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青島在建第一高樓效果圖。 |
正在施工中的第一高樓。 |
都說萬丈高樓平地起,青島在建的第一高樓從25層起的146.2米的海景公寓卻不是平地起,而是在百米高空“打上地基”開建的。15日,記者探訪該項目百米高空轉換層的施工,揭示這個施工技術開創國內先河的島城第一高是怎麼建起來的。
國內首創,轉換層設在百米高空
15日,在青島在建第一高樓泰山·基業施工現場,隨著最後一注混凝土的澆築,國內首例百米高位結構轉換層圓滿施工完成。
承建單位中鐵建工集團青島工程有限公司總工程師劉凡民介紹,該項目設計總高241.85米,是目前青島在建的第一高樓。在24層頂百米處設置結構轉換層,猶如在百米高空設置了一萬多噸的基礎,國內尚屬首例。
據了解,近年國內高層建築朝著體型復雜、功能多樣的綜合性方向發展,帶轉換層的復雜結構已經逐漸成為豎向不規則高層建築中經常采用的一種結構布置方式。不過,目前轉換層一般設在3—6層,高位轉換結構通常設在7—10層。
劉凡民告訴記者,通過轉換層的內部重分配,傳遞豎向荷載和水平荷載,對復雜結構的高層建築來說相當重要,而且受力非常復雜。
由於泰山·基業項目造型獨特,在24層層頂結構標高95.65米處采用全面轉換層,在轉換層以上還有40層、高度146.2米的結構,“這麼高的位置建轉換層,國內首創,在該轉換層以上承載如此高的建築也是之前沒有的。通過測算,轉換層自重也超萬噸,在百米高空建這麼大的轉換層也是首創。”劉凡民告訴記者,因為沒有可供參考的成熟經驗,普通支橕體系又無成熟理論,這對施工技術人員是前所未有的挑戰。
設計復雜,25層以上360度看海
劉凡民介紹,之所以需要建設高層轉換層,是因為該項目從25層開始,外觀結構與下層發生了巨大變化,受力點也跟著變了,因此需要在中間部位重新打“地基”,將上部結構的受力傳載到下部結構。
既然建設如此高度重量的轉換層難度如此之大,設計簡單一點不就可以簡化施工了嗎?劉凡民告訴記者,泰山·基業項目位於青島香港中路,在寸土寸金的市中心,要最大化地利用土地。該項目設計為集辦公、商業、酒店式公寓為一體的綜合性智能化建築。其中,1—12層為商業,建築平面為長方形;13—24層為辦公寫字樓,建築平面在西面局部收縮一個折角;25層至65層為公寓式賓館。為了讓住宅部分每個房間均通透、360度觀海,設計方美國貝聿銘建築事務所特意將25層以上設計為扇形。
劉凡民告訴記者,根據國家《建築抗震設計規范》,特別不規則的建築應進行專門研究和論證,泰山·基業項目就屬於特別不規則的建築,該項目在設計上有6項超出國家規范,分別是建築適用高度超限、設置轉換層高度超限、建築物最大高寬比超限、建築平面的規則度超限、建築物豎向規則度超限、開洞面積超限。
為此該項目專門邀請中國建築科學研究院工程抗震研究所原所長、中國工程院院士王亞勇,著名工程結構專家、中國工程院院士江歡成等多名專家對其進行了分析、研究和論證,對數據進行了演算,論證其可行性後,最終經山東省審圖辦審核通過。
鐵壁銅牆,用鋼量可建18層住宅
由於該工程上下部分使用功能截然不同,辦公樓層和公寓部分上下的核心筒、框架柱、剪力牆均豎向不連續,轉換層部位受力非常復雜。針對百米高位結構轉換的難題,中鐵建工集團成立科研課題小組,與高等院校、科研院所合作,對轉換層模板選型、支橕系統的選擇和計算等進行了充分的測算。轉換層從深化設計方案到目前完工用了整整一年時間。
劉凡民介紹,泰山·基業項目轉換層單層建築面積1960平方米,梁高設計在3.7米—4.5米之間,整層鋼結構總重約1100噸,鋼筋總重1000噸,混凝土總量為3781立方米,約11174噸。
根據計算,轉換層含鋼量約1.07噸/平方米,鋼梁節點交接處鋼筋穿插相當復雜,梁柱局部部位存在最多5項梁相交,每道梁頂部分別有兩層直徑32毫米的鋼筋,再加兩層16毫米的板筋,鋼筋用量極大,鋪平後鋼筋總厚度達3.52米。“這一層的用鋼量,都可以建一棟18層的高層住宅樓。”劉凡民說,有了這一銅牆鐵壁般的“地基”,上面的40層高樓纔能穩穩當當。
“該項目在百米高位轉換技術上的突破具有引領作用,有利於推動高層、超高層建築形式更趨多樣化,對於超高層施工和高位轉換結構施工具有借鑒意義,在建築業具有引領作用。”劉凡民介紹。