乘着电梯,以每秒18米的速度上行,55秒后到达上海中心大厦的119层,晴天从这里远眺,最远能看到崇明岛。它是我国唯一一座突破600米的超高层建筑,高度排名世界第二,总建筑面积达58万平方米,而上海外滩第一排建筑的面积总和在60万平方米左右,上海中心大厦相当于一座“竖起来的外滩”。
在上海中心大厦开工之前,双层幕墙从未在350米以上的超高层建筑中出现过,有同行直言,这将是一项无法完成的任务。历经八年攻关,项目团队克服了软土地基、高层建筑风振、大体积混凝土一次连续浇筑、钢结构精益建造等难题,造就了一座引领世界建筑潮流的绿色、智能、人文建筑。
它还是全球首栋获得中国和美国标准双认证的最高等级绿色建筑,取得了一批具有自主知识产权的原创性科技成果,其中不少成为我国超高层工程建设的技术标准。
“磨剑者”终有回报——距上海中心大厦开工11年后,其工程关键技术今天获得2018年度上海市科学技术进步特等奖!
双表层玻璃幕墙结构“以柔克刚”
每一个看到上海中心大厦的人,无不为其螺旋上升的双层玻璃幕墙“倾倒”,这不仅是建筑美学上的一大创新,更与上海中心大厦“垂直城市”的设计理念一脉相承。大厦主体结构以八道桁架为界,共分九区,设计师据此设计了不同高度和区域的9个垂直社区和21个空中花园。
两万多块不同大小曲面的玻璃要严丝合缝地悬挂在建筑外,整个玻璃幕墙体系不仅要支撑超高层建筑,还要克服台风、地震、高低温等各种环境因素,设计施工难度可想而知。
项目组发明并制造出五种类型柔性连接滑移支座装置,通过约束释放、变形吸收,让外墙幕在外界作用下可在允许范围内发生竖直或水平位移,如此一来,就能避免幕墙结构因应力过大而破坏,达到“以柔克刚”的效果。而玻璃幕墙120度旋转向上收分的外形设计,为大楼降低了24%的风载荷,可有效抵御台风影响。
在弧形玻璃幕墙的拼装上,项目团队率先引进国际建筑业最尖端的“建筑数字模型BIM”技术,在电脑中进行预拼装。以减少碰撞为例,工程提前发现并解决的碰撞点总数超过10万个,保守估算节约费用约1亿元。
九层楼高地下空间撑起127层高楼
都说万丈高楼平地起,想在上海的软土地基上建高层,唯一的办法是在地下打桩,并用地下连续墙围护,盖上厚厚的底板,将整个大厦的地下空间保护起来。要撑起上海中心大厦127层的主楼,得在地下打九层楼高的地基。
为此,上海中心大厦创造了建筑工程超大体积混凝土一次连续浇筑的国内外新纪录。底板直径121米,厚达6米,相当于两层楼高,创下世界民用建筑底板体积之最。
在高楼林立的陆家嘴地区,实施如此一系列地下“动作”,势必会惊扰到其他大楼。工程人员经过反复测算,为“上海中心”选择了一种对周边环境影响最小的打桩技术——钻孔灌注桩。建设者们用两年时间打下了955根直径达1米、长达86米的钻孔灌注桩,建成了深达50米、壁厚达1.2米的地下连续墙围护结构,承载起大厦85万吨的负载。
上海建工集团股份有限公司总工程师龚剑表示,上海中心大厦的超高层桩基和基坑工程关键技术实现了三个最优,即工期最快、材料最节约、对环境最友好,这一技术如今被广泛应用于超高层建筑施工中。
引领世界超高层建筑技术发展
在超高层建筑建造中,如何把大楼所需的混凝土送上去是一项共性技术难题。项目组经过多方携手研究,研发出多元要素指标协同控制的超高泵送新技术,并设计制造出世界上最大压力混凝土输送泵。“应用这种泵,很容易就把混凝土打到500米以上的高度,在后续研究中我们甚至能把混凝土送到1000米。”龚剑说。
把混凝土送到高层之后,工人怎么办?如果按照传统施工方式在大楼外围搭脚手架,岂不相当于再建一幢大楼?项目组自主研发的整体钢平台液压爬升模架体系解决了这个难题——借助这套爬升体系,从大楼跃出地面起,施工人员始终能在一个大约1000平方米的钢平台上实施钢筋绑扎、模板拼装等工序,仿佛从来没离开过地面。这个钢平台随着大楼的长高而逐渐向上攀升。比起传统液压爬模技术,整体模架爬升体系在大楼转换层无需拆卸,快的时候,两天就能建一层楼。
近三年来,上海中心大厦的相关研究成果在我国20余个城市的200余栋超高层建筑中得到推广应用,引领了世界超高层建筑技术的发展。
作者:沈湫莎
摄影:袁婧
编辑:沈湫莎 金婉霞
责任编辑:任荃 姜澎
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