迪拜哈利法塔分析ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,迪拜哈利法塔 结构设计浅探,陈垦,建筑学10-2班,20104284,指导老师：王东坡,迪拜哈利法塔 结构设计浅探陈垦,1,摘 要：迪拜哈利法塔高度达828m，是目,前世界最高的建筑。这个高度已超越了纯,钢结构高层建筑的使用范围，但又不同于,内部混凝土外围钢结构的传统模式，在体,系上有所突破。由于超高，设计上着重解,决抗风设计和竖向压缩、徐变收缩等竖向,变形问题。施工上将C80混凝土一次泵送,到60l m的高度，创造了一个新的奇迹。,摘 要：迪拜哈利法塔高度达828m，是目,2,一.建筑概况：,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，自2004年9月至 2010年1月，总工期为1 325 d，用工2200万工时，总造价 为l5亿美元。,建筑总高度为828 m；混凝土结构高度为601 m；基础底面埋深为30 m；桩尖深度为70 m；全部混凝土用量 为330000m；总用钢量为104000t(高强钢筋为65000 t，型钢为39000t。总建筑面积为526700；塔楼建筑 面积为344000m：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。哈利法塔是一座综合性建筑，37层以下是阿玛尼高级酒店；45 108层是高级公寓，共700套，78层是世界最高楼层的游泳池：108162层为写字楼；124层为世界最高的观光层，透过幕墙的玻璃可看到8km外的伊朗；158层是世界最高的清真寺；162层以上为传播、电信、设备用楼层，一直到206层；顶1570m是钢桅杆为保持世界最高建筑的地位，钢结构顶部设置了 直径为1200mm的可活动的中心钢桅杆，可由底部不,断加长，用油压设备不断顶升，其预留高度为200 m。为此哈利法塔始终不宣布建筑高度。2009年底，确认5年内世界各国都不可能建成更高的建筑，才最后确定828m的最终高度。2010年1月4日，哈利法塔举行了开幕式，正式宣布建成。,一.建筑概况：,3,震撼人心的哈利法塔,顶部可伸降桅杆,震撼人心的哈利法塔 顶部可伸降桅杆,4,二.建筑设计：,哈利法塔的建筑理念是“沙漠之花Desert Flower”，平面是三瓣对称盛开,的花朵(图4)；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。按,现在的布局，公寓最高层为108层,，最大位移为450mm，办公最高层,为162层，最大位移为1 250mm。,哈利法塔花瓣状平面,二.建筑设计：哈利法塔花瓣状平面,5,三.风洞试验：,为了给主体结构设计和幕墙设计提供技术依据，进行了40次以上的风洞,试验。风洞试验在加拿大安大略RWDI边界层风洞进行。风洞尺寸为24m,19m和 49 m24 m。分别进行了刚性模型的力平衡试验和弹性模型的,多自由度试验。按50年一遇的风力，做了风压分布、风环境、风气候等方面,的研究。模型测点为 1140个。,刚性和气弹性整体模型为1500，,局部风力研究的 模型为1250及1,125。取用了6个主风向：3个翼尖方向,和3个凹入方向，试验表明主控制方向,是翼尖风向。50年一遇风力按55 Hl,s考虑。最大风力在退台附近。最大负,风压为一55 kPa，最大正风压为+3,5 kPa。,风洞试验,三.风洞试验：风洞试验,6,四.结构体系和结构布置,41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2O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(442m)。,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，48 m)、香港国际金融(2010年，,420m)、广州西塔(2010年，460m)、广州电视塔(2009年，460m)、上海环球,金融(2009年，492 m)、上海中心(2014年，632m)，深圳平安保险(在建，,680m)等。均无一例外。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。30601 m 为钢筋混凝土剪力墙体系；,601828m为钢结构，其中 601760 m采用带斜撑的钢框架。我们可以比较一,下：纽约世贸中心纯钢结构，412 m处的最大侧移为1 000 mm；而哈利法塔混,凝土结构，601 m处的最大侧移仅为 450mm。即使从哈利法塔本身来看。到混,凝土结构的顶点 601 m处，最大位移仅450 mm：到了钢框架顶点760 m 处，位,移就迅速增大至1 250 mm；到钢桅杆顶点828 m 处，位移就达到了1 450 mm,。