2013-8-5 建筑时报
通讯员 章华平 开埠一百多年的上海，似乎进入青春成长期。1997年才420.5米(金茂大厦)，2007年长到492米(环球金融中心)，现在己长到580米。申城最抢眼的新地标、城市的新名片——上海中心大厦己鹤立鸡群，8月3日上午实现主楼核心筒混凝土结构580米的封顶，上海又长高了88米。一座座矗立而起的摩天高楼，一次次刷新这座城市的天际线，也见证其日新月异的发展。 建一座摩天大楼，就是一次国家乃至世界级建筑科技水平的大展示。作为上海浦东小陆家嘴地区超高层建筑群的“收官之作”，总建筑面积达57.6万平方米的上海中心大厦工程，从打桩到主楼核心筒结构封顶，作为工程总承包方的上海建工集团，在五年多的工程建设中攻克了无数的施工难题，打造出一个个可以看得见的摩天建筑的高度和常人所看不见的施工难度的高度，创出了一项项令人叹为观止的“之最”记录。
首次全面运用BIM技术 施工电梯直直向上，十几分钟抵达上海中心主楼核心筒顶部施工钢平台。上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部副总经理卞若宁拿着一个iPad，跑上跑下，他的机子里装着一个虚拟的上海中心。这个上海中心，浑身是密密麻麻的设计线条，是采集了建筑全方位数据信息后，用数字化技术建起的三维模型，叫做BIM(建筑信息模型)。BIM是国际建筑界先进的技术手段，上海在超高层建筑中首次全面运用。 打开最新的上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部BIM月报，一幅幅彩色三维图，准确透视出摩天大楼各部位的“骨骼”，图中有一些显眼的“红色”，技术人员说这是提示设计发生了“碰撞”：风管“撞”了钢梁，擦窗机“碰”到外幕墙支撑，钢结构“触”及内幕墙……这在以往的二维图纸上很难辨别，在三维模型里却一目了然，可以马上调整、优化。选择BIM技术，是建造这座高楼最明智的决定。上海建工集团副总裁、上海中心工程总承包项目经理部总经理房庆强说，一开始就意识到了工程的复杂性，632米超高、近85万吨重量、旋转的外形，众多复杂的学科、庞大的信息量、多路的参与方、较长的建设周期，高峰时整座大楼有3500多名工人同时施工等，这些都是高难度的挑战。到目前，工程已创造了多项“之最”纪录。BIM的应用，保障了施工顺利推进，堪称上海中心的施工技术“云端”。 据介绍，当年建金茂大厦时，为了一张显示各类管线走向的三维图纸，上海建工集团的设计师要画上几十张施工图，才模拟出实景。如今有了BIM，“想像力”变得不那么重要，建造上海中心涉及各个专业：钢结构、内幕墙、外幕墙、机电管线甚至擦窗机……“上海中心”顶部有4台塔吊，每台自重450吨，每四至五层便向上爬升一次。工程技术人员在电脑里，先让这4个“庞然大物”模拟爬升，模拟成功后才正式付诸实施。在BIM的三维世界里，都直观可见，空间再复杂，也能准确定位，而且还能通过计算机把它们叠合起来，看看有没有错漏，彼此间是否“碰撞”、“打架”，然后通过纠偏，使设计更加完美。 上海建工人很有远见，几年前，他们就投入数百万元，开始研究BIM技术，从劳动密集型的传统施工企业，向“智力型”企业不断转型。如今，BIM技术、远程监控、虚拟施工、机器人等现代信息技术，已为上海建工集团构筑起全方位的创新体系。走进上海中心BIM工作室，上海建工机施集团的俞晓萌正在电脑前忙着输入各种数据。工作室有4位成员，来自不同单位，每天要处理的“大数据”，不仅有描述几何形状的参数，还有材料性能、造价等各种信息，这样，能确保上海中心的BIM模型每两周更新一次，进而对施工实现动态管理。眼下，随着上海中心主体结构的封顶，一份《上海中心BIM实施标准》也己形成初稿，内容涉及BIM的软件、模型、流程等各方面，将用于进一步规范上海中心BIM工作。《标准》中仅“工作流程”一项就有多个分类，包括会议执行、报告提交、“碰撞”分析、施工模拟、文件发布等具体流程。虽然这份《标准》不像电脑里的BIM模型看得实在，但作为上海乃至全国的标志性建筑，建立BIM这一先进技术的标准和规范，对于整个行业的科技创新和长远发展，将具有示范意义和推动作用。 BIM中的M，原先是Model(模型)的缩写，不过，在上海中心的建设者眼里，M更应理解为Manage(管理)。因为这里的BIM技术，已覆盖上海中心的“全生命周期”，从深化设计、施工组织，到进度管理、成本控制、质量监控等，改变着传统的工作方式。比如，双层幕墙结构的上海中心，2万多块幕墙构件无一相同。按传统施工法，很难高精度安装，现在用BIM在电脑中精确计算、三维演示，（下转第3版） 每块构件到了施工现场，能按先后顺序精准地一步到位；比如施工进度管理，用BIM技术将各个专业的施工计划输入电脑，先模拟一遍，考察是否合理；上海中心的生命周期预计在100年左右，未来的运营、使用、维修等，也都通过BIM进行了充分论证。 这一“管理”精髓，为向“总承包商、总集成商”转型的上海建工集团，增加了市场竞争的砝码。因为有了超高层BIM“一招鲜”，慕名而来者不断。目前，上海建工集团正在埠外22座城市承建48座30层以上的超高层建筑。
