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深度剖析上海中心大厦新型柔性悬挂幕墙系统

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2014-3-28
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  中国最高建筑——上海中心大厦的幕墙系统采用了独特的双层幕墙系统,其中内幕墙沿楼面边缘呈圆柱式布置,外幕墙平面呈圆角三角形,且呈现扭转收缩上升的几何形态,远离主体结构悬挂在上下两道加强层之间。由于外幕墙体量巨大、几何形态不规则,且采用柔性的支撑结构体系,给外幕墙的分析、设计、建造带来许多前所未有的技术挑战。
  另外,双层独立幕墙就像是大楼的两层皮肤,两层皮肤间的空间,通过通风设备的调节,可以在大厦内部和外部之间充当良好的缓冲带,就像保温瓶一样发挥节能作用。

  3 幕墙几何形态

  上海中心主楼的几何外形在随高度上升的过程中围绕塔楼的几何中心,同时发生旋转和收缩两种变化。对于构成主楼旋转表皮的几何元素,设计中从工程学和美学双向角度,进行了反复论证优化。

  4 风荷载研究

  风荷载往往是幕墙设计的主要控制荷载,特别是对于上海中心大厦这种外立面比较复杂的超高层建筑,合理确定外幕墙设计的风荷载,对幕墙系统的安全尤为重要。

  5 支撑结构系统设计

  如何实现上海中心扭转收缩上升的外立面幕墙是整个塔楼结构设计的一个关键, 该幕墙突出的特点是几何造型非常不规则且与主体结构规则的几何形态不匹配,幕墙远离主体结构,同时对幕墙的视觉效果要求很高,在幕墙支撑体系的比选阶段,曾提出了刚性三向网格支撑结构方案及水平桁架-吊杆方案。三向网格支撑结构方案的优点是结构变形小,施工难度较低,但是,该方案对建筑外立面影响较大,结构用钢量大。水平桁架-吊杆方案,竖向采用吊杆,视觉通透性较好,但水平向杆件较多,严重影响中庭视觉效果。

  基于幕墙通透轻盈的要求,最终采用了分区悬挂的柔性幕墙支撑结构体系,该体系可有效地协调外幕墙不规则的几何形态和规则主体结构间的几何关系,同时相对主体结构能在一定程度上自由变形,从而减小结构构件内力,优化构件截面与形式。各区幕墙支撑体系均为独立的基本单元,并且采用相同的,由“吊杆-环梁-径向支撑”组成的柔性悬挂式幕墙支撑结构体系。

 

  6 幕墙及支撑结构节点设计

  由于幕墙系统与主体结构之间会产生较大的竖向相对变形差,幕墙支撑与主楼的连接节点须有良好的吸收变形的能力。为此幕墙支撑结构与主体结构连接节点采用了一些吸收变形的构造措施,以保证幕墙系统正常工作。

  (1)底环梁竖向伸缩节点:该构造主要吸收变形量较大的主体结构的设备层变形、主体结构的压缩变形、风荷载等引起的两个设备层间相对竖向变形以及吊杆伸长变形,防止底层板块系统受到挤压而破坏。

  (2)径向支撑与楼面结构连接节点

  一般径向支撑采用铰接构造以吸收环梁与楼面的竖向位移差。对于长度很短的径向支撑,其线刚度大,对其两端的位移差非常敏感,采用滑动连接构造,以降低支撑因两端的位移差所产生的次内力。

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上海中心大厦,位于浦东的陆家嘴功能区,占地3万多平方米,所处地块东至东泰路,南依银城南路,北靠花园石桥路,西临银城中路,为上海陆家嘴摩天大楼建设计划最后的压轴工程。其建筑设计方案由美国Gensler建
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