迪拜哈利法塔结构分析.ppt

1、迪拜哈利法塔世界最高建筑结构分析工程简介迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，由美国SOM公司设计，工程总承包单位为韩 国三星，我国江苏南通六建集团公司承包土建施工，幕墙分别由香港远东、上海 力进、陕西恒远三家公司承包。自2004年9月至2010年1 月。总工期为1325天，用工2200万工时，总造价为l5亿美元。建筑总高度为828m；混凝土结构高度为601m；基础底 面埋深为30m；桩尖深度为70m；全部混凝土用量为33 0000m；总用钢量为104000t(高强钢筋为65000t型钢为 39000t)。总建筑面积为526700m；塔楼建筑面积为344 000m：塔楼建筑重量为50万t；可容纳

2、居住和工作人数为 12000人；有效租售楼层为162层。建筑设计 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；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。哈利法塔的建筑幕墙总面积为135万m2，其中塔楼部分为12万m2。幕墙总造价约为人民币8亿元。约 为6000元/m2。哈利法塔很高，风力作用下，上部楼层水平位移较大，将酒店和公寓安排在下部 楼层，办公楼层放在上层，可获得 更好的舒适性。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2 O 世纪六 七十年

3、 代 的普遍共识。这个时期大量建造了300m以上的钢结构高层建筑，如1971年建成的纽约 世界贸易中心双塔(412m)、1974 年建成的芝加哥西尔斯大厦(4 4 2 m)。到了20世纪八九十年代，人们发现纯钢结构已不能满足建筑高度进一步升高的要求，其原因在于钢结构的侧向刚度提高难以跟上高度的迅速增长。从此以后，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。我国如上海金茂大厦(1997年，420m)、台北101(1998年，48m)、香港国际金融(2010年，420m)、广州电视塔(2009年，460m)、上海环球金融(2009年，492m)、上海中心(2014年，632m)，深圳平

4、安保险(在建，680m)等。哈利法塔作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。-30601m为钢筋混凝土剪力墙体系；60828m为钢结构，其中601760m采用带斜撑的钢框架。到混凝土结构的顶点601m处，最大位移仅450mm：到了钢框架顶点760m处，位移就迅速增大至1250mm；到钢桅杆顶点828m处，位移就达到1450mm。所以哈利法塔把酒店和公寓都布置在601m以下的混凝土结构部分；而将601m以上的钢结构部分作为办公楼使用。采用三叉形平面可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 可保持平面形状简单，施工方便。整个抗侧力

5、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中心筒的抗扭作用可模拟为一个封闭的空心轴，由3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。由于加强层的协调，使端部柱也参加抗侧力工作。结构布置竖向布置 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。分段步步切断可使墙、柱的荷载平顺地逐渐变化，同时也避免 了墙、柱截面突然

6、变化给施工带来 的困难。全高21个退台要形成优美的塔身宽度变化曲线，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，每个设备层占二三个标准层。利用其 中的5个设备层做成结构加强层。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。而 且，刚性大梁调整了各墙、柱的竖 向变形，使得它们的轴向应力更均 匀，降低了各构件徐变的变形差。混凝土结构设计 混凝土强度等级：127层以下为C80；127层以上为C60。C80混凝土90d弹性模量为43800N/mm2，采用 硅酸盐水泥，加粉煤灰。进行了构件截面尺寸的仔细调整以减少各构件收缩和徐变变形差。

7、原则上使端柱和剪力墙在自重作用下的应力相近。由于柱和薄的剪力墙收缩较大，所以端柱的厚度与内墙相同，取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。连梁计算图形为交叉斜杆。这个设计方法可使连梁高度降低。楼层数量多，压低层高有 很大的意义。标准层层高为32m，采用无梁楼板，板厚为300mm。钢结构设计601m以上是带交叉斜撑的钢框架，它承受重力、风力和地震作用。钢框架逐步退台，从第l8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

8、的桅杆。这根桅杆是为保持世界第 一建筑高度而专门设计的，它可从下面接长，不断顶升，预留了2 0 0 m的上升高度，所有外露的钢 结构都包铝板作为装饰。结构分析结构分析考虑了重力荷 载、风荷载和地震效应。建立三维分析模型，包括钢筋混凝土墙、连梁、板、柱、顶部钢结构、筏板和桩。分析结果表明，在50 年一遇风力作用下，结构水平位移：82 8m顶部处为1450mm，办公 层顶部处 为 1250mm，公寓层 顶部处为450mm。这个位移 值低于通用的标准，符合设计 的要求。动力分析得到各振型和周期：1=113s(X向)，=10.2s(Y 向)，T5=43s(扭转)内力分析表明，钢筋混凝土塔楼部分地震力不起控制作用：但裙房和顶部钢结构处，地震内力对设计有作用。