上海中心大厦分析建筑、结构、施工、BIM

超级工程——上海中心大厦小组成员：李思璇欧阳雪珂

黄秋霞阙明阳Contants基本情况简介方案推导建筑设计010203结构设计SHANGHAI·CHINA施工技术0405BIM技术分析PARTONE基本情况简介上海中心大厦项目选址于中国上海陆家嘴CBD金融区Z3-2地块，位于东泰路以西、花园石桥路以南、银城路以东、陆家嘴环路以北，与金茂大厦、环球金融中心成“品”字型分布。塔楼建筑高度为632m，建成后将成为我国第一高楼。区域定位基本情况简介Overviewofthebasicsituation上海中心金茂大厦环球金融中心在满足使用功能的前提下，将“上海中心”设计成为满足公众审美层面与专业审美层面的标志性、地标性建筑，成为建筑、人、城市和谐共生的领袖之作项目定位商务活动“中心”商务交流休憩“中心”市民休闲娱乐“中心”功能目标基本情况简介Overviewofthebasicsituation基本情况简介Overviewofthebasicsituation开工时间：2008年11月29日。竣工时间：2014年。占地面积：30368平方米。建筑面积：574058平方米，其中地上总建筑面积约410139平方米。建筑高度：632米。建筑层数：地下结构5层，地上部分包括124层塔楼和7层东西裙房。结构形式：钢筋混凝土核心筒-外框架结构。用钢量：约100000吨。建筑造价：148亿元。本工程建设单位：上海中心大厦建设发展有限公司。本工程设计单位：美国Gensler公司、同济大学建筑设计研究院9区：观光区域1区：大堂、商业和餐饮8区：酒店及精品办公2-7区办公区两层高的设备层PARTTWO方案推导+建筑设计

方案设计：2008.6～2008.11

初步设计：2008.8～2009.11

施工图设计：2008.9～2010.4

精装饰设计：2009.1～2011.5

施工：2008.11.28～2014.5

低区办公及裙房部分试营业：2012.9.30

全部营业：2014.12.18方案推导Derivationofscheme方案推导Derivationofscheme大厦造型来源---中国传统的图案“龙”方案推导Derivationofscheme陆家嘴集团曾安排该项目进行过三次招标，在经过多番筛选后，上海中心的建筑设计方案最终被确定为“龙型”方案，该方案由美国Gensler建筑设计事务所提供。从外观上看，“上海中心”像一条盘旋上升的巨龙，“龙尾”在大厦顶部盘旋上翘，其“身高”将成为上海新高度。方案敲定方案案设设计计Zone1Zone2Zone3Zone4Zone8Zone7Zone6Zone5“上上海海中中心心””内内部部由由九九个个圆圆柱柱形形建建筑筑彼彼此此叠叠加加构构成成，，其其间间形形成成九九个个垂垂直直空空间间，，每每一一个个空空间间构构成成一一个个完完整整的的社社区区，，九九个个社社区区组组成成了了一一个个垂垂直直的的城城市市。方案推导Derivationofscheme方案推导Derivationofscheme外皮皮做做成成旋旋转转收收缩缩上上升升的的样样式式，，让让大大楼楼更更加加具具有有动动感感。。将将尖尖角角改改为为圆圆弧弧状状，，以以减减小小风风压压的的影影响响。。圆圆润润的的角角度度能能包包容容硬硬朗朗的的环环球球和和金金茂茂。。而而最最终终玻玻璃璃的的消消耗耗仅仅增增加加18%。立面面设设计计建筑设计Architecturaldesign由三段段圆圆弧弧构构成成的的圆圆导导角角三三边边形形（（其其中中之之一一切切角角））作作为为上上海海中中心心外外围围几几何何的的基基本本构构形形，，旋旋转转上上升升并并均均匀匀缩缩小小，，演演进进为为一一个个平平滑滑光光顺顺的的非非线线性性扭扭曲曲面面，，形形成成了了大大厦厦独独特特的的立立面面造造型型。。建筑设计Architecturaldesign竖向向功功能能概况况建筑筑高高度度：：632m结构构高高度度：：574m塔楼楼层层数数：：地地下下5层，，地地上上124层大楼楼竖竖向向划划分分为为9个区区1个裙裙房房商商业业区区5个办办公公区区2个酒酒店店区区1个观观景景区区每个个区区被被2层高高的的设设备备层层分分隔隔空调调设设备备电力力设设备备逃生生区区域域电梯梯设设备备维修修保保养养设设备备Zone1Zone2Zone3Zone4Zone5Zone6Zone7Zone8Zone91区:5层商业/会议4区:13层办公9区:3层观景/以上设备层5层地下商业/停车3区:13层办公5区:14层办公6区:14层办公7区:15层酒店8区:10层酒店+5层精品办公2区:12层办公平面面设设计计Zone3:5643Zone1:6432Zone5:4750Zone7:2056Zone9:2110建筑设计Architecturaldesign相对对于于金金茂茂大大厦厦、、环环球球金金融融中中心心的的近近似似正正方方形形的的平平面面布布局局，，这这样样的的布布局局少少了了视视线线和和光光线线死死角角，，不不仅仅可可以以让让办办公公人人员员能能在在更更多多的的角角度度欣欣赏赏大大厦厦周周围围的的美美景景，，而而且且在在冬冬季季阳阳光光可可以以更更多多的的进进入入建建筑筑内内部部，，减减少少了了建建筑筑的的能能耗耗。。平面面设设计计建筑设计Architecturaldesign平面面设设计计建筑设计Architecturaldesign平面面设设计计建筑设计Architecturaldesign平面面设设计计建筑设计Architecturaldesign平面面设设计计建筑设计Architecturaldesign平面设计建筑设计Architecturaldesign商务休闲层中中庭功能排布布，中庭悬挑挑近14米PARTTHREE结构设计抗侧系统设计计结构设计Structural

