迪拜哈利法塔的结构设计与施工

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1、迪拜哈利法塔的结构设计与施工工程档案——迪拜哈利法塔  迪拜哈利法塔，总高828m，混凝土用量33万m3,总用钢量10.4万t,玻璃面积14.2万m2。2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用。创新技术——设计和施工的突破  迪拜哈利法塔828m的高度已超越了纯钢结构高层建筑的使用范围，但又不同于内部混凝土外围钢结构的传统模式，在体系上有所突破。由于超高，设计上着重解决抗风设计和竖向压缩、徐变收缩等竖向变形问题；施工上将C80混凝土一次泵送到606m的高度，创造了一个新的奇迹。迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，总高度828

2、m，凝土结构高度601m，总建筑面积52.67万m2，塔楼建筑面积34.4万m2。基础底面埋深-30m，桩尖深度-70m；混凝土用量33万m3，总用钢量10.4万t(高强钢筋6.5万t，型钢3.9万t）。工程总造价15亿美元。哈利法塔的建筑理念是“沙漠之花——DesertFlower”，平面是三瓣对称盛开的花朵（见图1），立面通过21个逐渐升高的退台形成螺旋线，整个建筑物像含苞待放的鲜花。这朵鲜花在沙漠耀眼的阳光下，幕墙与蓝天一色，发出熠熠光辉。图1 三瓣盛开的沙漠之花哈利法塔是一座综合性建筑，37层以下是阿玛尼高级酒店；45～108层是高

3、级公寓，共700套，78层是世界最高的游泳池；109～162层为写字楼；124层为世界最高的观光层，透过幕墙的玻璃可以看到80km外的伊朗；158层是世界最高的清真寺；162～206层为传播、电信、设备用楼层；顶部70m是钢桅杆。结构设计创新结构体系。全钢结构优于混凝土结构，适合于超高层建筑，这是上世纪六七十年代的普遍共识，并建造了大量300m以上的钢结构高层建筑。到八九十年代，纯钢结构已经不能满足建筑高度进一步升高的要求，其原因在于钢结构侧向刚度的提升难以跟上高度的迅速增长，此后钢筋混凝土核心筒加外围钢结构就成为超高层建筑的基本形式。而哈

4、利法塔做了前所未有的重大突破，采用了下部混凝土结构、上部钢结构的全新结构体系。即-30～601m为钢筋混凝土剪力墙体系，601～828m为钢结构，其中601～760m采用带斜撑的钢框架。采用三叉形平面可以取得较大的侧向刚度，降低风荷载，有利于超高层建筑抗风设计，同时对称的平面可以保持平面形状简单，施工方便。整个抗侧力体系是一个竖向带扶壁的核心筒，六边形的核心筒居中；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。这样一来，抗侧力结构形成空间整体受力，具有良好的侧向刚度和抗扭刚度（见

5、图2）。图2 抗侧力结构布置中心筒的抗扭作用可以模拟为一个封闭的空心轴。这个轴由三个翼上的6道纵墙扶壁而大大加强；而走廊纵墙又被分户横墙加强。整个建筑就像一根刚度极大的竖向梁，抵抗风和地震产生的剪力和弯矩（见图3）。由于加强层的协调，端部柱子也参加抗侧力工作。图3 整座建筑如同一根竖向梁竖向形状按建筑设计逐步退台，剪力墙在退台楼层处切断，端部柱向内移。分段步步切断可以使墙、柱的荷载平顺逐渐变化，同时也避免了墙、柱截面突然变化给施工带来的困难。退台要形成优美的塔身宽度变化曲线，而且要与风力的变化相适应。建筑设计在竖向布置了7个设备层兼避难层，

6、每个设备层占2～3个标准层。利用其中的5个设备层做成结构加强层（见图4）。加强层设置全高的外伸剪力墙作为刚性大梁，使得端部柱的轴力形成大力矩抵抗侧向力的倾覆力矩，同时刚性大梁调整了各墙、柱的竖向变形，使得其轴向应力更均匀，降低了各构件徐变变形差。图4 结构的5个加强层混凝土结构设计。按美国规范ACI318-02进行。127层以下混凝土强度等级C80，127层以上C60。C80混凝土90d弹性模量E=43800N/mm2。采用硅酸盐水泥，加粉煤灰。调整构件截面尺寸，以减少各构件收缩和徐变变形差,原则上使端柱和剪力墙在自重作用下的应力相近。由于

7、柱子和薄剪力墙的收缩较大，所以端柱的厚度取与内墙相同，即600mm。设计时尽量考虑构件的体积与表面积的比值接近，使各构件的收缩速度接近，减少收缩变形差。在立面内收处，钢筋混凝土连梁要传递竖向荷载（包括徐变和收缩的效应），并联系剪力墙肢以承受侧向荷载。连梁按ACI318-02附录A设计，计算图形为交叉斜杆，这种设计方法可使连梁高度降低。楼层数量多，压低层高意义大，标准层层高3.2m，采用无梁楼板，板厚300mm。钢结构设计。按美国钢结构协会AISC《建筑钢结构荷载抗力分项系数设计规范》进行设计。601m以上是带交叉斜撑的钢框架，以承受重力、风

8、力和地震作用。钢框架逐步退台，从第18级的核心筒六边形到第29级的小三角形，最后只剩直径为1200mm的桅杆。这根桅杆是为了保持建筑高度世界第一专门设计的，可以从下面接长，不断顶