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哈利法塔(阿拉伯文：برج خليفة，拉丁化：burj khalifah，英文：Khalīfa tower)，原名迪拜塔，又稱迪拜大廈或比斯迪拜塔，是世界第一高樓與人工構(gòu)造物。哈利法塔高828米，樓層總數(shù)162層，造價15億美元。
哈利法塔總共使用33萬立方米混凝土、6.2萬噸強(qiáng)化鋼筋，14.2萬平方米玻璃。為了修建哈利法塔，共調(diào)用了大約4000名工人和100臺起重機(jī)，把混凝土垂直泵上逾606米的地方，打破上海環(huán)球金融中心大廈建造時的492米紀(jì)錄。
大廈內(nèi)設(shè)有56部升降機(jī)，速度最高達(dá)17.4米/秒，另外還有雙層的觀光升降機(jī)，每次最多可載42人。
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建筑歷程
2004年9月21日，伊瑪爾開始興建。
2007年2月，超越了西爾斯大廈并成為最多樓層數(shù)的大樓。
2007年5月13日，以452米(1483 英尺)超越了臺北101的449.2 米(1474 英尺)的最高混凝土建筑。
2007年7月21日，超越了509.2米(1671 英尺)的臺北101成為地表上最高的大樓。
2007年8月12日，超越了西爾斯大樓527.3 米(1730 英尺)的天線高度。
2007年9月3日，成為世界第二高的自立建筑結(jié)構(gòu)，超越了在俄羅斯莫斯科高540米(1772 英尺)的莫斯科電視塔。
2007年9月12日，以555.3米(1822 英尺)的高度超越加拿大多倫多的加拿大國家電視塔成為世界最高的自立建筑。
2007年12月10日，開始使用鋼骨結(jié)構(gòu)，之后的建設(shè)將不再用到混凝土。
2008年4月8日，阿聯(lián)酋迪拜艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布，塔的高度已達(dá)629米，超過高度為628.8米的美國KVLY電視塔，成為世界最高建筑。
2008年6月17日，阿聯(lián)酋迪拜艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔的高度已超越636米。
2008年9月1日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布再創(chuàng)新紀(jì)錄，興建高度達(dá)到688米，并計劃在2009年9月完工，不過最終高度仍未公布。
2008年9月26日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔達(dá)到707 米(2320 英尺)。
2009年1月17日，艾馬爾房地產(chǎn)公司宣布塔達(dá)到828米(2716.53英尺)的最終高度。
2010年1月4日，哈利法塔正式竣工。
1、龐大的基礎(chǔ)
高度為800米(1,827 英尺)的“迪拜塔”需要一個堅實的基礎(chǔ)，以支持重量可能超過500,000噸的地面以上建筑。“迪拜塔”將建造在一個3.7米厚的三角形結(jié)構(gòu)的基座上，這個三角形基座由192根直徑為1.5米的鋼管樁或支柱缸體支持。這些鋼管樁或支柱缸體深入地下50米(164 英尺)。
2、抗震設(shè)計
為了保持這幢超高層建筑物的穩(wěn)定性，采用了高強(qiáng)度的混凝土。“迪拜塔”的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是能夠經(jīng)受里氏6級地震(當(dāng)?shù)貙儆诘厍蛏仙俚卣鸬牡貐^(qū))。它還能在每秒55米的大風(fēng)中保持穩(wěn)定(在高樓中辦公的人完全感覺不到大風(fēng)的影響)。
3、建筑過程的監(jiān)測
為了保證“迪拜塔”在建設(shè)過程中的穩(wěn)定，它的垂直方向和水平方向的動態(tài)，都由一個全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤。在建設(shè)期間，建筑物的重力變化情況，由設(shè)置在建筑物中的700多個傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測。
4、工程進(jìn)度
“迪拜塔” 47個月的建設(shè)時間表，基本上以3天為一個生產(chǎn)周期，包括安裝鋼結(jié)構(gòu)件，澆灌混凝土等工作。鋼結(jié)構(gòu)件預(yù)先在地面制作，按照建設(shè)的進(jìn)度，用起重機(jī)吊到高空進(jìn)行安裝。
