北京中国银行总部大厦的结构解读 刘锦辉 摘要：本文通过对中国银行总部大厦的实地调研和文献 研读，试从结构的角度解读建筑。笔者详细分析了整体的结 构体系的和局部重点的结构部位，并从结构功能在整体和 局部中的体现以及建筑形式和结构功能的协调两方面进行 解读。 距地面约５０米，面积４２ＯＯｍ ，由１６个金字塔形的钢结构网 架组成。网架失高６．９米，弦杆长度１３．８ｍ，每个网架呈正锥 型，（图５）所有节点和杆件均由钢板焊接而成，空心节点（每 个１．５－２Ｔ）代替铸钢实心节点（１０～１５Ｔ）节约材料、减轻重量。 每四个金字塔形的开架制成一个整体预制安装。 关键字：中国银行总部大厦结构解读建筑形式钢结构 建筑简介 （２）巨型钢桁架：巨型钢桁架作为结构转换层构件位于东、 南两侧主入口上方《图６）。大跨度５５ｍ，高度８．１ ｍ，一组两 榀桁架接合之后形成一个巨大的、二层楼高的桁架盒。钢桁 架上承托８层钢筋混凝土结构，形成钢桁架一钢筋混凝土组 合结构，为国内不多见的建筑结构形式。 ３．空间内锥型悬挑结构 空间内锥型悬挑结构位于大厅内侧西北角部，上空４—８ 层由三个方向向内倾斜挑出，最大悬挑长度９ ８ｍ《图７）。挑 出部分设计未设悬挑梁。此结构体系的最大特点在于悬挑部 位仍可保证与其他部位具有相同的建筑使用空间（因未设悬 一、中国银行总部大厦于２００１年建成，由贝聿铭主持，贝氏 事务所设计，中方由中国建筑科学研究院建筑设计院配合设 计完成，位于北京西单十字路口西北角，与长安街相邻（图１）。 大厦由两个Ｌ形的楼翼组成，中间围起一个面积 ４２００ｍ 、高度约５０ｍ的自然采光的庭院大斤，项部为艺术网 架，大厅内侧为银行交易场所。行政办公室安置在面向西单 和长安街较小的那个Ｌ形楼翼，楼翼的交接处是一个５９ｍ高 的幕墙，作为专用出入口（图２）。所有其它的办公室及可供出 租的写字楼都位于另一个较大的楼翼。地下分别设有人防、 金库、车库、餐厅、报告厅等。该建筑占地面积１３３００ｍ ，总 建筑面１ ７４０００ｍ 。建筑物外轮廓近似矩形，沿建筑规划红 线布置。各边长约为１２０ｍ １３０ｍ，地上１５层，地下６层。 建筑高度为５７．５ｍ，地下最深达２７ｍ。 挑梁，该处仍为板柱结构）。 ４地下连续墙结构 本工程为天然地基，筏板基础，地下室外墙为承重和支护 合一的地下连续墙（图８）。 三、结构功能分别在整体和局部的体现和评价 在从结构的角度解读建筑时，要从整体到局部去分析结 构的功能和意义，要从承载能力、抗变形能力和抗震能力去分 析结构的合理性。就整体来说，要看到各个结构之间的均衡 性和协同作用；就局部来说，要看到结构自身的作用，掌握其 力学原理。本章结合重要的结构部位，分析结构功能分别在 整体和局部的体现，并做出评价。 １．整体结构分析 二、结构体系分析 为最大限度地利用有效空间，满足建筑使用和设备管道 布置的要求，该工程结构选用钢筋混凝土板柱框架一剪力墙 体系。西侧、北侧主楼部分、东侧、南侧附楼部分为钢筋混凝 土结构，局部（东侧、南侧入口上方）设钢结构：巨型桁架和屋 顶空间网架。地下室墙为８００ｍｍ厚地下连续墙结构，基础 采用筏板基础，楼盖除特殊部位外，采用无梁平板结构。因 功能要求，整个建筑全部连成整体，未设温度缝、沉降缝、抗 震缝。 