01、基本介绍

上海环球金融中心的主体是一个正方形柱体（象征着大地），被两条巨型弧线切割（象征着天空），逐渐向上收窄，在顶端交汇。柱体和弧线的交叠塑造出建筑的外形。塔顶设计了一个空中门户，以平衡建筑结构，并将天和地两个对立的元素连接起来。由于塔楼顶部有一个巨大的梯形开口，所以上海环球金融中心又被不少人戏称为“开瓶器”。

按最初的设计方案，建筑物顶端巨型洞口为圆形，但后面历经一番周折，改成了方形。设置为圆形，主要理由是：1）借鉴中国庭园建筑的“月门”；2）圆形更符合美学观点的简约、流线型，也与周边的东方明珠、上海会议中心等同样以球形为设计元素的建筑更协调。但由于环球金融中心的主建造方是日本，日本国旗是圆形，有人就把这个方案解读为两把军刀托起一轮红日，说日本不怀好心，舆论愈演愈烈，迫于压力，建筑师将圆洞改为方洞。

在结构角度来说，立面开洞就是为了减小风阻。一般高层建筑增高都采用在顶部加个钢塔的形式，比如台北101大厦，迪拜塔等。在这一方面，环球金融中心倒是与众不同，顶部开大洞，这个洞如果是圆形，可以解说为日本国旗，改为方洞，每天早上透过这个洞可以看见一轮红日，还是日本国旗。后面的上海中心做方案的时候，两个方案中标，一个是一把利剑，一个是盘旋的东方龙，都是要压制旁边两把军刀托起的这轮红日，所以，有时候，风水还是挺好玩的。

上海环球金融中心于1997年开工，原设计高度为460米，94层，原本预计建成后为世界第一高楼，但其后因受亚洲金融危机影响，直到2003年才重新动工，当时其设计高度已被其他摩天大楼建筑计划超越，复工后的大厦对设计方案进行了修改，比原来增加32米（7层），即达到地上101层，从而使总高度达到492米。但又由于复工后的施工速度不如迪拜塔工程，还是被超越，所以环球金融中心未曾拿到过世界第一高楼的称号。

修改后的方案虽然由460米调整为492米，但当时，支撑塔楼的桩基已经全部打完，要加固现有的桩是可能的，但成本巨大，而这个492m的结构不仅要求更为轻巧，还要承受更大的风阻，这在当时也是一个难题。这个问题最后由LERA的结构工程师Roberston解决。

02、建筑特点

12~14 观光层平面；15~16 旅馆层平面；17~18办公楼平面。

环球金融中心地下2楼至地上3楼是商场，7楼至77楼为办公室，79～93楼是酒店，90楼设有两台风阻尼器，94至100楼为观光、观景设施，共有三个观景台，其中94楼为“观光大厅”，是一个约700平方米的展览场地及观景台，可举行不同类型的展览活动，97楼为“观光天桥”，在第100层又设计了一个最高的“观光天阁”，长约55米，地上高达474米，据说是世界最高的观景台。

值得一提的是，为提高结构在风振作用下的舒适度，上海环球金融中心的两台风阻尼器为自动控制阻尼器，各重300吨，在结构遇风摇晃的时候，感应器可以测出建筑物的动力反应，并通过电脑计算分析阻尼器该采取何种措施。

03、结构特点

上海环球金融中心主楼地下3层，地上101层。地面以上高度492m，底部平面尺寸57.95mX57.95m。大楼总建筑面积35万㎡，其中，上部主楼25.2万㎡，裙房3.3万㎡，地下室6.4万㎡。

（1）结构体系

上部结构同时采用以下三重抗侧力结构体系：1）由巨型柱、巨型斜撑和周边带状桁架构成的巨型框架结构；2）钢筋混凝土核心筒（79层以上为带混凝土端墙的钢支撑核心筒）；3）连系核心筒和巨型结构柱间的外伸臂桁架。

混凝土核心筒外周墙体的厚度由下部的1600mm变化至上部的500mm，墙柱混凝土强度等级最高为C60.大楼中有A和B两种类型的巨型柱。A型巨柱由两根边缘柱与连接梁柱的腹墙体组成。

巨型斜撑及外伸臂桁架的构件截面形状和尺寸如下。

巨型斜撑采用内灌混凝土的箱型焊接截面，不仅可增加结构的刚度和阻尼，而且也能防止斜撑构件钢板的屈曲。

标准办公层及酒店层楼面采用普通混凝土与压型钢板组成的组合楼盖，其中压型钢板部分厚76mm，混凝土厚80mm。周边带状桁架下弦所在楼层采用厚10mm的钢板+190mm厚的混凝土板进行加强。设计中考虑了钢梁与混凝土楼板的组合作用。

（2）内核心筒的转换

由于受建筑平面的限制，大楼的内核心筒在57~61层及79层进行了转换，其中，57~61层核心筒的转换通过上部核心筒倒插三层的方式解决，同时对搭接部位楼层进行了加强。为改善筒体的延性，在平面形状变化的角部设置了型钢柱及约束边缘构件并延伸至搭接层以下至少12层。

