零噪音打樁、千噸阻尼器、頂級玻璃幕牆,中國第一高樓超硬核

零噪音打樁、千噸阻尼器、頂級玻璃幕牆，中國第一高樓超硬核

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　　上海中心大廈關鍵技術摘得2018年上海科技獎特等獎。

　　上海中心大廈高632米，系目前中國第一、世界第二高樓，也是中國唯一超過600米高度的建築。作為陸家嘴金融中心建築群靚麗的收官之作，它於2008年底開工，歷時6年多建設竣工，創造了一系列建造工程歷史上的奇蹟。

　　陸家嘴地基土質鬆軟，如何支撐85萬噸的龐然大物？建築高聳入雲，如何降低大風天氣下大樓的搖擺幅度？2萬多塊不同大小的曲面玻璃幕牆是如何安裝的？……近日，澎湃新聞記者走進大樓，聽工程師們介紹這棟超級摩天大樓的硬核科技。

　　上海中心大廈 視覺中國 資料圖

　　零噪音的打樁工藝

　　站在上海中心大廈最高層環顧四周，仿佛騰雲駕霧一般。但是，上海中心大廈可不僅僅是因為高才被世人矚目，其建設難度也是前所未有的。

　　擺在工程建設單位面前的第一個難題就是上海的地質結構。

　　因為這裡的陸地並不是由穩定的土壤和結實的巖石組成的，建造在衝擊平原之上的上海，地下280多米的鬆軟土壤，尤其是上海中心大廈所在的陸家嘴地基土質鬆軟，含有大量粘土。常規的建設方案根本不足以支撐預估重量達到85萬噸、接近85個艾菲爾鐵塔的龐然大物。

　　此外，要在此建立一座超級建築，除了考慮複雜的地質，還要將颱風、地震因素全部考慮進來，技術難度可想而知。

　　為此，上海建工集團的工程師們建立了軟土地區超高層沉降計算本構模型，突破了軟土地基沉降發展歷程精準預測難題。為了穩定地面以上的超高高度，工程師打了近1000個基樁，深度約達86米，而後澆築結實的可以分攤建築壓力的鋼筋混泥土底板，再在上面建築大樓便可以穩如泰山。如此大體積的底板澆築工程在世界建築工程領域內開創了先河。

　　澎湃新聞記者從項目第一完成人上海建工集團總工程師龔劍處了解到，上海中心大廈的基樁工藝也別有講究：此次打樁突破了軟土地基的打入式鋼管樁傳統工藝，率先在350米以上超高層中採用鑽孔灌注樁。

　　「和打入式鋼管樁相比，鑽孔灌注樁的承載力達到了鋼管樁同樣級別，但它能節省60%以上的造價，而且沒有噪音汙染。」上海建工集團總工程師龔劍指出，上海中心大廈建設之初，其地下周邊已經分布了地鐵線路，商業建設已具規模，「如若仍是採用打入式鋼管樁工藝，不僅噪音擾民，而且打樁的震動非常大，會影響地鐵線路的正常運營。」

　　龔劍透露，此次鑽孔灌注樁的嘗試系國內最創新的打樁工藝，為此研發的新型成樁工藝體系及控制技術為後續超高層建築建設採用鑽孔灌注樁奠定了基礎。

　　如何降低大樓搖擺幅度

　　上海中心大廈如此之高，遇到大風天氣，大樓高層內的人員會不會有搖搖晃晃的感覺？

　　據上海中心大廈建設發展有限公司工程總監孫峻透露，如果不安裝阻尼器的話，在沒有任何幹預的情況下，上海中心大廈在大風天氣下搖擺的幅度有可能會超過1米。

　　聽起來如此大幅度的擺幅，不免讓人心生擔憂。其實，並不需要這樣的擔心，因為在126層安放了一塊重達1000噸的電渦流調諧質量阻尼器裝置，可大幅降低大樓的搖擺擺幅，提高大樓的舒適度，而這個裝置又頗具藝術性，被稱為「上海慧眼」。

　　「上海慧眼」由吊索、質量塊、阻尼系統和主體結構保護系統四部分組成，是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊。質量塊和吊索構成一個巨型復擺，它與主體結構的共振，能消減大樓晃動。

　　孫峻說：「和以往阻尼器利用機械原理不同，上海中心大廈首創了世界上第一個引入電磁原理的阻尼器，由上海材料研究所和上海市機械施工集團有限公司共同研發，填補了世界空白。」這一技術上的提升，可以有效提高大樓中人員的舒適度感受。

　　據孫峻稱，因為有了「上海慧眼」，即使上海刮13-14級的大風，樓內高層區域的人員也不會有很明顯的晃動眩暈感。

　　另外，考慮到風速問題，上海中心大廈建築設計採用螺旋上升的方式，隨著高度的升高每層扭曲近1度，這種設計有效延緩風流，避免大廈產生劇烈晃動。

　　世界頂級幕牆工程

　　令人瞠目的，還有那2萬多塊不同大小的曲面玻璃幕牆。

　　歷時2年多，上海中心大廈總面積達14萬平方米的主樓玻璃幕牆於全部安裝到位。談起玻璃幕牆的奧秘，上海建工集團的工程師們無不透露著自豪。

　　據上海建工集團技術總監朱毅敏透露，上海中心大廈外幕牆玻璃於2012年8月2日開始安裝，其牆鋼結構支撐體系結構複雜，以主體結構八道桁架層為界，共分為9區，每區幕牆自我體系相對獨立，是世界上首次在超高層安裝14萬平方米柔性幕牆，被業界定義為「世界頂級幕牆工程」。

　　上海建工集團總工程師龔劍透露，玻璃幕牆的安裝要求極高，施工誤差僅為1.5毫米。為了準確安裝玻璃幕牆，建造團隊發明了模塊化集成智能控制的幕牆支撐結構安裝升降作業裝備，解決了懸、扭、空懸掛支撐結構及幕牆安裝難題，實現2萬多塊、約76種不同類型的玻璃幕牆、懸掛支撐結構及主體結構的協同工作目標。

　　記者了解到，整個玻璃幕牆體系，不僅需要克服上下跨度大、支撐玻璃幕牆鋼環梁構建超長等難題，更要綜合考量如何在颱風、地震、高低溫、幕牆玻璃版塊自重加載等各種環境因素影響下，對幕牆變形及結構安全實施有效的控制。

　　另外，上海中心大廈的幕牆玻璃，與一般樓宇的鋼化玻璃不一樣，採用的是國際上最新的超白玻璃，雜質少，自爆率接近零。同時，為了以防萬一，雙層玻璃中還加了膠片，這種膠片承載力大、耐久性強，即使玻璃在劇烈的錘擊試驗下慢慢破裂，所有碎片也能牢牢附著在膠片上，不會有一星半點碎片落地。

　　上海中心大廈已成為世界矚目的國際一流精品工程，也是我國改革開放40年城市建設成果的典範，其先進的建設理念、創新的設計和施工技術以及高效的運維管理，彰顯了我國超高層建造技術國際領先的綜合實力，引領了世界超高層技術發展。