design上海中心的抗抗侧力系统是是一“核心筒筒-外伸臂桁架-巨型框架”，，它由以下三三部分组成：：混凝土复合合核心筒，外外部巨型框架架和外伸臂桁桁架。上海中心大厦厦最大层间位位移在合成的的风荷载情况况下为h/505，在多遇地震震荷载下为h/623。塔冠的设计结构设计Structural

design竖直桁架将重重力荷载直接接传至下方的的118层，径向支撑撑将风压引起起的径向荷荷载传至核心心筒框架。简简单垂直支撑撑的开间在三三角形的三个个转角处与隔隔层布置的垂垂直支撑一起起共同帮助塔塔冠系统抵抗抗扭转。抗震设计结构设计Structural

design基于性能化的的设计明确地地考虑了结构构构件的非线线性和延性。。Abaqus和Perform3D计算机软件被被广泛地用于于非线性分析析，此本工程程中，它们被被用来发展和和分析数学模模型。分析析显示，上海海中心大厦可可以达到性能能设计的要求求。PARTFOUR施工技术

刘忠宝集团总公司超长钻孔灌注注桩施工关键键技术施工技术ConstructionTechnology上海中心大厦厦，采用钻孔孔灌注桩作为为承重桩基，，主楼桩总数数955根，桩径1000mm，最深深度为为86.65m。采用正反循环环结合钻孔工工艺及桩端后后注浆施工技技术顺利完成成了955根灌注桩，经经过静载试验验和超声波检检测结果显示示满足设计要要求。主楼桩位布置置图顺逆作结合的的超大超深基基坑工程施工工关键技术施工技术ConstructionTechnology中部区域主楼楼基坑采用岛岛盆结合式分分7层开挖，分层层土体高度大大于4m时采用2级放坡。第一一、二、七层土以盆式式挖土为主，，第三—六层土以岛式式开挖为主。。周边区域裙房房，采用逆作作法施工。采采用土方分区区同步开挖、、结构分块同同步施工的原原则，先行完完成“十”字字对撑体系，，再开挖四个个角部，有效效控制地墙变变形以及对周周边环境和管管线的影响。。裙楼基坑开挖挖高强混凝土基基础底板一次次浇筑技术施工技术ConstructionTechnology底板长121m厚6m混凝土总量达达6万m3。为控制混凝凝土裂缝，采采用中低热水水泥，大掺量量粉煤灰和矿矿物掺合料，，采用高性能能减水剂，控控制单方用水水量在160kg/m3。为缩短浇筑时时间，结合混混凝土生产能能力和场地条条件，按1000m3/h混凝土供应速速度，考虑由由6个拌站同时供供料，配备405辆搅拌车无间间歇运输，60h完成浇筑。主楼底板浇筑筑混凝土泵送施施工关键技术术施工技术ConstructionTechnology底板长121m厚6m混凝土总量达达6万m3。为控制混凝凝土裂缝，采采用中低热水水泥，大掺量量粉煤灰和矿矿物掺合料，，采用高性能能减水剂，控控制单方用水水量在160kg/m3。为缩短浇筑时时间，结合混混凝土生产能能力和场地条条件，按1000m3/h混凝土供应速速度，考虑由由6个拌站同时供供料，配备405辆搅拌车无间间歇运输，60h完成浇筑。