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从哈利法塔中透出的结构设计元素

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1#
发表于 2017-8-27 07:12:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 面壁深功 于 2017-8-27 08:03 编辑

      哈利法塔——这个矗立在土豪之城阿联酋迪拜的庞大建筑物,2004年开始动工,到2010年建成开放,高度达到了令人发指的829.8米!在已建成的高楼中,是头一名的大高个。据说我们的土豪朋友们是想用这么一个全球无敌的高楼,来告诉大家:
      但八百多米高,只是这么一说的话,可能大家没有比较直观的概念,那我们来打个比方:要是把哈利法塔躺倒平放在地上,你从塔底走着去塔尖,正常速度的话,大概得花10-11分钟!如果你还是没概念,那还记得体育课上的男生一千米,女生八百米测试不?这下有感觉了吧?
      哈利法塔是目前世界上最高的建筑及人造构筑物,建筑理念是“沙漠之花”以及伊斯兰螺旋尖塔。
      下面首先通过一组数字了解一下我们今天的主角。
      哈利法塔共有57部电梯,这个世界上最高的电梯系统可以承重5500公斤,速度达10米/秒。
      哈利法塔总造价15亿美元。
      在95公里外你任然能看到高高耸立的哈利法塔。所以在迪拜,你不会迷路,哈利法塔就是你寻找方向的最好参照物。
      哈利法塔是全球最高建筑,从第124层开始到最顶端,相当于埃菲尔铁塔的高度。而从底端到124层的高度,则相当于马来西亚的双子塔高度。
      哈利法塔总高828米,共160层,台阶总数2909级(泰山约6000级)。
      哈利法塔由SOM设计,设计图纸达到4000张,深化图纸的数量要比设计图纸多出10倍。
      哈利法塔的总重量达到50万吨,相当于10万头大象。
      哈利法塔塔楼建筑面积约30.9万平,最多能容纳3.5万名参观者,相当于一个小镇的人口。
     下面小编将以结构工程师的视角,为大家介绍这一超级工程!
      结构体系
      针对高达828米的人类有史以来的最高建筑,结构工程师采用了全新的结构体系——buttressed core(扶壁核心)。
      塔楼平面呈三叉形,居中的是由电梯井和楼梯井所组成的核心筒,三支翼由核心筒伸出,任何一翼都以另两支为扶壁。居中的核心筒用于抗扭,三支翼用来抗剪与抗弯。
      在首尔Tower Palace Ⅲ项目中,四个核心筒居中布置,外围布有框架柱,并在避难层设伸臂桁架与核心筒相连。除了建筑体型和核心筒形状外,结构体系与我们熟知的框架核心筒体系极为相似。在设计中,Y字形体型对于抗风极为有利,且Y字形核心筒刚度很大,整个结构的抗侧刚度及抗扭刚度,几乎都可以由核心筒承担。这些设计经验,很快被用于哈利法塔的设计。
      从哈利法塔的平面图中可以看出,一个六边形的核心筒居中,用于布置竖向交通。每一翼的纵向走廊墙形成核心筒的扶壁,共6道;横向分户墙作为纵墙的加劲肋;此外,每翼的端部还有4根独立的端柱。整个建筑就像一根刚度极大的悬臂梁,抵抗风和地震产生的剪力和弯矩。
      整个建筑竖向形状自下而上逐步退台,剪力墙在退台楼层处切断,端部柱向内移。横墙与外框柱均采用9m模数,这样逐步退台时,外框柱可直接落在下部横墙上,全楼无转换,避免了荷载的突变,及墙、柱截面突然变化给施工带来的困难。
      在2009年,SOM设计高达1000m的KingdomTower时,继续优化了扶壁核心的布置。从平面布置图中可以看出,外框柱已全部取消,竖向结构         仅为居中的核心筒,三支扶壁剪力墙延伸到每支翼的端头,楼面结构均由核心筒上悬挑而出。
      结构设计
      哈利法塔601m以下采用混凝土结构,601~828m采用钢框架支撑体系。风荷载作用下,混凝土结构顶点601m处,最大位移450mm。钢桅杆顶点828m处,最大位移1450mm。因此,对舒适度要求较高的酒店和公寓,均布置在601m以下的混凝土结构部分,而601m以上则做办公使用。
