双子塔论文.doc

摘要：马来西亚双子塔是吉隆坡市的一个标志性建筑物。采用传统的回教建筑常见的几何造型，包含了四方形和圆形，双子塔采用的是混凝土结构，以及使用金属薄板和钢材填充梁所构成的组合模板。本文介绍了双子塔的建筑设计、外部构造、结构特点，由于双子塔主要是应用了高强混凝土，因此本文也着重介绍了高强混凝土的定义、级别、有点、不利条件。
关键词：马来西亚双子塔 高强混凝土

一．马来西亚双子塔的介绍及特点
马来西亚双子塔是马来西亚石油公司的综合办公大楼，马来西亚首都吉隆坡的标志性城市景观之一，也是游客从云端俯视吉隆坡的好地方。双子塔的设计风格体现了吉隆坡这座城市的年轻、中庸、现代化的城市个性，突出了标志性景观设计的独特性理念，世界著名的建筑大师西泽配利是这座大楼的设计者。双子大厦，即国家石油公司双塔大楼位于吉隆坡市中心，高为88层，是当今世界的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，它曾经以451.9米的高度打破了美国芝加哥希尔斯大楼保持了22年的最高纪录，成为当时世界上独一无二的巨型建筑。这个工程于1993年12月27日动工，1996年2月13日正式封顶，1997年建成使用，它是马来西亚国家石油公司用20亿马币建成的，一座是马来西亚国家石油公司办公所用，另一座是用来出租的写字楼，在第41—42层之间有一座长为58.4米、距地面170米高的空中天桥，方便楼与楼之间的来往，这是目前世界上最高的过街天桥，它代表着通往吉隆坡现代化的通道的意义。从吉隆坡市内各处都很容易见到这座大厦，大厦非常壮观，就像两座搞搞的尖塔冲破长空。连接双子塔的空中走廊双子塔楼占地341763平方公尺，包括了办公大楼、公共设施以及会议中心。大楼中有一所可容纳850个座位的国际会议中心、一个原油勘探信息中心、一座专门收集石油石化业及相关产业信息的大型图书馆，此外还有一所艺术长廊，为这个雄伟建筑增添了一些艺术文化的气息。
二．马来西亚双子塔的建筑设计
双子塔是该城市最著名的标志性建筑，在建筑意向方面，建筑师在赢得了1991年的国际建筑竞图之后，奉命要去创造一座能让马来西亚人产生共鸣的特殊建筑。刚开始的设计室用一个有着十二个尖角的星星作为平面图的基础，后来在总理穆罕默德的建议下，改成了具有会叫象徽意义的八角星星，扇贝状的幕墙的便面充满了雕塑的气息，玻璃和不锈钢闪闪发光，明显可见星星的形状。
这栋建筑对当地的气候也有适当的敏锐：吉隆坡距离赤道只有两度，双子塔的立面纳入了不锈钢的遮阳蓬，以配合这个城市的热带气候。
高达1483英尺的佩重纳斯塔楼是当年世界最高的建筑，这是这一称号首次落在美国以外。这两座88层塔楼包含800万平方英尺以上的办公面积，150万平方英尺的购物和娱乐设施，4500辆车位的地下停车场，。这座双塔楼的世纪是经由国际化的比稿，最后决定采用传统的回教建筑常见的几何造型，包含了四方形和圆形，由美国建筑设计师西沙佩利所设计的大楼表面大量使用了不锈钢与玻璃等材质，并辅以伊斯兰教艺术风格的造型，结合了创新科技和回教象徽体系，这与马来西亚首都一向以国际样式为师的高层建筑迥然不同，反应了马来西亚的伊斯兰文化传统。吉隆坡石油双子塔坐落在吉隆坡城市市中心，是KLCC计划区的西北角，属于此计划区的第一阶段工程。
三．马来西亚双子塔的外部构造
双塔的外檐为152英尺（46．36m）直径的混凝土外筒，中心部位是74．8英尺×75．4英尺高强钢筋混凝土内筒，18英寸高轧制钢梁支托的金属板与混凝土复合楼板将内外筒连系在一起。4架钢筋混凝土空腹格梁在第38层内筒四角处与外筒结合。塔楼由一个筏式基础和长达340英尺但达不到基岩层之4英尺×9尺截面长方形摩擦桩，或称作发卡桩承托。位于圆形与正方形重送交接点位置处的16根混凝土柱子支承上部结构荷载。
