TODTOWN天荟项目由香港新鸿基集团、上实城开集团和上海闵行城投联合打造，突破性地运用了土地“空权”出让模式——出让规划土地上方的垂直投影空间面积，通过在若干块被铁轨区隔的零散规划用地上架设大平台，在城市上空打造出一座集公交枢纽、商业综合体、住宅于一体的“空中之城”。
▲TODTOWN天荟立体空间分层示意图
项目由吕元祥建筑师事务所（RLP）担任建筑设计，以“以人为本”、“与城市共进”为设计理念，创造性地在离地14.55米高处设计上盖大平台，缝合原本被铁路阻隔的莘庄南北城市界面，充分释放空间，构建更有活力、更舒适、更便捷的城市新中心。
TODTOWN天荟分三期建设：一期为高端住宅；二期为甲级写字楼、商业、酒店及公寓；三期则包含地铁、铁路、北广场交通设施、其他基础设施以及上盖部分住宅、大型商场及公建配套的文体中心等。
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▲分期及业态
奥雅纳为这一高度复杂的大型项目提供结构工程服务。历时十余年，从可行性研究、方案设计到初步设计（含抗震超限审查），我们以专业所长和创新理念，实现一系列技术突破，既提供上盖建筑未来灵活性，又确保结构安全和韧性，以及设计的落地性和工程建设的可行性。
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▲项目重要节点
项目涉及的协作单位和部门众多，包括国铁、隧道、市政、民用设计单位，设计界面非常复杂。作为结构方案和初步设计单位，在设计伊始，我们统筹不同专业设计单位的提资，为项目制定了结构专项设计导则，为施工图阶段的结构设计工作提供指引，以确保设计的品质和准确性。
创新设计
应对挑战
整个大平台由铁路大平台（横跨铁路金山支线和沪杭客运专线的轨行区）以及地铁上方大平台（1、5号线）两部分组成。作为国内首个在既有运行的铁路及地铁线路上进行开发的上盖工程，项目的设计和建造均面临艰巨挑战。
在保证正下方地铁、国铁正常运营的情况下，如何为未来盖上住宅及商业建筑方案布置提供灵活调整的空间、确保平台上下建筑在地震时的安全性，同时满足用户使用的舒适度？这些特殊要求使得结构设计更加复杂。
▲大平台下方交通枢纽示意图
▲铁路线施工现场实景图
创新“柔性”隔震设计兼顾安全与灵活
建筑师将住宅布置在平台之上，使之与平台上的绿化和景观环境紧密结合。同时，居民抵达换乘厅的距离大大缩短，优化了换乘体验，打造出多元化的生活与居住模式。
然而，由于下部平台结构受地铁和国铁运营的影响，上部住宅剪力墙无法按照规范满足一定数量的落地墙，需全部采用框架结构体系。同时，上部住宅剪力墙结构还需根据业主要求考虑未来建筑位置、房型的调整。平台和塔楼两种不同形式的结构需要在平台顶部进行转换。
传统的转换形式会限制建筑设计的灵活性及舒适性，且转换形成的刚度突变对结构抗震不利。为解决这一难题，奥雅纳结构工程师采用了一种新型的结构技术——隔震设计，实现上部塔楼与底部平台结构安全、灵活的转换。
▲三期西区结构整体模型
▲三期东区结构整体模型
不同于常规的基础隔震技术，我们在非高烈度区的上海首次引入国际先进的隔震理念，开创性地将隔震层设置在上部塔楼和底部平台之间，从而将上、下两部份的结构“柔性”连在一起，形成层间隔震结构。
此举在兼顾地上住宅布置的灵活性及居住舒适性的同时，也确保了结构抗震安全可靠。该技术后续亦成功应用于上海徐泾徐盈路车辆段上盖项目中。
传统抗震结构
隔震结构
大平台隔震结构三维分析模型
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项目基地为四类建筑场地，隔震层易产生过大变形。为此，我们展开细致的经济合理性和受力分析及不同方案比选，设计了新型橡胶支座和粘性阻尼器组合隔震体系，增设少量阻尼器限制隔震层变形，同时发挥其耗能作用，形成“二道防线”。
▲结构隔震层支座布置
