哈利法塔（Burj dubai tower）坐落於土豪遍地的迪拜，下圖是迪拜的衛星圖，大家可以隨意感受一下。
土豪迪拜
哈利法塔是目前世界上最高的建築及人造構築物，建築理念是“沙漠之花”以及伊斯蘭螺旋尖塔。
哈利法塔造型創意
世界最高建築排行
下面首先通過一組數字瞭解一下我們今天的主角。
10
哈利法塔共有57部電梯，這個世界上最高的電梯系統可以承重5500公斤，速度達10米/秒。
15
哈利法塔總造價15億美元。
95
在95公里外你任然能看到高高聳立的哈利法塔。所以在迪拜，你不會迷路，哈利法塔就是你尋找方向的最好參照物。
124
哈利法塔是全球最高建築，從第124層開始到最頂端，相當於埃菲爾鐵塔的高度。而從底端到124層的高度，則相當於馬來西亞的雙子塔高度。
828
哈利法塔總高828米，共160層，臺階總數2909級（泰山約6000級）。
4000
哈利法塔由SOM設計，設計圖紙達到4000張，深化圖紙的數量要比設計圖紙多出10倍。
10萬
哈利法塔的總重量達到50萬噸，相當於10萬頭大象。
30萬
哈利法塔塔樓建築面積約30.9萬平，最多能容納3.5萬名參觀者，相當於一個小鎮的人口。
下面小i將以結構工程師的視角，為大家介紹這一超級工程！
哈利法塔的主要數據
結構體系
上世紀70年代，Fazlur Khan提出並完善了框架筒體、框架-核心筒、桁架筒體、束筒結構體系，使人類建築能夠以合理的造價突破400米的高度。而後多年，人類新修建了很多的摩天大樓，基本上都是在Khan體系上的優化。
Khan的結構體系
而針對高達828米的人類有史以來的最高建築，結構工程師提出了新的結構體系——buttressed core（扶壁核心）。
塔樓平面呈三叉形，居中的是由電梯井和樓梯井所組成的核心筒，三支翼由核心筒伸出，任何一翼都以另兩支為扶壁。居中的核心筒用於抗扭，三支翼用來抗剪與抗彎。
哈利法塔結構平面示意
扶壁核心最早被SOM用於位於首爾的高層住宅樓Tower Palace Ⅲ，建築共90層，平面呈Y字形，三支翼夾角均為120°，為每個房間提供絕佳的視角的同時，也保證了每個房間的私密性。
Tower Palace Ⅲ建築平面示意
在首爾Tower Palace Ⅲ項目中，四個核心筒居中佈置，外圍布有框架柱，並在避難層設伸臂桁架與核心筒相連。除了建築體型和核心筒形狀外，結構體系與我們熟知的框架核心筒體系極為相似。在設計中，Y字形體型對於抗風極為有利，且Y字形核心筒剛度很大，整個結構的抗側剛度及抗扭剛度，幾乎都可以由核心筒承擔。這些設計經驗，很快被用於哈利法塔的設計。
Tower Palace Ⅲ結構平面示意
從哈利法塔的平面圖中可以看出，一個六邊形的核心筒居中，用於佈置豎向交通。每一翼的縱向走廊牆形成核心筒的扶壁，共6道；橫向分戶牆作為縱牆的加勁肋；此外，每翼的端部還有4根獨立的端柱。整個建築就像一根剛度極大的懸臂樑，抵抗風和地震產生的剪力和彎矩。
整個建築豎向形狀自下而上逐步退臺，剪力牆在退臺樓層處切斷，端部柱向內移。橫牆與外框柱均採用9m模數，這樣逐步退臺時，外框柱可直接落在下部橫牆上，全樓無轉換，避免了荷載的突變，及牆、柱截面突然變化給施工帶來的困難。
在2009年，SOM設計高達1000m的Kingdom Tower時，繼續優化了扶壁核心的佈置。從平面佈置圖中可以看出，外框柱已全部取消，豎向結構僅為居中的核心筒，三支扶壁剪力牆延伸到每支翼的端頭，樓面結構均由核心筒上懸挑而出。
Kingdom Tower結構平面示意
小i在項目中也未曾用過扶壁核心，所列內容也來自於SOM相應論文資料，如有做過相應項目的讀者，也歡迎文末討論。
結構設計
哈利法塔601m以下采用混凝土結構，601~828m採用鋼框架支撐體系。風荷載作用下，混凝土結構頂點601m處，最大位移450mm。鋼桅杆頂點828m處，最大位移1450mm。因此，對舒適度要求較高的酒店和公寓，均佈置在601m以下的混凝土結構部分，而601m以上則做辦公使用。
混凝土強度等級：127層以下為C80；127層以上為C60。設計時使端柱和剪力牆在自重作用下的應力相近，以減少因為徐變造成的柱與牆的內力重分佈。標準層層高為3.2m，樓面體系為厚板，板厚為300mm。
結構參數
結構分析採用ETABS，考慮P-D效應。風荷載取50年一遇，風速55m/s（按荷載規範附錄換算基本風壓約1.9KN/m2）。地震作用按美國標準UBC97的2a區，地震係數為0.15，近似相當於我國7度（0.15g）設防。溫度變化範圍為2～54℃。
