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哈利法塔(阿拉伯文：برج خليفة，拉丁化：burj khalifah，英文：Khalīfa tower)，原名迪拜塔，又稱(chēng)迪拜大廈或比斯迪拜塔，是世界第一高樓與人工構(gòu)造物。哈利法塔高828米，樓層總數(shù)162層，造價(jià)15億美元。
哈利法塔總共使用33萬(wàn)立方米混凝土、6.2萬(wàn)噸強(qiáng)化鋼筋，14.2萬(wàn)平方米玻璃。為了修建哈利法塔，共調(diào)用了大約4000名工人和100臺(tái)起重機(jī)，把混凝土垂直泵上逾606米的地方，打破上海環(huán)球金融中心大廈建造時(shí)的492米紀(jì)錄。
大廈內(nèi)設(shè)有56部升降機(jī)，速度最高達(dá)17.4米/秒，另外還有雙層的觀光升降機(jī)，每次最多可載42人。
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建筑歷程
2004年9月21日，伊瑪爾開(kāi)始興建。
2007年2月，超越了西爾斯大廈并成為最多樓層數(shù)的大樓。
2007年5月13日，以452米(1483 英尺)超越了臺(tái)北101的449.2 米(1474 英尺)的最高混凝土建筑。
2007年7月21日，超越了509.2米(1671 英尺)的臺(tái)北101成為地表上最高的大樓。
2007年8月12日，超越了西爾斯大樓527.3 米(1730 英尺)的天線高度。
2007年9月3日，成為世界第二高的自立建筑結(jié)構(gòu)，超越了在俄羅斯莫斯科高540米(1772 英尺)的莫斯科電視塔。
2007年9月12日，以555.3米(1822 英尺)的高度超越加拿大多倫多的加拿大國(guó)家電視塔成為世界最高的自立建筑。
2007年12月10日，開(kāi)始使用鋼骨結(jié)構(gòu)，之后的建設(shè)將不再用到混凝土。
2008年4月8日，阿聯(lián)酋迪拜艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布，塔的高度已達(dá)629米，超過(guò)高度為628.8米的美國(guó)KVLY電視塔，成為世界最高建筑。
2008年6月17日，阿聯(lián)酋迪拜艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔的高度已超越636米。
2008年9月1日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布再創(chuàng)新紀(jì)錄，興建高度達(dá)到688米，并計(jì)劃在2009年9月完工，不過(guò)最終高度仍未公布。
2008年9月26日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔達(dá)到707 米(2320 英尺)。
2009年1月17日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔達(dá)到828米(2716.53英尺)的最終高度。
2010年1月4日，哈利法塔正式竣工。
1、龐大的基礎(chǔ)
高度為800米(1,827 英尺)的“迪拜塔”需要一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以支持重量可能超過(guò)500,000噸的地面以上建筑。“迪拜塔”將建造在一個(gè)3.7米厚的三角形結(jié)構(gòu)的基座上，這個(gè)三角形基座由192根直徑為1.5米的鋼管樁或支柱缸體支持。這些鋼管樁或支柱缸體深入地下50米(164 英尺)。
2、抗震設(shè)計(jì)
為了保持這幢超高層建筑物的穩(wěn)定性，采用了高強(qiáng)度的混凝土。“迪拜塔”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是能夠經(jīng)受里氏6級(jí)地震(當(dāng)?shù)貙儆诘厍蛏仙俚卣鸬牡貐^(qū))。它還能在每秒55米的大風(fēng)中保持穩(wěn)定(在高樓中辦公的人完全感覺(jué)不到大風(fēng)的影響)。
3、建筑過(guò)程的監(jiān)測(cè)
