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挑战新的建筑极限中国最高建筑记录——上海中心工程

2018-1-2 15:40| 查看: 521| 评论: 0|来自: 中国幕墙网

             上海中心大厦座落于陆家嘴的金融贸易区,总建筑面积是570000平方米,高度632米,地下5层,地上121层,建筑目前面积大约应该是130000平方米,是中国目前为止使用楼层最高的建筑,上海地标建筑就东方明珠也仅仅是上海中心大厦的一半的高度。

        上海中心大厦非常奇特,采用单元式幕墙,幕墙面积为12500平方米,由20300多块各不相同的玻璃板块组成,而且不是平面。而它的特色不仅是高度,上海中心大厦一共分成了9个区,最底下作为商业区,从第二区一直到第六区全部作为写字楼,未来估计可能是世界价格最贵的写字楼之一,七、八区是酒店,最顶端是一个观光区,据说有一个空中走廊可以在空中鸟瞰上海,还可以进行空中漫步,屋顶还设有一些餐厅(见图2)。

图2

         一、上海中心大厦区域划分 
        上海中心大厦为什么要分成9个区?跟幕墙有很大关系,从建筑设计来看,这分区很有意义。曾经关于美国摩天大楼有一个故事,有一次一个老太太被人从这个电梯里头给搀下来了,原因是老太太坐了几个小时的电梯,她一会儿坐高梯,一会儿坐低梯,一会儿坐快梯,一会儿坐慢梯,怎么也去不了她要去的楼层,非常麻烦。为此建筑师争取在每个区域都能够满足人们日常的生活的需要,不需要繁琐的去到地面一层来,所以9个区的幕墙分为外幕墙和内幕墙。外幕墙,是由沈阳远大公司来设计的,即大厦的外观;内幕墙严格说是叫内层幕墙,实际是双层幕墙的内层幕墙,如此一来外层幕墙和内层幕墙之间便有一个公共的消化区域,每一层的外幕墙和内幕墙中间是通透的,相当于是一个很宽的双层幕墙(见图3)。

图3

         高层防火是一个非常复杂的问题,而且达到如此高度,任何的云梯、消防栓、消防龙头都无济于事。所以设计师将内幕墙做成了防火幕墙,内幕墙的底下三层是按照900度两小时抗燃的标准设计的,采用的是汕头金刚玻璃公司的鉍镓防火玻璃幕墙;底下三层的系统也是采用的防火的幕墙系统,部分区域甚至是钢制的幕墙结构,按照700度两小时燃烧的标准设计的。

图4

         二、上海中心大厦造型结构 
        上海中心大厦的幕墙采用的是石材、铝板等其他一些吊挂。整个大楼是一个螺旋上升的结构,每一层玻璃幕墙都是由141块玻璃来组成,且每一块的玻璃都不相同,大楼螺旋上升,逐步收缩(见图5)。

图5
         上海中心大厦以混凝土为主体,按照中国的建筑施工标准,仍然使用混凝土的合金管、合金铜;外部则是组建的主体钢结构,采用的是金刚,表面使用防火材料;核系统里面是数部高速电梯,每部大约有20平方米,可以同时容纳30余个人;中间是混凝土的支撑,主体结构支撑在混凝土核系统里面(见图6)。 

图6

        外部承担幕墙的支撑结构,外部支撑结构的同时再做成玻璃幕墙,如此形成了一个螺旋上升外观。每一层都是141块,但是随着每一层增加,它的板块依次减少。上海中心大厦整个的形状是一个三角椭圆形(见图7)。

图7
        之后每上升一层,便往右旋转一个角度,最后旋成一个360度。中间还有一个微型槽,有十几米深。整个幕墙也是随三角椭圆形每上升一层往右旋转一下,一直旋转上升,幕墙从数况来看,没有一个是对应的。大楼中间是混凝土,而土建不可能做成螺旋的,也不可能做成一个旋转上升的,土建只能做成直的,特别是吻合系统,吻合系统里有电梯,电梯不能旋转上升。所以大楼外部看起来是螺旋上升,实际上内部,包括它的混凝土核系统和主体干结构都是直的,最后是靠幕墙来体现的大楼的奇特外观。因此说超高层建筑没有幕墙简直无法体现建筑师的一些突发奇想。
         三、上海中心大厦幕墙工程
         在大楼的外面安装幕墙,每一个分区上面都有一个钢结构的平台,从钢结构的平台下面吊挂幕墙的钢结构,与中国传统的灯笼十分相似。把“灯笼”的顶部吊挂在上一级平台的下面,然后一层一层往下铺设,每一层的连接靠拉杆。如此一层一层的铺设就相当于网架一样,从上面一圈一圈一直吊挂下来,直至底部,相当于9个旋转的“灯笼”从上面一直挂下来,所以这个建筑是非常奇怪的(见图8、图9)。

