ganggouren
【由中国建设科技集团股份有限公司、华建集团科创中心结构分析与设计研究所、《转自：建筑结构-公众号》杂志社主办的第三届复杂转自：建筑结构-公众号弹塑性分析技术交流会将于2018年6月13-15日在上海召开，届时会议将组织世茂深坑酒店参观，点击“此处”了解详情】
我们见过许多的五星级酒店，
除了豪华外，就是一栋比一栋高。
而在我大天朝却有一家酒店反其道而行之，
不往上还反而往地下延伸88米。
要成为世界上海拔最低的五星级酒店！
它就是——上海佘山世茂深坑酒店
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世界海拔最低的五星级酒店——深坑酒店
88米深坑中的疯狂设想
风景秀美的上海佘山国家级森林公园南侧，有个深80多米，直径280米，约5个足球场大小的深坑，一座废弃的采石场，是历史遗留下来的环境“伤疤”。多少年来，人们一直苦苦寻找着让深坑融入青山绿水的解决方案。
坑长这样▽：一滩水+破竹伐。
抽干水后，怪石嶙峋，像这样▽：
谁曾想，多年后它竟然可能会变成这样！！！飞流瀑布、水景客房、空中花园，一切是这么的美好！
酒店建成后一共18层，顶部2层为空中花园，底部2层完全浸入坑底的水下世界，以后入住“水景房”的客人，透过窗外就能看到鱼群游弋。
谁能将这天马星空的创意变成现实？是他！
“疯子”设计师Martin Jochman
Martin Jochman英国皇家建筑师学会会员，游走于世界各地的著名设计师，凭借环保绿色的设计方案成为深坑酒店的设计师。
说到这位英国设计师，他参与的迪拜帆船酒店设计让遍地黄沙的不毛之地变为世界奇观，他认为这样的建筑奇迹依然可以在深坑崖壁间复制。
迪拜帆船酒店
因此当他看到这样一个死气沉沉的坑，内心无疑是激动的，同时更坚信，这绝对是个无与伦比的伟大机会，他说：“许多人叫我疯子设计师，但我觉得人必须得有点疯狂，才能做到让别人觉得不可思议的事情”。
最终，Martin Jochman以中国太极图形为基础设计了“深坑酒店”。
人员物料如何入坑？
沈健，中建八局总承包公司总经理。这位曾多次获得建筑工程鲁班奖的技术领军人，将出任深坑酒店项目的总指挥，中标后的第二天他就带上铺盖卷赶往工地。
沈健中建八局总承包公司总经理
工程一旦上马，这个独一无二的建筑将会成为世界瞩目的焦点，成败事关重大。他们虽然具有接受挑战的勇气，但负海拔建筑经验几乎是零的工程团队真的能赢得挑战，打造出“疯狂”设计师所期待的奇幻空间吗？
他们首先面临着：人员运输难题，首先如何让300多名工人上下220个台阶，反向施工带来的垂直运输难题摆在工程师们眼前？
他们搭建了直达深坑底部的是Z字形栈道。但这么陡的一个台阶，向上走每一次只能走12个工人，在高峰期有大概将近有300号工人，按这样的时间算，有的工人早上8点钟上班，在上面等待下坑，等到中午12点钟下班的时候还没有走到坑底。
简直在开国际玩笑？！耽误不起的就是时间了好嘛~~
搭建的栈道
按照惯例，输送那么多工人频繁上下最佳的方案是假设升降电梯，中国有着丰富的超高层建筑施工经验，垂直运输已经算不上建筑难题。
但看似简单的办法，但在深坑绝壁上实施起来难度非常大。深坑酒店的坑壁是一个接近80度斜坡，普通人工电梯没法附着在斜坡上。向外倾斜的岩壁，根本就无法为垂直电梯提供固定依托，所以需要给它找一个垂直附着物。
要在坑底竖起一座80多米高的立柱供两侧的电梯轿厢上下滑动，这对立柱的稳定性和承重力都有极高的要求。建筑工地上随处可见的塔吊给了大家启发，能否将高耸的塔身用作垂直电梯的立柱。
形同金鸡独立的塔身，作为塔臂的平衡支撑点，承受着垂直向下的压力，如果充当电梯的立柱，两侧移动的轿厢会给他带来向外的拉力。倘若左右受力不均衡，就容易导致高塔的倾覆，这是一项大胆而同时具有风险的设计创意。
沈健坦言：“团队虽然年轻一点，但也有好处，他们没有经验的束缚，就比有经验的人敢想敢干。”
全面开工已进入倒计时，负责施工管理的技术员们已经没有退路，他们决定放手一搏，但勇气不意味着鲁莽，精准测量，能预估风险，并推测出实施的可行性。
