北美最高建筑—纽约世贸中心结构分析

水货不水

一、工程概况：

世界贸易中心（1WTC），是曼哈顿世贸中心遗址重建计划的四座塔楼中最高的一座，由高层建筑与城市人居(CTBUH)理事会宣布将成为北美最高的建筑,同时也将成为世界已建建筑中的第三高楼。为了与丹尼尔•里伯斯金的总体规划保持一致，该塔楼从地面到塔尖的总高度为1776英尺，恰恰是美国的建国年份,主体结构的设计高度与原本的世贸中心塔楼高度相同,为1368英尺，最上部是一个408英尺高的螺旋塔尖。螺旋塔尖设计达到了塔楼设计要求的高度，主屋顶上有一个多层格子圆环，螺旋塔尖就安置在圆环上，与自由女神手中的火炬形神相通。

12新标准

2001年双塔的倒塌成为工程界一个严重的案例，未来高层建筑的建设需要在防恐怖袭击方面吸取教训。设计团队面临了众多前所未有的挑战——特别是安全问题——预计将达到或超越尚未公布的法规和标准。我们也敏锐地意识到这座塔楼的设计或许会为未来的高层建筑设计提供一个标准，激励我们超越常规的高层建筑设计技术。

13 结构分析

1WTC的建造计划包括300万平方英尺的地上建筑和50万平方英尺的地下空间。塔楼包括71层的办公楼层、8层的MEP空间、1个50英尺高的大厅、客户放松空间、1个2层的位于1269英尺高空的观景平台、“天空”餐厅、停车场、零售部和通往公共交通网络的通道。塔楼结构在地下延伸了70英尺，为地下4层。考虑到地下地铁等的位置，塔楼下部构件需要重新排布。这些空间需要45000吨结构用钢。

14 塔楼设计

该建筑办公楼层从地上190英尺高度开始，在4层的主大厅上开始建造。塔楼的四角逐步被削掉，从办公楼层的第一层开始逐渐向内倾斜直到屋顶，此时楼板单边长度为145英尺，与底部的四边形旋转了45o。立面形成了8个拉长的等腰三角形，组成棱柱外形。在塔楼中部，平面变成了等边八角形。塔楼几何外形的变化不仅是为了满足面积要求，同时也创造了可以减小风效应的气动外形。纽约地区的高层建筑设计主要由风荷载控制，这种外形可以有效减小塔楼风压。

框架体系结构用钢大约为45000吨

塔楼的总高度（包括塔尖）为1776英尺，主体结构的高度与原世贸大楼的高度相同（1368英尺）

二、结构创新技术

塔楼的基础和地下结构采用扩展和条形基础建立在曼哈顿的基石上，每平方英尺可以承受60吨或更多的力。由于空间限制，例如靠近地铁线路，有时需要深挖基础以获得更大的地基承载力，此时的地基承载力达到了114吨每平方英尺。在岩石下80英尺的地方放置锚杆来抵御极端风事件带来的倾覆作用。

地铁在塔楼地下西部运行（挖掘下来的基石通过挡土墙包围，保持世贸中心本来的地下水位）。因为施工时必须保证地铁线路的正常运行，施工顺序在地下结构设计时就成了首要考虑的因素。临时结构钢框架被引入并整合到结构中。用于临时支撑楼板的永久和临时钢架跨越在铁轨上方，而一些塔楼的柱子则被转移至远离铁轨。

塔楼的稳定体系，通过地下结构进行提升，达到自平衡。塔楼结构是一个混合体系， 混凝土核心筒框架外包围了钢楼板骨架和周边韧性钢框架。钢筋混凝土核心筒体系在塔楼中心如同脊椎，为重力荷载、风荷载和地震荷载提供承载力。核心筒在底部几乎是正方形，基础挖深大约为110英尺——足够承担本塔楼的重量，包括设备间和各种形式的出口。墙体之间采用钢筋混凝土墙宽翼缘梁连接混凝土剪力墙，周边加入柔性框架，增强建筑冗余度，并进一步提高侧向风荷载和地震荷载作用下的整体建筑性能。周边框架包围了所有垂直和倾斜构件，形成了管状结构。

塔楼的反棱柱几何外形在其独特结构条件下，需要特殊的节点设计和制造方法。为进一步提高抗侧力体系，核心筒部分通过伸臂桁架与外框架结构相连。由此，周边框架核心筒体系可以使塔楼更加安全。

