PLAXIS 和 RAM Concept 久经验证的分析功能帮助项目团队满足业主的期望

为伦敦天际线增添一处标志性建筑


伦敦新建了一栋 50 层高的综合性大厦 Principal Tower，毗邻城市金融区。该建筑设计独特，由高度不同的三种结构外形组成，呈十字形排列，每一侧长度不超 25 米。该项目总投资两亿英镑，建筑内有落地玻璃窗、黄铜色百叶窗、阳台、游泳池、水疗中心、健身房、电影院、休息室，以及一个大厅，大厅内有一个重达 7 吨的楼梯，需要在现场组装。


WSP 是一家提供全球管理和咨询服务的公司，受委托负责项目设计，提供施工指导，在有限的施工空间内满足业主的期望。此大厦是 Principal Place 开发项目中的一部分，这个开发项目还包括较小的综合性建筑和亚马逊驻伦敦的新总部。该大厦也毗邻一些现有的建筑，例如英国第三繁忙的利物浦街火车站。设计这座建筑时除了要充分利用有限空间，还必须考虑到连接火车站的一条六轨铁路，包括一条未来用于开发另外两条轨道的受保护廊道。WSP 所面临的挑战是如何在保证物流通畅的情况下，确保建筑的美感，符合项目业主的规范要求。面对种种限制和细节要求，WSP 必须让项目业主相信公司可以完全满足他们的期望，在可用的空间和可行的预算内建造大厦。

铁路全天不间断运行情况下进行施工


WSP 需要制定不会影响铁路持续运行的计划。任何设计和施工指南都必须得到铁路当局的批准，建设这座大厦需要得到他们的许可。大厦包括两层地下室，事实证明，确保大厦结构的稳定性是一项艰巨的任务，因为 WSP 需要建造支撑桩，而建桩地点距离维多利亚时代修建的一条地下砖石铁路隧道近到只有 50 毫米。设计还必须考虑到由铁路引起的频繁振动，并尽量减少土体位移的情况。


除此之外，为了解决物流问题，项目参与方决定进行自上而下的施工，以适应场地限制，让部分建筑可以更快开放，也让业主能更快地获得投资回报。然而，要成功完成自上而下的施工，需要仔细规划、紧密协调。由于设计独特、邻近铁路、以及施工方法和其他的一些复杂细节，传统的设计软件无法交付满足要求的高质量项目。

应用创新性应用程序，最大程度减少土体位移


作为 Bentley 应用程序的长期用户，WSP 借助 RAM Concept 和 PLAXIS 成功完成了复杂设计元素的设计和分析。项目团队借助 PLAXIS 能够在挖掘、施工和建筑生命周期中分析多种潜在设计并对土体位移情况进行建模。通过二维、三维分析表明，在地下施工过程中，先建造一层底板可以产生水平支撑，从而为保护砖石隧道提供横向支撑。此外，PLAXIS 分析预测隧道拱顶产生的侧向力，可以帮助优化楼板设计和施工。利用 PLAXIS 得出的结果还可以帮助项目团队决定在何处放置临时微型柱和临时钢桩甲板以在施工期间保护隧道、确保土体稳定。


WSP 利用 RAM Concept，将从 PLAXIS 分析中收集的信息融入到底层支撑板的设计之中。他们将该应用程序应用到地基和地下室设计的所有阶段中，包括早期的概念验证到最后的细节设计。RAM Concept 能够将支座中的弹性轴承建模为软弹簧，而非刚性弹簧，从而为地基对列车振动的反应提供了更准确的模型。同时，WSP 利用 RAM Concept 确保设计的隔音性，以消除附近火车带来的噪音。此外，他们还使用该应用程序来设计其他建筑结构，例如设计悬挂式游泳池，并限制其任何接缝的宽度以满足防水需求。


证明项目的施工可行性


优化详细的设计让所有项目参与方对项目充满信心，让大厦的建造可以向前推进。PLAXIS 中对土体位移的详细分析和 RAM Concept 中对底层楼板的设计都清晰地向铁路当局表明，这次开发不会对地下隧道造成任何损害或影响铁路运营。在审查了使用 Bentley 软件进行的分析后，当局批准在该地区施工。


通过在 RAM Concept 中优化上部结构的元素（包括所有楼层的 50 个后张平板和支撑大厦的 3 米筏板），WSP 遵守严格的设计规范，同时减少了 60% 的加固材料的使用，相当于 17 吨加固材料。该设计还减少了承包商在施工期间所需的临时工程量。借助 RAM Concept 和 PLAXIS，WSP 创造了更高效的设计，降低了材料和劳动力成本。WSP 的副总监兼项目工程师 Nello Petriolli 表示：“工欲善其事，必先利其器。工程师需要利用软件制定理想的工程解决方案。事实证明，Bentley 应用程序极具优势，可为 Principal Tower 等复杂项目提供精细的工程解决方案。”