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1、 国外某超高层建筑的设计与建造国外某超高层建筑的设计与建造芬丘奇街20号由于其独特的建筑外形需要其项目团队想出一些创新性的解决方案马丁库帕一个新的建筑地标在伦敦金融城迅速形成。芬丘奇街20号（被称为“对讲机” ）将改变这些年来这一带的天际线，因为这个38层高的塔楼具有一个标志性和独特的结构形状。建筑从一个相对狭窄的底部开始逐步向外扩展，形成一个头重脚轻的建筑结构。每一层楼板的尺寸不一，最终34层的办公室楼板面积将增加60%，令人印象深刻。结构顶部是一个全封闭的空中花园，能360o全景俯瞰伦敦市景。这一地标建筑的结构设计是一个重大挑战，因为每一层楼都有其独特的结构布局。项目建筑方 Rafael
2、Violy 和结构方 Halcrow Yolles 对建筑进行了详细建模并完成了一个三维几何模型。该模型得到了整个设计团队的进一步深化，建立起综合的 BIM 模型供整个项目团队和分包商使用。有趣的是，建造商 Canary Wharf 将该模型更进一步改造成4D 版本，提供了时间维度。为了平衡结构，在设计模型阶段主核心筒轻微偏离了中心一个屋顶空中花园将为客户提供餐饮和庆典等空间建造商副总监 Charlie Paul 说：“通过这种方法，我们基本可以要求行业做出一点不同的东西来，添加时间维度意味着我们能够制定并预测整个施工进程，在投标阶段，我们就认为施工中会涉及钢结构。 ”选择钢结构作为框架材料是
3、基于一些原因的，而不仅仅是因为其建造的速度。William Hare 在12月完成了整个钢结构分包，仅用了35周的时间，使用其他材料很难达到这样的速度。建造钢结构框架时，William Hare 在核心筒上部安置了3台塔式起重机。建造商Canary Wharf 提供了这些起重机，这是他们惯用的工作手段。Charlie Paul 说：“它们工作得很好，因为我们事先进行了工作计划并安排了起重机的使用时间。 ”当核心筒完成以后就要进行起重机的安装，Canary Wharf 需要计算出每台起重机的最佳位置。通过4D 模型的帮助，三台起重机的位置被确定，每台起重机都可以提供三分之一的工作面。为了达到这一
4、目标，其中一台起重机不得不悬挑在核心筒之外。设计方面，主要的挑战在于如何构建这样一个不寻常的外形，既不增加结构的深度同时满足独特的楼板构造。后者是至关重要的，因为任何楼板高度的变化都会使得建筑的双向电梯无法使用。大多数的钢结构通过塔式起重机进行建造建筑从相对狭窄的底部逐渐向外扩展，在顶部提供了相对大的楼板空间对结构进行平衡是通过移动核心筒的位置来实现的，从原来的楼板中心移动到相对应的楼板质量中心。换句话说，现在它位于稍微偏离中心的位置，但整体上保持居中。为了满足不断变化的楼层板的几何形状，结构师们对此进行相应的变化是必要的。“建筑内部的跨度在1121m 之间变化，但是通常结构进深只有18m。
5、”Halcrow Yolles高管 Jonathan Hendricks 这样说。解决的方法是22层以下的柱子依照建筑外观的形状向外倾斜，22层以上，北面和南面的柱子改变倾斜的方向向上伸展，不再沿着建筑外观的形状上升。Hendricks 先生解释说：“这样我们在18m 的跨度上还能承受3m 的悬挑宽度，顶层21m 跨度处就采用了这一措施。钢结构在实现这一措施时非常有效并且不会增加楼板厚度。 ”许多钢柱在每两层楼板的高度进行调整以形成建筑的外表面角柱的位置，南北方向移动了12m，东西方向移动了6m，这样延伸到建筑顶部后，形成了独特的扩口形状的结构。为了形成这一形状，将钢结构分割成小平面来近似模拟
6、建筑外观的曲面。一般来说，每四层楼高度会对柱子进行一次调整，尽可能对钢结构进行优化，减少结构复杂性并尽可能秉承建筑的原意。然而，在曲率较大的地方，例如靠近东西侧的建筑顶部，每两层楼的高度就需要对柱子进行调整。核心筒为整个钢框架提供了整体稳定，但是到了建筑顶部，并非如此。对于从35层开始的屋顶空中花园，提供稳定性的是自东向西跨度55m 的结构肋。建筑外立面处，1200mm 深的箱形截面对玻璃外墙进行支撑。屋顶空中花园的原始设计是通过水平面上自东向西排列的铝肋片对玻璃进行支撑。现在取而代之的是空间框架，建造商 Canary Wharf 认为采用门式刚架来取代原有的设计更为实际。新的方案更经济，节省
7、时间以及更具有持续性。Paul 先生总结到：“我们解决问题一直有我们的先进模式，这一模式在开发安全的制造系统和架设这些巨大的门式刚架方面十分重要。 ”芬丘奇街20号将于2014年3月建成。公共主干道在项目建造期间必须保持通畅钢结构的成就项目中所有的钢结构制造都在 Bury，Scarborough 和 Wetherby 地区的 William Hare 工厂中进行。算上钢筋，全部的项目用钢超过13000t，但是框架本身需要8216t的钢材，相当于大约4500个独立部分的用钢。最大的钢构件是长度15m、重9t 的钢梁，将被吊装到位。主楼板梁数量最多的构件是蜂窝梁，因为它们高效而且安装方便。为了建造
8、外部的倾斜钢柱，William Hare 在每根柱顶部安装上了定制螺栓。这一方案由建造商 Canary Wharf 提议，William Hare 进行设计，使得上部钢柱可以按照正确的角度进行安装。William Hare 项目经理 Adam Mosey 说：“由于曲柄的角度，这些连接从三个轴向进行固定，定制螺栓决定了上部柱的定位和角度。 ”这些定位螺栓加速了建造过程，在制造钢构件过程中就被焊接在钢柱上。钢结构项目建造周期短的另外一个因素是在工程初期就完成了混凝土核心筒的建造，这样 William Hare 就可以对连接钢梁的预埋件进行彻底地监测。4D 视觉这是在英国历史上第一次采用4D 模型
9、来管理一个著名工程。建造商 Canary Wharf说，这一模型允许管理者对项目全程进行微观管理并持续地通知项目设计团队和专项建造商，来确保每个参与者都愉快地参与项目并达到项目管理目标，Charlie Paul 说：“这是一个运动的程序。 ”3D 模型可能会造成冲突，但是4D 模型使得整个团队对时间进程有了确切的把握。通过研究历史上的天气情况，模型甚至能预测整个工程的最后完成时间包括钢结构建造，安装和装修。模型也分析出同时进行主要电梯的安装可以使得工作进展更为有效。一旦对主核心筒进行滑模就进行电梯的安装，并立即用于运送人员和材料的上下运输。吊装工程与工程的紧密结合，大大加快了项目进程。（本文摘译自 New Steel Construction 周 颖译）