塔楼的一个值得一提的特色是在第42层处的天桥。一座两层楼高、58.82公尺长的天桥，连接了双子塔位于41楼和42楼的会议中心。这是整体设计中的一个重要元素，一方面可以当作火灾时从一座楼到另外一座的逃生空，同时也是一个令人赞叹的路标。天桥时有韩国制造，将近五百个构件在工地现场装配完成，再用起重机吊到最后的定位上。支撑天桥的两条修长的支架则连接到二十九楼。如建筑师所称，这座有人字形支架的桥似乎像一座登天门。双塔的楼面构成以及其优雅的剪影给它们带来了独特的轮廓。其平面是两个扭转并重叠的正方形，用较小的圆形填补空缺；这种造型可以理解为来自伊斯兰的灵感，而同时又明显是现代的和西方的。位于圆形与正方形交接位置处的16根混凝土柱子支撑上部结构荷载。连接双子塔的空中走廊是目前世界上最高的过街天桥。站在这里可以俯瞰马来西亚最繁华的景象。肖恩·康纳利(SEANCONNERY)及凯瑟琳·泽塔琼斯(CATHERINEZETA-JONES)主演的《偷天陷阱》里，男女主角就是从这里逃脱。
四：马来西亚双子塔的结构分析
从双子塔的结构分析，参照回教传统的独特设计，以及双子塔兴建背后所隐藏的巧妙技术，是这栋建筑物得以跻身二十世纪的杰出摩天大楼之林。正如建筑师所言：双子塔不是纪念性的建筑典范，而是活生生的建筑物，扮演着一个象徽性的角色，我们的辛勤付出让这座塔楼活起来。如果说双子塔的平面图的意向和整体的立面充满了马来西亚的色彩，自然的也与现今全球大多数抽象的高耸建筑大相径庭，那么它的结构就是技术转移的实例。由于进口钢材到马来西亚的费用极高，于是决定双子塔应采用混凝土结构，以及使用金属薄板和钢材填充梁所构成的组合模板。如此一来，势必要发明能够缩短支柱直径的高强混凝土，好完成建筑师打造修长的塔楼的心愿，这也是马来西亚最早的高强混凝土。
当时的建筑物普遍应用管式结构，希尔斯摩天大楼就是采用这种做法，但是有了高强混凝土，结构工程师便能放弃管式结构的概念，尽量减少建筑物周边的支柱。每座塔周边各有十六根支柱，直径达二到四公分，在每层楼用托梁连接起来。支柱之间八或十公分的宽敞间隔，创造出开阔的空间感，而且每根柱子在立面上只能看到薄薄的一片，是双子塔更显修长。横向荷载由支柱和结构核心来支撑。两座塔楼的顶端各装了一个协调减震阻尼器，把大楼在风中摇晃的程度降到最低。

总结来看，对双子塔影响最大的就是高强混凝土的应用，下面介绍一下高强混凝土的一些方面：
1、高强混凝土的定义和级别
一般所指的高强混凝土，是用常规的水泥、砂石作原材料，使用常规的制作工艺，主要依靠外加高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物材料，使拌合料具有良好的工作度，并在硬化后具有高强性能的水泥混凝土。混凝土强度达到多高才算高强?这在目前尚无明确标准。所谓高强是相对的，是与当前混凝土技术的一般水平相比较而言的。长期以来，我国现场施工现浇混凝土的强度等级普遍低于C30，预制构件普遍低于C40，尽管在混凝土结构设计规范中对混凝土强度最高定为C60或标号60，但规范中的一些计算公式却是根据较低强度的混凝土构件试验数据得出的，有的明显不适合于强度较高的C50或更高等级的混凝土。另外从混凝土的制作技术来看，C50及以上等级的混凝土在施工时需有严格的质量管理制度，这包括原材料的选择、保管以及从配料到养护的每一工序。虽然这种混凝土施工时所用的材料和机具与较低强度混凝土并无根本差别，但终究对生产和施工部门提出了不同的要求。所以，从我国当前的设计施工技术水平出发，认为强度等级达到或超过C50(如用标号，则为达到或超过标号50)的混凝土为高强混凝土是比较合适的。相对而言，可以将C25及以下的混凝土称为低强混凝土，C30及以上即为高强。
由于混凝土强度等级是具有95％保证率的立方试件抗压强度，所以要高于保证率为50％的平均强度。如果设计要求的是C50，则制作时实际应达到的立方试件抗压强度的平均值已接近60MPa．在美国，混凝土强度以直径6瑛寸、高度12英寸(批5X30cra)圆柱体试件抗压强度的特征值(或设计强度)表示，后者也是具有95％保证率的强度。日本，还有欧洲混凝土学会的CEB—FIP规范也都采用这一标准。美国的混凝土学会ACI提出以设计强度厂。超过6000psi(41MPa)的混凝土为高强混凝土，圆柱体强度41MPa换算到我国的15cm边长立方体强度约为52MPa，所以厂。等于6000psi的混凝土与我国的C50大体相当。除了掺加高效减水剂这一技术途径外，还有多种途径可以获得高强度的混凝土，如在成型工艺上采用挤压、振动加压；在养护工艺上采用高压蒸养；在骨料选用上采用活性骨料以至金属骨料；此外，还有利用振动—真空技术将混凝土拌合料中的多余水份吸去而提高混凝土的强度。但这些方法在制作工艺及装备上均非常规，有的仅适用于预制混凝土制品的生产。