夜晚，曼哈顿星空下的世贸中心（左边）和其他地面建筑效果

三、建造创新技术

混凝土核心区内的楼板体系采用混凝土梁板结构，核心筒外的楼板部分为压型钢板混凝土组合楼板，通过支撑钢梁连接到剪力连接件上。核心筒和外围框架之间（最大跨度为47英尺）采用无柱楼板体系，可以提高施工效率，也提供给用户灵活使用的空间。

最常见的混合建造方法是混凝土核心筒使用液压爬模和液压滑模施工，而不依赖已有的钢框架，钢框架随着已建成的核心筒进行推进，本工程采用一种创新的建造方法。在混凝土核心筒建造前，全层范围内施工全钢框架，包括核心筒内和核心筒外，核心筒内的钢框架作为骨架系统预埋在混凝土剪力墙内。建造过程大概分为4个工序，包括钢框架，金属楼板和核心筒外部混凝土，混凝土核心筒剪力墙，核心筒内的混凝土楼板建造。为了提升模板，核心筒外部采用了一个宽翼缘环带梁来保持楼板体系和核心筒剪力墙之间的临时空间。施工顺序在整个结构设计中十分重要，因为它会影响到各种构件的连接方式和节点构造，特别是在混凝土核心筒剪力墙和相邻区域的交界部位；同时也会影响到塔楼轴向收缩的性质，计算和施工补偿的方法。由于不同材料的性能影响，在混合体系结构中考虑轴向收缩变得越来越重要，例如钢材的变形、混凝土的徐变、蠕变和收缩作用等变得更加复杂。

研究轴向收缩目的是为了确定混凝土核心筒和周边钢框架在建造过程中的变形。钢材的弹性变形在吊装之前必须仔细考虑，以保证施工结束时楼板是平整的，并定位在理论的水平位置上。为了补偿这些收缩，建造商可以调整周边钢柱和中心混凝土墙的高度，使它们一开始并不在同一高度上。

塔楼目前被宣布为北美最高建筑

结构设计规范

从一开始，面临的主要挑战就是为结构设计选择适当的规范和标准。纽约市现行使用的规范是基于1968年的规范修订的版本，与港务局的设计规范共同构成主要的设计规范。然而，本工程有必要采用最先进的规范来对塔楼进行设计，风荷载和地震荷载的设计采用IBC2003结构标准（它们将会被作为新版纽约建筑规范的基础）。考虑到结构的完整性，强化结构冗余度，美国政府标准，例如GSA、DOD和FEMA被用来作为进一步改进的参考。此外，最新的AISC和ACI规范，标准和规范被采纳，特别是关于抗弯框架连接的柔性设计。

塔楼底部的结构体系

风洞试验

结构的风荷载按照IBC2003进行设计，并考虑了纽约当地风荷载情况。此外，还进行了一系列的风洞试验，以确定飓风情况下的风效应以及满足人体舒适度时的风荷载的精确测量。针对设计的不同阶段，在Rowan Williams Davies & Irwin风洞实验室进行了高频测力试验和气弹模型试验，同时也考虑了塔尖的空气动力效应。风洞试验也考虑到了周边环境的影响，甚至包括后续建成的2、3、4号塔楼。最大的风荷载加速度会对人体舒适度产生影响，同时，飓风设计的重现周期为1000年一遇。

2013年12月，1WTC建造完成，2014年晚些时候将对外开放。该塔楼采用了多种创新的工程解决方案，是由众多设计和施工团队为了同一个目标，在几年间亲密合作，不懈努力，打造出的曼哈顿地区的地标性建筑，体现了国家精神和专业价值。

塔楼设计风荷载为1000年一遇，依据IBC2003

要看具体结构方案。

目前，高层建筑结构的主要抗侧力体系有框筒、束筒、筒中筒、支撑筒、巨柱+核心筒+伸臂以及巨柱+核心筒+支撑等6种类型。

截至2016年3月,全球范围内在建或已建成的300m以上超高层建筑有119栋，其中迪拜塔以828m的高度位居榜首;在未来5年内，全球300m以上的超高层建筑数量还将翻番,达到255栋,建筑高度也将突破1000m(沙特阿拉伯的国王塔)。可见，超高层建筑已经进入了一个蓬勃发展的时期。

