从结构工程师的角度看世界最高建筑哈利法塔迪拜塔立式车床

从结构工程师的角度看世界最高建筑-哈利法塔（迪拜塔）

摘要: 从结构工程师的角度看世界最高建筑-哈利法塔（迪拜塔）

哈利法塔介绍：

哈利法塔，原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是世界第一高楼与人工构造物。哈利法塔高828米，楼层总数162层，造价15亿美元。大厦内设有56部升降电梯，速度最高达17.4米/秒，另外还有双层的观光电梯，每次最多可载42人。哈利法塔始建于2004年，当地时间2010年1月4日晚，迪拜酋长穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆揭开被称为“世界第一高楼”的“迪拜塔”纪念碑上的帷幕，宣告这座建筑正式落成，并将其更名为“哈利法塔”。

哈利法塔的高度说明：

八百多米高，只是这么一说的话，可能大家没有比较直观的概念，那我们来打个比方：要是把哈利法塔躺倒平放在地上，你从塔底走着去塔尖，正常速度的话，大概得花10-11分钟！如果你还是没概念，那还记得体育课上的男生一千米，女生八百米测试不？这下有感觉了吧？

在95公里外你任然能看到高高耸立的哈利法塔。所以在迪拜，你不会迷路，哈利法塔就是你寻找方向的最好参照物。哈利法塔是全球最高建筑，从第124层开始到最顶端，相当于埃菲尔铁塔的高度。而从底端到124层的高度，则相当于马来西亚的双子塔高度。

从结构工程师的角度看哈利法塔

哈利法塔由SOM设计，设计图纸达到4000张，深化图纸的数量要比设计图纸多出10倍。

1、结构体系设计：

针对高达828米的人类有史以来的最高建筑，结构工程师采用了全新的结构体系——buttressed core（扶壁核心）。塔楼平面呈三叉形，居中的是由电梯井和楼梯井所组成的核心筒，三支翼由核心筒伸出，任何一翼都以另两支为扶壁。居中的核心筒用于抗扭，三支翼用来抗剪与抗弯。

从哈利法塔的平面图中可以看出，一个六边形的核心筒居中，用于布置竖向交通。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。整个建筑就像一根刚度极大的悬臂梁，抵抗风和地震产生的剪力和弯矩。

哈利法塔601m以下采用混凝土结构，601~828m采用钢框架支撑体系。风荷载作用下，混凝土结构顶点601m处，最大位移450mm。钢桅杆顶点828m处，最大位移1450mm。因此，对舒适度要求较高的酒店和公寓，均布置在601m以下的混凝土结构部分，而601m以上则做办公使用。

为了保持这幢超高层建筑物的稳定性，采用了高强度的混凝土。“迪拜塔”的设计标准是能够经受里氏6级地震（当地属于地球上少地震的地区）。它还能在每秒55米的大风中保持稳定（在高楼中办公的人完全感觉不到大风的影响）。

2、结构抗风设计：

哈利法塔在设计过程中共进行了40余次风洞试验，大部分模型采用1:500，但同时也做了1:250整体模型，及1:50高区模型等大尺度风洞模型。

结构有6个主风向角，分别对应3个翼尖方向 和3个凹入方向，试验表明翼尖方向为风荷载最小风向角，凹入方向为风荷载最大风向角。因此在考虑建筑平面摆放时，将翼尖方向朝向场地主风向，有效地降低结构风荷载。

对于超高层建筑，横向风振作用极为明显。因此，在哈利法塔的设计中，设计师通过控制退台的立面位置，使三支翼的退台在各个标高均不重合，从而扰乱风场的漩涡脱落，使之不能形成对结构一致的激励，从而有效降低横向风振作用。

3、幕墙设计

哈利法塔的建筑幕墙总面积为13.5万m2，相当于17个足球场面积。采用单元式幕墙，玻璃为中空玻璃，超白玻璃外片镀银灰反射膜，内片镀Low-E膜。可见光透射率20%，综合热透射率16%。铝型材主要采用6063-T5，6063-T6，表面氟碳喷涂。

塔楼设置了18台擦窗机和固定伸臂，其外伸长度可达10~20m，这些设备不用时可以隐藏起来。18台设备和36个工人，全部清洗一遍大楼需要2~3个月。

4、项目建造

哈利法塔的施工单位是三星物工建造。对，就是那个韩国造手机的三星，它曾经承建过台北101、马拉西亚双子塔等超高层建筑。哈利法塔创造了混凝土单级泵送高度的世界记录——601m。达到这个空前高度的最大困难是混凝土的配合比设计。施工单位采用了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。采用了3台世界上最大的混凝土泵，压力可达35MPa，配套直径为150mm的高压输送管。

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