上海環(huán)球金融中心

上海環(huán)球金融中心ShanghaiWorldFinancialCenter（SWFC）前言由于現今土木工程領域涵蓋了許多前沿科學的技術，所以我的土木水利工程概論大作業(yè)決定論述一項比較新工程 上海環(huán)球金融中心。當然，由于上海環(huán)球金融中心的很多先進技術是我們土木水利工程沒有涉及的，所以我主要根據課上的知識對這項工程的地基、結構體系、抗震三個方面給出詳細的個人看法，抗風技術只給出一些非專業(yè)的個人看法，當然肯定會非常的不準確，敬請見諒！對于所參照的資料用“隸書”字體打出，而自己的個人看法則由”微軟雅黑“字體打出。本作業(yè)大部分參考資料來自pdf文檔，不可復制，均為手打的，因此難免會有一些錯別字。目錄上海環(huán)球金融中心簡介………………..(1)建筑資料 ⑵地基 ………………..(3)結構體系 ………………..(6)抗震系統(tǒng) ..………………..(10)抗風系統(tǒng)………………..(11)對上海環(huán)球的總體評價 (13)對土木水利工程概論的總結和建議 (14)上海環(huán)球金融中心簡介上海環(huán)球金融中心Shanghaiglobalfinancialhub是以日本的森大廈株式會社(MoriBuildingCorporation)為中心，聯合日本、美國等40多家企業(yè)投資興建的項目總投資額超過1050億日元(逾10億美元)。原設計高460米，工程地塊面積為3萬平方米，總建筑面積達38.16萬平方米，比鄰金茂大廈。1997年年初開工后，因受亞洲金融危機影響，工程曾一度停工。2003年2月工程復工。但由于當時中國臺北和香港都已在建480米高的摩天大廈，超過環(huán)球金融中心的原設計高度。由于日本方面興建世界第一高樓的初衷不變，對原設計方案進行了修改。修改后的環(huán)球金融中心比原來增加7層，即達到地上100層，地下3層，樓層總面積約377,300平方米。夜幕下的環(huán)球金融中心環(huán)球金融中心與金茂大廈夜幕下的環(huán)球金融中心建筑資料【中文名稱】:上海環(huán)球金融中心【英文名稱】:ShanghaiWorldFinancialCenter (SWFC)【建筑位置】:上海市浦東陸家嘴金融貿易區(qū)Z4-1號地塊?！鹃_工日期】:1997年年初首次開工；后遭1997年亞洲金融危機停工，于2003年2月工程復工?！究⒐と掌凇?2008年8月29日?！居玫孛娣e】:30,000 ?！菊嫉孛娣e】:14,400【建筑面積】:381,600tfo【建筑層數】:地上101層、地下3層。【建筑高度】:492米?！窘Y構形式】:鋼筋混凝土結構（SRC結構）、鋼結構（S結構）。【建筑造價】:1050億日元（73億人民幣）【投資單位】:森海外株式會社(ForestOverseasCo.,Ltd.)。【建筑設計】:KPF建筑師事務所。【結構設計】:籟思理?羅伯遜聯合股份有限公司（LERA）?！驹O計單位】:上?，F代建筑設計（集團）有限公司、華東建筑設計研究院有限公司。【施工單位】:中國建筑工程總公司、上海建工（集團）總公司總承包聯合體?！舅@榮譽】:2008年竣工的最佳高層建筑（美國芝加哥“高層建筑和城市住宅關于樁基資料：主樓坑中坑圍護工程簡介由于坑中坑地處深基坑中央，我們即利用(p700mm鋼管工程樁與鉆孔灌注樁組合形成坑中坑圍護排樁(見圖)，根據鋼管工程樁的間距大小再打設卩1200mm或(p900mm鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁底標高為-32m,鉆孔灌注樁頂部設置斷面為1.5m(W)x0.7m(H)鋼筋混凝土壓頂圈梁，在圈梁標高處設置一道2H500mmx200mm鋼支撐，鋼支撐中部利用工程樁設置立柱?？又锌舆吰虏捎?:1放坡處理，采用配筋噴射混凝土護坡,基坑墊層為0.2m厚。圖坑中坑圍護支撐及土方挖土分區(qū)示意施工流程坑中坑排樁圍護壓頂圈梁刨槽土方開挖，進行配筋護坡噴射混凝土施工壓頂圈梁施工及養(yǎng)護，完成鋼支撐以上土方開挖坑中坑鋼支撐系統(tǒng)安裝。(4)坑中坑土方開挖至深坑底部-25.89m,同時進行配筋護坡噴射混凝土及墊層施工。(5)樁頂處理及鋼支撐立柱換撐,坑中坑基礎底板混凝土第一次施工及養(yǎng)護,同時進行坑中坑兩端淺坑部位土方開挖,進行護坡、墊層、樁頂處理。