由于超高层建筑的结构高度高，在水平荷载(风荷载和地震作用)下结构响应的敏感性要远高于一般高层框架或剪力墙结构，故水平刚度是超高层结构设计的主要控制因素之一。因此，选择合理的抗侧力体系对超高层建筑的经济性、安全性以及材料使用效率等的影响重大。目前，高层建筑结构的主要抗侧力体系有框筒、束筒、筒中筒、支撑筒、巨柱+核心筒+伸臂以及巨柱+核心筒+支撑等6种类型。

框筒结构的典型代表是在“9·11”事件中倒塌的世贸大厦塔楼;1974年竣工的西尔斯大厦(现名 Willis Tower)是最著名的束筒结构，高443m，也是世界上最高的钢结构建筑;吉隆坡双子大厦(452m)和广州西塔(439m)则分别是典型的筒中筒结构和支撑筒结构;巨柱+核心筒+伸臂和巨柱+核心筒+支撑体系(巨型结构体系)的主要代表分别是上海中心大厦(632m)和深圳平安中心大厦(660m)。

高度4205米。

上海世贸大厦是一栋5A甲级智能化办公大楼，42,000平方米的建筑面积，高30层，总高度高度4205米。为跨国采购机构及专业买家提供高品质、现代化办公场所。

世贸大厦有37,000多平方米的展览场地与多功能会议中心，每年举办上百场国际国内级短期展览会和大型会议。与常年展贸中心形成互动，彼此促进，共同发展。

扩展资料：

上海其他高楼大厦

1、上海浦东海关大楼

毗邻东方明珠广播电视塔，与外滩海关大楼隔江相望。大楼高1373米,共25层。主楼造型似高高的巨人，两翼裙房如巨人伸展的双臂，寓意为“欢迎您到浦东来”。顶部呈皇冠型。外立面采用意大利进口的磨光花岗石和中空镀膜玻璃幕墙装饰，整体风格既庄重又不失现代气息。

2、上海汇丰大厦

原名森茂国际大厦，高203米,共57层。大厦以浅褐色花岗石饰面,外观简洁大方，整体建筑延续了日本楼宇庄重朴实的风格，内部装饰极为考究，给人一种雅致精巧的感觉。

夜晚，整幢大厦晶莹剔透，顶部不同颜色的灯光向路人预报第二天的天气情况:红色代表晴天，白色代表阴天绿色代表雨天。

3、中银大厦

位于陆家嘴中心绿地，西邻东方明珠电视塔。大厦高258米，共53层。外观造型独特，似由多个不同形状的几何体构成，其设计现念来自水晶和中国古代的“布币”，象征财富、纯洁和路有大区内设有银行家俱乐部、营业大厅开启式和单元式办公室。功能会议中心等设施。

4、交银大厦

紧靠中银大厦。交通银行高质量和高功能的特点。大厦结构突破高宽比的设计常规，两座塔楼之间形成了高达163米的中庭。其独特的构思、巧妙的设计，充分展示了我国金融事业升腾的力度和光辉的前景。

-上海世贸大厦

奥萨马·本·拉登（1957－2011），通称为本·拉登或本·拉丹，是基地组织的首领，现被指为美国2001年“9·11”袭击事件的幕后总策划人，并被放在美国联邦调查局通缉名单的首位，被广泛认为是“世界上最大的通缉犯”。在相当长的一段时间内，本·拉登一直被普遍认为藏身于阿富汗与巴基斯坦边境一带。2011年5月1日晚，美国官员表示本·拉登已经死亡，美当局已经找到他的尸体。

烟台世贸大厦地处芝罘区南大街和解放路的交汇处，在芝罘区解放路156号。

烟台世贸大厦，项目名称为世茂海湾一号。高度323米，刷新了烟台城市建筑的高度。位于芝罘区大马路和解放路交叉处，由四栋超高层建筑组成，以裙楼相连。其中，主楼即T1塔楼，为60层综合楼；其它三栋为商务公寓楼，分别为54层、56层和59层。项目规划集超五星级酒店、全海景高档商务公寓、商务办公及综合商业于一体。2007年7月，世茂项目奠基，大楼建设全面展开。2012年初，三栋商务公寓楼相继建成投用。