為了保證“迪拜塔”在建設(shè)過(guò)程中的穩(wěn)定，它的垂直方向和水平方向的動(dòng)態(tài)，都由一個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤。在建設(shè)期間，建筑物的重力變化情況，由設(shè)置在建筑物中的700多個(gè)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
4、工程進(jìn)度
“迪拜塔” 47個(gè)月的建設(shè)時(shí)間表，基本上以3天為一個(gè)生產(chǎn)周期，包括安裝鋼結(jié)構(gòu)件，澆灌混凝土等工作。鋼結(jié)構(gòu)件預(yù)先在地面制作，按照建設(shè)的進(jìn)度，用起重機(jī)吊到高空進(jìn)行安裝。
5、澆灌混凝土程序
在三天建設(shè)周期的第二天，在一個(gè)特定樓面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)外殼安裝到位，同時(shí)通道打開(kāi)，并安裝鋼支持梁。下一天，混凝土灌入外殼，然后，又進(jìn)行下一個(gè)樓層的建設(shè)。
6、液壓千斤頂提升
在某個(gè)樓層完工之前，建筑工程師用一個(gè)起重能力達(dá)2,300噸的液壓千斤頂提升澆注混凝土的外殼和建筑材料。
7、超級(jí)起重機(jī)
在“迪拜塔”已完工的樓層上，安新裝了3臺(tái)巨大的塔式起重機(jī)來(lái)起吊大量的建筑材料。
8、混凝土制作設(shè)備
在“迪拜塔”工地上，有4臺(tái)巨大的混凝土攪拌機(jī)，能夠快速地制作混凝土。
9、混凝土高壓泵
在“迪拜塔”工地上，有3臺(tái)高壓泵，將混凝土輸送到工人操作的高處。一個(gè)挑戰(zhàn)是，將高強(qiáng)度的混凝土輸?shù)?70米以上的高度，并且不影響混凝土的基本性能。
10、附著式升降機(jī)
“迪拜塔”工地的另一種起重設(shè)備是附著式升降機(jī)，用來(lái)運(yùn)送建筑材料和工人。這個(gè)工地有14臺(tái)附著式升降機(jī)在運(yùn)行。
11、預(yù)防建筑網(wǎng)下沉
由于“迪拜塔”建成之后的重量達(dá)到500,000噸，會(huì)出現(xiàn)下沉的趨勢(shì)。所以在建設(shè)過(guò)程中，每一層的實(shí)際高度比設(shè)計(jì)高度高出4毫米。
12、確保世界第一高度
為了使“迪拜塔”保持世界最高建筑物的稱(chēng)號(hào)，從700的高度開(kāi)始，它設(shè)計(jì)了一種螺旋管鋼結(jié)構(gòu)體，從建筑物內(nèi)部一直延伸到頂端，這個(gè)螺旋管可以用液壓千斤頂提升，作為增加建筑物高度的支柱。
13、完備的安全措施
“迪拜塔”設(shè)計(jì)了4個(gè)隱蔽所，每30層一個(gè)，用于對(duì)付火災(zāi)和恐怖襲擊等緊急情況。另外，除了54部高速電梯，還安裝有專(zhuān)門(mén)的應(yīng)急電梯，可以從高處迅速而安全地疏散人員。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新(摘自文/中國(guó)建筑科學(xué)研究院 趙西安)
結(jié)構(gòu)體系
全鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，適合于超高層建筑，這是上世紀(jì)六七十年代的普遍共識(shí)，并建造了大量300m以上的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑。到八九十年代，純鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足建筑高度進(jìn)一步升高的要求，其原因在于鋼結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）的提升難以跟上高度的迅速增長(zhǎng)，此后鋼筋混凝土（詞條“鋼筋混凝土”由行業(yè)大百科提供）核心筒加外圍鋼結(jié)構(gòu)就成為超高層建筑的基本形式。而哈利法塔做了前所未有的重大突破，采用了下部混凝土結(jié)構(gòu)、上部鋼結(jié)構(gòu)的全新結(jié)構(gòu)體系。即-30～601m為鋼筋混凝土剪力墻體系，601～828m為鋼結(jié)構(gòu)，其中601～760m采用帶斜撐的鋼框架。
