400米以上超高层建筑建设发展面临的新课题

400米以上上超高高层建建筑建建设发发展面面临的的新课课题张希黔黔中建总公司施工技术专业委员会主任重庆大学现代施工技术研究所所长2012年10月天天津津高层及及超高高层建建筑的的定义义：《高层层建筑筑混凝凝土结结构技技术规规程》》规定定10层及10层以上上的居居住建建筑及及高度度超过过24米的公公共建建筑为为高层层建筑筑。国际上上一般般把高高度超超过30层或100m以上的的高楼楼称之之为超超高层层建筑筑。1972年8月在美美国宾宾夕法法尼亚亚洲的的伯利利恒市市召开开的国国际高高层建建筑会会议上上，专专门讨讨论并并提出出高层层建筑筑的分分类和和定义义。其其中超超高层层建筑筑定义义为40层以上上（高高度100米以上上）。。根据我我国《《民用用建筑筑设计计通则则》定定义建建筑高高度大大于100m的民用用建筑筑为超超高层层建筑筑。1.已建典典型超超高层层建筑筑简介介1.1上海环环球金金融中中心上海环环球金金融中中心塔楼地地上101层，地地面以以上高高度为为492m，地下下3层，总总建筑筑面积积381600m2。主体结结构采采用由由巨型型柱、、巨型型斜撑撑以及及带状状桁架架构成成的三三维巨巨型框框架结结构、、钢筋筋混凝凝土核核心筒筒结构构和构构成核核心筒筒和巨巨型结结构柱柱之间间相互互作用用的伸伸臂钢钢桁架架组成成的三三重结结构体体系。。1.已建典典型超超高层层建筑筑简介介1.2广州珠珠江新新城西西塔广州珠珠江新新城西塔塔建筑高高度432m。主塔楼楼为钢钢筋混混凝土土核心心筒和和钢结结构外外框筒筒组成成的筒筒中筒筒结构构中央电电视台台新台台址主主楼建建筑建建筑面面积47.3万平方方米，，地下下三层层，地地上五五十二二层，，高237m，钢结结构用用钢量量达14万吨。。塔楼楼外框框筒由由水平平边梁梁和双双向倾倾斜柱柱、支支撑形形成三三角形形单元元模块块，外外框筒筒与屋屋顶连连接成成整体体，形形成主主楼的的主要要抗侧侧力结结构体体系。。两座座塔楼楼各自自整体体双向向倾斜斜6°，内部部核心心筒及及内柱柱竖直直。悬悬臂结结构共共14层，从从塔楼楼37层至顶顶层外外伸，，悬臂臂底面面为水水平，，标高高162.200m，顶面面与塔塔楼屋屋顶位位于同同一个个倾斜斜面内内。塔塔楼1悬臂外外伸67.165m，塔楼楼2悬臂外外伸75.165m。央视主主楼效效果图图1.已建典典型超超高层层建筑筑简介介1.3中央电电视台台新台台址主主楼深圳京京基100大厦1.已建典典型超超高层层建筑筑简介介1.4深圳京京基100大厦深圳京京基100大厦位位于深深圳市市罗湖湖区红红宝路路南侧侧，地地下4层，地地上100层，建建筑总总高度度441.8m，总建建筑面面积约约24万平方方米，，是目目前中中国大大陆第第三高高楼。。框架架-核心筒筒结构构。东塔夜夜景效效果图图2.新接在在建典典型超超高层层建筑筑简介介2.1广州州珠江江新城城东塔塔广州珠珠江新新城东东塔，，总建建筑面面积507681平方米米，建建筑物物总高高度为为530米。塔楼结结构形形式为为带加加强层层的钢钢管混混凝土土巨柱柱框架架筒体体结构构。东塔钢结构主要分布1外框钢结构外框筒钢柱楼层钢梁桁架层钢结构2核心筒钢结构核心筒钢板剪力墙核心筒劲性钢柱3裙房钢结构裙房多功能厅屋面桁架连廊钢梁2.新接接在在建建典典型型超超高高层层建建筑筑简简介介2.2武武汉汉绿绿地地中中心心武汉汉绿绿地地中中心心高高606米，，共共124层，，总总建建筑筑面面积积30万平平方方米米。。