迪拜哈利法塔目前世界最高建筑淺析建筑1201班王玲工程簡(jiǎn)介迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，由美國(guó)SOM公司設(shè)計(jì)，工程總承包單位為韓國(guó)三星，我國(guó)江蘇南通六建集團(tuán)公司承包土建施工，幕墻分別由香港遠(yuǎn)東、上海力進(jìn)、陜西恒遠(yuǎn)三家公司承包。自2004年9月至2010年1月?？偣て跒?325天，用工2200萬(wàn)工時(shí)，總造價(jià)為l5億美元。建筑總高度為828m；混凝土結(jié)構(gòu)高度為601m；基礎(chǔ)底面埋深為30m；樁尖深度為70m；全部混凝土用量為330000m；總用鋼量為104000t(高強(qiáng)鋼筋為65000t型鋼為39000t)?？偨ㄖ娣e為526700m；塔樓建筑面積為344000m：塔樓建筑重量為50萬(wàn)t；可容納居住和工作人數(shù)為12000人；有效租售樓層為162層。建筑背景——迪拜的今昔對(duì)比攝于1990年昔日迪拜黃沙滾滾駝鈴聲聲少見(jiàn)行人攝于2003年同一條街今日迪拜舊貌新顏十年巨變換了人間

哈利法塔作了前所未有的重大突破，采用了下部混凝土結(jié)構(gòu)，上部鋼結(jié)構(gòu)的全新結(jié)構(gòu)體系。-30~601m為鋼筋混凝土剪力墻體系；60～828m為鋼結(jié)構(gòu)，其中601～760m采用帶斜撐的鋼框架。到混凝土結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)601m處，最大位移僅450mm：到了鋼框架頂點(diǎn)760m處，位移就迅速增大至1250mm；到鋼桅桿頂點(diǎn)828m處，位移就達(dá)到1450mm。所以哈利法塔把酒店和公寓都布置在601m以下的混凝土結(jié)構(gòu)部分；而將601m以上的鋼結(jié)構(gòu)部分作為辦公樓使用。

采用三叉形平面可取得較大的側(cè)向剛度，降低風(fēng)荷載，有利于超高層建筑抗風(fēng)設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)稱(chēng)的平面可保持平面形狀簡(jiǎn)單，施工方便。整個(gè)抗側(cè)力體系是一個(gè)豎向帶扶壁的核心筒。六邊形的核心筒居中：每一翼的縱向走廊墻形成核心筒的扶壁，共6道；橫向分戶(hù)墻作為縱墻的加勁肋；此外，每翼的端部還有4根獨(dú)立的端柱。這樣一來(lái)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形成空間整體受力，具有良好的側(cè)向剛度和抗扭剛度中心筒的抗扭作用可模擬為一個(gè)封閉的空心軸，由3個(gè)翼上的6道縱墻扶壁而大大加強(qiáng)；而走廊縱墻又被分戶(hù)橫墻加強(qiáng)。整個(gè)建筑就像一根剛度極大的豎向梁，抵抗風(fēng)和地震產(chǎn)生的剪力和彎矩。由于加強(qiáng)層的協(xié)調(diào)，使端部柱也參加抗側(cè)力工作。結(jié)構(gòu)布置·結(jié)構(gòu)生成平面圖1.束筒結(jié)構(gòu)即合筒結(jié)構(gòu)。建筑平面較大時(shí)，為減小外墻在側(cè)向力作用下的變形，將建筑平面按模數(shù)網(wǎng)格布置，使外部框架式筒體和內(nèi)部縱橫剪力墻（或密排的柱）成為組合筒體群。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)這種結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了建筑物的剛度和抗側(cè)向力的能力；束筒結(jié)構(gòu)可組成任何建筑外形，并能適應(yīng)不同高度的體型組合的需要,豐富了建筑的外觀。豎向布置

豎向形狀按建筑設(shè)計(jì)逐步退臺(tái)，剪力墻在退臺(tái)樓層處切斷，端部柱向內(nèi)移。分段步步切斷可使墻、柱的荷載平順地逐漸變化，同時(shí)也避免了墻、柱截面突然變化給施工帶來(lái)的困難。全高21個(gè)退臺(tái)要形成優(yōu)美的塔身寬度變化曲線，且要與風(fēng)力的變化相適應(yīng)。建筑設(shè)計(jì)在豎向布置了7個(gè)設(shè)備層兼避難層，每個(gè)設(shè)備層占二三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層。利用其中的5個(gè)設(shè)備層做成結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。加強(qiáng)層設(shè)置全高的外伸剪力墻作為剛性大梁，使得端部柱的軸力形成大力矩抵抗側(cè)向力的傾覆力矩。而且，剛性大梁調(diào)整了各墻、柱的豎向變形，使得它們的軸向應(yīng)力更均勻，降低了各構(gòu)件徐變的變形差。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