谢高华，中建八局深坑酒店项目技术负责人，设计团队里有名的神算子。
“跟取经一样，九九八十一难，当时在那算了算上了一两个礼拜，终于把它算出来了，他坦言自己有种那种创造历史的感觉。”
他也是施工管理团队中唯一的90后，为了做到万无一失，小谢需要对轿厢上下移动时对塔身造成的拉力作精确的计算，因为这不仅关系到施工效率也直接关系到施工人员的生命安全。
80多米高的塔身被安放在牢固的基座上，两道15米长的拉杆，与岩壁相连。这是小谢他们特意为这个无依无靠的电梯立柱做的稳固措施，四座轿厢，一次可搭乘32人上下往返。
Tips解决方案
异形断面施工升降机装置
异形断面施工升降机系统解决了深坑酒店不规则、倾斜崖壁的施工升降机安装问题。此装置利用塔吊标准节作为施工升降机的附着结构，将施工升降机附着于塔吊标准节的两侧，很好的解决了向下超深77m施工升降机的安装问题。
结构设计施工怎样完美贴合崖壁？
陆道渊，华东建筑设计研究总院副总工程，教授级高级工程师，国家一级注册结构工程师，中国建筑学会资深会员。
“我们原来都是从下往上，现在变成从上往下，这和原来的传统的方法都完全不一样，前无古人后无来者”。
曹亦洵，华东建筑设计研究总院副主任工程师。
“这如同在螺丝壳里做道场，在很小的地使出力来，其实是还蛮难的，因为没有缓冲的空间。”
这支建筑设计团队参与过许多经典工程，最让他们骄傲的是上海中心大厦建设上海中心，位于陆家嘴建筑主体为118层总高为632米，被称为中国第一高楼，与这座地标性的超高建筑不同的是，陆道渊今天要建造的世界第一的超低建筑，一座负海拔的地下空间。
按设计要求，S形的主体建筑会贴合在弯曲的崖壁上，根据岩壁的都是和坑底的高低起伏，工程师们要量体裁衣。因为在空间狭小地形复杂的深坑做建筑，工程设计师们似乎在打中国功夫中的“截拳道”，闪展腾挪在方寸之间，不然就会四处碰壁。
经过三个多月的勘测计算，一个立体三维的工程设计模型方案进入了施工人员的视线，岩壁足以让主体结构与不规则圆的天衣无缝地融为一体。
这其中，当然少不了测量技术人员的密切协作!
刘金江测量技术员
工程设计图以数据的形式输入到这台放线机器人终端。在接下来的时间里，测量技术员刘金江，每天都要保持与机器人对话，因为精准的测量数据，对主体结构的建造至关重要。
放线机器人
标杆顶端部的棱镜会折射出测量信号。
经过与终端内的程蓝图比对后，小刘可以迅速发现施工上的偏差，借助数字技术的帮助，工程施工技术人员可以将异形建筑完美地镶嵌进深坑。
但大自然的威力却让他们的努力几乎毁于一旦…
2013年秋天，超强台风菲特从上海划过，台风季节碰到的是松江百年一遇的水位，暴涨的河水夹带着泥沙犹如倾泻的瀑布流入坑中，两米多高的脚手架迅速淹没。负责施工现场安全的技术员们，不希望科比施工的建筑工有任何后顾之忧。
他们在行动！
陈文龙，现场工程师。
“我们一开始的处理方式，先用沙袋加固堤坝，联系多台挖机，把河道再疏通一下，跟周围的河道搞成一块。加固了一个堤坝，比松江历年的水位高了二三十公分，每次进入汛期都会定时检查，安全永远是第一位的。”
Tips解决方案
BIM应用
19m高梯田式大体积回填混凝土施工技术、三维激光扫描技术、基于三维激光扫描的 BIM 模型，以及三维协同设计方法。
倒灌积水
设计团队基于对上海历史水文资料的研究，通过安装一部抽水泵以确保每日湖中水位变化不超过500mm安全区间。
7万多方混凝土如何“一溜到底”？
坑顶堤坝加固工程在紧张进行，与此同时，坑底的建筑开始向上生长，混凝土开始向坑底输送。
建深坑酒店需要7万多方混凝土，如果光靠塔吊运送，按照现在的速度和运载能量，要十年才能完工，主体建筑的工期却只有3年，当时距离主体结构封顶仅有290天。
这看似简单的输送，却令人感到头疼。向下输送这么深的混凝土，国内外都没有可借鉴的术。年轻敢想敢干，试想能不能设计一个垂直管道，让混凝土从坑顶直接滑到坑底，干脆来“一溜到底”？
从来没有人在负80米的地下盖过这种建筑物。这里几乎每一个施工项目都申请了专利，其中超过一半是新发明，这种将混凝土一溜到底的输送方式显然是工程施工中又一次大胆尝试。
