工程智庫
思考是思考者的信仰
以下是正文 ,來源:建築結構、中建八局總承包公司
近日,主體結構封頂後的上海市松江區「深坑酒店」格局初現。上海深坑酒店被稱為「全球人工海拔最低的超五星級深坑酒店」,海拔負65米,坐落於上海市松江區佘山腳下一個深百米、周長千米的採石坑內,從2006年立項開始,備受各方關注。
根據規劃,酒店的客房都設有觀景露臺,可直接看到對面西北側坑壁落差近百米、寬數十米的瀑布。瀑布旁,還有一個懸空玻璃觀景平臺,可俯瞰深坑全貌,體驗人在景中遊、人在畫中走的奇妙感覺。對極限運動感興趣者,還可體驗一把蹦極等刺激的遊樂項目。
深坑酒店被稱為世界建築奇蹟,這裡原本是解放前日本留下的採石礦,他們在深坑建了很多碉堡,直到06年,世貿酒店決定利用這裡的地形,建造一個世界上人工坑內海拔最低的酒店!現在還在施工階段的深坑酒店,預計開業時間是17年底!建成後的深坑酒店有370間客房,地上2層、地下17層、水下2層,最受矚目的就是水下的水底客房,你和水裡的遊魚只有一層玻璃的距離,真有種住在龍王爺行宮的感覺!
住深坑裡是怎樣一個感受?
上海天馬山深坑酒店主體建築設計於地質深坑內,依崖壁建造,總建築面積55058m2。酒店主體建築分為地上部分、地下至水面部分以及水下部分。其中地上建築2層(局部帶1層地下室),高度約10m;地下至水面建築共14層,高度約53.6m;水下部分建築2層,高度約10.4m;建築總高度約為74m。
結構布置
地下至水面的建築依崖壁建造,坑內各樓層建築平面中部為豎向交通單元,兩側均為圓弧形曲線客房單元。坑內建築平面狹長且呈現L形,抗震計算時位移比等參數較難控制,因此設計中將豎向交通單元和左側圓弧形曲線客房單元連成整體,和另一個圓弧形曲線客房單元設置防震縫分開。兩側圓弧形曲線客房單元沿徑向的豎向剖面也呈現不同的曲線形態。
▲ 結構典型樓層平面及剖面
酒店主體結構下部坐落於坑底基巖上,上部和坑頂基巖(及部分裙房)相連。地下至水面的建築形成了多塔的結構形式,地面以上連成一體。酒店主體結構採用帶支撐鋼框架結構體系。
在坑頂採用鋼桁架作為跨越結構支託上部2層裙房的部分結構,鋼桁架一端和坑內的酒店主體結構相連;另一端在下弦部位(層B1)採用鉸接支座支承在坑口的基礎梁上,並且在下弦(層B1)設置180mm厚鋼筋混凝土現澆組合樓板和坑口的基礎梁連成整體,基礎梁和坑頂外圍地下室底板連成整體,為酒店主體結構提供水平方向約束。
鋼框架區域採用150mm厚鋼筋混凝土現澆組合樓板,組合樓板應滿足樓板雙向受力和配筋的要求。另外,坑頂在兩側圓弧形曲線客房單元和中部的豎向交通單元連接處加大樓板配筋或設置水平鋼桁架加強結構整體性能。坑頂2層及屋面局部樓板開洞較大,對周邊樓板及洞邊構件作適當加強。
深坑酒店項目是世茂集團最具挑戰性的創新項目——在松江天馬山廢棄礦坑中建設一個超五星級酒店綜合體,建成後將成為全球海拔最低的酒店。該項目早在2006年便已立項,但作為一個高度落差近百米的坑內項目,該酒店從設計規劃,到施工運營,都有著很大的難度和風險,且皆無先例可循,設計方案因此被反覆論證和調整,開工時間也不斷推遲,直至2013年。
深坑酒店由杜拜帆船酒店原班設計人馬——阿特金斯團隊擔任建築設計。2013年3月17日,上海天馬山世茂深坑酒店與美國國家地理頻道合作的《偉大工程巡禮》紀錄片正式開機,紀錄片將對酒店的整個建造過程將進行全程跟蹤拍攝,這也代表著深坑酒店正式動工。
2013年10月21日,經過半年多的建設,由華東建築設計研究院有限公司負責結構設計的上海天馬山世貿深坑酒店進入主體區域的施工。21日,坑壁和坑底巖石進行了首次爆破,由於深坑酒店的主體部分是掛在廢棄採石坑的巖壁上,巖石爆破工作將持續開展兩個月,為打造世界上首個五星級「深坑酒店」奠定基礎。