至于用水溶性聚合物替代部分水泥的聚合物水泥混凝土，用树脂作为砂石胶结料的树脂拌合混凝上，以及将普通混凝土经过聚合物浸渍处理的塑料浸渍混凝土等，虽然都获得很高的强度，尤其是塑料浸渍混凝土很容易达到150MPa以上的抗压强度，并已有超过300MPa的纪录，但这些材料终因在制作工艺上过于复杂或者造价过于昂贵，而只能用于一些特殊的场合。相对来说，利用高效减水剂使混凝土获得高强的手段要经济和方便得多。它与普通强度混凝土制作技术的差别仅在于具体细节。通过仔细选择水泥、骨料及合适的配比，采用高效减水剂可使混凝土的强度达到C80；如果再掺加粉煤灰，F矿粉等活性材料，强度上限可达到C90；如掺加硅粉则更易获得高强，有可能达到C140的量级。高强混凝土的单位体积造价比普通强度混凝土略贵，但材料的用量却因强度提高得以减少，最终仍能做到比普通强度混凝土还要便宜。可是应用高强混凝土的主要好处并不在于材料造价而在于下面所讲的综合效益上。
2、高强混凝土的优点及不利条件
高强混凝土的重要特点是耐久、强度高、变形小，能适应现代工程结构向大跨、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要。用高效减水剂配制的高强混凝土一般具有坍落度大和早强的性能，因而便于浇注和加快模板周转速度。高强混凝土的抗压强度很高，能使钢筋混凝土柱子和拱壳等受压构件的承载能力大辐度增加，而在相同的荷载下则可使构件的截面减少。高强混凝土同样能给钢筋混凝土受弯构件带来很大好处，尽管提高混凝土强度并不能明显增加构件的抗弯能力，但是它能降低受弯构件截面的压区混凝土高度，提高构件的延性，允许有较高的配筋率，进而通过提高配筋率来增加构件的抗弯能力或降低构件的截面高度。高强混凝土还由于变形较小，使构件的刚度得以提高，这对某些由变形控制截面尺寸的梁板来说特别有利。至于预应力钢筋混凝土构件，则能从高强混凝土获得三重好处，可以施加更大的预应力，可以更早地施加预应力，以及因徐变较小而导致较低的预应力损失。对于结构物来说，减小截面尺寸意味着降低结构自重。当结构物自重占全部荷载的主要部分时，应用高强混凝土就有着特殊的意义，并且能减轻地基基础的负担。减小截面尺寸，对房屋建筑来说还意味着增加使用面积或有效空间；对桥梁建筑来说意味着增加桥下净空或降低两岸路堤标高；对地下建筑来说意味着减少岩土开挖量。另外，在工程中同时使用不同强度混凝土，可以尽量统一构件尺寸，为划一施工模板提供了条件。所有这些间接的好处远比节约结构本身的材料用量或降低造价来得更为重要。高强混凝土材料致密坚硬，抗渗抗冻性能均优于普通强度混凝土。所以露天的、遭海水侵蚀的、受高速流体冲刷的、或易遭碰撞损害的工程构筑物，均宜采用高强混凝土。尤其是基础设施工程有的需要有100—120年的使用寿命，所以常选用高强混凝土作为结构材料。但是高强混凝土也有其不利条件和不足之处。首先是对各种原材料有严格的要求，并不是所有场合都能获得合适的水泥和骨料；其次是生产施工的每一环节都要仔细规划和检查，并不是所有预拌厂和施工现场都具有相应的质量管理水平。当没有现成的预拌混凝土(商品混凝土)可以供应，需要工地自行配制高强混凝土时，则需经过专门的试验和人员训练。高强混凝土的质量特别容易受到生产、运输、浇注和养护过程中环境因素的影响，尤其是过高的气温、远距离的运输以及水化热等问题更应引起注意。在材料的性能上，高强混凝土的缺点是延性比普通强度混凝土差，素混凝土的延性随着强度增加而降低。但是材料的延性与配筋构件或结构的延性并不等同，通过适当的配筋构造措施，用高强混凝土制作的构件或结构的延性一样可以满足设计要求。另外，高强混凝土的抗拉和抗剪强度虽然也随混凝土抗压强度的增长而增长，但抗拉或抗剪强度与抗压强度的比值却会随之降低，所以在讨论高强混凝土的力学性能时，如果只用单轴抗压强度一个指标，并按低强混凝土中的概念进行推论，有时就会出错。高强混凝土为世界各地所接受还是近十来年的事。在推广过程中曾遇到过一些问题，比如在美国就曾引起过一些争议。我们应该承认，在高强混凝土领域中尚有不少有待探讨和改善的课题，因此在设计、生产和施工过程中都要慎重对待，特别是混凝土的强度等级达到C80以上时更要注意。

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