大跨吊挂结构实现零距离衔接
换乘大厅改扩建是结构设计的另一大挑战。目前，国内地铁上盖TOD项目大多是新建项目，极少有在原有车站进行二次开发。就本项目而言，其局部更像一个改扩建项目。
建筑二层为正在使用的地铁换乘大厅。根据建筑设计方案，在不影响换乘厅正常使用的情况下，要拆除现有顶棚，在站厅位置上部加盖三层商业楼面。
▲换乘大厅改造方案
由于原有结构不能承受上部新建商场的荷载，我们在商场顶部采用约70m大跨钢结构桁架，在原结构和新结构的L2层设置了100mm抗震缝，采用吊挂的结构形式来承载下部三层结构楼面。此举亦实现了商业空间与换乘厅零距离衔接，有效利用了站厅层的上部空间。
该解决方案使得地铁站上方商场的结构柱全部不落至换乘厅。原有地铁站和新建的商场在结构上成为两个相互独立的部分，既不影响地铁站日常运营，又可展开新建设，实现老车站改造与周边新综合体同步建设。
百年工程
安全为先
性能化设计提升抗震韧性
大平台是莘庄主城副中心地区的百年工程，对安全系数要求极高。按项目建设要求，大平台结构设计使用年限为100年。我们采取相应规范措施确保其结构安全性，并对不同的关键构件进行抗震性能化分析，确保这一交通枢纽工程的抗震性能。
此外，我们配合建筑师研究平台上未来建筑的灵活性，创新地提出了层间隔震+厚板转换的设计概念。该方案既解决了大平台上下结构刚度突变，又能减少将来调整盖上建筑对大平台结构的影响，达到更好、更灵活的抗震性能。这一创新方案亦得到专家肯定，顺利通过抗震超限专项评审。
转换厚板区域模型示意图
大平台框架柱弹塑性分析示意图
协同分析提升桩基抗水平力
项目的盖下结构、基础与土体之间存在非常复杂的交互作用关系。在部分区域设有地下室，其他区域没有地下室的情况下，地震与风荷载作用下土体的水平抗力分布呈现显著不均匀的现象。
针对这一特点，我们对地下室结构、筏板、独立桩承台以及桩基础进行了协同分析，结合桩基水平载荷试验和数值模拟工具，总结出水平抗力分布规律，采用相应的措施以确保地下结构与桩基承台抗震安全可靠，得到业内专家的高度认可。
▲地震工况下桩基水平力分配计算模型示意图
设计施工
一体化
在既有运营的轨道交通上方建造用于支撑上部开发的大平台，其施工的可行性和便利性至关重要。因而，即便只是在方案设计阶段，工程师就需要对主要结构的施工方案进行论证。通过以施工为导向的精细化的设计，我们为一个又一个的施工难题提供了有效的解决方案，使设计构想得以实现，彰显设计的价值。
预留施工灵活性
新建大平台跨越多条现有地铁和高铁线路，场地条件复杂。底部平台的构件布置既要满足各条线路的退界要求，又要实现较高的耐久性和防火性。为此，我们采用了钢筋混凝土框架系统，以提升线路退界的灵活性。在方案和扩初设计阶段，我们亦按照地铁与国铁设计院提供的运行时及施工时退界要求，预留相应柱位。
底部大平台结构体系-框架结构
底部大平台国铁运行时柱位退界
铁四院
大平台不仅是永久结构承上启下的平台，在施工阶段亦兼作三期大平台的施工场地。在设计阶段，奥雅纳结构工程师针对预留堆放或拼装构件、塔吊安装等不同施工荷载要求进行了提前预留，确保施工阶段的便利及安全。
▲L3施工荷载预留示意图
精心节点设计
大跨吊挂结构解决了建筑空间的高效利用，但也为施工带来诸多困难和挑战。经过精心设计和不同方案研究，我们提出新型的逆作法施工顺序和先铰接后刚接节点方式，使设计构想得以落地实施。
▲吊挂结构施工—逆做法
▲桁架吊柱顶特殊节点构造
优化施工时序
为了确保原有国铁线路的正常运营，同时减少对周边道路交通及社区环境的干扰，我们为国铁部分的施工制定了翻浇方案、分跨施工，以保证部分线路可通可行。
大平台国铁翻浇施工-第1跨
大平台国铁翻浇施工-第2跨
东区预制应力梁
另一方面，为准确评估基坑开挖对运营铁路的影响，奥雅纳岩土工程师采用数值模拟法和工程类比法研究了不同工况下基坑开挖、基坑支护对既有铁路路基的影响，进而提出合理的施工筹划和临时支护措施，最大程度减少不利影响。