天馬山世茂深坑這座五星級酒店計劃於2017年中旬竣工,主體建築在功能上包括了:酒店大堂、會議中心、客房部分、娛樂餐飲以及後勤服務。客房部分,將套房和總統套房設置在負1層、負2層(低於地平面的第一層即為負1層,最底一層即為負19層),以爭取最好的景觀視線;水下部分,將利用「水景」資源布置水下情景客房;而中部則以標準客房為主。
水下客房位於建築的負19層,將採用先進的水族館設計技術,包括人造巖石和珊瑚礁設計施工、水族館環境設計等,客人將有處於海洋中的新奇感。
抗震
深坑酒店的周邊是陡峭的巖石壁,防震是極其重要的問題。為了解決這個最重要的問題,設計團隊將地質勘測結果和酒店的工程結構設計被輸入計算機,通過一系列模擬測試反覆檢查建築設計的強度和抗震性能,最終確保深坑酒店可抗9級以上地震。
消防
因為酒店是在負80m的坑中建造,消防逃生需要自下而上,目前人類居住的空間裡未有任何案例可參照,一旦發生火災,消防車根本進不了礦坑,為了保證客人的絕對安全,要確保酒店任何一個陽臺均與消防通道相連,這對空間布局的設計要求非常之高,是地上空間設計無法比擬的難度。
積水
水往低處流是最基本的自然規律,在一個露天百米的深坑裡,如何防積水就成為一個突出問題,特別是人工景觀湖的湖面如何維持在一個安全的水位是個難題。設計團隊基於對上海歷史水文資料的研究,通過安裝一部抽水泵以確保每日湖中水位變化不超過500mm安全區間。
施工
大多數工程中,施工單位要解決的是如何將人員和材料、設備向上運輸,而建造深坑酒店,則是解決如何將這些向下送到近80m深的泥濘坑底。 由於坑壁具有弧度,酒店主體結構也被設計成沿坑壁的弧形。使用的是異形鋼,它的結構不規則,且處於深坑邊緣,運輸和吊裝難度都很高,有弧度的設計同時也對結構的整體強度增加了要求。
資本
今年中國進出口銀行上海分行積極響應政府號召,努力推動上海市現代服務業轉型升級和發展,向世茂新體驗酒店項目提供數億元貸款,用於支持世茂集團天馬山深坑酒店項目建設。
當外國人知道了中國要造這麼神奇的酒店後坐不住了,紛紛評論:
「中國人對摩天大樓的熱愛180度倒轉了」
「深坑酒店奇景將列入我死前必去的20家酒店」
「我能想像得到臥室牆壁上青苔的氣味」
「美國人將會開始針對本國擁有的廢棄採石場就這個點子展開討論」
作為世界上第一個建在廢石坑裡的五星級酒店,上海世茂「深坑酒店」無疑是全球獨一無二的奇特工程,不僅將創造全球人工海拔最低五星級酒店的世界紀錄,而且其一反向天空發展的建築理念,遵循自然環境、向地表以下開拓建築空間也成為人類建築設計理念的革命性創舉。
「深坑酒店」地下至水面的建築依崖壁建造,各樓層客房建築平面兩側均為圓弧形曲線,中部的豎向交通單元將兩個曲線單元連成整體,兩側圓弧形客房單元沿徑向的豎向剖面也呈現不同的曲線形態。這樣一個充滿想像和神奇色彩的工程為建造過程埋下了「絆腳石」。
█ 難點:難的獨一無二
1、主體異形鋼結構施工
現場地形較為特殊,構件倒運不便。本工程所在地為一個人工開採後形成的深坑,坑底最深處與地表高差達80m左右,且本工程主體鋼結構大部分處於深坑之中,給現場構件倒運帶來一定困難。
1、主
結構整體不規則,施工變形大。本工程整體結構不規則,A區立面為雙向側傾,B區立面為單向側傾,此類結構在施工中存在著變形大的特點,影響結構整體受力和建築外觀。
地下一層巨型桁架安裝難度高。地下一層桁架截面高度為5m,跨度從9m~30m,單榀桁架自重9.6t~34t,由於坑外地面地基承載力小,大型履帶吊行走困難,因此桁架安裝難度較高。
2、人員材料垂直運輸
坑頂坑底高差大,坑壁為懸崖,人員材料垂直運輸難度大。需要布置向下的人貨電梯。以滿足人員到坑底作業,材料向下運輸,但人貨電梯的布置方式困難。