打造世界最高的绿色建筑 2008年11月29日，上海中心大厦主楼桩基正式破土开工，这座主体建筑结构高580米、总高为632米的建筑，开始进入世人的视线。此时，由上海建工集团参与的“上海中心绿色超高层建筑关键技术”科研计划项目2010年获得上海市科委立项。 上海中心大厦是座集国际标准的甲级办公、超五星级酒店和配套设施、精品商业、观光和文化休闲、特色会议设施五大功能于一体的世界级的超高层绿色建筑。建成后，它不仅在物理上成为上海第一高楼，更有意义的是，它在科技上，在节地、节水、节能、节材、室内环境质量以及运营管理等方面综合采用了40余项绿色建筑适用技术，成为在“绿色建筑”意义上的第一高度。 作为世界未来超高层建筑的代表，上海中心大厦以生态、节能、环保、以人为本为灵魂，定位于打造一个资源高度集约化、能源高度节约化、实现人、建筑、城市与自然和谐共存的绿色超高层建筑。上海中心大厦是己同时获得美国绿色建筑委员会(USGBC)颁发的LEED金奖认证和中国住房城乡建设部颁发的三星级绿色建筑认证的我国第一座同时获得绿色建筑权威“双认证”的超高层建筑，也是目前世界上最高的绿色建筑。 于是，从蓝图开始，设计者与建设者就决心联手为这座摩天大厦精心打造与之并肩的“智慧高度”，这个智慧属于科技创新，属于永远盎然的绿色。 设计者革新了现有的超高层大楼设计潮流，比如将大厦设计成旋转、不对称的外部立面，这样可使风载降低24%，减少大楼结构的风力负荷。双层玻璃幕墙的设计，使建筑内空中中庭形成了独立的生物气候区，大大改善了大厦内的空气质量。同时，最新的幕墙技术还使“上海中心”与传统的直线型建筑相比眩光度降低了14%。江南地区的雨水丰沛，于是，大厦顶端被巧妙地设计成了螺旋形，可以用来收集雨水，然后进行回收再利用。在大厦顶部，还将安装功力强大的风力涡轮发电机，大自然的风，将为这座直立的城市提供源源不断的绿色电能。 对于施工过程，设计者也制定了严密的绿色环保指标。为此，承担工程总承包的上海建工集团实施了一整套包括钻孔灌注桩施工在内的绿色施工方案，制定了扬尘、水、噪声等污染控制措施、光污染防治措施和废弃物处理措施等，通过信息化施工手段，随时根据环境监测单位提供的监测报告调整施工方案和施工顺序，最大限度地做到在施工全过程中对建筑工地周边环境的保护。如上海中心大厦工程75%的建筑材料是在800公里范围内采购的，这也减少了运输产生的能耗和污染。还如在占地面积2万平方米、地下5层的裙房深基坑施工中，上海建工集团采用了独特的逆作法施工技术。再如上海中心大厦主楼外幕墙安装充分体现安全防护和绿色环保，采用的是世界上首次在超高层建筑安装14万平方米柔性双层幕墙，堪称“世界顶级幕墙工程”。像热水瓶一样，双层幕墙间的空腔可避免室内外直接进行热交换，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。内幕墙堪称中国最大的防火幕墙体系，它使用近8万平方米的“防火玻璃”，该系统通过了1000摄氏度烈火双面测试，并保持60分钟的完整，给予人们足够的逃生时间；外幕墙玻璃的防自爆设计亦是一大特色。第一道防护--用超白玻璃，与普通钢化玻璃相比，自爆率接近于零。第二道防护--玻璃中加胶片，并加入了最先进的杜邦SGP结构性胶，即使玻璃在剧烈锤击试验下慢慢破裂，所有碎片也能牢牢附着在胶片上，不会有一星半点碎片落地；外幕墙120度旋转向上收分的设计，能为大楼降低了24%的风荷载。 上海建工集团不断优化施工方案，始终使上海中心大厦工程的施工呈“踏步式”状态。大厦的主楼混凝土核心筒结构始终处于最高状态，而主楼的外框钢结构吊装则低于核心筒，再是幕墙框架体系安装低于外框钢结构，这就是“踏步式”施工流程。这里面的施工搭节环环相扣，前者的努力是在为后者创造条件。施工按照“踏步式”流程进行，以第86层施工为例，在主楼核心筒顶部约700平方米的作业钢平台上，3天中建设者要完成以下作业工序：提升钢平台；吊装层间钢结构；在一天内完成约130吨钢筋的绑扎，并通过质量验收；又在一天内完成封模板，并通过质量验收；对浇筑的混凝土进行8至10个小时的养护，从而使核心筒标准层施工周期达到3天一层楼的速度。 