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深度剖析上海中心大廈新型柔性懸掛幕墻系統

來源:中國幕墻網收集整理  作者:*  日期:2014-3-28
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  中國最高建筑——上海中心大廈的幕墻系統采用了獨特的雙層幕墻系統,其中內幕墻沿樓面邊緣呈圓柱式布置,外幕墻平面呈圓角三角形,且呈現扭轉收縮上升的幾何形態,遠離主體結構懸掛在上下兩道加強層之間。由于外幕墻體量巨大、幾何形態不規則,且采用柔性的支撐結構體系,給外幕墻的分析、設計、建造帶來許多前所未有的技術挑戰。
  另外,雙層獨立幕墻就像是大樓的兩層皮膚,兩層皮膚間的空間,通過通風設備的調節,可以在大廈內部和外部之間充當良好的緩沖帶,就像保溫瓶一樣發揮節能作用。

  3 幕墻幾何形態

  上海中心主樓的幾何外形在隨高度上升的過程中圍繞塔樓的幾何中心,同時發生旋轉和收縮兩種變化。對于構成主樓旋轉表皮的幾何元素,設計中從工程學和美學雙向角度,進行了反復論證優化。

  4 風荷載研究

  風荷載往往是幕墻設計的主要控制荷載,特別是對于上海中心大廈這種外立面比較復雜的超高層建筑,合理確定外幕墻設計的風荷載,對幕墻系統的安全尤為重要。

  5 支撐結構系統設計

  如何實現上海中心扭轉收縮上升的外立面幕墻是整個塔樓結構設計的一個關鍵, 該幕墻突出的特點是幾何造型非常不規則且與主體結構規則的幾何形態不匹配,幕墻遠離主體結構,同時對幕墻的視覺效果要求很高,在幕墻支撐體系的比選階段,曾提出了剛性三向網格支撐結構方案及水平桁架-吊桿方案。三向網格支撐結構方案的優點是結構變形小,施工難度較低,但是,該方案對建筑外立面影響較大,結構用鋼量大。水平桁架-吊桿方案,豎向采用吊桿,視覺通透性較好,但水平向桿件較多,嚴重影響中庭視覺效果。

  基于幕墻通透輕盈的要求,最終采用了分區懸掛的柔性幕墻支撐結構體系,該體系可有效地協調外幕墻不規則的幾何形態和規則主體結構間的幾何關系,同時相對主體結構能在一定程度上自由變形,從而減小結構構件內力,優化構件截面與形式。各區幕墻支撐體系均為獨立的基本單元,并且采用相同的,由“吊桿-環梁-徑向支撐”組成的柔性懸掛式幕墻支撐結構體系。

 

  6 幕墻及支撐結構節點設計

  由于幕墻系統與主體結構之間會產生較大的豎向相對變形差,幕墻支撐與主樓的連接節點須有良好的吸收變形的能力。為此幕墻支撐結構與主體結構連接節點采用了一些吸收變形的構造措施,以保證幕墻系統正常工作。

  (1)底環梁豎向伸縮節點:該構造主要吸收變形量較大的主體結構的設備層變形、主體結構的壓縮變形、風荷載等引起的兩個設備層間相對豎向變形以及吊桿伸長變形,防止底層板塊系統受到擠壓而破壞。

  (2)徑向支撐與樓面結構連接節點

  一般徑向支撐采用鉸接構造以吸收環梁與樓面的豎向位移差。對于長度很短的徑向支撐,其線剛度大,對其兩端的位移差非常敏感,采用滑動連接構造,以降低支撐因兩端的位移差所產生的次內力。

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上海中心大廈,位于浦東的陸家嘴功能區,占地3萬多平方米,所處地塊東至東泰路,南依銀城南路,北靠花園石橋路,西臨銀城中路,為上海陸家嘴摩天大樓建設計劃最后的壓軸工程。其建筑設計方案由美國Gensler建
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