上海中心大厦外幕墙结构特型支座优化技术

[摘要]玻璃幕墙作为一种新颖的有着其独特优势的围护形式，越来越多地被应用到超高层建筑中，幕墙体系的固定方式也日趋成熟。但对于一些新型的幕墙体系，需要借助特殊类型的支座来实现玻璃幕墙的固定，同时有效调节其系统的变形，从而达到幕墙的设计功能。以上海中心大厦独特的几何悬挂式外幕墙结构工程为案例，重点研究其特性支座的优化技术，在工程推进的同时逐步优化设计，并通过支座摩擦试验、材料试验、幕墙结构力学试验和有限元分析等手段，成功地将特型支座国产化，取得了良好的效益。文章研究所得的结论也可为幕墙工程特型支座的设计提供有益参考。[关键词]高层建筑；柔性悬挂幕墙；特型支座；优化；健康监测

内容摘抄：

1工程背景
1.1建筑主体工程概况
上海中心大厦位于上海陆家嘴金融贸易区，是集办公、商业、酒店、会展、观光休闲于一体的综合性超高层建筑。主体结构高度580m,建筑总高度632m,建成后与原有的上海金茂大厦、环球金融中心呈“品”字形超高层建筑群（见图1）。上海中心大厦塔楼由钢筋混凝土核心筒与径向伸臂桁架和环带桁架及巨柱、角柱形成的巨型框架组成基本结构体系。

1.2外幕墙工程概况
上海中心大厦主楼外幕墙采用大尺度柔性悬挂式几何幕墙系统，19317个板块均为异形单元板，总面积约14万m2,分区悬挂高度除了1区均超过60m,最高为66.65m。由于削减风荷载和建筑造型的需要，外幕墙采用120°旋转向上的收分设计，每层460级合金钢吊杆、钢环梁和径向支撑杆件的空间坐标和位置均不相同，其定位控制难度在幕墙界堪称世界之最。另外，由于外幕墙支撑体系为悬挂支撑结构，必须适应大楼结构受到强风、地震、温度、楼面荷载和结构竖向压缩徐变所引起的变形，2设计与安装潜在问题
由于上海中心大厦独特的外幕墙体系，其幕墙结构支座形式也非常特殊，外方设计图纸上均推荐采用国外产品。在组织施工图深化设计的过程中发现潜在问题如下。
2.1组装和测试问题
国外供应商仅提供支座中的关键部件，如：具有复合润滑脂涂层的铜合金衬环、工程橡胶垫、特氟龙面层和特殊胶粘剂等，而非完整的支座产品。这就产生了一系列加工组装、检验和现场安装方面的问题：①部件组装公差控制；②加工焊接温度控制；③铜衬压入钢轴套的过盈量指标设定；④镜面不锈钢薄片与基板连接变形控制；⑤组装支座摩擦系数验证方式；⑥支座与钢结构安装的公差控制。
2.2工程安装中的问题
由于该幕墙工程所用支座的特殊性，其深化设计也遇到许多技术难题，主要难题集中在以下几个方面。

3特型支座技术的优化与改进
滑移支座成为柔性悬挂幕墙体系之关键构造，为使幕墙工程达到预期效果，对特型支座进行了系统性优化设计。主要工作如下。
3.1支座国产化的优化设计
根据工程实施进度，对支座国产化进行了优化设计和改进，并进行了试验验证。

3.2垂直滑移支座监测方案的设计和应用
由于垂直滑移支座构造复杂，加工和安装难度极大，工程风险相对较高，需对每区推阻比最小的多个垂直滑移支座进行监测。根据设计计算，分区底环梁垂直滑移支座的最大滑动行程为：向上80mm和向下250mm。探测密闭的支座装置内部是否卡壳可通过幕墙构造失效连续效应的解析和一个独特的试验来检验。

4结语
上海中心大厦外幕墙工程难度大、标准高，其关键构造一特型支座对于房屋建筑而言更是一种全新的技术，在以往国内外的建筑工程中鲜有案例。通过大量的计算、分析、试验、评估、优化和求证，最终克服了由结构、幕墙、材料、机械、安装工艺、测试技术、监测维护等7个专业相互关联、各类问题相互交织的复杂技术瓶颈，为上海中心大厦独特的柔性悬挂式几何幕墙顺利施工奠定了坚实的基础。特型支座系统性优化改良在推动支座技术进步的同时也取得了显著经济效益，其优化调整如下：①原设计需要支座数量约为2996个，优化调整后数量约为1562个，支座精简率达到46.86%；②如果以进口价格测算，节省总造价和监测费用达到9616余万元，节省造价比例达到56.33%；③国产化率达到77.6%。
本文通过对特型支座研发改进并进一步国产化过程中技术系统性优化工作的综述，得出如下重要结论。

（略）

投稿会员：巧克力布丁