混凝土強(qiáng)度等級(jí)：127層以下為C80；127層以上為C60。C80混凝土90d彈性模量為43800N/mm2，采用硅酸鹽水泥，加粉煤灰。進(jìn)行了構(gòu)件截面尺寸的仔細(xì)調(diào)整以減少各構(gòu)件收縮和徐變變形差。原則上使端柱和剪力墻在自重作用下的應(yīng)力相近。由于柱和薄的剪力墻收縮較大，所以端柱的厚度與內(nèi)墻相同，取600mm。設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮構(gòu)件的體積與表面積的比值接近，使各構(gòu)件的收縮速度接近，減少收縮變形差。在立面內(nèi)收處，鋼筋混凝土連梁要傳遞豎向荷載(包括徐變和收縮的效應(yīng))，并聯(lián)系剪力墻肢以承受側(cè)向荷載。連梁計(jì)算圖形為交叉斜桿。這個(gè)設(shè)計(jì)方法可使連梁高度降低。樓層數(shù)量多，壓低層高有很大的意義。標(biāo)準(zhǔn)層層高為3．2m，采用無(wú)梁樓板，板厚為300mm。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)601m以上是帶交叉斜撐的鋼框架，它承受重力、風(fēng)力和地震作用。鋼框架逐步退臺(tái)，從第l8級(jí)的核心筒六邊形到第29級(jí)的小三角形。最后只剩直徑為1200mm的桅桿。這根桅桿是為保持世界第一建筑高度而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，它可從下面接長(zhǎng)，不斷頂升，預(yù)留了200m的上升高度，所有外露的鋼結(jié)構(gòu)都包鋁板作為裝飾。結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析考慮了重力荷載、風(fēng)荷載和地震效應(yīng)。建立三維分析模型，包括鋼筋混凝土墻、連梁、板、柱、頂部鋼結(jié)構(gòu)、筏板和樁。分析結(jié)果表明，在50年一遇風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)水平位移：828m頂部處為1450mm，辦公層頂部處為1250mm，公寓層頂部處為450mm。這個(gè)位移值低于通用的標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計(jì)的要求。動(dòng)力分析得到各振型和周期：／1=11．3s(X向)，=10.2s(Y向)，T5=4．3s(扭轉(zhuǎn))內(nèi)力分析表明，鋼筋混凝土塔樓部分地震力不起控制作用：但裙房和頂部鋼結(jié)構(gòu)處，地震內(nèi)力對(duì)設(shè)計(jì)有作用。迪拜塔設(shè)計(jì)所用的技術(shù)手段第一，堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)：

“迪拜塔”矗立在沙漠之上，因此，它需要一個(gè)堅(jiān)實(shí)龐大的基礎(chǔ)，以支持重量可能超過(guò)50萬(wàn)t的地面以上建筑。SOM公司的解決辦法是，將“迪拜塔”建造在一個(gè)3.7m厚的三角形結(jié)構(gòu)的底板上，這個(gè)三角形底板由192根直徑為1.5m的鋼管樁或支柱缸體支持。這些鋼管樁或支柱缸體深入地下50m。由于沙漠底層巖石淺，若采用常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)式鉆孔，在鉆完后任何大洞都會(huì)立刻塌陷。為防止塌陷，工程師又實(shí)現(xiàn)了又一項(xiàng)發(fā)明，他們?cè)阢@孔中注滿(mǎn)一種特殊聚合物泥漿，來(lái)阻止大洞塌陷。

第二，抗震設(shè)計(jì)為了保持這幢超高層建筑物的穩(wěn)定性，“迪拜塔”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是能夠經(jīng)受里氏6級(jí)地震（當(dāng)?shù)貙儆诘厍蛏仙俚卣鸬牡貐^(qū)）。能在55m/s的大風(fēng)中保持穩(wěn)定（在高樓中辦公的人完全感覺(jué)不到大風(fēng)的影響）。

第三，全程監(jiān)控建筑過(guò)程為了保證迪拜塔在建筑過(guò)程的穩(wěn)定，它的垂直方向和水平方向的動(dòng)態(tài)，都有一個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤，在建設(shè)期間，建筑物的重力變化情況，由設(shè)置在建筑物中的700多個(gè)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

