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2019-05-15 13:04:24 来源: 科技日报 作者: 王春
科技创新,

刘思江 本报记者王春

18/秒的世界最快电梯,552米的高空落日,632米的天际云空,毗邻东方明珠塔,俯视环球金融中心,浦西的十里洋场,浦东的高楼林立,黄浦江两岸的万千风情尽收眼底,这是上海中心大厦。远看如腾龙跃起,近看直擎天际。

面朝外滩万国建筑群,选址陆家嘴核心区最后一块待建地,以3万平方米的占地面积,如何实现57.8万㎡的用地,建造一个“竖起来的外滩”?地处平原冲积层,位于河流三角洲,如何在“一铲泥土半铲水”的软土地基上建造一栋重达85万吨、中国第一、世界第二的超高层建筑?一根耸入云霄的“擎天柱”需要怎样的“稳定器”,才能台风来袭也不惧?

5月15日,由上海建工集团股份有限公司总工程师龚剑等完成的“上海中心大厦工程关键技术”项目荣获2018上海市科学进步特等奖。同时该项目也包揽了世界高层建筑协会“最佳高层建筑奖”、辉煌棋牌提现桥梁与结构工程协会“杰出结构奖”、中国土木工程学会詹天佑奖、中国建筑业协会鲁班奖、中国施工企业管理协会国家优质工程金奖等国内外建筑类大奖。

 万丈高楼始于基

万事开头,基础极重要。龚剑团队率先在350米以上的超高层建筑中采用钻孔灌注桩,研发新型成桩工艺体系及控制技术,突破传统打入式钢管桩工艺,建立超高层沉降计算本构模型,突破软土地基沉降发展历程精准预测难题;率先在国内软土超高层中采用非锁口管套铣接头新工艺,突破超深地墙施工瓶颈……桩基和基坑工程关键技术的突破,为大厦拔地而起开了个好头。

“钻孔灌注桩工艺相比于传统打入式钢管桩工艺不仅噪音和震动极小,且此次运用钻孔灌注桩工艺还为我们节约了60%以上的造价。在350米以上的超高层建筑建造中采用此技术,要综合考虑承载力、清孔、灌注等工艺难题,挑战非常大。但我们做到了。” 上海建工集团股份有限公司技术总监朱毅敏介绍桩基工程关键技术的突破,“施工时,周围上班的人几乎没有受到任何噪音影响,国外领先的相关技术企业对此也感到不可思议。”

据介绍,传统钢管桩的桩体用材为纯钢结构,承桩方式是依靠打桩设备将钢管敲击打入地下,强度高,承载力强,但会产生大量噪音和剧烈震动感;钻孔灌注桩是用钻孔机在地下钻孔,然后将钢管放下去,再灌入钢筋混凝土,最大优点是噪音和震动极小,但因混凝土是在泥水中灌注,质量很难控制。

上海浦东处在一个由长江携带大量泥沙在出海口堆积形成的冲积层,上海中心更是位于河流三角洲,土质松软,含水量大。2008年上海中心大厦动工时,陆家嘴已是成熟商务区,周围高楼林立,地下地铁穿行,除了软土地基挑战,减小噪音污染、不影响周边区域的正常运作是施工基本要求。在钻孔灌注桩技术还不成熟的情况下,二十年前的金茂大厦和十年前的上海环球金融中心皆采用打入式钢管桩工艺。上海建工集团在上海中心大厦项目中研发的新型成桩工艺体系及控制技术,突破了软土打入式钢管桩传统工艺,首次在350米以上超高层中采用钻孔灌注,兼顾施工影响克服技术难题,还节约了60%造价,为国内外超高层建筑采用钻孔灌注桩奠定了基础。

万丈高楼始于基,这些关键技术的突破,不仅为上海中心大厦,也为我国未来超高层建筑的建设打下了坚实“地基”。

 建一座“竖起来的外滩”

之所以称之为“竖起来的外滩”,是因它的建造理念,“我们不是把它当作一栋建筑物来建造,而是融入了人文、艺术、绿色环保和舒适的城市建设理念”。上海建工集团股份有限公司党委副书记、总裁卞家骏说,“从建筑体量上来看,上海中心大厦相当于另一个外滩。上海中心大厦58万平方米的面积是什么概念?可拿老外滩来比较——从延安路到外白渡桥的第一排建筑物的面积加起来大约也就60万平方米。从规模上看,上海中心大厦约有2个金茂大厦、1.5个环球金融中心的体量,拥有9个垂直社区,21个空中花园,可同时容纳三万多人从事各种活动。”