创出看得见和看不见的之最 作为中国建筑施工的主力军，上海建工集团在上海、全国留下了一座座建筑丰碑，仅在陆家嘴地区，他们建造的东方明珠、金茂大厦、上海环球金融中心比邻而立，每一次纪录的打破，都写下了“上海建工”的名字。作为上海中心大厦的总承包方，上海建工人从第一天起就知道，他们所承担的必将是攻克无数前所未遇的施工难题，打造一个人人都可以看得见的摩天建筑高度和常人所看不见的施工难度的高度。 为了在软土地基上建造这座总重达85万吨的上海中心大厦工程，上海建工集团对软土地基钢管桩的承载力等进行研究，经过成孔工艺和泥浆工艺及超声波与穿孔的反复测试，最终得出科学结论。并采用能够避免产生噪音、振动和土体挤压的世界先进的“大直径超深钻孔灌注桩后注浆”工艺，于2009年7月顺利完成主楼955根桩孔直径达1米、桩长达86.05米的工程桩施工。 上海中心大厦主楼深基坑采用国内罕见的外径达123.4米的圆环形地下墙、6道环形支撑进行围护。上海建工集团采用世界先进的“抓铣结合和套铣接头”的新工艺，成功构筑了每幅厚达1.2米、深达50米的66幅地下大深度槽壁连续墙。并在对水土耦合的变形进行科学分析后，通过对深度达33.1米沉压水的有效减压降水控制，使圆环形深基坑大面积开挖后对坑体影响控制在设计范围之内。 高强度、高耐久、高流态、低水热与低收缩混凝土成套技术在上海中心大厦工程施工中见奇效。2010年3月，上海建工集团经过连续63个小时、动用450辆搅拌车、8座搅拌站协同作战，主楼大底板6万立方米C50强度混凝土一次浇筑成功，混凝土内部温度理论控制与实际控制非常吻合，刷新了一项民用建筑工程领域的世界纪录。随着主楼核心筒混凝土结构的封顶，上海建工集团又创出了C60混凝土一次泵送至580米高空的国内新纪录。 为保护周边环境，在上海迄今为止开挖面积最大(2.2万平方米，相当于3.2个足球场)，开挖深度最深(最深29.3米)、土方量最大(60多万立方米)的上海中心大厦裙房地下深基坑施工中，上海建工集团采用独特的逆作法施工技术，成功打造了上海看不见的地下“高度”。 上海建工集团自主研发具有知识产权的钢平台整体液压爬升体系在上海中心大厦主楼核心筒结构施工中发挥了独特作用。2010年9月，上海中心大厦工程主楼核心筒结构跃出地面，开始向上攀升。这其中使用的钢平台整体液压爬升体系，是上海建工经过长期研发和不断完善形成的超高层建筑施工的先进工艺与技术，过去的机械爬升技术，在桁架层时必须拆卸，现在不用拆了。运用这一先进的工艺和技术创出了主楼核心筒结构3天一层楼的先进水平。 上海中心大厦工程的外幕墙呈旋转收分上升态势，20000多块幕墙无一相同，从加工制作到施工安装等均面临多重世界级挑战。上海建工集团协同沈阳远大铝业工程有限公司对外幕墙安装采用了柔性分区吊挂系统，选择在支撑结构体系关键点上安装允许结构伸缩的“可滑移支座”的方案，赋予外幕墙在外界作用下能在设计允许范围内发生竖向或水平位移的空间，避免结构因应力过大而破坏。主楼幕墙安装于2012年8月2日正式启动，这是世界上首次在一座超高层建筑中安装14万平方米柔性幕墙，难度系数在建筑幕墙界堪称世界“之最”，目前内幕墙己从下安装至第71层，外幕墙己安装至第65层。 上海中心大厦工程的结构之高和分区与功能之多，上海建工集团将创出机电安装的诸多“之最”。如将在120层、561米高的塔冠部位安装冷却塔，在116层、536米高处安装变配电站，在124层、574米塔冠钢结构之上的高处安装风力发电机组，这将创出我国安装最高的能源中心、最高的变配电站和最高的风力发电机组等新记录。此外，该大厦将安装的自下而上随结构和外幕墙转体120度的V槽泛光照明电子屏，也将成为最长、最高的显示屏。 上海中心大厦地下工程建设中，将对接金茂大厦、环球金融中心、国金中心，以及地铁2号线、14号线。这样，位于小陆家嘴的金茂大厦、环球金融中心、上海中心以及国金中心共4幢地标建筑间，将可在地下实现互联互通。目前，上海建工集团正采用自主研发的矩形顶管机在进行小陆家嘴中心区地下空间开发工程3条通道的掘进。 上海中心大厦580米高主体结构封顶后，还将进行属于整个工程建设的“皇冠工程”---塔冠钢结构施工。上海中心塔冠将占据632米的申城制高点，集结构收头、幕墙支撑、灯光照明、风力发电、通讯保障、设备安置等多种功能为一体。上海建工集团将精心为上海中心塔冠打造钢筋铁骨，确保上海中心的整体建筑的质量、安全和品质，确保全面实现塔冠的各项功能。
聂逢辰 摄
