建筑結構與選型-迪拜塔

建筑結構與選型----迪拜塔第一頁，共10頁。哈利法塔（BuriKhalifaTower）（原名迪拜塔，又稱迪拜大廈或比斯迪拜塔）是韓國三星公司負責營造，位于阿拉伯聯合酋長國迪拜的一棟有162層，總高828米的摩天大樓。哈利法塔2004年9月21日開始動工，2010年1月4日竣工，為當前世界第一高樓與人工構造物，造價達15億美元第二頁，共10頁。迪拜哈利法塔828m的高度已超越了純鋼結構高層建筑的使用范圍，但又不同于內部混凝土外圍鋼結構的傳統(tǒng)模式，在體系上有所突破。由于超高，設計上著重解決抗風設計和豎向壓縮、徐變收縮等豎向變形問題；施工上將C80混凝土一次泵送到606m的高度，創(chuàng)造了一個新的奇跡。迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，總高度828m，凝土結構高度601m，總建筑面積52.67萬m2，塔樓建筑面積34.4萬m2?；A底面埋深-30m，樁尖深度-70m；混凝土用量33萬m3，總用鋼量10.4萬t(高強鋼筋6.5萬t，型鋼3.9萬t）。工程總造價15億美元。哈利法塔的建筑理念是“沙漠之花——DesertFlower”，平面是三瓣對稱盛開的花朵（見圖1），立面通過21個逐漸升高的退臺形成螺旋線，整個建筑物像含苞待放的鮮花。這朵鮮花在沙漠耀眼的陽光下，幕墻與藍天一色，發(fā)出熠熠光輝。第三頁，共10頁。全鋼結構優(yōu)于混凝土結構，適合于超高層建筑，這是上世紀六七十年代的普遍共識，并建造了大量300m以上的鋼結構高層建筑。到八九十年代，純鋼結構已經不能滿足建筑高度進一步升高的要求，其原因在于鋼結構側向剛度的提升難以跟上高度的迅速增長，此后鋼筋混凝土核心筒加外圍鋼結構就成為超高層建筑的基本形式。而哈利法塔做了前所未有的重大突破，采用了下部混凝土結構、上部鋼結構的全新結構體系。即-30～601m為鋼筋混凝土剪力墻體系，601～828m為鋼結構，其中601～760m采用帶斜撐的鋼框架。采用三叉形平面可以取得較大的側向剛度，降低風荷載，有利于超高層建筑抗風設計，同時對稱的平面可以保持平面形狀簡單，施工方便。整個抗側力體系是一個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；橫向分戶墻作為縱墻的加勁肋；此外，每翼的端部還有4根獨立的端柱。這樣一來，抗側力結構形成空間整體受力，具有良好的側向剛度和抗扭剛度?；炷两Y構設計抗側力結構布置第四頁，共10頁。第五頁，共10頁。按照建筑結構，墻被最后安裝上，盡管也用了一些其他構件和材料，墻還是由典型的建筑材料玻璃幕墻構成。中心的六角鋼筋混凝土芯墻提供與封閉管和軸結構類似的抗扭強度，中心六角墻靠風墻和錘頭墻支撐，在機械板上的支架允許圓柱承受建筑所有的橫向荷載，所有的縱向混凝土用來支撐重力和側向荷載。第六頁，共10頁。中心筒的抗扭作用可以模擬為一個封閉的空心軸。這個軸由三個翼上的6道縱墻扶壁而大大加強；而走廊縱墻又被分戶橫墻加強。整個建筑就像一根剛度極大的豎向梁，抵抗風和地震產生的剪力和彎矩。由于加強層的協(xié)調，端部柱子也參加抗側力工作。整座建筑如同一根豎向梁第七頁，共10頁。豎向形狀按建筑設計逐步退臺，剪力墻在退臺樓層處切斷，端部柱向內移。分段步步切斷可以使墻、柱的荷載平順逐漸變化，同時也避免了墻、柱截面突然變化給施工帶來的困難。退臺要形成優(yōu)美的塔身寬度變化曲線，而且要與風力的變化相適應。建筑設計在豎向布置了7個設備層兼避難層，每個設備層占2～3個標準層。利用其中的5個設備層做成結構加強層。加強層設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向力的傾覆力矩，同時剛性大梁調整了各墻、柱的豎向變形，使得其軸向應力更均勻，降低了各構件徐變變形差。結構的5個加強層第八頁，共10頁。601m以上是帶交叉斜撐的鋼框架，它承受重力、風力和地震作用。鋼框架逐步退臺，從第l8級的核心筒六邊形到第29級的小三角形。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門設計的，它可從下面接長，不斷頂升（類似塔吊的原理），預留了200m的上升高度。所有外露的鋼結構都包鋁板作為裝飾。墻體使用自升式模板系統(tǒng)施工，端柱則采用鋼模施工，無梁樓板用壓