(6)坑中坑第二次基礎底板混凝土施工及養(yǎng)護,完成坑中坑基礎混凝土施工。(參考：龔劍、趙錫宏《對101層上海環(huán)球金融中心樁筏基礎形狀的預測》龔劍《上海環(huán)球金融中心主樓超大超深基礎坑中坑圍護施工技術》)個人觀點：上海環(huán)球金融中心有101層，由于與上海金茂大廈88層相鄰，所以我查了一下上海金茂大廈的成功經驗，了解到中心樁筏的預測要考慮樁的承載力和及其隨時間的增加，樁筏的荷載分擔、筏厚、沉降和樁筏基礎設計理論等因素。由于亞洲金融風暴的影響，上海環(huán)球2003年開始基坑施工；2004年基礎施工，因此有必要考慮經歷7年的承載力增長問題。一些資料顯示，對于打入樁隨時間的增長率，視時間和土質情況而定。且樁尖越硬，其增長率越大，而上海老建筑物的基礎在70到90年代，曾增加幾層，因此考慮打入樁的承載力隨時間的增長具有實踐意義。（4）還有一些資料及分析沒有例舉，因為那些資料（如筏厚的確定）專業(yè)性太強，超過我能理解的范圍，于是就直接得到了以下的總結：盡管利用（p700mm鋼管，但是長徑比L/d〉100,會影響抗彎矩的能力，因此設計應考慮安全度。上海金融中心有必要考慮60%的浮力。筏厚目前缺少4m以上數據，因此采用4.5m的筏厚比較安全。關于結構體系上海環(huán)球金融中心的基礎形式為樁筏基礎，其傳力體系是有基礎決定的，該工程的原設計是樁基基礎，新設計與原設計重量相仿，所以新大樓仍可建于原基礎之上，由于受到樁基基礎的制約，因此新的結構采用周邊剪力墻，交叉剪力墻，和翼墻組成的傳力系統(tǒng)，以求將筒剪力墻承受的荷載傳遞到主樓的四角。值得一提的是，在結構方面79層以下采用鋼筋混凝土剪力墻，79層以上采用了新型的結構體系 巨型結構3.1巨型結構巨型結構的概念如圖所示，為了抵抗側向力，三個互相作用的結構部件被引入：巨型結構，包括巨柱，斜撐和環(huán)桁架核心筒伸臂桁架

巨框架結構圖由于建筑形式和已有基礎承載力的限制，新的結構體系可以降低結構造價并且加快施工速度，KPF貝U合作在伸臂桁架層處設置空中大堂。為了增加辦公空間的品質，新的結構體系將原先17根的寬柱改為巨型角柱和三個窄柱，這樣建筑可以提供給用戶一個更加開放和視覺無障礙的空間。巨型結構在玻璃幕墻的里面，尤其在結構的低部，其巨大的體量可以給人們一種強烈的安全感和力量感，而這種感覺正是建筑師和業(yè)主希望大樓能具有的。1巨型結構的斜撐

從工程的觀點看，就象圖中所示的，斜撐是采用鋼管混凝土，這樣可以增加構件的剛度和延性，還有阻尼。采用混凝土填充還是有一個好處是在結構的頂部一般鋼管比較薄，混凝土填充可以增加鋼管的抗屈曲能力。MUSICSCvhninbBdMWFMUSICSCvhninbBdMWF2巨型角柱巨型角柱采用型鋼混凝土組合柱，在柱與斜撐節(jié)點處，柱內的型鋼需要獨立承擔斜撐所傳遞的力，而在此節(jié)點的上下型鋼尺寸則減小了，此時型鋼應能承受施工期間上部結構的荷載，當然型鋼柱的構造必須滿足中國規(guī)范的構造要求。柱截面如圖所示，由于柱的尺寸巨大設計中鋼筋直徑為50mm，并且四根鋼筋捆在一團使用。結構魯棒性（防連續(xù)倒塌）結構設計中重點考慮了結構的防連續(xù)倒塌設計，假如同時有一些構件的破壞是否會引起整體結構的倒塌？實際設計中所有小的邊緣柱（僅承擔豎向力）考慮去掉之后依然不會另結構樓面倒塌，并且環(huán)桁架的失效也不會造成結構的倒塌，還有去掉核心筒內墻的型鋼等假設的意外事件不令結構出現倒塌風險。（參考徐朔明、任永芳《上海環(huán)球金融中心結構設計簡析》HiStruct 《上海環(huán)球金融中心設計介紹》）個人觀點：巨型結構應該是專門為了上海環(huán)球而量身打造的一種結構方式吧，畢竟上海環(huán)球是超高層建筑，當時是為了追求世界第一高而建的，為了減少成本就必須要有高科技的投入。所以這種設計應該是為了減少建筑的重量吧，主要是減小核心筒內混凝土墻的厚度，因此就需要減小核心筒在側向力作用下的厚度，結構優(yōu)化的方向就是增加周邊墻的剛度，相應的減薄核心筒內墻的厚度。關于抗震未查到上海環(huán)球金融中心在抗震方面采用什么特別的技術，只查到上海環(huán)球金融中心安裝有擺式探測裝置和一份關于上海環(huán)球金融中心大廈結構抗震性能研究，上海制定的標準為抗烈度7級的地震，而上海環(huán)球金融中心最大可以承受8級罕見地震，充分體現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設防目標，而大一第三學期我參觀了學校的工程抗震研究所，大致了解的一些關于抗震實驗的步驟及原理。