从总体上看，建筑呈一个口字形，由两个Ｌ形的钢筋混凝 土的楼翼组成，面向西单和长安街较小的Ｌ形楼翼的东南角 断开成入口，整体形成一个未完全闭合的矩形结构。交接处 １．钢筋混凝土框架一剪力墙结构 是一个５９ｍ高的幕墙。这个整体幕墙与屋顶空间网架联系 紧密，从顶面到立面连为整体（图９）。幕墙的支撑并不是平 面的．而是在三维空间上有两根钢构件抵住开口两侧的剪力 （１）柱网：由建筑功能确定，该建筑的平面柱网有两种。地 上层主副塔楼环形部分基本柱网为６．９ｍ ６．９ｍ（图３），地下 室中部车库局部为７．８ｍ ７．８ｍ。因建筑要求，局部层问进行 柱网转换，个别位置柱被抽除。 （２）剪力墙：利用建筑平面布置特点，剪力墙布置在楼、电 梯间、电梯井筒处。力求质量中心与刚度中心接近。建筑外 墙开有连续窗洞，形成壁式框架（图４）。 墙，防止两翼内扣。幕墙的支撑构件起到了非常重要的结构 作用，提高了整体的抗变形能力（图１Ｏ）。 ２．剪力墙结构分析 由建筑平面图可以看出，剪力墙布置在楼、电梯问、电梯 井筒处，力求质量中心与刚度中心接近，使结构更加稳定。在 特殊部位，如Ｌ形楼翼的开口处，设置两个三角形剪力墙筒 （图１ １），也是为了保证整体结构的稳定性。而为了承托巨型 （３）楼盖：因建筑功能要求，结构采用全现浇无柱帽平板楼 盖。板厚依不同跨距取２２Ｏｍｍ至３５０ｍｍ。顶层设备机房 楼板设低梁，按新的设计概念计算设计。地下一层中部会议 厅顶设３５ｍ跨预应力大梁。 ２．钢结构 钢桁架，在图示两端也设置了剪力墙结构，提高承载能力。 ３．巨型钢桁架结构分析 如何解决大跨度的钢桁架的变形问题，承载其上８层 钢筋混凝土结构的承载能力问题成为设计的重点。钢 （１）屋顶空间网架：空间网架位于中间的四季大厅顶部， 一８７— 空间和增加阳光可照射到的面积。中庭的天窗离地面５０ｍ， 由１６个正锥形的钢结构网架组成，天窗的玻璃是夹在三维桁 架的框架中间，而不是象穿衣服一样外加上去。钢和玻璃具 有轻盈、透明的特点。这样天窗的体积更大，从而采光更好。 这样一种屋顶形式首先满足了功能需要，遮风挡雨，尽管 北京常常阴天，天窗仍然可以最大限度地起到采光作用。其 次也达到了审美需要，产生了丰富的艺术效果。当人们进入 大厅，首先看到的就是空间网架的屋顶，方格的划分和金字塔 形的网架让人联想到中国传统建筑中的“藻井”。当阳光照 图１７ 射到中庭，钢结构杆件的秩序性也产生了井然有序的阴影效 桁架共４榀，每个出入口两榀，每两榀钢桁架形成一个 果（图１４）。 ５６ｍ １３．６ ８．１ｍ立体桁架盒，增强了钢桁架的整体性，桁架 ２．巨型钢桁架 盒两端承托在两侧的剪力墙结构上（图１２）ｏ桁架自身的设计 这个钢桁架在立面上非常显眼，也是构图的一个重要因 为上下弦杆按箱型设计，腹杆为焊接Ｈ型钢，板材厚度分别 素。一个钢桁架盒搭在两端的剪力墙上，上面承托８层钢筋 为５Ｏｍｍ，７５ｍｍ厚。桁架连接全部为焊接，和钢柱钢梁共 混凝土结构，形成钢桁架一钢筋混凝土组合结构，这是贝氏设 重约１３００Ｔ。 计的主要突出点，形成其自有的风格。 对于如何解决施工过程中冬夏季之间温度变化对材料变 对于建筑形式本身来说，钢桁架自身的结构杆件真实的 形的影响，结构设计分成两阶段进行：第一阶段，施工阶段按 表达在立面上，与上层的钢混结构形成了虚与实、柔与刚的对 端部铰节点考虑。