上海中心大厦独特的内外双层幕墙 及其支撑结构体系 程穆 汪立军 上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司 上海 ２０００４１ 摘要：建造中的上海中心大厦采用了独特的内外双层幕墙系统。其内幕墙沿着主体结构楼板边缘呈圆柱式布置，外幕 墙系统则是这座建筑区别于其他超高层建筑的显著特点之一。外幕墙采用了结构轻盈的柔性吊挂支撑体系，远离主体 结构且扭转收缩向上，共分底部１区幕墙、中部２—８区幕墙（典型区）、顶部塔冠幕墙３个独立区段。外幕墙分区独立 布置后，有效地降低了幕墙支撑结构与主体结构的相互作用，减小了结构构件内力，优化了构件截面与形式。 关键词：上海中心大厦 幕墙 支撑结构 悬挂幕墙 滑移支座 中图分类号：ＴＵ９７３＋．１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—１００１（２０１４）０７－０８３０—０４ Ｕｎｉｑｕｅ Ｄｏｕｂｌｅ—Ｓｋｉｎ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｗａｌｌｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｏｗｅｒ Ｃｈｅｎｇ Ｍｕ Ｗａｎｇ Ｌｉｊｕｎ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｘｉａｎ Ｄａｉ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ １ 工程概况 上海中心大厦位于上海浦东陆家嘴金融区，与著名 的金茂大厦和上海环球金融中心呈三足鼎立之状。工程总 建筑面积约５７万ｍ ，建筑总高度６３２ ｍ，主体塔楼呈圆柱 形，沿高度被８个２层楼高的机电设备层划分为９个分区， 包括办公区、酒店区和塔冠观光区。塔楼主体结构采用巨 型框架一伸臂一核心筒结构体系。巨型框架由８根巨型柱、 ４根角柱及８道位于加强层的箱形空间环带桁架组成。２层 高的箱形空间环带桁架既是抗侧力体系巨型框架的一部 分，也是建筑周边次框架柱的转换桁架。各分区的转换层 均设置了径向桁架作为幕墙结构的支承系统…。 图１上海中心大厦幕墙的“钢吊杆－ 图２施工中的上海中心 水平环梁一径向支撑”体系 大厦幕墙支撑结构 上海中心大厦典型区采用了独特的分区双层幕墙体 用鳍状竖向桁架及其支撑。本文分别具体介绍上述３种独 特的幕墙支撑体系。 系，其内幕墙沿着楼板边界呈圆柱形布置，外幕墙轮廓由 ３段圆弧构成的圆倒角三边形作为基本构形，平面三边形 逐渐旋转上升并均匀缩小，形成了一个平滑扭曲面，整楼 外幕墙总面积约为１ ３．５万ｍ ，共由１ ７ ０００余块板块组成。 其中典型区外幕墙每区跨越１２～１５个楼层，高４３￣６３ ｍ不 ２ 上海中心大厦结构２～８区（典型区）的幕 墙支撑体系 为适应上海中心大厦外立面的形态效果，同时满足 等，采用了“钢吊杆一水平环梁－径向支撑”的幕墙支撑体 系（图１、图２）；１区大堂处采用与典型区类似的幕墙支撑 系统，但因没有楼板可以为水平周边曲梁提供水平支撑， 建筑师对外幕墙视觉通透的要求，外幕墙支撑结构采用了 “钢吊杆一水平环梁一径向支撑”组成的柔性吊挂支撑体系， 该结构具有传力路径简洁、结构与建筑幕墙形态高度吻 合、视觉通透性强等优点 。 玻璃幕墙的主要支撑体系由水平周边曲梁（ ３５６ ｍｍ× 采取了双环梁结构体系；塔冠幕墙支撑结构体系大致采 作者简介：程穆（１９５６一），男，本科，高级工程师。 通讯地址：上海市石门二路２５８号（２０００４ １）。 收稿日期：２０１４－０５—０９ ２２ ｍｍ）和径向水平钢管支撑（ ２１ ９ ｍｍ×１ ３ ｍｍ， ＠２７３ ｍｍ×１３ ｍｍ）组成（图３）。径向水平钢管支撑间距 由２区的１０ ｍ左右渐变至８区的８ ｍ左右。径向水平钢管支 ８３０Ｉ建筑旋工第３６卷第７期 撑间距的变化是由于塔楼楼板尺寸沿建筑高度方向逐步缩 进造成的。