碎片大厦:登顶的指针

没有多少建筑物会把云视为潜在的建筑危害。但在伦佐·皮亚诺(Renzo Piano)在伦敦桥上设计的310米高的碎片大厦(Shard)上，由于云层、雾和恶劣天气条件的潜在影响，设计团队设计了一套复杂的非现场组装流程。

因此，当碎片大厦的塔尖在去年年底安全安装在塔顶时，这是它第二次组装——第一次是由钢铁工程承包商Severfield-Reeve Structures (Severfield-Rowen集团的一部分)在其位于约克郡的工厂进行的一次演练。

塔尖由69-95层组成，包含最后有人居住的楼层——包括72层的公共观景台。这增加了对钢材高质量表面处理的需求。其余的楼层将从本月开始安装，它们是碎片大厦的最顶端，悬挑在87至95的上方。

碎片大厦是一个复合结构，钢结构贯穿办公楼层至40层，后张混凝土框架贯穿公寓和酒店楼层至69层，顶部是钢框架和钢芯“尖塔”。总共有12500吨钢结构构件，其中530吨构成了塔尖。

梅斯高级项目经理阿德里安·汤姆森说:“这对伦佐·皮亚诺来说是碎片大厦内的一个公共空间，这非常重要。”“这是一件建筑作品，而不仅仅是一件钢铁制品。”

在施工过程中，我们很早就决定寻找替代方案，而不是单独将钢结构吊起，特别是有很多相对较小的部件，有些只有1.5米长。在那个高度，风速超过每小时100英里，传统建筑会带来安全、天气和时间问题。

相反，设计了一个模块化系统，以最小化现场承包商的安全风险和与天气有关的延误，并确保质量满足客户的期望。其目的是限制必须拆卸的部件和连接的数量。这是通过将钢主要构件水平和垂直模块化来实现的，基于一个3米的模块来响应3米宽的拖车，用于将钢构件运到现场。在安装之前，将地板安装到模块上。

该结构也是预先组装的，以使团队能够识别和消除任何风险和困难。Severfield-Rowen首席运营官彼得•爱默生(Peter Emerson)表示:“这是一个两阶段模块化过程——一个在工厂，一个在现场。”

“我们开发了一种结构，根据运输尺寸，将尽可能多的钢块作为子组件组合在一起。当他们到达现场时，起重机尽可能多地把这些东西用螺栓固定在一起。这大大减少了我们必须进行的抬升次数。”

设计模块化是一项复杂的任务，涉及整个设计和施工团队，包括伦佐·皮亚诺的伦敦代表贾尔斯·里德(Giles Reid)，他参观了约克郡的测试组装。

“有几个标准可能存在潜在冲突——美学、工程、安全性和可预测性。我们都合作将这个概念演变成一个工作模型，”爱默生说。

这次非现场组装为Severfield-Rowen的Steelcraft安装服务公司提供了宝贵的学习经验，他们也在Shard顶部的最终位置安装了塔尖。这些模块被组装成三层的切片，然后拆卸进行调整和重新粉刷。这一过程在接下来的三个关卡中重复。结果是一些美学上的改变——例如，包层的附件变得不那么繁琐，并采取措施提高视觉上重要区域的焊接质量。

“这是一场非常活跃的设计辩论。建筑师非常希望当公众站在72层时，他们可以看到翼墙的无缝性，这是建筑表达的主要部分，”汤姆森说。

开发商Sellar的项目总监Flan McNamara说:“到达顶峰增强了碎片大厦的外观。”他补充说，一旦顶部安装好，它看起来会更加优雅——“就像消失在天空中一样”。