此阶段钢桁架两支座可以滑动，在温度变 比，同时这一钢桁架盒的特殊性也暗示了其功能的独立：这里 化下钢桁架可以自由变形，不产生约束应力。上部结构在施 是银行的神经中枢——一个２４小时外汇交易厅和一个高科 工期间支座处局部混凝土暂不浇筑。此阶段钢桁架支座处没 技全球网络控制中心。钢桁架的下面自然的形成了一个凹进 有约束，变形处于自由状态，可保证在较大温差变化下桁架 去的区域，成为建筑的出入口和灰空间（图１５）。这种建筑形 内部不产生大的温度应力。第二阶段，待上部结构完成后，确 式的成果就是赋予大厦一个宽大、有遮挡的室外大凹区，它既 定桁架端部混凝土封闭时间。封闭后，钢桁架与混凝土结构 像在楼外又像在楼内，与古代庙宇屋檐下的空间有同工异曲 形成固接，此时钢桁架与上部混凝土结构成为整体，共同承 之妙。从建筑意义上讲，这些桁架使大厦得以在感觉上和实 担荷载。 质上具有开放性，从而实现了连接性策略这一设计主旨。 ４．内锥型悬挑结构分析 ３．内锥型悬挑结构 悬挑部分上部新增柱网直接落于挑出的水平楼板和斜墙 大厅内侧为银行交易场所，其上部空间结构沿三个方向 上，考虑上部结构的整体空间共同作用，同时利用水平楼板受 向内倾斜延伸，形成独特的开口内锥型空间。这一悬挑结构 拉与斜墙受压相互平衡，解决了悬挑结构不设梁的技术难题。 形成了一个向中心包围的具有动态感的室内空间，具有中心 该结构部位空间作用明显，侧墙、斜墙、楼板以及上部墙体相 感和向心性。这种空间形式既是一种功能需要，更是一种心 互依托，构成空间整体共同作用的结构体系（图１３）。斜墙板 理需要（图１６）。悬挑部分上部新增柱网直接落于挑出的水平 设计，由于悬挑斜墙上支承有上部结构柱，对承受上部柱网的 楼板和斜墙上，这种结构设计方法使挑出结构部分仍为板柱 斜墙沿水平和沿斜墙方向的板带采取板上加肋的构造措施， 体系，从而保证了建筑在使用上具有充分的灵活空间（图１ ７）。 使斜墙板这一关键结构部位在设计中得到加强。 （北京建筑大学建筑学院；２ｏ１４．５） 四、建筑形式与结构功能的协调 结构是建筑的骨架，是形成建筑内部空间和外部形式的 参考文献 物质基础。某种新的结构一旦产生并在工程实践中反复出现 ｆ１１修龙，诸火生，北京中国银行总部大厦结构设计，建筑 时，便会逐渐形成一种崭新的建筑形式。可见结构是影响建 结构学报，２００２．８ 筑形式及空间的重要因素，在本建筑中尤其如此。建筑形式 【２】贝式建筑事务所，中国银行总行大厦，建筑学报， 应该也必须是结构形态的真实反映。结构在作为骨架的同时 ２００２．６ 也具有相应的实用性和美学意义。本章从中国银行大厦的屋 『３１修龙，王杨，北京中国银行总部大厦地下连续墙设计， 顶空间网架、巨型钢桁架和内锥型悬挑结构这三个重要部位 建筑科学，１９９９．１ 来分析建筑形式与结构功能的协调。 『４］薛明，都市空间新概念——北京中银总部大厦，建筑 １．屋顶空间网架 知识．２０００．０１ 与中国传统的有庭院的四合院一样，中国银行总行大厦 中间围起一个中庭。这个中庭之中要有室内中国园林的感觉， 光线充足，富有生机。主要的设计原则就是最大程度地利用 一９０—