迪拜哈利法塔的幕墙

迪拜哈利法塔的幕墙

中国建筑科学研究院 赵西安

( 北京 100013 )

一 工程概况

迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，也是我国幕墙技术人员和工人

施工安装的最宏大的幕墙工程。其主要数据为：

总高度： 828 m

混凝土结构高度： 601 m

基础底面埋深： -- 30 m

桩尖深度： --70 m

全部混凝土用量： 330000 m3

总用钢量： 104000t (高强钢筋65000t；型钢39000t）

有效租售楼层： 162 层

总建筑面积： 526700 m2

塔楼建筑面积： 344000 m2

塔楼建筑重量： 50万吨

可容纳居住和工作人数： 12000人

总造价： 15亿美元

工期： 2004年9月 ~ 2010年1月，1325天

用工： 2200万工时

工程总包： 韩国三星

土建承包： 江苏南通六建

幕墙承包： 香港远东 / 上海力进 / 陕西恒远

哈利法塔是一座综合性建筑，37层以下是阿玛尼高级酒店；45~108层是

高级公寓，共700套，78层是世界最高楼层的游泳池；108~162层为写字楼；124

层为世界最高的观光层，透过幕墙的玻璃可以看到80公里外的伊朗；158层是世

界最高的清真寺；162层以上为传播、电信、设备用楼层，一直到206层。顶部

70m 是钢桅杆（图1）。

为保持世界最高建筑的地位，钢结构顶部设置了直径为1200mm的可活动

的中心钢桅杆，可由底部不断加长，用油压设备不断顶升，其预留高度为200米

（图3）。为此哈利法塔始终不宣布建筑高度。到2009年底，确认五年内世界各

国都不可能建成更高的建筑，才最后确定828米的最终高度。

2010年1月4日，哈利法塔举行了开幕式，正式宣布建成。

图1 哈利法塔立面 图2 哈利法塔平面

图3 顶部可升高的钢桅杆 图4 三瓣盛开的沙漠之花

二、 建筑幕墙

哈利法塔的建筑理念是“沙漠之花---Desert Flower”，平面是三瓣对称盛

开的花朵（图4）；立面通过21个逐渐升高的退台形成螺旋线，整个建筑物像

含苞待放的鲜花。这朵鲜花在沙漠耀眼的阳光下，发出蔚蓝色的熠熠光辉，这就

是她的玻璃幕墙（图5）。

哈利法塔的建筑幕墙总面积为13.5万平方米，其中塔楼部分为12万平方

米。在塔楼幕墙中，玻璃10.5万平方米，不锈钢板1.5万平方米，相当于17个

图5 蔚蓝天空下幕墙熠熠生辉

足球场面积。采用单元式幕墙，共有23566个单元板块。

幕墙由香港远东公司承建（该公司1998年由航天部收购），转交上海力

进和陕西恒远，380余中国技术工人进行幕墙安装。从2007年5月开始，到2009

年9月完工，历时30个月。开始一天只能安装20~30个单元，最后最高每天可

达175个单元。

幕墙总造价约为人民币8亿元，约为每平方米6000元。

三、 风洞试验

进行了40次以上的风洞试验，为主体结构设计和幕墙设计提供技术依据。

风洞试验在加拿大安大略RWDI边界层风洞进行。风洞尺寸为2.4mx1.9m

和4.9mx2.4m。分别进行了刚性模型的力平衡试验和弹性模型的多自由度试

验。按50年一遇的风力，做了风压分布、风环境、风气候等方面的研究。模

型测点 1140个。

刚性和气弹性整体模型为1/500，局部风力研究的模型为1/250及/125

（图6~图10）。取用了6个主风向：3个翼尖方向和3个凹入方向，试验表

明主控制方向是翼尖风向。

50年一遇风力按55米/秒考虑，风压分布见图11 。最大风力在退台附

近。最大负风压为 -5.5 KPa ，最大正风压为+3.5 KPa。

图6 RWDI边界层风洞，1/500模型 图7 1/125 大比例模型

图8 风环境试验 图9 测点的导压管

图10 沿高度的气流分布 图11 建筑物风压分布

四、 幕墙系统

1. 环境条件

迪拜位于中东沙漠地带，环境条件恶劣：

气温范围： +2度 ~ +54度

材料表面最高温度： +82度

湿度条件: 干燥，湿度计干球温度 46度；湿球温度 29度

多沙尘天气

2. 设计标准

风力：50年一遇，55米/秒，风压按风洞试验取值

地震：按美国标准UBC 97 的2a 区，地震系数 z=0.15，相当于我国8

