上海环球金融中心大厦
Shanghai Would Financial Center













建 设 单 位： 上海环球金融中心有限公司
设 计 审 编： 森大厦株式会社 一级建筑师事务所（日）
建筑设计顾问：KPF建筑师事务所（美）
结构设计顾问：赖思里?罗伯逊联合股份有限公司（美）
施工图设计： 上海现代建筑设计（集团）有限公司
华东建筑设计研究院有限公司
施工总承包： 中建总公司?上海建工集团 总承包联合体
钢结构制作： 上海驹井铁工建设工程技术有限公司

1 工程概况
建设中的上海环球金融中心位于上海陆家嘴金融贸易区。此建筑为多功能的摩天大楼，主要用作办公室用途，但也有一些楼层用作包括商留、宾馆、观光、展览、零售和其它公共设施。主楼地上101层，地下3层，地面以上高庶492m，裙房为地上4层，高度约灾15.8m，整个建筑总面积约烟350000㎡，其中主楼建筑面积为252935㎡，裙房面积为33370㎡，地下室为63751㎡，其平立面如图1～3。工程的结构设计基准期为50年，主楼的安全等级为一级，抗震设防烈度为7度，场地特征周期为0.9s，基本地震加速度为0.1g，建筑场地土类别为Ⅳ类，抗震设防类别为乙类，设计地震分组为第一组。









2 结构体系及特点
本工程主楼采用钢管桩加筏板的基础形式，其中主楼核心筒区域采用φ700×18的钢管桩，有效桩长为59.85m；主楼核心筒以外区域采用φ700×15的钢管桩，有效长度为4.0～4.5m，其余范围底板厚度为2.0m。












工程上部结构同时采用以下三重抗侧力结构体系（图4）：1）由巨型柱（主要的结构柱），巨型斜撑（主要的斜撑）和周边带状桁架构成的巨型结构框架；2）钢筋混凝土核心筒（79层以上为带混凝土端墙的钢支撑核心筒）；3）联系核心筒和巨筒和巨型结构柱之间的外伸臂桁架。以上三个体系共同承担了由风和地震引起的倾覆弯矩。前二个体系承担了由风和地震引起的剪力。
标准办公层及酒店层楼面采用普通混凝土与压型钢板组成的组合楼盖，全厚156mm（其中压型钢板部分厚76mm，混凝土厚80mm）。压型钢板仅用作模板使用，故不做防火喷涂。周边带状桁架下弦所在楼层采用10mm的钢板加190mm厚的混凝土板进行加强，设计中考虑了钢梁与混凝土楼板的组合作用。
建筑结构体系有如下一些特点：
（1）巨型柱、巨型斜撑、周边带状桁架构成的巨型结构具有很大的抗侧力刚度，在建筑物的底部外周的巨型桁架筒体承担了60%以上的倾覆力矩和30%-40%的剪力，而且与柱筒结构相比，避免了剪力滞后的效应，也适当减轻了建筑结构的自重。
（2）外伸臂桁架在建筑中所起的作用较常规的框架—核心筒或框筒结构体系已大为减少，使得采用非贯穿核心筒体的外伸臂桁架成为可行。
（3）位于建筑角部的巨型柱可起到抵抗来自风和地震作用的最佳效果，型钢混凝土的截面可提供巨型构件需要的高承载力，也能方便与钢结构构件的连接，同时使用巨型柱与核心筒竖向变形差异的控制更为容易。
（4）巨型斜撑采用的内灌混凝土的焊接箱形截面，不仅增加了结构的刚度和阻尼，而且也能防止斜撑构件钢板的屈曲。
（5）每隔12层的一层高的周边带状桁架不仅是巨型结构的组成部分，同时也将荷载从周边小柱传递至巨型柱，也解决了周边相邻柱子之间的竖向变形差异的问题。

3、结构设计特点及技术措施
3.1 内核心筒的转换
由于受到建筑平面的限制大楼的内核心筒在层57-61及层79进行了转换，层57-61核心筒的转换通过上部核心筒倒插三层的方式解决，同时对搭接部位楼层的楼板厚度进行了加强（见图5），考虑到这些楼板受力的复杂性，我们根据有限元分析的结果，在这些部位楼板底部设置了10mm厚的钢板。为改善筒体的延性，在平面形状变化的角部设置了型钢柱及边缘约束构件并延伸至搭接层以下至少12层。层79核心筒的转换通过从埋置于上部核心筒延伸至中部核心筒的金刚柱完成。另一个次要的荷载传递途径为透过支承在中部核心筒之上的上部核心筒两端的混凝土墙体。上部核心筒之中的钢结构柱子延伸至中部核心筒至少12层，以确保竖向荷载得以完全传递（见图6）。







3.2 非穿过式外伸臂桁架的设计
由于建筑布置的限制要使用外伸桁架直接通过核疏筒是不可行的。然而埋置在核心筒体周边墙体中的三层高的桁架与外伸桁架的连接可以提供传力途径，从而形成一个完整的体系（见图7），尽管该外伸桁架的效率较贯通式有所降低。埋置的核心筒角部的外伸桁架的柱子上下延伸，贯穿整个筒体高度改善其连续性。
外伸桁架的上下弦与巨型结构均有连接，以增加结构的冗余度。为了减小由于筒体和巨型结构之间不同沉降引起的应力，外伸桁架的斜撑和巨型柱子之间的连接延迟至整体结构完成后进行。为了提供多重传力途径，外伸桁架的上下弦所在楼层的楼板均进行了加强。采用此方法，即使周边桁架受到破坏，外伸桁架的结构作用仍能继续发挥。

3.3 带状桁架与周边斜撑的设计
带状桁架的设计使其能够承受避难层之间周边柱子传来的全部重力荷载。尽管如此，巨型斜撑也同时被设计用以承受周边柱子传来的部分重力荷载。此设计意图为结构提供多重内力传递途径及增加结构的冗余度（见图8）。
周边柱子的设计也考虑了巨型斜撑不存在的情况。同样，此设计意图为结构提从多重内力传递途径。周边柱子的设计也考虑了任何一根周边柱或一道带状桁架失效的情况。冗余度的增加也大大加强了结构的偶然荷载作用下的防倒塌能力。
本工程每隔12层设置一道周边带状桁架，尽管周边带状桁架及周边小柱单独均足以承受12层楼层的荷载，但如果在施工中周边小柱上端与上部带状桁架马上固定，严重时可使用底部小柱产生屈曲，整体振动台试验的结果也证实了这点，为此，我们考虑施工中周边小柱上端与上部带状桁架采用长圆孔临时固定，街上部周边桁架在竖向荷载作用下的变形基本完成后再永久固定。该处理方法将竖向荷载作用下周边带状桁架周边小柱受力的相互影响降至最小。









3.4 杭风动力制震装置
为减少建筑物顶部的加速度，在90层设置了两个各300t的有动力制震装置（VPE，见图9），该装置主要用于减小正常使用状态下大楼顶部的晃动，并可根据大楼顶部晃动的幅值及加速度决定采用静止、有动力、无动力或锁止的状态。经初步分析，采用制震装置后，在风速26.3m/s时，大楼顶点的加速度可减少约65%。构件设计中角部及有可能两向受力的主要构架采用了箱型截面，而一般的平面桁架采用了节点连接处仅腹板相连的箱形截面以方便连接，楼层平面梁主要采用H型钢，对于许多根杆伯相交的结点采用了铸钢件。设计中还考虑了施工方案对构件受力的影响，对局部的构件进行了必要的加强。为保证高空施工的质量，构件的连接尽可能采用高强螺栓连接。