3、混凝土向坑底輸送
坑底大底板砼需要向下運送77m,坑壁為懸壁,運輸難度大。
4、坑頂裙房地質情況複雜
由於工程樁必須打至巖石持力層到中風化層,但現場情況複雜,巖石風化程度不同,工程樁為一樁一探施工難度高。
5、爆破工作量大,精度要求高
深坑酒店主體結構大面積與坑壁圍巖(表面強風化巖)碰撞,需經爆破清理後方可進行施工。因坑深坡陡、作業困難,且爆破時不允許對保留巖體及坑頂已施工結構產生擾動,因此對爆破施工安全質量要求高,需經周密計算和驗證。
6、測量要求高
現場結構複雜,變化大,測量要求高。
7、永久性水下結構施工技術
坑底有24m永久處於水下,2層為箱型基礎,2層為地下室水下觀光,故對結構、防水等要求較高。
█ 黑科技:化想像為現實
1、77m深全勢能一溜到底混凝土輸送技術
深坑酒店建造在約80m的深坑內且坑壁陡峭,為解決混凝土向下輸送的難題,為了保證工程的進度、混凝土輸送量,以及保證深坑內混凝土輸送裝置的穩定性,除採用上述三級接力輸送技術,另採用77m深全勢能一溜到底混凝土輸送技術。
通過查閱資料、進行設計、運用ANSYS軟體進行模擬分析,通過試驗與數據結合進行緩衝阻尼裝置的調整,最終確定緩衝阻尼裝置、混凝土最佳配合比、輸送施工工藝等。
2、異形斷面施工升降機裝置
深坑酒店異形斷面施工升降機系統解決了深坑酒店不規則、傾斜崖壁的施工升降機安裝問題。
此裝置利用塔吊標準節作為施工升降機的附著結構,將施工升降機附著於塔吊標準節的兩側,很好的解決了向下超深77m施工升降機的安裝問題。
3、混凝土向下超深77m三級接力輸送技術
混凝土向下超深輸送,存在混凝土易離析、坍落度損失大、易堵管等問題,一直是施工技術上的一大難點。
為了解決混凝土向下輸送問題,項目結合三維雷射掃描的BIM技術,來模擬確定三級輸送系統(混凝土汽車泵+溜槽+混凝土固定泵)的最佳布置點,以及汽車泵的最佳位置、溜槽和固定泵的最佳位置。
4、19m高梯田式大體積回填混凝土施工技術
為了解決在不規則基巖上的基礎施工問題,項目利用了BIM三維模擬技術,對回填混凝土根據不同標高進行了分層。
5、BIM應用:三維雷射掃描
6、BIM應用:放線機器人
7、BIM應用:模型整合、協調
施工前期對相關專業BIM模型進行整合、碰撞檢測,並通過多維剖分對隱蔽、複雜部位進行查看,經過充分協調後避免返工。
8、BIM應用:方案優化
以「一溜到底混凝土輸送方案優化」為例。
本工程由地表下探77米,為解決混凝土超深向下輸送的難題,自主設計了一溜到底以及三級泵送兩套輸送裝置,將一溜到底超深混凝土輸送裝置與崖壁模型進行整合,尋找坑壁最優安裝位置,方便日常維修,通過空間三維模擬,排除安裝此裝置可能產生的碰撞。
9、BIM應用:節點優化
對複雜節點進行鋼筋排布,通過BIM技術三維可視化、協同性和信息可提取性的特點,構建實體模型,對複雜節點按照設計圖紙配筋,對鋼筋穿插、定位進行模擬,解決鋼筋、大預埋件、錨索相互衝突問題,指導現場施工。
10、BIM應用:設計驗證
通過模擬調整 基礎與坑底脫離的承臺以及與崖壁相衝突的結構。如下圖,紅色為原方案,青色為設計驗證後調整方案。
11、BIM應用:協同平臺
為實現項目協同管理,我們採用基於廣聯雲的為實現項目協同管理,我們採用基於廣聯雲的BIM施工管理平臺,將BIM模型數據,計劃數據,工程圖檔數據,質量安全數據等集成到一起,應用到相應的施工現場管理工作中。
在BIM 5D軟體中依據三維模型計算材料需求量,生成計劃報表,導入到廣聯雲中的材料管理流程中,層層審核。
針對現場施工質量生產管理,在施工中將質量問題錄入平臺,指定責任人,跟蹤記錄整改情況,最後將整改後信息錄入平臺,使每個質量問題的整改流程能夠循環閉合起來。