迪拜哈利法塔浅析PPT课件

1、迪拜哈利法塔 目前世界最高建筑浅析 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 00

2、0m：塔楼建筑重量为50万t；可 容纳居住和工作人数为 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；形成一 个Y字形。立面通过21个逐 渐升高的退台形成螺旋线。 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。 建筑背景建筑背景迪拜的今昔对比迪拜的今昔对比 摄于摄于1990年年 昔日迪拜 黄

3、沙滚滚 驼铃 声声 少见行人 摄于摄于2003年年 同一条街同一条街 今日迪拜 旧貌新颜 十 年巨变 换了人间 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

4、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

5、工作 。 结构布置 结构生成结构生成 平面 图 1.束筒 结构 即合筒结构。建筑平面较大时，为减小外墙在侧向力作用下 的变形，将建筑平面按模数网格布置，使外部框架式筒体和 内部纵横剪力墙（或密排的柱）成为组合筒体群。 2.结构 特点 这种结构大大增强了建筑物的刚度和抗侧向力的能力；束筒 结构可组成任何建筑外形，并能适应不同高度的体型组合的 需要,丰富了建筑的外观。 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

6、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 。原则上使端柱和剪力墙在自

7、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

8、1200mm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)， =10.2

9、s ( 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 。 迪拜塔设计所用的技术手段 第一，坚实的基础： “迪拜塔”矗立在沙漠之上，因此， 它需要一个坚实庞大的基础，以支 持重量可能超过50万t的地面以上建 筑。SOM公司的解决办法是，将 “迪拜塔”建造在一个3.7m厚的三 角形结构的底板上，这个三角形底 板由192根直径为1.5m的钢管桩或 支柱缸体支持。这些钢管桩或支柱 缸体深入地下50m。 由于沙漠底层岩石浅，若采用常 见的旋转 式钻孔，在钻完后任何大 洞都会立刻塌陷。为防止塌陷，工

10、程师又实现了又一项发明，他们在 钻孔中注满一种特殊聚合物泥浆， 来阻止大洞塌陷。 第二， 抗震设计 为了保持这幢超 高层建筑物的稳定 性，“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）。能在 55m/s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）。 第三，全程监控建筑 过程 为了保证迪拜塔在建筑过 程的稳定，它的垂直方向 和水平方向的动态，都有 一个全球卫星定位系统进 行跟踪，在建设期间，建 筑物的重力变化情况，由 设置在建筑物中的700多个 传感器进行实时监测。 第四，工程进度： 工程每天耗资 巨 大，因此工程师必须 发明使工程速度激增

11、的新工法。于是定制 了“迪拜塔” 47个月 的建设时间表，基本 上以3天为一个生产周 期，包括安装钢结构 件，浇筑混凝土等工 作。钢结构件预先在 地面制作，按照建设 的进度，用起重机吊 到高空进行安装，大 大缩短了工期 第五，浇筑混凝土程 序： 在三天建设周期的第二 天，在一个特定楼面的内 部结构模板安装到位，同 时通道打开，并安装钢支 持梁。下一天，混凝土灌 入外墙，然后，又进行下 一个楼层的建设。 第六，液压千斤 顶提升 在某个楼层完工之前， 建筑工程师用一个起 重能力达2300吨的 液压千斤顶提升浇注 混凝土的外壳和建筑 材料。 第七，超级起重 机 在迪拜塔已完工的楼 层上，安装了三台巨

12、 大的塔式起重机来起 吊大量的建筑材料， 方便工人快速的工作。 第八，混凝土 制作设备 在迪拜塔工地上， 有四台巨大的混 凝土搅拌机，能 够快速制作混凝 土，也为较短的 工期提供了可能。 第九，混凝土高压泵 在工地上，利用高压泵将 混凝土输送到570米以上 的高度，并且不影响混凝 土的基本性能。保证了工 人的快速作业。 第十，附着式升 降机 迪拜塔工地的另一 种起重设备是附着 式升降机，用来运 送建筑材料和工人。 在工地上，有14台 这样的升降机在运 行。 第十一， 预防建筑物 下沉 “迪拜塔”建成之后的 自重达到500,000T，会 出现一定沉降的趋势。 所以在建设过程中，每 一层的实际高度

