世界最高建筑——台北101大厦

概况

台北101 (Taipei 101),原名台北国际金融中心(Taipei Financial Center),设计师李祖原。大楼位于台湾台北市信义区,为台北市政府的BOT开发案,业主是台北金融大楼股份有限公司。楼高508米,地上101层,地下5层,是目前全世界已建成的最高摩天大楼。其英文名称Taipei 101除代表台北,还有“Technology、Art、Innovation、People、Environment、Identity”(技术、艺术、创新、人民、环境、个性)之意义。

结构形式

大楼的地上结构体包含1 栋1 01 层的塔楼及1栋6 层的裙楼,两栋结构体于地上部份以伸缩缝形式完全断开,地下室共有5 层且塔、裙楼相连。

在平面配置上,服务核内共有1 6 根箱型柱,主楼四周每侧采用2 根巨型钢柱(Mega Column)延伸至90 层,其最大尺寸达2.4 m × 3m× 80 mm。主楼四周于26 F 以下并另外配置1 .2 m× 2.6 m~1 .2 m × 1 .6 m及1 .4 m × 1 .4 m ~1 .6 m× 1 .6 m等两种尺寸箱型柱,27 F 以上则配合建筑斜面造型而使用H900 mm×400 mm~H1 000 mm×500 mm之H形斜柱(Sloping Column)并与H型梁组成抗弯构架,主要在于提供局部载重之传递使用。又为提高抗风劲度与强度,62 层以下的箱型钢柱均内灌1 0 000 psi自充填高性能混凝土。

在立面配置上,X、Y方向各配置两组合计6 道立面构架,服务核心的钢柱间以钢骨大梁、斜撑相连,斜撑主要为同心斜撑与V型斜撑,部分斜撑因开门需求而为偏心斜撑型式,但基于抗风劲度之需求予以加劲补强而未依偏心斜称细部设计之。9 楼以下之同心斜撑并与600 mm厚之剪力墙浇灌一体以形成良好的水平力传递系统,机械层上下大梁间则以斜撑相接所形成的外伸桁架梁作为内外柱间的主要垂直剪力传递机构。

从宏观的角度上讲,主楼结构主要是由巨柱、核心系统与外伸桁架梁等构件所组成的1 01 层巨形构架(Mega frame)。名为市民广场的屋顶结构组装及完成时,该广场结构为了满足建筑大空间与采光罩的设计要求,其屋顶结构为一水平跨径约76 m之立体刚构架,藉由结构构件外露的方式来表现特殊的建筑造型。

抗风抗震设计

文稿提供:王斌(摘录) 图片提供: 2007年11月13日11:3

台湾是个地震和台风的多发地带,因此台北101大楼的耐震与抗风设计确实让工程师们绞尽了脑汁,而大楼建成之后也成为了台湾建筑界抗强风与地震设计的科技楷模。

最大的创新要数那颗被称为“大球”的“调制阻尼器”了。该阻尼器是由41层12.5厘米厚的实心钢板堆迭焊接而成,宛如一颗金黄色的球体,重达660吨。平时大楼受风吹袭时会有左右的微幅摆动,放一杯水在桌上,水都会左右晃动,如果不做任何处理,坐在大楼里的人会有晕眩的感觉,很不舒服;这颗阻尼器的主要目的,在于平衡风力造成大楼的摆荡,提高人的舒适感。

当强风、强震时,大楼屋顶部分的左右摆动,来回可能长达3米,在塔尖(448~508米处)部分,年均约有18万次的来回摆动,这里也是摆动造成变形最严重的地方,因此,为了防止“折断”,塔尖里也摆了两个条状的阻尼器,减少钢结构的疲劳应力。

而大楼抵御强震和强风的更主要关键点在于以下两个结构设计方面的突破:首先,总数达380支的基桩是重要基础,这些基桩平均长度有71米,打入岩盘的深度有33米,打进岩盘前先凿出洞来,基桩放进去时再灌入混凝土固定,因此,为数众多的大型基桩牢牢抓住地盘,已让大楼稳了一半。其次,大楼拥有八根巨柱,一般建筑的柱子约50×50厘米粗,台北101大楼的巨柱有3×2.4米粗,使用的钢板厚达8厘米,和一般建筑的2~3厘米相差很大。

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