打好了地基,在这座“竖起来的外滩”拔地而起的过程中,幕墙制作安装、钢结构精益建造、风振、大体积混凝土一次性连续浇筑、超高混凝土泵送等难题也需突破。

以幕墙关键技术为例,上海中心大厦的设计为双层幕墙,整个建筑体系旋转120度,其中外幕墙约14万平方米,共20357块,为了保持美观、通透性与空间舒适度,幕墙与主体是通过悬挂支撑结构来连接的,其设计及组装技术难度极高。众所周知,空气的流动会对物体产生压力,专业术语称作“风荷载。”上海中心大厦就像一根“擎天柱”,用常识来理解,柱体越高,越容易受风力影响而摇摆晃动。毫无疑问,钢筋混凝土的主体在风中是整体摆动的,而外幕墙是一块块拼装而成,在巨大的空气压力下,除了其自身很可能变形甚至崩溃外,如不能与主体协同变形,主体与幕墙之间的连接结构也会受到影响。

但如果幕墙是“活”的,可以随主体结构的晃动情况自动调节滑移,就能解决这一难题。上海建工集团总工程师龚剑告诉记者,通过建立内柔外刚新型巨型结构设计理论体系,他们研发并制造出五种世界上最先进的柔性连接滑移支座装置,实现主体结构与外围柔性悬挂支撑结构变形协同一体,降低24%的风荷载效应,极大的节省了钢材用量。

此外,数字建造模式,裂缝控制技术,世界最大压力混凝土输送泵,超大体积混凝土一次连续浇筑和实体结构混凝土一次输送国内外记录,一项项技术突破,支撑这座“外滩”立了起来。

 东方既白尽收“眼”底

《山海经》记:“钟山之神 ,名日烛阴 ,视为昼 ,瞑为夜 ,吹为冬 ,呼为夏。不饮 ,不食 ,不息 ,息为风。身长千里 ,在无启之东。乘坐世界最快电梯,上到“巅峰632”,大厦塔冠顶端三层被打通,构成一个挑高、联通着天空的开阔空间。天空之下是记于《山海经》中的“烛龙之眼”,被称为“上海慧眼”,正午时分,阳光倾泻而下,“上海慧眼”色彩绚丽,变幻莫测。”这只“眼”不仅融入了古老东方的智慧与美丽,更是整栋大厦的“定楼之器”——世界上最大的阻尼器。

龚剑介绍,“阻尼器是专业工程装置,可以削减强风下高层晃动,帮助超高层建筑保持楼体稳定和安全。”上海中心大厦这只“上海慧眼”是我国首个自主研制开发的世界上首个电涡流摆式调谐质量阻尼器,也是辉煌棋牌提现上首次将电涡流阻尼用于超高层建筑的风阻尼器,重量达千吨。风阻尼器下有精妙的机械结构,在大风来袭时它可以通过自身的摆动,抵消风力,实现对建筑物的“定力”。为了让人们能够更好地理解阻尼器,“巅峰632”还设置了多媒体互动展,通过幻影成像技术,现场模拟台风场景,充分展现阻尼器的定楼之力

坐落在黄浦江沿岸陆家嘴核心区域,北临金茂大厦,东接上海环球金融中心,上海中心大厦集办公、商业、酒店、观光为一体,总建筑面积约58万㎡,高632m,地下5层,地上127层,为中国第一、世界第二高楼,也是我国唯一高度超过600米的超高层建筑。始于地基高楼起,在不依靠国外先进技术、世界无可参考案例的背景下,软土地基、高层建筑风振、大体积混凝土一次性连续浇筑、超高混凝土泵送、钢结构精益建造等多项复杂技术难题被层层攻破,犹如历经漫长黑夜,迎来破晓之际。抬头看东方既白,脚下生生不息。东方的智慧与绚丽尽在“眼”底。

 我们不知道下一个中国第一高楼在哪里,也无法预知目前世界第一高楼还能把持C位多久。天际无“限“,不能触碰,唯有延伸。站在浦东陆家嘴金融中心,脚下的这片土地曾是百年的“烂泥渡”,浦东开发开放后,从第一个十年的金茂大厦,到第二个十年的环球金融中心,再到约第三个十年的上海中心。凭借关键技术的不断创新突破,魔都的天际线一次又一次向上延伸,城市之光一次又一次地点亮天际。

 (科技日报上海515日电)

 

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责任编辑:俞慧友
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