主楼建造BIM技术PARTFIVEBIM技术的特点及及作用BIM技术BuildingInformationmodeling目前建筑业信信息化技术应应用的主要瓶瓶颈是信息的的共享，而BIM技术为建筑相相关信息的及及时、有效、、完全共享提提供了可能，，为构建信息息的无缝管理理平台提供了了相对可靠的的手段信息流动仍不不畅心有余而力不不足传统管理模式式BIM技术BuildingInformationmodeling工程项目管理理模式业主方管理模模式项目融资管理理模式承发包管理模模式业主自行管理理模式PM模式PMC模式……DBB模式DB模式EPC模式……业主、总包、、设计“三位位一体”的工工程管理模式式BIM信息化技术管管理模式BIM技术BuildingInformationmodeling分析与选择从孤立BIM到集成BIM从专家BIM到全员BIM外部专家用BIM做一个项目的的工作外部专家用BIM做所有项目的的一个工作或或一个项目的的所有工作外部专家用BIM做所有项目的的所有工作内部专家用BIM做一个项目的的工作内部专家用BIM做所有项目的的一个工作或或一个项目的的所有工作内部专家用BIM做所有项目的的所有工作所有员工用BIM做一个项目与与其相关的一一个工作所有员工用BIM做所有项目的的一个工作或或一个项目的的所有工作所有员工用BIM做所有项目的的所有工作初级阶段中级阶段终级阶段BIM信息化技术管管理模式BIM技术BuildingInformationmodeling分析与选择BIM应用模式适用范围效果设计单位驱动模式设计阶段最小最广泛承包单位驱动模式设计阶段、施工阶段较大缺少建设单位驱动模式设计阶段、招标阶段、施工阶段、运维阶段最大设计阶段较多、其他阶段较少BIM信息化技术管管理模式BIM技术BuildingInformationmodeling分析与选择业主、总包、、设计“三位位一体”模式式业主/监理总包设计信息流动信息流动信息流动业主/监理总包设计信息流动信息流动信息流动BIM数据平台虚拟管理平台台基于BIM“三位一体””精细化管理理模式BIM信息化技术管管理模式BIM技术BuildingInformationmodeling与传统建设项项目管理模式式效益的对比比分析美国斯坦福大大学CIFE中心根据美国国32个项目总结了了使用BIM技术的产生的的巨大收益和和效果：1）消除40%投资预算外变变更；2）造价估算耗耗费时间缩短短80%；3）合同价格降降低10%（目前而言，，中国建筑业业近五年来承承包商的平均均利润在2.8%-3.3%之间）；4）项目工期平平均缩短7%。基于BIM信息技术构建建上海中心的的管理架构及及管理流程BIM技术BuildingInformationmodelingVault项目协同管理设计阶段施工现场管理三维管线综合预制件加工施工方案优化NavisworksRevitInventor3dsMaxNavisworksNavisworks现场信息手机RFID4维施工模拟Navisworks进度信息

