迪拜哈利法塔结构分析..

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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13．5万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。
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。
迪拜哈利法塔
世界最高建筑结构分析
工程ห้องสมุดไป่ตู้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 容纳居住和工作人数为 12000人； 有效租售楼层为162层 。
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=11．3s(X向)， =10.2s ( Y 向 ) ， T5 = 4．3s ( 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 。
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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 。-30~601m为钢筋混凝土 剪力墙体系；60～828m为钢 结构，其中601～760m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。
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3．2m，采用无梁楼板，板厚 为300mm。
结构布置
• 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 。
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 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) ， 深圳平安 保险 ( 在建，680m)等 。