結構內力
結構動力特性：T1=11.3s(X向)，T2=10.2s(Y向)，T5=4.3s(扭轉)。內力分析表明，鋼筋混凝土塔樓部分為風控，地震力不起控制作用。
結構振型
結構抗風
哈利法塔在設計過程中共進行了40餘次風洞試驗，大部分模型採用1:500，但同時也做了1:250整體模型，及1:50高區模型等大尺度風洞模型。
風洞試驗
結構有6個主風向角，分別對應3個翼尖方向 和3個凹入方向，試驗表明翼尖方向為風荷載最小風向角，凹入方向為風荷載最大風向角。因此在考慮建築平面擺放時，將翼尖方向朝向場地主風向，有效地降低結構風荷載。
風玫瑰圖
對於超高層建築，橫向風振作用極為明顯。因此，在哈利法塔的設計中，設計師通過控制退臺的立面位置，使三支翼的退臺在各個標高均不重合，從而擾亂風場的漩渦脫落，使之不能形成對結構一致的激勵，從而有效降低橫向風振作用。
漩渦脫落
經過計算分析和試驗驗證，哈利法塔在風荷載及地震作用下的舒適度均在規範允許範圍內，因此未設附加阻尼。
基礎設計
哈利法塔採用樁筏基礎。194根鑽孔灌注樁，長度約43m，直徑1500mm，承載力特徵值約30000KN。與之相比，上海中心也使用鑽孔灌注樁，樁數947根，樁長約56m，樁徑1000m，單樁承載力10000KN。
筏板採用C50混凝土，厚度3.75m，筏板混凝土方量12500m3。基礎長期沉降80mm，工程完工後，實測沉降為60mm。
樁基
幕牆設計
哈利法塔的建築幕牆總面積為13.5萬m2，相當於17個足球場面積。採用單元式幕牆，幕牆總造價約為人民幣8億元，約為6000元/m2。
外面幕牆
玻璃為中空玻璃，超白玻璃外片鍍銀灰反射膜，內片鍍Low-E膜。可見光透射率20%，綜合熱透射率16%。鋁型材主要採用6063-T5，6063-T6，表面氟碳噴塗。
幕牆細部
塔樓設置了18臺擦窗機和固定伸臂，其外伸長度可達10~20m，這些設備不用時可以隱藏起來。18臺設備和36個工人，全部清洗一遍大樓需要2~3個月。考慮到沙漠的驕陽與沙塵，小i估計大樓需要常備幾十個工人一年到頭擦玻璃（手動滑稽臉）。
擦窗機
項目建造
哈利法塔的施工單位是三星物工建造。對，就是那個韓國造手機的三星，它曾經承建過臺北101、馬拉西亞雙子塔等超高層建築。
哈利法塔創造了混凝土單級泵送高度的世界記錄——601m。達到這個空前高度的最大困難是混凝土的配合比設計。施工單位採用了4種不同的配合比以便能用較小的壓力把混凝土送到不同的高度。採用了3臺世界上最大的混凝土泵，壓力可達35MPa，配套直徑為150mm的高壓輸送管。
小i隨想
現今世界上一大半超高層在亞洲，亞洲一大半又在中國。我國超高層設計與建造事業近十年得到了蓬勃發展，而且近兩年勢頭仍然未減。但小i試著查了一下我國原創設計的超高層項目，發現武漢中心高438m（88 層）是迄今為止原創設計的最高建築，由華東建築設計研究院設計。與我國龐大的超高層總量相比，仍顯相形見絀。
國內超高層
作為結構工程師，每天都在為人民的身命財產安全默默耕耘，可能絕大部分一輩子也接觸不到如哈利法塔這樣的超級工程。可是內心都著追求高！更高！再高的衝動，因為我們是結構工程師。
延伸閱讀：
結構大師系列——Roberson
結構大師系列——Fazlur Khan
1 The challenges in designing the world’s tallest structure: the burj dubai tower. William F. Baker, James J. Pawlikowski, Bradley S. Young.
2 Higher and Higher: the evolution of the buttressed core. William F. Baker, James J. Pawlikowski.
3 Brief on the construction planning of the burj dubai project. Ahmad Abdelrazaq.
4 Burj Khalifa. Carolina berkheimer-lubeck.
5 世界最高建築“哈利法塔”結構設計和施工. 南辰47347
6 迪拜哈利法塔結構設計及健康監測. 無損檢測NDT
7 詳解迪拜為什麼能建第一高樓，哈利法塔幕牆結構分解. 聯合幕牆網
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