以下是我概括的實驗結果：1、7度小震：未出現明顯開裂現象，2層與一層相交處，四角巨型柱首先出現裂縫。2、7度中震：裂縫未有明顯的發(fā)展，結構構件還未屈服。3、7度大震：結構構件出現普遍開裂現象。1層巨型柱鋼筋應力小，2層鋼筋型鋼個別屈服，混凝土有些部位達到了極限壓應變。4．、8度大震：底部區(qū)域構件出現開裂，6層巨型柱中混凝土已被壓碎，中部巨型斜撐中鋼筋應力已達到屈服程度。所以我認為，上海環(huán)球的抗震還是做得很好的，能夠抵抗比要求的標準更高一級的烈度，而能夠抵抗這么強的烈度，我想是跟他的結構有關吧~~（參考鄒呁、呂西林、錢江《上海環(huán)球金融中心大廈結構抗震性能研究》呂西林、朱杰江、鄒呁《上海環(huán)球金融中心結構基于性態(tài)的抗震設計研究》）關于抗風大樓在90樓（約395米）設置了兩臺風阻尼器，各重150公噸，使用感應器測出建筑物遇風上海環(huán)球金融中心的風阻尼器的搖晃程度，及通過電腦計算以控制阻尼器移動的方向，減少大樓由于強風而引起的搖晃，而預計這兩臺阻尼器也將成為世界最高的自動控制阻尼器。可抗12級以上臺風據悉，通過引入風阻尼器，將能使強風時加在建筑物上的加速度（重力）降低40%左右。另外，風阻尼器也可以降低強震對建筑物，尤其是建筑物頂部的沖擊。另據了解，環(huán)球金融中心安裝的風阻尼器的減振性能達到了日本建筑學會關于建筑物振動的舒適性性能指標，這也是此類規(guī)模超高層建筑的最高標準。據上?，F代集團副總工程師王國儉介紹，按照我國標準，超高層建筑應具有每秒40米以上的抗風能力，這個風速超過了12級臺風。如果安裝了風阻尼器，則對大樓的影響更小。個人觀點：上海環(huán)球金融中心是首個使用風阻尼器的高層建筑，風阻尼器的具體工作原理是一旦建筑物因強風產生的搖晃可以通過傳感器傳至風阻尼器,此時風阻尼器的驅動裝置會控制配重物的動作進而降低建筑物的搖晃程度。例如：“如果強風從北面刮來，配重物就好比一個巨大的‘鐘擺’擺向北面，使風阻尼器會產生一種與風向相反的‘力量’，從而‘消化’建筑物的搖晃程度，并抵消強風對建筑物的影響。”這跟課上講過的在大高樓上安放大水箱抗震的原理比較類似。另外，我覺得設計在樓頂的風洞對抗風也有一定好處，原設計風洞是圓形，不過因為人認為原設計方案看上去就像是兩把日本刀架著日本國旗中的日之丸，而建商更是日本公司遂向上海環(huán)球金融中心公司加壓，甚至有民眾抵制環(huán)球金融中心的建立。所以把設計改成了方形，不過因此風洞抗風的效果也會在一定程度上減弱吧。對上海環(huán)球的總體評價上海環(huán)球金融中心是我國最高的建筑當時在建造時目的是要使它成為世界第一高建筑的，因此在施工階段，為了超過中國臺北和香港都已在建480米高的摩天大廈，對原設計方案進行了修改。修改后的環(huán)球金融中心比原來增加 7層，即達到地上100層，地下3層，樓層總面積約377,300平方米。但是由于迪拜的建造，有828米，差了300多米，上海環(huán)球就不可能成為世界第一高了，這點我覺得也挺遺憾的 （個人觀點），但是呢，作為世界第三高樓，上海環(huán)球金融大廈的建造設計方面還是有很多先進的科學技術的，就比如說，那個專屬于它的巨型結構，雖然是為了節(jié)省資金而有的設計，但是我認為這才是真正的設計師應該做的，既美觀又經濟。再有就是那個風阻尼器了，上海環(huán)球 是世界唯一使用它的高建筑之一，里面的科技含量涵蓋各個科學領域，是跨學科綜合能力的體現。另外，令我印象比較深刻的就是上海環(huán)球在低于 79層以下使用鋼筋混凝土剪力墻結構，而79層以上才采用巨型結構，這使我明白了，對于一個建筑而言，可以使用多種結構混合的形式，充分發(fā)揮不同結構在不同高度的作用，而且還節(jié)省經濟支出。我想說的是，如果把我們課上學過的一種抗震措施----在建筑底層鋪上鋼鐵跟橡膠混合的材料作為一種抗震措施的話，會不會使上海環(huán)球更加完美呢？對土木水利工程概論的總結和建議首先要感謝老師對我們的傳道授業(yè)，感謝老師對我們土木水利工程的總體介紹。在我的印象中，老師講了關于交通工程、隧道、建筑環(huán)境、水資源、三峽水利大壩等各種水利工程、工程管理、海洋