采用三叉形平面可以取得較大的側(cè)向剛度，降低風(fēng)荷載，有利于超高層建筑抗風(fēng)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)稱(chēng)的平面可以保持平面形狀簡(jiǎn)單，施工方便。
整個(gè)抗側(cè)力體系是一個(gè)豎向帶扶壁的核心筒，六邊形的核心筒居中;每一翼的縱向走廊墻形成核心筒的扶壁，共6道;橫向分戶墻作為縱墻的加勁肋（詞條“加勁肋”由行業(yè)大百科提供）;此外，每翼的端部還有4根獨(dú)立的端柱。這樣一來(lái)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形成空間整體受力，具有良好的側(cè)向剛度和抗扭剛度(見(jiàn)圖2)。
圖2 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置
中心筒的抗扭作用可以模擬為一個(gè)封閉的空心軸。這個(gè)軸由三個(gè)翼上的6道縱墻扶壁而大大加強(qiáng);而走廊縱墻又被分戶橫墻加強(qiáng)。整個(gè)建筑就像一根剛度極大的豎向梁，抵抗風(fēng)和地震產(chǎn)生的剪力和彎矩(見(jiàn)圖3)。由于加強(qiáng)層的協(xié)調(diào)，端部柱子也參加抗側(cè)力工作。
圖3 整座建筑如同一根豎向梁
豎向形狀按建筑設(shè)計(jì)逐步退臺(tái)，剪力墻在退臺(tái)樓層處切斷（詞條“切斷”由行業(yè)大百科提供），端部柱向內(nèi)移。分段步步切斷可以使墻、柱的荷載平順逐漸變化，同時(shí)也避免了墻、柱截面突然變化給施工帶來(lái)的困難。退臺(tái)要形成優(yōu)美的塔身寬度變化曲線，而且要與風(fēng)力的變化相適應(yīng)。
建筑設(shè)計(jì)在豎向布置了7個(gè)設(shè)備層兼避難層，每個(gè)設(shè)備層占2～3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層。利用其中的5個(gè)設(shè)備層做成結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層(見(jiàn)圖4)。加強(qiáng)層設(shè)置全高的外伸剪力墻作為剛性大梁，使得端部柱的軸力形成大力矩抵抗側(cè)向力的傾覆力矩，同時(shí)剛性大梁調(diào)整了各墻、柱的豎向變形，使得其軸向應(yīng)力更均勻，降低了各構(gòu)件徐變變形差。
圖4 結(jié)構(gòu)的5個(gè)加強(qiáng)層
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按美國(guó)規(guī)范 ACI 318-02 進(jìn)行。127層以下混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80，127層以上C60。C80混凝土90d彈性模量E=43800N/mm2。采用硅酸鹽水泥，加粉煤灰。
調(diào)整構(gòu)件截面尺寸，以減少各構(gòu)件收縮和徐變變形差,原則上使端柱和剪力墻在自重作用下的應(yīng)力相近。由于柱子和薄剪力墻的收縮較大，所以端柱的厚度取與內(nèi)墻相同，即600mm。設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮構(gòu)件的體積與表面積的比值接近，使各構(gòu)件的收縮速度接近，減少收縮變形差。
在立面內(nèi)收處，鋼筋混凝土連梁要傳遞豎向荷載(包括徐變和收縮的效應(yīng))，并聯(lián)系剪力墻肢以承受側(cè)向荷載。連梁按ACI 318-02附錄A設(shè)計(jì)，計(jì)算圖形為交叉斜桿，這種設(shè)計(jì)方法可使連梁高度降低。
樓層數(shù)量多，壓低層高意義大，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.2m，采用無(wú)梁樓板，板厚300mm。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)AISC《建筑鋼結(jié)構(gòu)荷載抗力分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。601m以上是帶交叉斜撐的鋼框架，以承受重力、風(fēng)力和地震作用。鋼框架逐步退臺(tái)，從第18級(jí)的核心筒六邊形到第29級(jí)的小三角形，最后只剩直徑為1200mm的桅桿。這根桅桿是為了保持建筑高度世界第一專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，可以從下面接長(zhǎng)，不斷頂升，預(yù)留了200m的上升高度。所有外露的鋼結(jié)構(gòu)都包鋁板作為裝飾。