图8

图9

         整个的幕墙的全梁,除了主体钢结构以外,还有一个幕墙的全梁。这是由幕墙公司来设计,然后委托钢结构企业来加工。由于全部采用的是拉杆,像是一个旋转往下垂落扭曲的全梁。幕墙挂在每个全梁上面,幕墙的每一块板块都是折形,整个的这个幕墙设计难度和施工难度是非常大,而且到了600多米以后工程又无法室外施工,所以必须要在室内施工,全部使用的是单位板块,每一个板块要实现测量,然后工厂加工,加工完成以后,运到现场,然后经过测量,最后才能再安装上去。最多的时候,他们可以达到一天90块板块的安装速度。所有的板块加起来,是20327块(见图11)。所有的玻璃采用的是山东的超白低辐射镀膜玻璃,安全玻璃选择的是GSP硬膜。 

图11
         上海中心大厦严格的说是一堵双层幕墙,所以不论是里层的幕墙和外层幕墙,都没有断热(见图12),也没有用中空玻璃,而是用的半钢化超白LOW-E玻璃,LOW-E膜放在了GSP硬玻璃膜的表面的第二面来达到节能的效果,同时解决一些遮阳的问题,因为上海属于夏热冬冷地区,存在夏天的遮阳的问题。但从目前为止的情况来看,玻璃显得过于通透,铝型材大部分使用的是T5状态,也有个别使用的是T6状态,还有一些就使的是6061的T6状态,对于铝材的要求相对比较高的,这也超出了一般目前的T5状态6063的基本状况,也是因为大楼的特殊性。 

图12
         因为大楼幕墙螺旋渐进,每一个板块上有一个斜面向上递进,当然远处看仍旧是一个平面。但是这里又有问题,如果每一层的楼面都是在平面有一个小平面,而且是宽窄不一的,那么保温便是一个问题,所以里面都有保温棉(见图13)。

图13
         另一个问题就是,遇到阴雨天雨水的撞击声就像敲鼓一样,所以还要有消音设计,难度不小。又因为外层的幕墙没有用中空玻璃,建筑师又考虑到可能会冰冻,于是便安装了一个热水管,热水管上面安装一个铝合金的散热板,水热管通到每一层幕墙的底部,里面的水温是90度。但是这个设计可能会有问题,幕墙长期在90度高温状态下,密封塞、密封垫可能会老化,如此一来庞大的一个幕墙仅靠一个热水能不能达到抵消冰冻的作用?热风应该效果好了一点,但是建筑师感觉到每一个楼层太高,热风起不起作用,目前只能看使用以后的实际情况。
         四、上海中心大厦幕墙测试
         整个幕墙经过大量的实验,应该确实是超出了设计,超出了规范,超出了一般常规。特别是很多新的技术,一般的幕墙,都是从底下生根往上走的,而这个幕墙是从上往下掉着挂的。大家都是第一次尝试,所以这个幕墙做了很多的现场实验,也是担心这个工程以后出现问题,便花费了2000万依据国标和美标来做各种各样的实验。其中包括模拟雷击的实验,因为上海雷电比较多,虽然每个板块都有雷击的导电点,但是也还是有一些担心;还有撞击实验,包括内撞击,外撞击;超高层大楼随风摆动,可能会有一些振动,一些偏移,所以不均匀沉降的实验也在做了,最后不论是地震也好,或者风摆也好,都会消化在幕墙上面。如果说玻璃坠落或者是漏水等等这些都是不允许的,可是这么高的钢结构建筑不可能不摇晃,地震更不可能不摇晃,但是却要求幕墙不出问题未免有些不公(图14-18)。 

图14


图15


图16


图17


图18

         上海中心大厦的整个幕墙是非常有特点的,施工方也曾谈到,一个幕墙可以写一本书,因为幕墙工程非常具有挑战性和特殊性。很多的幕墙体现了建筑师的一些突发奇想,超出了我们正常工程的一些使用的范围。所以说我们现在的超高层建筑,如果不用幕墙是不可想象的。

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