13、比设计 高度高出4mm. 第十二，确保世界第 一高度 为了使迪拜塔保持世界最 高建筑物的称号，从 700高度开始，他设计 了一种螺旋管钢结构 体，从建筑物内部一 直延伸到顶端，这个 可以用液压千斤顶提 升，作为增加建筑物 高度的支柱。 第十三，完备的安全 设施 迪拜塔设计了4个避护所， 每30层一个，解决了火灾 和恐怖袭击等紧急情况下 人流疏散问题。另外，除 了54部高速电梯，还安装 有专门的应急电梯，用于 疏散人群。 迪拜塔的特殊技迪拜塔的特殊技 术术 迪拜塔所有的动迪拜塔所有的动 力均采集自环保力均采集自环保 的能源，如风能、的能源，如风能、 太阳能和水能等。太阳能和水能等。 更高的海拔能

14、使更高的海拔能使 它利用到更快的它利用到更快的 风速，更深的地风速，更深的地 基又能使它们更好地利用地热。这就要求设计师基又能使它们更好地利用地热。这就要求设计师 考虑周密，在最大程度上利用大自然的能量。摩考虑周密，在最大程度上利用大自然的能量。摩 天大楼光照充足，能利用光电系统吸收太阳能；天大楼光照充足，能利用光电系统吸收太阳能； 更深的地基能使摩天大楼更好地利用地热和辐射更深的地基能使摩天大楼更好地利用地热和辐射 冷却系统。冷却系统。 迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达17.517.5米米/ /秒秒 。从首层升至。从首层升至120120层景观层只用

15、了层景观层只用了5050秒。在景观层，整秒。在景观层，整 个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的“棕榈棕榈 岛岛”和建设中的和建设中的“世界岛世界岛”都能一览无余。都能一览无余。 然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是 极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯 的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个 问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹 车

16、装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。 迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达17.517.5米米/ /秒秒 。从首层升至。从首层升至120120层景观层只用了层景观层只用了5050秒。在景观层，整秒。在景观层，整 个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的“棕榈棕榈 岛岛”和建设中的和建设中的“世界岛世界岛”都能一览无余。都能一览无余。 然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是 极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯极其困难的

17、。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯 的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个 问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹 车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。 迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达17.517.5米米/ /秒秒 。从首层升至。从首层升至120120层景观层只用了层景观层只用了5050秒。在景观层，整秒。在景观层，整 个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的“棕榈

18、棕榈 岛岛”和建设中的和建设中的“世界岛世界岛”都能一览无余。都能一览无余。 然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是 极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯 的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个 问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹 车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。 迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速度达迪拜塔建成后将采用世界最快电梯，速

19、度达17.517.5米米/ /秒秒 。从首层升至。从首层升至120120层景观层只用了层景观层只用了5050秒。在景观层，整秒。在景观层，整 个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的个迪拜市容尽收眼底，被誉为世界第八奇迹的“棕榈棕榈 岛岛”和建设中的和建设中的“世界岛世界岛”都能一览无余。都能一览无余。 然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是然而，要在这么快的速度下迅速使电梯减速停止，是 极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯极其困难的。早期的电梯有个致命的缺陷，一旦电梯 的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个的绳索断裂，电梯就会飞速下坠。工程师为解决这个 问题，发明了

20、一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹问题，发明了一种可任意立刻阻止电梯下降的安全刹 车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。车装置，使电梯与锯齿相扣，动弹不得。 3，高速电梯，高速电梯 33:15 迪拜的成就 迪拜的奇迹对我们的启示在于： 建筑背景建筑背景迪拜的今昔对比迪拜的今昔对比 摄于摄于1990年年 昔日迪拜 黄沙滚滚 驼铃 声声 少见行人 摄于摄于2003年年 同一条街同一条街 今日迪拜 旧貌新颜 十 年巨变 换了人间 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