起初听到一溜到底，感觉是肯定不行啊~工程师们做了试验，但试验的结果却远超大家的想象，石子从八十多米到坑底的速度能击穿几毫米的钢板。确实不行！
“混凝土输出的时候，当时就已经把我们吓到了，真的跟机关枪扫射一样”
沿80多米高的管道垂直坠落的混凝土，石子的重力加速度几乎接近子弹出膛的速度。高落差导致混凝土向下的速度难以控制，石子砂浆在快速下坠中完全分离，也就混凝土完全离析了，已经失去了它本身的性能。一溜到底导致飞沙走石，根本无法用于浇筑，解决飞沙走石的最佳方法也许是将直道更改成之字形的弯道，通过弯臂的阻力将高速下滑的混凝土缓冲下来。
但问题解决了吗，还没有。
就在他们以为可以松一口气的时候，问题又出现了。“虽然加了一个螺旋缓冲仪，但在大转弯的地方比较容易堵管，管子堵住之后非常难清理，崖壁高且陡峭，要清理的话需要工人爬上去，清理了整整一夜都没合眼。
工程师们设计了一溜到底的最佳路径，但暴露在外的混凝土会随着水分挥发而凝结在管路里，如果没有更合理的配比解决堵塞问题，一溜到底的努力可能会付诸东流。
当然，破解工程难题，已不再是几个年轻人的孤军奋战。
完美混凝土配合比如何诞生？
王桂玲，中建八局副总工程师，混凝土专家，与建筑材料打了30多年交道的高级工程师。
“这么一个难得一遇的一个项目。如果说没有的突破的话，他们会觉得很遗憾，所以说是一个极大的挑战。
她临危受命，接手了这项看似不可能完成的任务。王桂玲知道混凝土下滑管道的设计已经达到极限，现在唯一可以调整的是砂石水泥以及添加物的配比，在既保证流畅滑落的同时还不能降低混凝土黏合性、抗压性。
为了取得这个神奇参数，王桂玲和他的团队采取了一项马拉松式的测试过程。前期的试验不下30次，她带领着他们一起成长。
经过三个多月的试验，王桂玲他们终于得出了适合一溜到底的完美配比！
症结终于打通！
重新配比的混凝土。从80多米高的坑顶匀速滑落，其强度硬度完全符合最初的设计要求，而输送量足以应付浇筑高峰期的使用量。
正如他们自己所说：“仿佛给我们开了一张，混凝土的配合比单，就按照这个配合比单去做就可以了，就像医生给病人开了一张处方单一样。”
Tips解决方案
混凝土向下超深77m三级接力输送技术：结合三维激光扫描的BIM技术，来模拟确定三级输送系统（混凝土汽车泵+溜槽+混凝土固定泵）的最佳布置点，以及汽车泵的最佳位置、溜槽和固定泵的最佳位置。
77m深全势能一溜到底混凝土输送技术：通过查阅资料、进行设计、运用ANSYS软件进行模拟分析，通过试验与数据结合进行缓冲阻尼装置的调整，最终确定缓冲阻尼装置、混凝土最佳配合比、输送施工工艺等。
230根巨型钢柱质量如何保证？
混凝土向下运输的问题解决了，工程全面加速，挑战也接踵而至。
危鼎，中建八局总承包公司副总工程师。
整个建筑由230根巨型钢柱做承重梁梁，中空钢管浇注混凝土后，形成庞大骨架支撑起整个建筑，但深坑酒店贴合不规则岩壁而建，是一个异形建筑，那意味着这些弯曲的异型钢管，将给混凝土浇灌制造很大的困难。
他担心由于无法有效监测到钢管内的混凝土密实度，这将大大影响异型钢柱的的支撑力和抗压性，有什么方法能排除这致命的风险？
按传统监测方式，老工人用榔头敲击钢柱，依靠声音虚实来辨别钢柱内混凝土的密实度，但深坑酒店的230根巨型钢柱，就靠这样传统低效的敲击方式来排除风险吗？
传统榔头敲击检测方式
“把一个非标准的、非规范的来使用在这个项目上我觉得非常难过。因为这个我们的建筑施工技术已经日新月异到这种这种程度了，需要我们技术人员来把它更新，来把它用更规范更标准的方法来替代掉。”
新的难题不仅考验着建设者的智慧，同时也促使工程装备的升级，被广泛运用于军事侦察的红外探测技术被引进了工程建设中。
工程师们尝试着用红外探测与给钢柱做体检，以此来监测管内混凝土浇筑的质量。想法是好，但实际操作中，这套高科技设备要与建筑工程匹配起来可不那么简单。
工程师们发现，受外界气温的影响钢管内部的温度也会发生变化，不同时间不同季节，测试出的热成像数据都不一样，危鼎团队须找到一个合理的中间值。
“最绝望的是我们连续观测了五六天以后，我们得出来的数据得出的曲线和我们预想的不一样，觉得非常沮丧，这个时候鼓励大家的最好的方法就是我带头在那里做。”