       标准层层高为3.2m,楼面体系为厚板,板厚为300mm。
      为了保持这幢超高层建筑物的稳定性,采用了高强度的混凝土。“迪拜塔”的设计标准是能够经受里氏6级地震(当地属于地球上少地震的地区)。它还能在每秒55米的大风中保持稳定(在高楼中办公的人完全感觉不到大风的影响)。
      结构动力特性:T1=11.3s(X向),T2=10.2s(Y向),T5=4.3s(扭转)。内力分析表明,钢筋混凝土塔楼部分为风控,地震力不起控制作用。
      结构抗风
      哈利法塔在设计过程中共进行了40余次风洞试验,大部分模型采用1:500,但同时也做了1:250整体模型,及1:50高区模型等大尺度风洞模型。
      结构有6个主风向角,分别对应3个翼尖方向 和3个凹入方向,试验表明翼尖方向为风荷载最小风向角,凹入方向为风荷载最大风向角。因此在考虑建筑平面摆放时,将翼尖方向朝向场地主风向,有效地降低结构风荷载。
      对于超高层建筑,横向风振作用极为明显。因此,在哈利法塔的设计中,设计师通过控制退台的立面位置,使三支翼的退台在各个标高均不重合,从而扰乱风场的漩涡脱落,使之不能形成对结构一致的激励,从而有效降低横向风振作用。
      经过计算分析和试验验证,哈利法塔在风荷载及地震作用下的舒适度均在规范允许范围内,因此未设附加阻尼。
      幕墙设计
      哈利法塔的建筑幕墙总面积为13.5万m2,相当于17个足球场面积。采用单元式幕墙,幕墙总造价约为人民币8亿元,约为6000元/m2。
      玻璃为中空玻璃,超白玻璃外片镀银灰反射膜,内片镀Low-E膜。可见光透射率20%,综合热透射率16%。铝型材主要采用6063-T5,6063-T6,表面氟碳喷涂。
      塔楼设置了18台擦窗机和固定伸臂,其外伸长度可达10~20m,这些设备不用时可以隐藏起来。18台设备和36个工人,全部清洗一遍大楼需要2~3个月。考虑到沙漠的骄阳与沙尘,小i估计大楼需要常备几十个工人一年到头擦玻璃(手动滑稽脸)。
      项目建造
      哈利法塔的施工单位是三星物工建造。对,就是那个韩国造手机的三星,它曾经承建过台北101、马拉西亚双子塔等超高层建筑。
      哈利法塔创造了混凝土单级泵送高度的世界记录——601m。达到这个空前高度的最大困难是混凝土的配合比设计。施工单位采用了4种不同的配合比以便能用较小的压力把混凝土送到不同的高度。采用了3台世界上最大的混凝土泵,压力可达35MPa,配套直径为150mm的高压输送管。

哈利法塔.png (218.27 KB, 下载次数: 14)

哈利法塔.png
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2#
发表于 2017-8-27 17:06:27 | 只看该作者
有没有你说的这种结构的细节图片

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有几个回头补上  发表于 2017-8-27 17:35
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3#
发表于 2017-8-27 19:50:31 | 只看该作者
阿联酋真是财大气粗啊,
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4#
发表于 2017-8-27 20:13:07 | 只看该作者
飞机都得绕道
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5#
发表于 2017-8-29 06:42:39 | 只看该作者
有钱的土豪理解不了
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6#
发表于 2017-8-29 08:46:32 | 只看该作者
又认识了一个新三星
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7#
发表于 2019-6-8 19:57:11 | 只看该作者
厉害厉害
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