径向水平支撑用以传递外幕墙的水平荷载至塔 楼内部楼板之上，其与外周边曲梁的连接为刚性连接，与 楼板边梁的连接采用铰接以允许外幕墙相对于楼板上下运 动。 图３典型区的幕墙支撑体系构成示意 周边曲梁绕圆柱体楼面逐层旋转和收缩，沿竖向每 ４．５ ｍ布置，用来承受幕墙及其支撑体系的重力荷载和水平 风荷载。在每个水平曲梁和径向水平钢管支撑相交的位置 布置２根高强吊杆，将所有水平曲梁吊至位于每区上部的 机电设备层的辐射桁架悬挑端。吊杆的设计已按冗余设计 考虑，即如果一根钢吊杆失效，另一根钢吊杆亦能承担所 有荷载。吊杆与水平周边曲梁的连接件被称为ｕ形连接件 或者叉形连接件。水平周边曲梁之间的吊杆长度预先把吊 杆受拉后的伸长值减去，即吊杆长度小于层高，这样在幕 墙重力荷载作用下及吊杆长度伸长后，周边曲梁仍将处于 水平位置。 这些钢吊杆将吊起所有各区位于机电层及大堂休闲层 之间的周边曲梁。在休闲层有一个１ｓ０ ｍｍ的伸缩缝以容许 所在区幕墙的上下位移。由于休闲层的层高为５－３ ｍ，导致 间距４．５ ｍ的周边曲梁将位于休闲层楼板之上，并且无法在 这一层提供径向水平支撑。所以，设计取代径向水平支撑 的是一些较小的圆形立柱，而套在立柱上的圆柱体轴衬既 允许水平周边曲梁上下活动，也允许结构在一定范围内竖 向变形和转动，使得幕墙系统与塔楼主体结构可以相对独 立地自由变形。这些竖向轴衬置于每对吊杆以及每跨曲梁 中点之下（图４）。 另外，吊杆要提供轴向约束以避免周边曲梁在竖向平 面失稳，为了防止吊杆出现净压力，往位于休闲层以上第 一道水平周边曲梁局部内灌混凝土，以保证其有足够的质 量使吊杆保持受拉，从而避免吊杆失稳。 有关冗余设计的问题，水平周边曲梁已按如果邻近 的径向水平支撑失效的情况下仍可以满足强度的要求来设 计。当然此时的水平周边曲梁的位移将较大。 由于竖向荷载造成之水平周边曲梁的自身扭转将由 径向支撑和曲梁之间的刚性连接来承担，水平周边曲梁以 楼板中心为轴心的整体扭转将由沿曲梁中心线布置的切向 图４休闲层竖向轴衬及伸缩节点示意 约束承担，这些侧向约束位于内幕墙和外幕墙最接近的部 位，在平面上沿圆周每隔１２Ｏ。布置。此外，在三角形楼面 除楼板开口以外的另外２个角点处（即距离楼板开口１２０。 处），布置了交叉支撑帮助约束幕墙支承体系在平面内的 扭转（图３）。在楼板平面开口处，布置了倒Ｖ形支撑进一 步帮助约束幕墙支承体系在平面内的扭转。 根据上海中心大厦消防顾问ＲＪＡ（ＦＪｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ）提供的火灾场景和构件升温模拟，结构工程师针 对火灾对于结构的影响进行了深入详尽的分析。为了消 除、削弱火灾升温引起的温度内应力的影响，结构工程师 分析了多种方案，包括在径向支撑与楼板连接的端部增加 弹簧，在外围周边曲梁加铰和在外围周边曲梁加伸缩节点 等。通过比较表明，在外围周边曲梁内加伸缩节点是最为 有效的方案。但温度作用下，大量伸缩节点产生的变形会 导致幕墙连接件发生位移，使得幕墙板块安装难度剧增， 且正常使用时出现气密和水密方面的弱化，另外还导致曲 梁轴向刚度不连续，抗扭性能变差 。因此，仅在休闲层 处的曲梁增加了水平伸缩节点（图４）。 ３ １区大堂幕墙支撑体系 在大堂处拟采用与上部结构类似的幕墙支撑系统 （图ｓ），但它的水平周边曲梁必须沿４．４５ ｍ间距布置。 由于大堂部分层高较高（层高５．６ ｍ左右），故没有楼板可 以为水平周边曲梁提供水平支撑。为了解决这个问题，在 与径向支撑和周边曲梁相应的高度沿内部幕墙周边布置内 曲梁，其为＠６６０ ｍｍ、壁厚３Ｏ ｍｍ的钢管，为周边外曲梁 提供水平支持。内曲梁在水平方向简支在巨柱之间，跨度 为２０ ｍ左右，最大的侧向允许位移是５０ ｍｍ。内曲梁在与 径向支撑相交的位置由竖向吊杆吊至一区机电层。在轴线 １２．４上的巨柱为内曲梁提供了径向和切向约束。在其余位 置，巨柱仅为内侧曲梁提供径向约束。中间段曲梁的切向 约束连接同以上各区的楼板凸台连接类似。