5、澆灌混凝土程序
在三天建設(shè)周期的第二天，在一個特定樓面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)外殼安裝到位，同時通道打開，并安裝鋼支持梁。下一天，混凝土灌入外殼，然后，又進(jìn)行下一個樓層的建設(shè)。
6、液壓千斤頂提升
在某個樓層完工之前，建筑工程師用一個起重能力達(dá)2,300噸的液壓千斤頂提升澆注混凝土的外殼和建筑材料。
7、超級起重機(jī)
在“迪拜塔”已完工的樓層上，安新裝了3臺巨大的塔式起重機(jī)來起吊大量的建筑材料。
8、混凝土制作設(shè)備
在“迪拜塔”工地上，有4臺巨大的混凝土攪拌機(jī)，能夠快速地制作混凝土。
9、混凝土高壓泵
在“迪拜塔”工地上，有3臺高壓泵，將混凝土輸送到工人操作的高處。一個挑戰(zhàn)是，將高強(qiáng)度的混凝土輸?shù)?70米以上的高度，并且不影響混凝土的基本性能。
10、附著式升降機(jī)
“迪拜塔”工地的另一種起重設(shè)備是附著式升降機(jī)，用來運送建筑材料和工人。這個工地有14臺附著式升降機(jī)在運行。
11、預(yù)防建筑網(wǎng)下沉
由于“迪拜塔”建成之后的重量達(dá)到500,000噸，會出現(xiàn)下沉的趨勢。所以在建設(shè)過程中，每一層的實際高度比設(shè)計高度高出4毫米。
12、確保世界第一高度
為了使“迪拜塔”保持世界最高建筑物的稱號，從700的高度開始，它設(shè)計了一種螺旋管鋼結(jié)構(gòu)體，從建筑物內(nèi)部一直延伸到頂端，這個螺旋管可以用液壓千斤頂提升，作為增加建筑物高度的支柱。
13、完備的安全措施
“迪拜塔”設(shè)計了4個隱蔽所，每30層一個，用于對付火災(zāi)和恐怖襲擊等緊急情況。另外，除了54部高速電梯，還安裝有專門的應(yīng)急電梯，可以從高處迅速而安全地疏散人員。
結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新(摘自文/中國建筑科學(xué)研究院 趙西安)
結(jié)構(gòu)體系
全鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，適合于超高層建筑，這是上世紀(jì)六七十年代的普遍共識，并建造了大量300m以上的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑。到八九十年代，純鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足建筑高度進(jìn)一步升高的要求，其原因在于鋼結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）的提升難以跟上高度的迅速增長，此后鋼筋混凝土（詞條“鋼筋混凝土”由行業(yè)大百科提供）核心筒加外圍鋼結(jié)構(gòu)就成為超高層建筑的基本形式。而哈利法塔做了前所未有的重大突破，采用了下部混凝土結(jié)構(gòu)、上部鋼結(jié)構(gòu)的全新結(jié)構(gòu)體系。即-30～601m為鋼筋混凝土剪力墻體系，601～828m為鋼結(jié)構(gòu)，其中601～760m采用帶斜撐的鋼框架。
采用三叉形平面可以取得較大的側(cè)向剛度，降低風(fēng)荷載，有利于超高層建筑抗風(fēng)設(shè)計，同時對稱的平面可以保持平面形狀簡單，施工方便。
整個抗側(cè)力體系是一個豎向帶扶壁的核心筒，六邊形的核心筒居中;每一翼的縱向走廊墻形成核心筒的扶壁，共6道;橫向分戶墻作為縱墻的加勁肋（詞條“加勁肋”由行業(yè)大百科提供）;此外，每翼的端部還有4根獨立的端柱。這樣一來，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形成空間整體受力，具有良好的側(cè)向剛度和抗扭剛度(見圖2)。
圖2 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置
中心筒的抗扭作用可以模擬為一個封閉的空心軸。這個軸由三個翼上的6道縱墻扶壁而大大加強(qiáng);而走廊縱墻又被分戶橫墻加強(qiáng)。整個建筑就像一根剛度極大的豎向梁，抵抗風(fēng)和地震產(chǎn)生的剪力和彎矩(見圖3)。由于加強(qiáng)層的協(xié)調(diào)，端部柱子也參加抗側(cè)力工作。
圖3 整座建筑如同一根豎向梁
豎向形狀按建筑設(shè)計逐步退臺，剪力墻在退臺樓層處切斷（詞條“切斷”由行業(yè)大百科提供），端部柱向內(nèi)移。分段步步切斷可以使墻、柱的荷載平順逐漸變化，同時也避免了墻、柱截面突然變化給施工帶來的困難。退臺要形成優(yōu)美的塔身寬度變化曲線，而且要與風(fēng)力的變化相適應(yīng)。