所以哈利法塔把酒店和公寓都布置在601 m以下的混凝土结构部分；而将601,m以上的钢结构部分作为办公楼使用。,四.结构体系和结构布置,7,东方明珠，钢结构显现的很清楚,世贸双子塔的底部钢柱，既起到结构作用,又起到美化立面造型的作用,东方明珠，钢结构显现的很清楚世贸双子塔的底部钢柱，既起到结构,8,42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。,42结构布置,9,43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。,5个结构加强层,整个建筑像一个竖向的梁,43竖向布置 5个结构加强层整个建筑像一个竖向的梁,10,五.结构设计和结构分析,51混凝土结构设计,混凝土结构设计按美国规范ACI31802进行。混凝土强度等级：127层以下为C80；,127层以上为 C60。C80混凝土90 d弹性模量为43 800 Nmm，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,按ACI 31802附录A设计，计算图形为交叉斜杆。这个设计方法可使连梁高度降低,。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。,52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1 200mm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200mm的上升高度。此外，在立面装饰上，所有外露的钢结构都包铝板作为装饰。,五.结构设计和结构分析,11,53结构分析,分析结果表明，在50年一遇风力作用下，结构水平位移：828 m顶部处为,1450 mm，办公层顶部处为1 250 mm，公寓层顶部处为450 mm。这个位移值,低于通用的标准，符合设计的要求。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。,建筑的下部混凝土上部钢结,构特征十分明显，这有效的,发挥了两者结构的优越性,53结构分析建筑的下部混凝土上部钢结,12,六.地基和基础,总概：采用摩擦桩加筏板联合基础,61地基,地基为胶结的钙质土和含砾石的钙质土。,天然地基土与混凝土桩的表面极限摩擦力为,250350kPa。,62桩,194根现场灌注桩长度约43 m，直径为1 500 mm。桩的设计承载力为3000t。,现场进行了压桩试验，最大压力为6000t，桩尖深度为70m。迪拜地下水有腐蚀性，,氯离子浓度为45，硫为06。因此桩采用C60混凝土，加25粉煤灰和7,硅粉；水灰比为032，坍落度为675mm。,63筏板,筏板厚度为375m，采用C50自密实混凝土(SCC)，H40粉煤灰，水灰比为0,34。在现场进行了坍落度和流动性试验。钢筋间距双向为300mm，但在每一个方,向每隔10根钢筋取消1根钢筋形成600 mmx600 mm的无钢筋洞口，便于浇筑混,凝土。为了研究浇灌工艺和控制温升的措施，在现场制作了边长为375 m的实大,立方体。为减弱地下水的腐蚀作用，底板铺设了一层钛丝 编织的阴极保护网。筏板,连同桩、周边土体进行了三维有限元分析。分析指出，基础长期沉降为80mm，施,工到135层时沉降为30 mm。工程完工后，实测沉降为60 mm。,六.地基和基础,13,七.对哈利法塔混凝土部分施工的浅探,71混凝土配合比,竖向结构混凝土要求10h强度达到10MPa以保证 混凝土施工能正常循环。最终,强度达到80 MPa(127层以下)和60MPa(127层以上)，C80混凝土的弹性模量为44 0,00 MPa。混凝土还要有好的和易性，有适合于600m泵送高度的坍落度。迪拜冬天,冷，夏天气温则在5O 以上，所以不同季节要调节混凝土的强度增长率及和易性,损失值。,72混凝土的超高度泵送,哈利法塔创造了混凝土单级泵送高度的世界记录601 m。达到这个空前高度,的最大困难是混凝土的配合比设计。采用了4种不同的配合比以便能用较小的压力把,混凝土送到不同的高度。,2005年4月进行了一次水平泵送试验，泵送压力与送到600 m高度的压力相同。,试验确认了泵送600 m高度的可行性，并实测了摩擦系数，泵送压力为20MPa。采,用了3台世界上最大的混凝土泵，压力可达35 MPa。配套直径为150mm的高压输送管。,73模板和混凝土浇筑,整个基础筏板混凝土接近45 000 m，按中心部分和3个翼板分成4段浇筑，每段,相隔24 h。上部结构的墙体用自升式模板系统施工，端柱则采用钢模施工无梁楼板,用压型钢板作为模板首先浇筑中心筒及其周边楼板，然后浇筑翼墙及相关楼板，最后,是端柱和附近楼板。,七.对哈利法塔混凝土部分施工的浅探,14,