高達 1000 m的地球最高建築——沙特國王塔建到哪裡了?

當我們在632m高度的上海中心歡呼的時候,土豪國的國王塔已經要突破1007m了。

國王塔將成為王國市的核心建築。王國市是吉達北部一片5平方公里的地面上在建的一塊新城區。該塔規劃高度為1007米,將超過阿聯酋迪拜的哈利法塔(Burj Khalifa)。

哈利法塔以828米的高度保持著當前世界最高建築的記錄。

世界高層的排名又要被刷新。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
國王塔vs其他

高達 1000 m的地球最高建築——沙特國王塔建到哪裡了?

國王塔的形狀像一個巨大的繡花針直戳雲朵的屁股。

目前該項目已經在施工了,而且好像還是比較順利的。

實際上,國王塔的初始設計高度是1500m,為什麼自降500m?

一、主要技術難度是風

當我們在地面上感受是清風拂面的時候,500m高處早已是狂風呼嘯了。

高達 1000 m的地球最高建築——沙特國王塔建到哪裡了?

大到連喝個水都是不可能的,哈哈哈。

目前有好幾種思路來減弱風荷載對超高層建築的影響。

1.1 貫穿開洞

在超高層建築的前後面貫穿開洞,可以破壞漩渦脫落的規律性,減小漩渦強度和迎風面的受風面積,進而減小橫風向氣動力和壓差阻力。

簡單說就是,開洞可以透風,減輕建築橫向負擔。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
貫穿開洞在超高層中的應用

1.2 增加表面粗糙度

在超高層建築表面增加條紋,可以使得其周圍的大尺度漩渦破碎,減弱豎向貫通漩渦的相貫性,從而減小橫向風振效應。

簡單點說,就是阻礙風荷載在作用面的連續作用,使得風力降低。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
增加表面粗糙度在超高層的應用

1.3 截面沿著高度收縮或者旋轉

2012年,Tanaka等對相同高度和相同體積的水平扭轉、傾斜和楔形等氣動處理的超高層建築進行風洞試驗。結果表明:錐形和退臺模型對順風向動力的平均值控制效果比較好;水平扭轉模型對橫風向氣動力的平均值控制效果較好。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?超高層建築的截面沿著高度收縮或者旋轉
高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?國王

本題中的國王塔更是錐形建築的典型。

二、其次是電梯。

目前有一個難題是電梯纜線的重量。纜線超過600m長,就難以用絞盤收放了。

迪拜的哈利法塔擁有57部電梯,速度最高可達每秒17.4米,一分鐘內就能升至第124層的世界最高室外觀景臺,是世界上速度最快、運行距離最長的電梯。

然而,塔內沒有直達所有169層樓的電梯,乘客需要在第43層、76層或第123層“轉乘”。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?迪拜的哈利法塔

三、樁基礎:考慮群樁效應

樁基礎是一種歷史悠久的建築基礎形式。早在7000~8000年前的新石器時代,人們為了防止猛獸侵犯,曾在湖泊和沼澤地裡栽木樁築平臺來修建居住點。這種居住點稱為湖上住所。

樁是豎直或微傾斜的基礎構件,它的橫截面尺寸比長度小得多。設置在岩土中的樁是通過樁側摩阻力和樁端阻力將上部結構的荷載傳遞到地基,或是通過樁身將橫向荷載傳給側向土體。

世界最高塔的基礎要求將樁打入深達110米的地下。

樁深就好比一棟樓的高度了有沒有。

而且樁和樁直接的間距看起來很小,群樁效應也是技術難題。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
群樁效應模擬:位移雲圖

群樁容易產生蝶形沉降和蝶形應力分佈,即使加大基礎的抗彎剛度,這種情況也沒有明顯改善,而成本卻大幅升高(一般地面以下的造價和地面以上的造價是差不多的)。

這種蝶形沉降對上部高層建築是極為不利的,可以引起結構的附加彎曲應力、剪應力乃至開裂。

因此,在基礎設計的時候,需要調整樁基的豎向支撐剛度分佈,使得差異沉降減小。

具體措施可以通過樁距、樁長來調整剛度。

這也是為什麼王國塔的樁長和間距都是不同的(在下圖按照顏色來區分)。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?將247根樁打入深達110米的地下(可以看到套筒)

四、狀態更新

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?

2013年衛星拍照,可以發現“核心筒”已經開始澆築,“核心筒”已經有變化,鋼筋綁紮工作正在熱火朝天的進行中。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?

2015年拍照,國王塔已經出了地面部分了。

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?

2017年11月狀態:目前已經蓋到254m,第63層了。

六、彩蛋

高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?
樓屌之爭高达 1000 m的地球最高建筑——沙特国王塔建到哪里了?

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