結(jié)構(gòu)分析。采用ETABS 8.4版，考慮了重力荷載(包括P-D 二階效應(yīng))、風(fēng)、地震因素。建立三維分析模型，包括鋼筋混凝土墻、連梁、板、柱、頂部鋼結(jié)構(gòu)、筏板和樁。
分析模型共73500個(gè)殼元、75000個(gè)節(jié)點(diǎn)。分析參數(shù)為:風(fēng)力50年一遇，55m/s，風(fēng)壓按風(fēng)洞試驗(yàn)取值;地震：按美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)UBC 97 的2a 區(qū)，地震系數(shù) z=0.15，相當(dāng)于我國(guó)8度設(shè)防;溫度：氣溫變化范圍 2～54℃。分析結(jié)果表明，50年一遇的風(fēng)力，828m的頂部結(jié)構(gòu)水平位移為1450 mm，辦公層頂部(162層)為1250mm，公寓層頂部(108層)為450mm，位移值低于通用標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計(jì)要求。內(nèi)力分析表明，鋼筋混凝土塔樓部分地震力不起控制作用，但裙房和頂部鋼結(jié)構(gòu)處，地震內(nèi)力對(duì)設(shè)計(jì)有作用。
通常采用線性有限元分析豎向荷載下的墻、柱內(nèi)力和位移，但因哈利法塔高度的原因，這種分析方法會(huì)偏離真實(shí)情況，最后采用了GL 2000(2004)模型，既考慮了鋼筋的影響，也包括施工過(guò)程。
施工過(guò)程分析。全過(guò)程分15個(gè)階段，采用三維模型進(jìn)行分析，同時(shí)也考慮了收縮和徐變。每個(gè)模型都代表施工過(guò)程的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，施加當(dāng)時(shí)所增加的新荷載。分析還延續(xù)到施工結(jié)束后50年。
補(bǔ)償技術(shù)。施工過(guò)程中兩個(gè)方向的平移應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果予以補(bǔ)償、校正;豎向壓縮則每層的層高應(yīng)增加一個(gè)補(bǔ)償值。中心筒在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偏心，偏心調(diào)整應(yīng)每層進(jìn)行，可以通過(guò)糾正重力荷載產(chǎn)生的側(cè)移(彈性位移、基礎(chǔ)底板（詞條“底板”由行業(yè)大百科提供）沉降差、徐變、收縮)來(lái)補(bǔ)償。
豎向縮短。結(jié)構(gòu)豎向壓縮每層平均為 4mm，整座建筑的頂點(diǎn)為 650mm，通過(guò)每層標(biāo)高的調(diào)整來(lái)補(bǔ)償。
受收縮和徐變的影響，鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的內(nèi)力會(huì)在鋼筋和混凝土之間重新分配。由于要求兩者應(yīng)變相同，混凝土分擔(dān)的內(nèi)力會(huì)逐漸減少，鋼筋的內(nèi)力會(huì)相應(yīng)增加。哈利法塔第135層，墻、柱中鋼筋與混凝土的內(nèi)力比會(huì)從15%/85%變?yōu)?0%/70%。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用摩擦樁加筏板聯(lián)合基礎(chǔ)(見(jiàn)圖5)。該工程地基為膠結(jié)的鈣質(zhì)土和含礫石的鈣質(zhì)土。天然地基土與混凝土樁的表面極限摩擦力為250～350kPa。194根現(xiàn)場(chǎng)灌注樁，長(zhǎng)度約43m，直徑1500mm,設(shè)計(jì)承載力為3000kN。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行壓樁試驗(yàn)，最大壓力為6000kN，樁尖深度 -70m。迪拜地下水具有腐蝕性，氯離子濃度4.5%，硫0.6%，因此樁采用C60混凝土，加25%粉煤灰，7%硅粉，水灰比0.32，坍落度675mm。