2.新接接在在建建典典型型超超高高层层建建筑筑简简介介2.3天天津津117大厦厦天津津117大厦厦地下下3层，，地地上上117层，，总总设设计计高高度度570米以以上上，，规规划划建建筑筑面面积积183万平平方方米米，，预预计计投投资资270多亿亿元元人人民民币币。。2.新接接在在建建典典型型超超高高层层建建筑筑简简介介2.4深深圳圳平平安安国国际际金金融融中中心心大大厦厦深圳圳平安安国国际际金金融融中中心心大大厦厦总建建筑筑面面积积378600平方方米米，，高高度度为为塔塔顶顶646米，，屋屋面面588米，，共共115层。。2.新接接在在建建典典型型超超高高层层建建筑筑简简介介2.5武武汉汉中中心心王家家墩墩中中央央商商务务区区““武武汉汉中中心心””，，设设计计高高度度428米，，共共88层。。2.新接接在在建建典典型型超超高高层层建建筑筑简简介介2.6重重庆庆瑞瑞安安嘉嘉陵陵帆帆影影二期期塔塔楼楼99层，，三三期期塔塔楼楼34层，，裙裙楼楼6层，，建建筑筑高高度度468米米，，总总建建筑筑面面积积500710平方方米米。。三期期塔塔楼楼：：34层，，总总高高度度174.8米。。二期期塔塔楼楼：：99层，，总总高高度度468米。。裙楼楼：：6层，，总总高高度度40.33米。。超高高层层建建筑筑施施工工的的基基本本经经验验：：一、、受受力力特特征征：：与与高高度度H的关关系系（1）垂垂直直受受力力与与高高度度H成正正比比（2）弯弯矩矩与与高高度度H2成正正比比（（钢钢板板剪剪力力墙墙问问题题））（3）变变形形与与高高度度H4成正正比比（（阻阻尼尼器器问问题题））H广州州东东塔塔钢钢板板剪剪力力墙墙（3）变变形形与与高高度度H4成正正比比（（阻阻尼尼器器问问题题））二、、深深基基坑坑施施工工深基基坑坑与与周周边边环环境境超高高层层与与裙裙楼楼沉沉降降差差处处理理逆作作法法大体体积积砼砼裂裂缝缝控控制制三、、主主体体结结构构施施工工（1）施施工工部部署署及及施施工工顺顺序序是是否否合合理理三、、主主体体结结构构施施工工（2）主主要要施施工工设设备备选选择择中央央电电视视台台及及深深圳圳证证券券工工程程M1280D塔塔吊吊、、上上海海环环球球金金融融中中心心工工程程M900D及及M440D塔塔吊吊、、广广州州西西塔塔工工程程M900D塔塔吊吊、、京京基基100大大厦厦工工程程M900D塔塔吊吊、、沈沈阳阳恒恒隆隆工工程程ZSL2700塔塔吊吊、、太太原原湖湖滨滨工工程程ZSL1000塔塔吊吊，形成成了了超超高高层层建建筑筑施施工工中中的的大大吨吨位位动动臂臂式式塔塔吊吊的的施施工工技技术术集集成成。（3）砼砼核核心心筒筒的的爬爬模模核心心筒筒上平平台台爬模模系系统统核心心筒筒下下平平台台爬爬模模系系统统（4）钢钢结结构构施施工工钢结结构构吊吊装装钢结结构构现现场场焊焊接接钢结结构构工工程程少少量量塔塔楼楼外外框框筒筒钢钢柱柱因因超超重重，，按按设设计计不不能能再再分分节节，，必必须须对对节节点点进进行行分分离离吊吊装装，，在在节节点点分分离离部部位位形形成成长长达达14.88m的超长斜斜立向焊焊缝，见见左图。。在最大节节点部位位焊缝金金属填充充量为1100公斤（两两条对称称焊缝）），需要要52名合格焊焊工连续续焊接约约70小时才能能完成。。根据规规范要求求在焊接接完48小时后用用超声波波对焊缝缝进行夹夹渣、气气孔、裂裂纹等内内部缺陷陷探伤检检测，15天后用超超声波进进行延迟迟裂纹检检测，以以确保焊焊接质量量。