碎片大厦将提供约5.58万平方米的酒店、豪华公寓和办公空间，并将成为欧洲最高的多功能建筑。

从地面支撑起碎片

碎片大厦较低的部分——从地面到40层——主要由公共区域、零售和办公室组成。

它由钢结构围绕垂直混凝土脊柱和电梯核心建造。这是钢铁包装中最大的部分，包括15000件，重达12000吨。

为了最大化地板到天花板的高度，跨度达15米的工字钢被用于执行双重功能——除了作为结构，它们还允许服务通过。这些是500毫米深的标准孔，用于维修。

每一层办公室都包括三个周边的冬季花园，钢框架暴露在外面，作为一个建筑特色。
酒店37-40层的较低楼层也使用了钢框架。在这里，随着建筑逐渐变细，边缘转移梁从办公室的6米间距到酒店的3米间距的周边柱承载负载。

在最顶端，两根柱子之间的距离只有1.5米。

尖顶建筑

塔尖由460块钢组成，重530吨。它由一个支撑楼梯的中心核心和一个形成主框架的外部结构组成。

这些结构在一个1.5米的网格框架中，形成了3米宽的面板，从核心到外缘。八个翼墙梁从主碎片框架悬臂超出了楼面面积的范围。除了箱体截面柱、覆层轨道和翼墙梁是装配式截面外，其余大部分钢结构都是标准截面。

塔尖在69层有一个封闭的三层高观景廊，在72层有一个外部平台，硬木木地板让人联想起轮船的甲板。植物和冷水机在75号。电梯最高可达78层，漆面标准相同。

在观景层中，建筑师希望减少可见连接的数量。伦佐·皮亚诺建筑工作室伦敦代表贾尔斯·里德(Giles Reid)说:“我们非常清楚，人们会通过结构向上和向外看，所以我们对钢结构进行了改进，让公众可以看到。”“对我们来说，尽最大努力达到高标准非常重要。”

建立联系

在无法避免螺栓连接的地方，建筑师与钢结构承包商合作，用盖板装饰连接。例如，在垂直、水平和对角线支撑之间的连接上，塞弗菲尔德-里夫产生了弯曲板。
其他连接处在安装后用填充物包扎，并在机翼壁上涂覆如那些有平焊缝或隐藏连接的连接处。

WSP工程公司的技术总监约翰•帕克表示:“他们费了很大的劲，以最小化连接的尺寸，并使焊接整齐。”

塔尖有一个钢楼梯，由三层的钢核心结构支撑。楼梯从67层一直延伸到87层。它围绕着中心核心，并与每三层的平台结构相连接。

首先安装楼梯塔，然后将平台吊装到位。它安装完整的铝踏板，扶手和地板，以减少尖顶安装后所需的贸易数量。仅楼梯核心结构就重达100吨，由110块部件组成。

试装

楼梯结构是由Severfield-Rowen的子公司Atlas Ward结构-轻钢部门在斯卡伯勒附近的Sherburn预组装的。塔尖主体结构在北约克郡的Severfield-Reeve的道尔顿工厂分三个部分进行了试验。
Severfield-Reeve合同经理道格•威利斯(Doug Willis)表示:“在(试验)组装过程中，我们确保把每一块钢材、扶手和网孔都安装到位，这样我们就知道它们会合适。”

最后一件要安装的钢结构将是悬臂顶端。在87级以上的三个最高的尖端-碎片1,6和14 -将被提起，螺栓固定到位和玻璃。这些是组装的，垂直的桁架连接在一起，创建一个3D框架，支撑碎片的玻璃尖端。最大的一个是一个长10.4米的盒子桁架，比87层高约18.2米。

所有尖顶钢都是在一个高质量的三层腐蚀防护系统中完成的，顶部是玻璃鳞片产品，以增加耐久性，这一规格类似于用于极端条件，如福斯路桥。

当尖顶安装在碎片大厦上时，梅斯为临时工程预留了一笔资金，但这并不需要，因为每个尖顶都在预期的5毫米内。梅斯公司的阿德里安·汤姆森说:“在我看来，塔尖将安全规划、设计、生产和安装钢结构的结合提高到了一个新的和先进的水平。”