度设防

结构水平位移： 50年一遇风力 828m顶部 1450 mm

办公层顶部 1250mm

公寓层顶部 450mm

结构竖向压缩： 每层平均 4 mm 整座建筑的顶点 650mm

设计前，专门制作了视觉模型（图13）。

3. 幕墙试验

进行了五个幕墙足尺试件的四性试验和飞机头动风力试验（图14），

测试了气渗、水渗、风压变形、平面内变形、温度循环。五个试件的试验

表明：幕墙满足哈利法塔的要求。

对设备层幕墙，单独进行了专门的试验。

图12 风力作用下的位移 图13 幕墙的视觉模型

图14 四性试验（左）和飞机头吹风试验（右）

图15 塔楼幕墙的单元划分 图16 设备层的不锈钢装饰条

图17 标准层单元幕墙内观 图18 124层观光层幕墙

五、 塔楼幕墙

1. 材料

玻璃 中空玻璃，16 mm空气层，两片超白玻。外片镀银灰

反射膜；内片镀Low-E膜。两膜均朝空气层。

可见光透射率 20%；综合热透射率 16%。

铝型材 中国产。主要杆件6063-T5、6063-T6；连接件 6061-T6。

最大截面300mm。可见表面氟碳喷涂；不可见表面阳

极氧化。共 2600 吨。

不锈钢板 用于窗下墙的一部分。

不锈钢材 用于竖向装饰条和设备层水平装饰条。

2. 板型

单元板块有 21 种主要板型，尺寸由1.3mX3.2 m到2.25mX8m（图19）。

图19 塔楼幕墙主要板型

图20 塔楼单元幕墙竖向剖面

图21 吊挂件预埋在楼板边缘 图22 标准层板块直接挂上楼板

图23 单元板块吊装到挂件上 图24 设备层较高另加铝立柱

3. 安装

图25 设备层幕墙安装 图26 幕墙局部

楼板为300mm 厚混凝土板，单元板块吊挂件埋在楼板边缘。标准楼

层层高3.2m，板块直接连接在预埋挂件上。设备层层高较高，后面另加铝型

材立柱（图21~图26）。

六、 入口处索网双层幕墙系统

三个入口处设入口大厅，周边均由索网双层幕墙封闭（图27、图28），分别

用于酒店、公寓、写字楼。建筑要求幕墙极度通透。白天阳光可以照射，晚上灯

光可以透出。因此要求玻璃尽量大，支承结构尽量小，所以选用索网玻璃幕墙。

迪拜温度极高，为做到透光不透热，做双层通风幕墙，内外幕墙均用索网（图29）。

图27 入口处设置玻璃大厅 图28 大厅双圆柱外形双层通风幕墙

图29 索网幕墙的组成部分 图30 内外幕墙之间设撑杆和遮阳板

两道幕墙均为圆柱形，竖向为直线，水平是圆弧。竖索上端拉在顶部楼

板梁上，下端拉在地梁上，中间由多道水平方向的钢圆弧梁支承。水平索两端

拉在角部刚性竖向钢桁架处，由水平方向圆弧梁和圆弧状分布的竖索来保持水

平索的圆弧形状。所有索均采用不锈钢绞线。

内外两道索网相距1500mm，由水平放置的不锈钢杆支撑来保持这个距

离（图30）。这个空间便是能通风的热通道。

采用低铁超白玻璃。玻璃四角由夹板支承，夹板位于不锈钢支撑杆的端

部。

在两道幕墙之间的热通道中设有电动金属遮阳板，遮阳板的开启、关闭

及开启角度由电脑控制。透过外幕墙进入室内的辐射热被内幕墙阻挡，集中在

热通道内，由抽风机排出室外（图31）。

SOM公司对冷凝问题进行了详细计算，表明一年间出现结露的时间不多，

冷凝水量并不大。

图31 热通道的气流 图32 清洗设备

图33 伸臂最长可达20米 图34 清洗机的吊篮

图35 清洗机在设备层行走，左图可见储存机器的“机窝”

七、 清洗设备

由于迪拜的气候条件差，高温、高湿、灰尘，使清洗设备的工作环境很

差。13万平方米的巨大幕墙面积，21个不同高度的退台和立面形状的不断变

化，828米的超高，都使得清洗幕墙十分困难。

设置了18台擦窗机和固定伸臂，其外伸长度可达10m~20m。这些设备

不用时可以隐藏起来。18台设备、36个工人，全部清洗一遍要2~3个月。

图32~图35为清洗设备。

八、 小结

迪拜哈利法塔以828米的超高度、13万平方米的大面积单元幕墙，给我

们提供了丰富的设计和施工经验。随着国内632米的上海中心、680米的深圳

平安保险大厦等一批600米以上建筑的幕墙即将设计施工，我国的幕墙技术，

将会提高到一个新的水平。

图36 2010.1.4.开幕式 图37 开幕式的灯光 图38 2010.1.哈利法塔遇

雷击，安然无恙