超高层建建筑建设设发展应应考虑的的主要方方面：400米以上超高层建建筑建设安全功能绿色环保保施工方案案优化11.超高层建建筑对环环境影响响分析及及控制10.虚拟现实实施工技技术的新新发展及及应用8.温度等间间接作用用对超高高层建筑筑施工的的影响及及控制7.超高层建建筑施工工期风致致响应及及控制技技术9.基于测量量机器人人的4D空间信息息定位控控制技术术6.超高层建建筑钢、、混凝土土竖向变变形控制制研究2.超高层建建筑施工工期及正正常运营营期结构构抗火安安全技术术5.超高层建建筑施工工期性能能实测及及工况转转换1.超深地下下工程施施工对环环境安全全影响研研究12.400米以上超超高泵送送混凝土土集成技技术研究究3.钢板板剪力墙墙混凝土土裂缝问问题4.超高高层建筑筑抗震设设计关键键技术1.超深地下下工程施施工对环环境安全全影响研研究1.1地铁振动动对地下下永久结结构施工工期及运运营期影影响研究究深圳星河河发展中中心1.超深地下下工程施施工对环环境安全全影响研研究地铁交通通荷载研研究地铁振动动在土体体介质中中的传播播规律研研究地铁振动动对地下下结构影影响问题题研究（（实测及及分析））地铁振动动舒适度度问题的的研究（（实测及及分析））振动对周周边环境境影响实实测1.超深地下下工程施施工对环环境安全全影响研研究1.2当地地质质条件下下超深基基坑破坏坏模式研研究基于当地地地质条条件，研研究超深深基坑开开挖过程程及相关关施工全全过程：：土（石））的变形形规律及及破坏机机理↓分析原因因，制订订合理方方案1.超深地下下工程施施工对环环境安全全影响研研究1.3超深基坑坑土、支支护墙（（桩）体体相互作作用规律律研究控制基坑坑变形，，优化方方案设计计的要点点随着我国国建设规规模的扩扩大和城城镇化进进程的加加速，建建设工程程现场火火灾数量量呈增多多趋势，，火灾危危害呈增增大趋势势。超高高层建筑筑施工期期及正常常运营期期结构抗抗火安全全研究十十分重要要。上海环球球金融中中心施工工期火灾灾央视新址址配楼施施工期火火灾2.超高层建建筑施工工期及正正常运营营期结构构抗火安安全技术术正常运营营期应减减少火灾灾危害，，改善结结构抗火火性能，，保护人人身和财财产安全全。9.11事件中的的美国世世贸双塔塔莫斯科电电视塔高高层起火火（2000年）裂缝呈方格网状裂缝密集数量多裂缝宽而深裂缝特点3.钢板板剪力墙墙混凝土土裂缝问问题裂缝产生生的主要要原因（1）剪剪力墙钢钢板面大大，而且且对混凝凝土约束束强；（2）混混凝土强强度高（（C80、C60）；；（3）早早期失水水收缩大大；（4）配配合比优优化不够够；建议措施施（1）对对钢板及及混凝土土进行实实体测试试，探明明钢板及及混凝土土收缩与与约束情情况；（2）优优化结构构设计：：增加细细而密的的钢筋网网片构造造措施；；（3）优优化配合合比，减减少水泥泥用量，，使用优优质膨胀胀剂等；；（4）加加强施工工养护：：自养护护、喷水水养护等等；（5）优优化模板板构造，，模板内内侧加海海绵内衬衬；（6）优优化钢板板剪力墙墙混凝土土浇筑方方案：如如探讨跳跳仓法施施工、合合理设置置诱导缝缝等。结构行为为与控制制抗震设防防标准？？结构抗震震性能合理损伤伤破坏机机制？大震下破破坏准则则：变形形控制？？巨震倒塌塌合理机机制？