建筑設(shè)計在豎向布置了7個設(shè)備層兼避難層，每個設(shè)備層占2～3個標(biāo)準(zhǔn)層。利用其中的5個設(shè)備層做成結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層(見圖4)。加強(qiáng)層設(shè)置全高的外伸剪力墻作為剛性大梁，使得端部柱的軸力形成大力矩抵抗側(cè)向力的傾覆力矩，同時剛性大梁調(diào)整了各墻、柱的豎向變形，使得其軸向應(yīng)力更均勻，降低了各構(gòu)件徐變變形差。
圖4 結(jié)構(gòu)的5個加強(qiáng)層
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。按美國規(guī)范 ACI 318-02 進(jìn)行。127層以下混凝土強(qiáng)度等級C80，127層以上C60。C80混凝土90d彈性模量E=43800N/mm2。采用硅酸鹽水泥，加粉煤灰。
調(diào)整構(gòu)件截面尺寸，以減少各構(gòu)件收縮和徐變變形差,原則上使端柱和剪力墻在自重作用下的應(yīng)力相近。由于柱子和薄剪力墻的收縮較大，所以端柱的厚度取與內(nèi)墻相同，即600mm。設(shè)計時盡量考慮構(gòu)件的體積與表面積的比值接近，使各構(gòu)件的收縮速度接近，減少收縮變形差。
在立面內(nèi)收處，鋼筋混凝土連梁要傳遞豎向荷載(包括徐變和收縮的效應(yīng))，并聯(lián)系剪力墻肢以承受側(cè)向荷載。連梁按ACI 318-02附錄A設(shè)計，計算圖形為交叉斜桿，這種設(shè)計方法可使連梁高度降低。
樓層數(shù)量多，壓低層高意義大，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.2m，采用無梁樓板，板厚300mm。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。按美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會AISC《建筑鋼結(jié)構(gòu)荷載抗力分項系數(shù)設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計。601m以上是帶交叉斜撐的鋼框架，以承受重力、風(fēng)力和地震作用。鋼框架逐步退臺，從第18級的核心筒六邊形到第29級的小三角形，最后只剩直徑為1200mm的桅桿。這根桅桿是為了保持建筑高度世界第一專門設(shè)計的，可以從下面接長，不斷頂升，預(yù)留了200m的上升高度。所有外露的鋼結(jié)構(gòu)都包鋁板作為裝飾。
結(jié)構(gòu)分析。采用ETABS 8.4版，考慮了重力荷載(包括P-D 二階效應(yīng))、風(fēng)、地震因素。建立三維分析模型，包括鋼筋混凝土墻、連梁、板、柱、頂部鋼結(jié)構(gòu)、筏板和樁。
分析模型共73500個殼元、75000個節(jié)點。分析參數(shù)為:風(fēng)力50年一遇，55m/s，風(fēng)壓按風(fēng)洞試驗取值;地震：按美國標(biāo)準(zhǔn)UBC 97 的2a 區(qū)，地震系數(shù) z=0.15，相當(dāng)于我國8度設(shè)防;溫度：氣溫變化范圍 2～54℃。分析結(jié)果表明，50年一遇的風(fēng)力，828m的頂部結(jié)構(gòu)水平位移為1450 mm，辦公層頂部(162層)為1250mm，公寓層頂部(108層)為450mm，位移值低于通用標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計要求。內(nèi)力分析表明，鋼筋混凝土塔樓部分地震力不起控制作用，但裙房和頂部鋼結(jié)構(gòu)處，地震內(nèi)力對設(shè)計有作用。
通常采用線性有限元分析豎向荷載下的墻、柱內(nèi)力和位移，但因哈利法塔高度的原因，這種分析方法會偏離真實情況，最后采用了GL 2000(2004)模型，既考慮了鋼筋的影響，也包括施工過程。
施工過程分析。全過程分15個階段，采用三維模型進(jìn)行分析，同時也考慮了收縮和徐變。每個模型都代表施工過程的一個時間點，施加當(dāng)時所增加的新荷載。分析還延續(xù)到施工結(jié)束后50年。