“从这个项目一开始我们都以就意识到它的难度，我们的设计师疯了，但是我们施工人员，有很多地方肯定需要比他更疯，才把它做出来。”
一年时间，经过上百次数据推算，危博士终于得到他想要的红外曲线参数，与密实度完全吻合，试验成功。用于军事侦察的红外检测仪，开始给超级建筑的“骨架”做全面体检，骨架合格，意味着整个建筑已经能安全地矗立在巨坑中，但挑战还远远没有结束。
绝壁凌空的“空中花园”如何实现？
工程师要为深坑酒店戴上一个极具想象力的帽子。他们要在酒店顶部建造一个8000多平方米，比足球场还要大的屋顶花园，这个形似翅膀一般的奇特结构，只有一个钢架支撑点。
这座18层高的主体建筑呈67度斜角微微倾斜，如果把体积缩小10倍，直观的视觉效果就如同与他遥相呼应的护珠塔。
护珠塔
可是…
“松江的斜塔一是构筑物，给别人看的，但是我们的是一个建筑物，要人居住的，这种情况下对很多人来讲，安全是最重要的一点。”
工程设计团队的所有脑力激荡都没有白费，他们终于将绝壁凌空的屋顶花园的另一条脚搭在了岩壁上。
然而这个看似完美无缺的上下连接设计，却引起专家们的争议，如何保证地基，在受力后不产生位移而坍塌，负责岩壁支护的的岩土专家李伟，需要拿出让人信服的数据和解决方案。
李伟，负责岩壁支护的的岩土专家
“空中花园位于矿坑顶部，实际上就相当于一侧搭在矿坑底，一侧搭在崖壁上，它的稳定性结构的永久使用的非常重要。”
酒店的顶部重心几乎落在了垂直的岩壁上，它给下面破碎的火山岩造成了巨大的压力。由于这些节理裂隙的存在，导致其强度急剧降低。四分五裂的破碎带还不算最糟的，低海拔丰富水系带来的是岩石内部的风化。
“被水泡了之后很快就软化，而且它会导致山体的位移要远大于没有破碎带存在的情况。”
先期勘测结果不佳，上海地区大多数情况下接触的都是软土，深坑复杂的地质让加固方案也变得更加艰难，但李伟他们仍旧不肯服输，这群年轻人，就是要把工程力学的潜能发挥到极致。
他们进行压力测试，复制百年内可能出现的最高地震的挤压力，一系列测试证明，一种叫安山岩的岩石硬度极强，可以用作基石。
最终的方案，如同一个建筑学上的夹心饼干，6000多根锚索和锚杆埋入岩体内部，曲张力很强的钢筋锚索把破碎的岩石锚固起来，然后将风化的岩石紧紧地包裹起来，形成整体合力的岩石基座，能抵御50年一遇的地质灾害。
付出了这么多辛劳，终于成果能够看得到了。
“我发现中国工程师们解决问题的方法让人惊叹，而且我每个月每天就这么看着建筑一点点长大，真的很让人兴奋。”
主体结构于2017年4月封顶，总指挥沈健和与他一起奋战了几十年的工作团队，根本就来不及庆祝。因为更为复杂细致的外墙和室内装潢，已经拉开了序幕…
他们见证了深坑酒店！
十年磨一剑，工程师们依然在挑战的路上。工地旁一季又一季的油菜花，见证了这个深坑里发生的神奇变化。
深坑酒店的家属们，一路见证了建设过程的艰辛！也给予他们最崇拜的人最大的支持！
“疯子”设计师Martin Jochman见证了中国工程师们解决问题的方法，令人叹为观止！
被推被疯狂设计师引入深坑的技术团队，没有退却，见证了工程建筑史上的一次攀登！
“在这个坑里面，能把这个建筑做起来，是很不可想象的，像这样的建筑物，人的一生一辈子干不了几个。
这座集现代、环保、绿色的奇幻空间，即将在这一群极富梦想的建设者手中变为现实。深坑酒店，这座世界上第一个负海拔的地下建筑，注定成为工程学上的里程碑，为此，人们拭目以待，终将见证…
十一年时间，对每一位建设者而言都是艰难历程。
向实干兴邦的中国建设者致敬！
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▶6/13-15·上海:第三届复杂转自：建筑结构-公众号弹塑性分析技术交流会
▶6/27-30·南京:第二届装配式建筑设计与建造设计及施工管理国际研讨观摩会
▶7/26-29·呼伦贝尔:中国高耸结构第24届学术交流会
▶8/20-29·德国:装配式建筑工业化生产与建造技术研习考察
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