第四，工程進(jìn)度：

工程每天耗資巨大，因此工程師必須發(fā)明使工程速度激增的新工法。于是定制了“迪拜塔”47個(gè)月的建設(shè)時(shí)間表，基本上以3天為一個(gè)生產(chǎn)周期，包括安裝鋼結(jié)構(gòu)件，澆筑混凝土等工作。鋼結(jié)構(gòu)件預(yù)先在地面制作，按照建設(shè)的進(jìn)度，用起重機(jī)吊到高空進(jìn)行安裝，大大縮短了工期

第五，澆筑混凝土程序：

在三天建設(shè)周期的第二天，在一個(gè)特定樓面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模板安裝到位，同時(shí)通道打開(kāi)，并安裝鋼支持梁。下一天，混凝土灌入外墻，然后，又進(jìn)行下一個(gè)樓層的建設(shè)。

第六，液壓千斤頂提升在某個(gè)樓層完工之前，建筑工程師用一個(gè)起重能力達(dá)2300噸的液壓千斤頂提升澆注混凝土的外殼和建筑材料。第七，超級(jí)起重機(jī)在迪拜塔已完工的樓層上，安裝了三臺(tái)巨大的塔式起重機(jī)來(lái)起吊大量的建筑材料，方便工人快速的工作。第八，混凝土制作設(shè)備在迪拜塔工地上，有四臺(tái)巨大的混凝土攪拌機(jī)，能夠快速制作混凝土，也為較短的工期提供了可能。第九，混凝土高壓泵在工地上，利用高壓泵將混凝土輸送到570米以上的高度，并且不影響混凝土的基本性能。保證了工人的快速作業(yè)。第十，附著式升降機(jī)迪拜塔工地的另一種起重設(shè)備是附著式升降機(jī)，用來(lái)運(yùn)送建筑材料和工人。在工地上，有14臺(tái)這樣的升降機(jī)在運(yùn)行。第十一，預(yù)防建筑物下沉“迪拜塔”建成之后的自重達(dá)到500,000T，會(huì)出現(xiàn)一定沉降的趨勢(shì)。所以在建設(shè)過(guò)程中，每一層的實(shí)際高度比設(shè)計(jì)高度高出4mm.第十二，確保世界第一高度為了使迪拜塔保持世界最高建筑物的稱(chēng)號(hào)，從700高度開(kāi)始，他設(shè)計(jì)了一種螺旋管鋼結(jié)構(gòu)體，從建筑物內(nèi)部一直延伸到頂端，這個(gè)可以用液壓千斤頂提升，作為增加建筑物高度的支柱。第十三，完備的安全設(shè)施迪拜塔設(shè)計(jì)了4個(gè)避護(hù)所，每30層一個(gè)，解決了火災(zāi)和恐怖襲擊等緊急情況下人流疏散問(wèn)題。另外，除了54部高速電梯，還安裝有專(zhuān)門(mén)的應(yīng)急電梯，用于疏散人群。

迪拜在遮陰下的氣溫通常都高達(dá)40攝氏度。在玻璃引進(jìn)光源的同時(shí)，也引進(jìn)了大量的太陽(yáng)輻射，密封的玻璃窗又不能使熱氣外泄。輻射就會(huì)造成室內(nèi)高溫。為避免熾熱的沙漠驕陽(yáng)，工程師又發(fā)明了一項(xiàng)設(shè)備，它可以借由濕度的增加，使潮濕的熱空氣冷卻、迪拜塔在避免高溫的最關(guān)鍵的方法在于工程師在玻璃的內(nèi)外表面都涂了特殊的金屬涂層，外層可以反射太陽(yáng)紫外線，內(nèi)層可以阻止沙漠沙粒的紅外線。

干燥。

迪拜在遮陰下的氣溫通常都高達(dá)40攝氏度。在玻璃引進(jìn)光源的同時(shí)，也引進(jìn)了大量的太陽(yáng)輻射，密封的玻璃窗又不能使熱氣外泄。輻射就會(huì)造成室內(nèi)高溫。為避免熾熱的沙漠驕陽(yáng)，工程師又發(fā)明了一項(xiàng)設(shè)備，它可以借由濕度的增加，使潮濕的熱空氣冷卻、