ProjectP3设备管理应急预案优化Ecotect3dsMaxNavisworksOlive设备信息手机RFID运营方案优化物业管理ArchibusDesignReviewTectonTecton施工阶段运营阶段RACRSTRMEBIM数据库结构专业建筑专业水暖电专业可视化设计可持续设计结构分析设计协调精细化设计EcotectIESGBSPKPMEtabsRobotMaya3dsMaxNavisworks工程计价软件Navisworks激光测绘信息Inventor基于BIM信息技术构建建上海中心的的管理架构及及管理流程BIM技术BuildingInformationmodeling精细化管理流程新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodelingBIM建筑信息模型设计建造投资/采购营运复杂形体管线综合碰撞检测施工方案探讨4D施工模拟施工现场监控材料统计设备信息维护空间使用变更招投标管理更好地提高设设计质量更好地进行施施工管理更好地进行运运维管理新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling上海中心大厦厦BIM项目组织架构构上海中心BIM咨询上海建工金螳螂室内设设计市装饰……同济院迅达电梯(3人)钢构幕墙顾问问(7人)沪宁钢机(4人)宝钢钢构(6人)远大幕墙(5人)江河幕墙(7人)建工安装(20人)三菱电梯(4人)新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling1.设计阶段1）通过多专业协协同设计提高高工作质量、效率2）通过可视化设设计管理提升升管理效率新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling1.设计阶段——参数化设计在基于BIM技术下的新型型管理模式中中，参数化设设计主要通过过grasshopper来完成。Grasshopper以自己独特的方方式完整记录录起始模型（（一个点或一一个盒子）和和最终模型的的建模过程，，从而达到通通过简单改变变起始模型或或相关变量就就能改变模型型最终形态的的效果。当方方案逻辑与建模过程联系系起来时，grasshopper可以通过参数数的调整直接接改变模型形形态。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling1.设计阶段——可持续设计光污染分析新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling1.设计阶段——可持续设计建筑群风环境境分析室内自然采光光模拟地下自然采光光模拟新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段1）通过可视化化预演提升施工组织织效率保证安全距离由于塔吊本身的起重能力有限，并且存在部分重型构件，不可避免地需要采用双机抬吊的方式吊装构件，所以需要分析双机抬吊的临界状态。巴杆竖向角度为15.5°时：水平转角为-58°～58°巴杆竖向角度为60°时：水平转角为-71°～71°新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段2）通过多专业业协调施工提提升施工效率率钢结构土建结构外幕墙体系内幕墙体系综合机电管线新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段3）通过4D模拟优化可缩缩短施工进度度施工进度计划划＋BIM施工模型通过施工虚拟拟预演，预先先调整施工计计划，避免施施工中可能的的冲突，减少少等工的情况况，有助于缩缩短工期，并并降低施工成成本。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工利用BIM技术对钢结构构构件进行电电脑预拼装，提高钢结构的加工工效率，降低低加工成本。。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工利用BIM技术对钢结构构构件进行电电脑预拼装，，提高钢结构构的加工效率率，降低加工工成本。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工利用BIM技术对幕墙单单元板块构件件进行电脑预预拼装，大幅幅提高幕墙深深化设计和加加工效率。幕墙嵌板族A1系统A3系统凹台板块凸台板块凹台板块凸台板块凹台板块凸台板块幕墙嵌板族新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工利用BIM技术对幕墙单单元板块构件件进行电脑预预拼装，大幅幅提高幕墙深深化设计和加加工效率。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工利用BIM技术对幕墙单单元板块构件件进行电脑预预拼装，大幅幅提高幕墙深深化设计和加加工效率。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工机电专业利用用BIM技术进行深化化设计、预拼拼装，提高机机电深化设计计和加工、安安装的质量与与效率。换热器室空调水泵房新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工机电专业利用用BIM技术进行深化化设计、预拼拼装，提高机机电深化设计计和加工、安安装的质量与与效率。