圖5 樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)
筏板厚度3.75m，采用C50自密實(shí)混凝土，加40%粉煤灰，水灰比0.34，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行坍落度和流動(dòng)性試驗(yàn)。鋼筋間距雙向300mm，但在每一個(gè)方向每隔10根鋼筋取消1根鋼筋，形成600mm×600mm的無(wú)鋼筋洞口，便于澆筑混凝土。為減輕地下水的腐蝕作用，底板鋪設(shè)了一層鈦絲編織的陰極保護(hù)網(wǎng)。
筏板連同樁、周邊土體進(jìn)行了三維有限元分析，分析結(jié)果為基礎(chǔ)長(zhǎng)期沉降為80mm，施工到135層時(shí)沉降30mm，工程完工后，實(shí)測(cè)沉降為60mm。
施工技術(shù)創(chuàng)新(摘自文/中國(guó)建筑科學(xué)研究院 趙西安)
混凝土配合比。豎向結(jié)構(gòu)混凝土要求10h強(qiáng)度達(dá)到10MPa以保證混凝土施工能正常循環(huán),最終強(qiáng)度達(dá)到80MPa(127層以下)和60MPa(127層以上)，C80混凝土的彈性模量為44000MPa。此外，混凝土還要有好的和易性，有適合于600m泵送高度的坍落度。由于迪拜冬天冷夏天炎熱，不同季節(jié)要調(diào)節(jié)混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)率及和易性損失值。
混凝土超高泵送。哈利法塔創(chuàng)造了混凝土單級(jí)泵送606m的世界紀(jì)錄。達(dá)到這個(gè)空前的高度，最大困難是混凝土的配合比設(shè)計(jì),采用了4種不同的配比以便能用較小的壓力把混凝土送到不同的高度。泵送混凝土含13%粉煤灰、10%的硅粉,集料（詞條“集料”由行業(yè)大百科提供）最大粒徑20mm,自密實(shí)，坍落度600mm。采用了3臺(tái)世界上最大的混凝土泵，壓力可達(dá)350bar,配套直徑150mm的高壓輸送管(見(jiàn)圖6)。
圖6 混凝土泵
模板和混凝土澆筑（詞條“混凝土澆筑”由行業(yè)大百科提供）。整個(gè)基礎(chǔ)筏板混凝土接近45000m3，按中心部分和三個(gè)翼板分成4段澆筑，每段相隔24h。
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迪拜哈利法塔（哈里發(fā)塔 Burj Khalifa Tower）
哈利法塔項(xiàng)目，由美國(guó)芝加哥公司的美國(guó)建筑師阿德里安·史密斯（Adrian Smith）設(shè)計(jì)，由美國(guó)建筑工程公司SOM，
比利時(shí)最大建筑商Besix，阿拉伯當(dāng)?shù)刈畲蠼ㄖこ坦続rabtec和韓國(guó)三星
上部結(jié)構(gòu)的墻體用自升式模板系統(tǒng)施工(見(jiàn)圖7)，端柱則采用鋼模施工，無(wú)梁樓板用壓型鋼板（詞條“壓型鋼板”由行業(yè)大百科提供）作為模板。首先澆筑中心筒及其周邊樓板，然后澆筑翼墻及相關(guān)樓板，最后是端柱和附近樓板(見(jiàn)圖8)。
圖7 自升式模板系統(tǒng)
圖8 墻體混凝土澆筑
施工監(jiān)測(cè)。哈利法塔高達(dá)828m，施工測(cè)量控制是突出問(wèn)題，現(xiàn)有測(cè)量手段無(wú)法滿足要求，采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS控制施工全過(guò)程的精度。
迪拜哈利法塔以828m的超高度、52萬(wàn)m2的巨大建筑面積，給我們提供了 豐富的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。隨著國(guó)內(nèi)632m的上海中心、680m的深圳平安保險(xiǎn)大廈等一批600m以上建筑的即將竣工，我國(guó)的高層建筑技術(shù)將會(huì)提高到一個(gè)新的水平。
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