79层核心筒的转换通过埋置于上部核心筒的钢柱完成，钢柱延伸至中部核心筒至少12层，以确保竖向荷载得以完全传递；另一个次要的荷载传递路径是通过支撑在中部核心筒之上的上部核心筒两端的混凝土墙体传递。

（3）非穿过式外伸臂桁架

由于建筑布局限制，外伸臂桁架无法直接通过核心筒。所以在核心筒周边墙体中埋置了三层高的桁架，此处的桁架与外伸臂桁架形成一个相对完整的传力体系。

为减少筒体与巨型框架之间由于不同沉降引起的次应力，外伸桁架的斜撑和巨型柱之间的连接延迟至整体结构完成后进行。为提供多重传力途径，外伸桁架的上下弦所在楼层的楼板均进行了加强。

（4）节点处理

工程巨型柱、周边桁架及巨型斜撑均采用了焊接箱型截面，截面由两块竖向翼缘板和两块水平连接腹板组成。翼缘板的设计使其能承受节点处的所有设计荷载。为此，所有节点连接可仅通过翼缘板平面内连接，箱型截面腹板不与节点连接，而是在腹板上留一个切口，这样大大简化了巨型结构的节点连接。这些连接部位可视为单层钢板被切割成钢桁架形状，连接处的焊缝不会出现横向应力。

（5）带状桁架和周边斜撑的设计

带状桁架的设计使其能够承受避难层之间周边柱传来的全部重力荷载；同时，巨型斜撑的设计也使其能够承受周边柱子传来的部分重力荷载。另外，周边柱的设计考虑了巨型斜撑不存在的情况；同时，也考虑了任何一根周边柱或一道带状桁架失效的情况。这种设计，增加了结构的冗余度，提高了抗倒塌能力。

工程每隔12层设置一道周边带状桁架，尽管周边带状桁架及周边小柱单独足以承受12层楼层荷载，但如果在施工中周边小柱上端与上部带状桁架马上固定，随着上部楼层荷载的增加，会使周边桁架产生变形，进而在下部的周边小柱中产生附加内力，严重时甚至可使底部小柱产生屈曲。环球金融中心的处理办法是，在施工中，用长圆孔将周边小柱上端与上部带状桁架临时固定，待上部周边桁架在竖向荷载作用下的变形基本完成后再永久固定。事实上，现在很多超高层项目将周边重力柱设计成吊柱来避免这种情况。

（6）顶部钢结构的设计

大楼顶部的钢结构采用了空间桁架结构体系，一方面是为了满足建筑外形的需要，另一方面是为了将巨型结构连接成整体。构件设计中角部及有可能两向受力的主要构件采用了箱型截面，楼层平面梁主要采用H型钢，对于许多根杆件相交的节点采用了铸钢件。设计中还考虑了施工方案对构件受力的影响。为保证高空施工的质量，构件的连接尽可能采用高强螺栓连接。

（7）基础设计

塔楼基础采用了厚度为4.0~4.5m的底板，桩形式为钢管桩，主楼核心筒区域采用φ700X18的钢管桩，有效桩长59.85m，承载力特征值为5750kN；主楼核心筒以外区域采用φ700X15的钢管桩，有效长度有41.35m，承载力特征值为4250kN。下图所示圆形围护墙内共有1242根桩，围护墙建造至地面，围护墙内即主楼部分采用顺作法施工，其余位置采用逆作法施工。在这种情况下，主楼开始施工的时间可以早于外围部分。

裙房逆作法

04、施工特点

（1）大体积混凝土封层浇筑

本工程在电梯井深坑中部由于围护设计的需要，设置了一道钢支撑，施工过程中需要进行换撑，所以在钢支撑底部设了一道水平施工缝，此部分底板厚度为4.74m，此道施工缝可以减少基础底板总厚度。在电梯井深坑顶部，为了加快进度，减少基坑变形，再设一道施工缝，此部分底板厚度为2.6m。根据分析结果，混凝土与地基接触面以及新旧混凝土接触面能达到没有裂缝出现或者出现的裂缝在工程的允许范围内。

（2）大体积混凝土浇捣施工方案

为减少深基坑底部暴露时间，满足换撑需要，保证深坑的安全、稳定，施工时先分两次连续浇捣深坑部位底板混凝土，而后再浇捣大面积底板的混凝土。第一次浇捣主楼深坑混凝土方量为3500m³，混凝土供应量为260m³/h，启用混凝土运输搅拌车55辆，本次混凝土浇捣时间为13h。第二次浇捣深坑部位剩余部分，混凝土方量为6500m³，混凝土供应量360m³/h，启用混凝土运输搅拌车85辆，本次混凝土浇捣时间为18h。主楼基础底板混凝土方量为28900m³，混凝土供应量为700m³/h，启用混凝土运输搅拌车350辆，本次混凝土浇捣时间为42h。根据当时现场测量，最后一次大体积混凝土入模温度为11~12℃，内部最高温度62~67℃。