内曲梁和外曲 梁在圆周方向约束于第６层悬挑出的２个竖向桁架，即东桁 ２０１４・７ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌＩ ８３１ 大跨度高空钢结构连廊整体提升施工技术 王永敏 五洋建设集团股份有限公司 杭州 ３１０００９ 摘要：介绍了贵阳美的林城Ｂ－，ｊ－￣大厦高空３６ ｍ大跨度钢结构连廊，总质量约２９８ｔ，针对施工难点，选择了整体液压提 升的吊装方案，减少了高空作业，达到了高空精确安装的目的。最终施工精度和质量得到保障，工期缩短，施工成本 得以降低。 关键词：大跨度 高空 钢结构连廊 整体提升 中图分类号：ＴＵ９７３￣．１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４’１００１（２０１４）０７—０８３３ ０３ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｌｉｆｔｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｌｏｎｇ－Ｓｐａｎ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｒｒｉｄｏｒ Ｗａｎｇ Ｙｂｎｇｍｉｎ Ｗｕｙａｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００９ １ 工程概况 梁、次梁等结构，钢桁架及附属结构总质量约２９８ ｔ。 美的林城时代Ｅ０３、Ｆ０１栋写字楼位于贵阳市长岭北路 东侧，毗邻贵阳国际会展中心，总建筑面积约６．９２万ｍ ， 地下１层、地上２３层，建筑主体高度９６．４ｓ ｍ。钢桁架连 廊位于Ｅ０３、Ｆ０１栋写字楼之间（图１），钢结构最大跨度 为３６ ｍ，由１３层、１４层、１５层楼面桁架组成，整体高度为 ８．７ ｎ３，桁架结构项部标高为５８．９５ ｍ。 设置３榀主桁架（主梁），主桁架（主梁）十字型劲 图１工程效果图 性混凝土柱刚性连接，主桁架间布置３榀次桁架、支撑钢 ２ 工程难点 ａｌ＿一 本工程中，钢连廊结构最高安装标高为＋５８．９５ １３３，跨 作者简介：王永敏（１９６５～），男，本科，高级工程师。 度３６ ｍ，如果按常规采用高空散装施工，存在组装、焊接 通讯地址：浙江省杭州市庆春路１１号凯旋门商业中心５楼 （３１０００９）。 工作强度大，机械设备无法满足作业要求，作业效率低， 收稿日期：２０１４—０５—０４ 不利于钢结构施工的质量、安全及工期控制。 （ＴＭＤ）周边布置的结构体系。１３０Ｆ的隅撑桁架的水平力 研究，保证了结构构造与理论分析模型的一致性，有效保 由通过楼面钢支撑相连的内外八角形带斜撑钢框架共同承 证了幕墙系统的顺利建造和安全使用。 担，竖向力则通过外八角形框架及支撑向下传递。 ・・０ ０ ０ ０ ５ 结语 ｆ１】丁洁民，何志军，李久鹏，等．上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构 针对上海中心大厦这样复杂的幕墙系统，通过全面、 设计若干关键问题［Ｊ］．建筑结构，２０１３（２４）：６—１０． 深入地分析幕墙系统与主体建筑结构的关系，设计了刚度 【２】丁洁民，何志军．上海中心大厦柔性悬挂式幕墙支撑结构分析与 大、传力可靠、结构轻巧的幕墙支撑体系。为确保幕墙系 设计［Ｊ］．建筑结构，２０１３（９）：５—９． 统能够顺利建造、安全承载、正常使用，对整个幕墙支撑 ［３】胡殷，何志军，丁洁民．上海中心大厦幕墙支撑结构的选型分析 体系进行了涵盖抗风、抗震、主体结构收缩徐变、温度作 ［Ｊ】．结构＿Ｔ－程师，２０１ １（５）：１—５． 用、施工过程影响等一系列的复杂分析与计算，并且通过 ［４］陈红秋，蒋凤昌，孙浩光．曲面点支式玻璃幕墙超静定支撑结构的 对幕墙支撑结构与主体结构连接节点进行精细分析与设计 施工技术［Ｊ］．建筑科学，２０１】（１１）：９２—９５，９１． ２０１４・７ ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＩＩ ８３３