 , x 3 … ) =
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f y( x 1 , x 2 , x 3 … ) =
荷载 结 刚度
跨度 构 强度
方
边界 案 稳定
性
满足建筑理念
结构用钢量合理
施工便捷（加工，安装）
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设计流程V1.0 开始 MIDAS
计算内力
VB
k=k-0.05 赋K值（0.8） ABAQUS
MIDAS
con f k
计算应力、选择截面
计算弹塑性稳定系数
否则
调整截面 校核截面强度
否则 满足要求
设计流程V2.0
建筑 BIM 结构
数据库
Revit Revit
Ecotect 经济 CAITA\/DP
Rhino\/GH
CAITA\/DP YJK
Fluent… SAP\/MIDAS
ABAQUS…
MEP
Revit 其它
• 基于BIM的动态监测系统 30
安全监测
设计流程V2.0
数 节 节点坐标、连接杆件数量、连接杆件号、
据 点 约束状况、节点形式；
库 BIM
内 数据库 形
容 数 杆 各节点号、节点坐标、截面形式、截面参数、
据 件 材料、杆间荷载、约束条件；
库
面 各节点号、节点坐标、截面形式、截面参数、
材料、面荷载、约束条件；
所在地区，场地类别，建筑安全等级，建筑防火
总信息库 等级，抗震等级，地震信息，风荷载信息…
节 各工况位移
点
态
数 杆 各工况内力
据 件
库
面 各工况内力
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设计流程V2.0
修补 建筑参数化设计 可视化BIM模型 修
改充 改
形态 BIM数据库 各专业评估 参
数数 YES 数
据据 补充荷载
MIDAS分析模型，得到内力 施工图 NO
库
确定优化原则
调用钢结构截面优化程序 结束
获得经济指标
YES 各专业评估 NO
修改优化原则
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雨棚平面布置
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左侧雨棚边界条件
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雨棚立面图
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雨棚立面图
变形限值：133mm（L\/200）
对角线最远距离：29m，变形限
值：145mm（L\/200）
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自成体系 裙房支撑
受力清晰 大悬挑区域提供
X\\Y\\Z向约束
单柱支撑，悬挑
大于30m，有倾 地震协同，需要
整体分析，但裙
覆风险 房高度仅约20m
需要加大底柱截
面
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方案一（单柱+井字桁架）
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方案一
39
方案一
40
方案一
41
方案一
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方案二（格构柱+井字桁架）
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方案二
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方案二
喇叭面面荷载：1kN\/m2
顶面未加荷载。
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方案二
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方案二
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方案三
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方案三（格构柱+增强井字桁架）
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方案三
喇叭面面荷载：1kN\/m2
顶面未加荷载。
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