通过二维码扫扫描仪扫描风风管上二维码码，获取图纸纸中详细信息息通过二维码扫扫描可获取管管配件安装具具体位置、性性能、物理、、厂商参数，，包括安装人人员姓名、安安装时间等信信息纸质数据转为为电子数据，便于查查询新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工机电专业利用用BIM技术进行深化化设计、预拼拼装，提高机机电深化设计计和加工、安安装的质量与与效率。采用构件精细细化预制和施施工方案的效效益：1）减少60%现场制工作量量；2）减少90%的焊接、胶粘粘等危险与有有毒有害作业业；3）实现70%管道制作预制制率。新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工室内装饰利用用BIM技术进行模块块化设计、减减少现场作业业量，提高室室内装修的质质量与效率。。小便器单元小便器爆炸分分析图新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工室内装饰利用用BIM技术进行模块块化设计、减减少现场作业业量，提高室室内装修的质质量与效率。。铝板天花非标标准块安装架空地板非标标准块安装新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段4）采用BIM模型进行构建建精细化制造造和施工室内装饰利用用BIM技术进行模块块化设计、减减少现场作业业量，提高室室内装修的质质量与效率。。BIM模型现场对比比新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling2.施工阶段5）三维激光扫扫描结合BIM技术提高施工工现场检测监监控能力新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling3.运维阶段1）运用BIM数据模拟提升升物业信息化化管理效率新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling3.运营维护阶段2）运用BIM技术提升灾害害预警应急水水平人员疏散逃生生线路选择及及优化新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling类型直接施工处理单价（元）板结构开洞2600封堵结构洞口19800墙、梁开洞5400管道结构开洞1600总碰撞数8400总价10,000,000平均单价1190.48某项目BIM技术经济指标标（参考标准准）面积单位样板层9F面积4656.1㎡样板层10F面积4648.4㎡样板层总面积9304.5㎡上海中心总建筑面积570000㎡样板层总碰撞数1013个参考平均价1190.48元样板层总价1,205,952.38元上海中心技术经济指标总价73,877,463.29元上海中心大厦厦项目BIM经济指标估算算结果（按照碰撞数数的参考单价价）上海中心总造价120亿变更比率3%（一般3%-5%）变更费3.6亿上海中心大厦厦项目BIM经济指标估算算结果（按工工程变更费的的比率）类推根据相关统计计，在大中型型工程项目中中，信息沟通通问题导致的的工程变更和和错误约占工工程总成本的的3%到5%。而此类费用用是可以通过过BIM信息化手段来来解决。通过过两种估算方方式，在采用用BIM信息化技术手手段后，预计计的费用节约约在7400万~3.6亿之间，占工工程总投资的的0.5%~3%。考虑到上海海中心项目的的复杂程度及及体量大小，，与普通工程程的管理模式式相比，保守守估计本工程程能节约由于于施工返工造造成的浪费至至少超过1亿元人民币。BIM经济指标测算新型管理模式式下提升管理理效益BIM技术BuildingInformationmodeling4.制定合理地BIM技术运用成本本和利益分配配制度制定合理的BIM成本和和利益分配策策略将工程建设因因技术和管理理效率的提升升而产生的利利润在建设单单位和各参建建单位之间进进行合理的再再分配，并将将其写入合同同文本中。用BIM技术应对上海海中心大厦在在管理中的主主要问题BIM技术BuildingInformationmodeling管理问题工程参建单位位众多，项目统筹协调调阻力大项目运行管理理复杂，海量信息共享享传递难项目建设周期期较长，成本合同管控控难度大理论方方法解决方方案创新技技术大大量应应用，，进度质质量控控制要要求高高以组织织行为为学为为指导导，从从权利利和影影响力力、授授力与与授权权、团团队的的作用用等角角度设设计本本项目组织体体系运用运运营管管理理理论，，推行柔柔性运运营系系统，，如采采用虚虚拟建建造、、构配配件工工厂模模块化化预制制等技术的运用用采用战战略管管理的的蓝海海战略略理论论，获得了了蓝海海战略略的基基石———价价值创创新采用技术运运营方法，，进行行定量化化价值值创造造对比比分析析；并运运用战战略选选择理理论进进行战战略定定位全员参参与和和专业业分工工相结结合原原则职职责明明确与与协同同合作作相统统一原原则管管理效效率与与管理理效果果相统统一原原则设计阶阶段：BIM技术精精细化化设计计施工阶阶段：预制件件的工工厂化化加工工运营阶阶段：物业管理一站式式服务务制定了了合理理的BIM技术运运用成成本和和利益益分配配制度度，在在通过过蓝海海战略略实现现机会会最大大化和和风险险最小小化的的同时时，实实现了了所有有单位位的共共赢针对上上海中中心大大厦项项目，，做出出了“建设设单位位主导导、参参建单单位共共同参参与的的基于于BIM技术的的精益益化管管理模模式””这一一战略略选择择几点思思考BIM技术BuildingInformationmodeling1.需结合合企业业发展展战略略持续续改进进该模模式并并确定定其服服务产产品的的推广广模式式2.需需建建立具具有中中国特特色的的BIM运运用机机制和和相关标准准体体系系虽然然本本文文探探索索了了一一种种新新型型的的基基于于BIM信信息息化化技技