干燥。迪拜塔的特殊技術(shù)1，散熱迪拜塔所有的動(dòng)力均采集自環(huán)保的能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能和水能等。更高的海拔能使它利用到更快的風(fēng)速，更深的地基又能使它們更好地利用地?zé)?。這就要求設(shè)計(jì)師考慮周密，在最大程度上利用大自然的能量。摩天大樓光照充足，能利用光電系統(tǒng)吸收太陽(yáng)能；更深的地基能使摩天大樓更好地利用地?zé)岷洼椛淅鋮s系統(tǒng)。

2，

零排放

(zeroemission)(zeroemission)迪拜塔建成后將采用世界最快電梯，速度達(dá)17.5米/秒。從首層升至120層景觀層只用了50秒。在景觀層，整個(gè)迪拜市容盡收眼底，被譽(yù)為世界第八奇跡的“棕櫚島”和建設(shè)中的“世界島”都能一覽無(wú)余。然而，要在這么快的速度下迅速使電梯減速停止，是極其困難的。早期的電梯有個(gè)致命的缺陷，一旦電梯的繩索斷裂，電梯就會(huì)飛速下墜。工程師為解決這個(gè)問(wèn)題，發(fā)明了一種可任意立刻阻止電梯下降的安全剎車(chē)裝置，使電梯與鋸齒相扣，動(dòng)彈不得。迪拜塔建成后將采用世界最快電梯，速度達(dá)17.5米/秒。從首層升至120層景觀層只用了50秒。在景觀層，整個(gè)迪拜市容盡收眼底，被譽(yù)為世界第八奇跡的“棕櫚島”和建設(shè)中的“世界島”都能一覽無(wú)余。然而，要在這么快的速度下迅速使電梯減速停止，是極其困難的。早期的電梯有個(gè)致命的缺陷，一旦電梯的繩索斷裂，電梯就會(huì)飛速下墜。工程師為解決這個(gè)問(wèn)題，發(fā)明了一種可任意立刻阻止電梯下降的安全剎車(chē)裝置，使電梯與鋸齒相扣，動(dòng)彈不得。迪拜塔建成后將采用世界最快電梯，速度達(dá)17.5米/秒。從首層升至120層景觀層只用了50秒。在景觀層，整個(gè)迪拜市容盡收眼底，被譽(yù)為世界第八奇跡的“棕櫚島”和建設(shè)中的“世界島”都能一覽無(wú)余。然而，要在這么快的速度下迅速使電梯減速停止，是極其困難的。早期的電梯有個(gè)致命的缺陷，一旦電梯的繩索斷裂，電梯就會(huì)飛速下墜。工程師為解決這個(gè)問(wèn)題，發(fā)明了一種可任意立刻阻止電梯下降的安全剎車(chē)裝置，使電梯與鋸齒相扣，動(dòng)彈不得。迪拜塔建成后將采用世界最快電梯，速度達(dá)17.5米/秒。從首層升至120層景觀層只用了50秒。在景觀層，整個(gè)迪拜市容盡收眼底，被譽(yù)為世界第八奇跡的“棕櫚島”和建設(shè)中的“世界島”都能一覽無(wú)余。然而，要在這么快的速度下迅速使電梯減速停止，是極其困難的。早期的電梯有個(gè)致命的缺陷，一旦電梯的繩索斷裂，電梯就會(huì)飛速下墜。工程師為解決這個(gè)問(wèn)題，發(fā)明了一種可任意立刻阻止電梯下降的安全剎車(chē)裝置，使電梯與鋸齒相扣，動(dòng)彈不得。3，高速電梯迪拜塔暴露在巨大的風(fēng)力中，如果用傳統(tǒng)鋼骨架蓋塔樓就會(huì)受到強(qiáng)風(fēng)作用而被吹彎，在塔內(nèi)的人會(huì)像在船上一樣搖晃不定。最終建筑師求助于高度先進(jìn)的航空動(dòng)力學(xué)，不斷進(jìn)行風(fēng)洞測(cè)試。他們通過(guò)特殊的塔樓設(shè)計(jì)，每段以不同方式偏移風(fēng)向，擾亂渦旋的力量，破壞風(fēng)勢(shì)對(duì)大樓的影響。4，風(fēng)力航空動(dòng)力學(xué)33:15迪拜的成就2006年8月號(hào)的《東方企業(yè)家》雜志主題文章是“全球必修迪拜學(xué)”?！暗习荨本尤怀闪艘婚T(mén)學(xué)問(wèn)。在今天的迪拜，有超過(guò)180個(gè)國(guó)籍的人居住在這里，估計(jì)外國(guó)人