合理设计计地震动动地震动的的长周期特性地震动的的空间相关性地震动的的随机性设计地震震动参数…输入系统输出结构分析析与数值值模拟结构非线线性行为为的模型型化方法法非线性分分析方法法巨震倒塌塌数值模模拟…高大柔多…抗震设计计与措施施大震设计计方法抗震措施施抗倒塌设设计方法法与措施施消能减震震技术应应用…4.超高层建建筑抗震震设计关关键技术术超高层建建筑合理理倒塌模模式与控控制措施施研究超高层建建筑倒塌塌模式合合理性评评价方法法研究超高层建建筑基于于时空需需求的合合理倒塌塌模式研研究超高层建建筑倒塌塌模式影影响因素素与保障障方法研研究超高层建建筑抗巨巨震倒塌塌设计方方法研究究提出并建建立四水水准设防防目标世贸双塔塔倒塌（（54min时间逃生生和垂直直倒塌））汶川地震震某建筑筑倒塌（（粉碎性性）考虑施工工过程中中，结构构体系不不同、施施工荷载载不同等等，导致致施工工工况与设设计工况况有显著著不同，，进行超超高层建建筑施工工期性能能实测研研究，保保证施工工过程安安全，控控制对结结构正常常使用期期受力的的潜在影影响。深交所项项目5.超高层建建筑施工工期性能能实测及及工况转转换钢与混凝凝土竖向向变形差差异会影影响施工工质量控控制，潜潜在影响响结构正正常受力力性能，，一直是是超高层层建筑研研究的热热点问题题之一。。中山国际际金融中中心6.超高层建建筑钢、、混凝土土竖向变变形控制制研究超高层层建筑筑，向向着高高耸化化、复复杂化化、柔柔性化化和低低阻尼尼方向向发展展,这使得得其固固有频频率越越来越越接近近强风风的卓卓越频频率,对风的的敏感感性越越来越越强；；对于于刚度度较柔柔的超超高层层建筑筑结构构而言言,风荷载载往往往起主主要作作用；；超高层层建筑筑在紊紊流风风作用用下的的响应应非常常复杂杂，风风与超超高层层结构构的流流-固相互互作用用是土土木工工程领领域的的世界界级难难题。。施工期期间，，虽然然受风风面尚尚没有有完全全形成成，但但结构构体系系复杂杂，风风荷载载会对对施工工期结构及及幕墙墙装饰等等产生生较大大的影影响，，必须须进行行合理理控制制。7.超高层层建筑筑施工工期风风致响响应及及控制制技术术温度、、日照照、湿湿度等等间接接作用用对施施工期期结构构及装装饰构构件受受力产产生较较大的的影响响，影影响施施工质质量控控制，，潜在在影响响这些些构件件的受受力性性能。。幕墙疲疲劳试试验8.温度等等间接接作用用对超超高层层建筑筑施工工的影影响及及控制制4D———三维+时间。。基于测测量机机器人人、GPS、虚拟拟仿真真、网网络、、数据据库及及多媒媒体等等关键键技术术，结结合建建筑的的属性性信息息、时时间信信息，，深度度开发发和利利用空空间信信息，，用于于超高高层建建筑空空间精精确定定位。。9.基于测测量机机器人人的4D空间信信息定定位控控制技技术建筑虚虚拟施施工技技术是是将以以虚拟拟现实实为基基础的的仿真真技术术应用用于建建筑施施工领领域，，利用用虚拟拟现实实技术术建立立建筑筑物的的几何何模型型和施施工过过程模模型，，对施施工方方案进进行实实时、、交互互、逼逼真地地模拟拟，验验证对对比和和优化化，进进而采采用数数字化化手段段制定定和修修改施施工方方案，，并逐逐步代代替传传统的的施工工方案案编制制方法法。上海正正大广广场10.虚拟现现实施施工技技术的的新发发展及及应用用虚拟现现实施施工技技术的的新发发展：：高性能能计算算机的的出现现及应应用重庆大大学曙曙光高高性能能计算算机高性能能软件件的出出现及及应用用虚拟现现实施施工技技术应应用的的普通通化湖北二二师图图书馆馆虚拟拟施工工BIM：BuildingInformati