補償技術(shù)。施工過程中兩個方向的平移應(yīng)根據(jù)計算結(jié)果予以補償、校正;豎向壓縮則每層的層高應(yīng)增加一個補償值。中心筒在施工過程中會產(chǎn)生偏心，偏心調(diào)整應(yīng)每層進(jìn)行，可以通過糾正重力荷載產(chǎn)生的側(cè)移(彈性位移、基礎(chǔ)底板（詞條“底板”由行業(yè)大百科提供）沉降差、徐變、收縮)來補償。
豎向縮短。結(jié)構(gòu)豎向壓縮每層平均為 4mm，整座建筑的頂點為 650mm，通過每層標(biāo)高的調(diào)整來補償。
受收縮和徐變的影響，鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的內(nèi)力會在鋼筋和混凝土之間重新分配。由于要求兩者應(yīng)變相同，混凝土分擔(dān)的內(nèi)力會逐漸減少，鋼筋的內(nèi)力會相應(yīng)增加。哈利法塔第135層，墻、柱中鋼筋與混凝土的內(nèi)力比會從15%/85%變?yōu)?0%/70%。
基礎(chǔ)設(shè)計采用摩擦樁加筏板聯(lián)合基礎(chǔ)(見圖5)。該工程地基為膠結(jié)的鈣質(zhì)土和含礫石的鈣質(zhì)土。天然地基土與混凝土樁的表面極限摩擦力為250～350kPa。194根現(xiàn)場灌注樁，長度約43m，直徑1500mm,設(shè)計承載力為3000kN。現(xiàn)場進(jìn)行壓樁試驗，最大壓力為6000kN，樁尖深度 -70m。迪拜地下水具有腐蝕性，氯離子濃度4.5%，硫0.6%，因此樁采用C60混凝土，加25%粉煤灰，7%硅粉，水灰比0.32，坍落度675mm。
圖5 樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)
筏板厚度3.75m，采用C50自密實混凝土，加40%粉煤灰，水灰比0.34，現(xiàn)場進(jìn)行坍落度和流動性試驗。鋼筋間距雙向300mm，但在每一個方向每隔10根鋼筋取消1根鋼筋，形成600mm×600mm的無鋼筋洞口，便于澆筑混凝土。為減輕地下水的腐蝕作用，底板鋪設(shè)了一層鈦絲編織的陰極保護(hù)網(wǎng)。
筏板連同樁、周邊土體進(jìn)行了三維有限元分析，分析結(jié)果為基礎(chǔ)長期沉降為80mm，施工到135層時沉降30mm，工程完工后，實測沉降為60mm。
施工技術(shù)創(chuàng)新(摘自文/中國建筑科學(xué)研究院 趙西安)
混凝土配合比。豎向結(jié)構(gòu)混凝土要求10h強(qiáng)度達(dá)到10MPa以保證混凝土施工能正常循環(huán),最終強(qiáng)度達(dá)到80MPa(127層以下)和60MPa(127層以上)，C80混凝土的彈性模量為44000MPa。此外，混凝土還要有好的和易性，有適合于600m泵送高度的坍落度。由于迪拜冬天冷夏天炎熱，不同季節(jié)要調(diào)節(jié)混凝土的強(qiáng)度增長率及和易性損失值。
混凝土超高泵送。哈利法塔創(chuàng)造了混凝土單級泵送606m的世界紀(jì)錄。達(dá)到這個空前的高度，最大困難是混凝土的配合比設(shè)計,采用了4種不同的配比以便能用較小的壓力把混凝土送到不同的高度。泵送混凝土含13%粉煤灰、10%的硅粉,集料（詞條“集料”由行業(yè)大百科提供）最大粒徑20mm,自密實，坍落度600mm。采用了3臺世界上最大的混凝土泵，壓力可達(dá)350bar,配套直徑150mm的高壓輸送管(見圖6)。
圖6 混凝土泵
模板和混凝土澆筑（詞條“混凝土澆筑”由行業(yè)大百科提供）。整個基礎(chǔ)筏板混凝土接近45000m3，按中心部分和三個翼板分成4段澆筑，每段相隔24h。
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上部結(jié)構(gòu)的墻體用自升式模板系統(tǒng)施工(見圖7)，端柱則采用鋼模施工，無梁樓板用壓型鋼板（詞條“壓型鋼板”由行業(yè)大百科提供）作為模板。首先澆筑中心筒及其周邊樓板，然后澆筑翼墻及相關(guān)樓板，最后是端柱和附近樓板(見圖8)。
圖7 自升式模板系統(tǒng)
圖8 墻體混凝土澆筑
施工監(jiān)測。哈利法塔高達(dá)828m，施工測量控制是突出問題，現(xiàn)有測量手段無法滿足要求，采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS控制施工全過程的精度。
迪拜哈利法塔以828m的超高度、52萬m2的巨大建筑面積，給我們提供了 豐富的設(shè)計和施工經(jīng)驗。隨著國內(nèi)632m的上海中心、680m的深圳平安保險大廈等一批600m以上建筑的即將竣工，我國的高層建筑技術(shù)將會提高到一個新的水平。
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