[分享]天津津塔“纯钢板剪力墙”，据说能承受2500年一遇的地震？

但是，随着天津的高速发展，天津人口越来越密集，城市也越来越繁荣，对超高层建筑的需求也成为了必然。对于上海、广州来说，因为不在地震带，盖起高楼毫无压力；可天津恰好在地震带上，而且还是地震带的核心区域。

中国地震带分布，高楼林立的上海和广州地质非常稳定，但天津恰好位于地震带上。

如何在这样的地震带上盖出高楼来呢？中国工程师从最开始设计到最后的施工，将抗震深深地烙在了津塔的每一处细节中。

在结构选型时，工程师们就没有选择高层建筑中最常见、技术也最成熟的框架核心筒结构，而是选择了纯钢板剪力墙的结构作为大楼的核心筒，再从核心筒中伸出伸臂桁架来“握住”外筒。这是世界上首次在超高层建筑中采用这种结构体系。

津塔的结构采用了不太常见但抗震能力极好的钢板剪力墙结构，图片来自网络

相比起一般钢筋混凝土的核心筒，纯钢板做成的剪力墙更加轻盈，强度更高，但对施工的精密程度要求也更高。对于一般的混凝土结构，只要将稀泥一样的混凝土浇进模具，再经过一系列的养护和控制，等混凝土硬了以后自然就会成为我们想要的形状，并且自动连接为一个整体。但对于钢板来说，要想将硬邦邦的钢板连接在一起，就必须采用焊接的手段。

焊接本来很寻常，但在超高层建筑中，难度非常高。工地的一块钢板往往有三四个厘米厚，和你的笔记本电脑差不多，在常人看来，简直可以切下来做秤砣用。但建筑用的钢板动辄有几米、十几米长，纵观整个钢板，就像一片轻薄的海苔。

焊接的时候会产生局部的高温，如果控制不当，在焊接冷却的过程中，强大的热胀冷缩就会使得整片钢板扭曲变形，留下严重的安全隐患。

为了解决这一问题，工程师们优化了施工流程，将一些区域，如钢板墙顶部与框架梁预先在工厂焊接成“焊接单元”，随后运到工地进一步焊接。在焊接过程中，采用了倒退焊接、跳跃焊接等难度极高的方式以控制误差。

当然，高难度焊接最后还要落实到焊接工人。整个核心筒从地下四层开始，一直到二百多米高处，共有602块钢板，16公里的焊缝。这些焊缝都是工人用焊枪一毫米一毫米走过的。

有了纯钢板剪力墙核心筒，大楼就“硬气”了起来。可光是大楼本身“硬”不管用，要是与地面的连接不稳固，万一发生了地震或者沉降，大楼整个歪斜甚至倒下来，危害极大。

与上海一样，天津作为沿海城市，也面临着地基软的问题。天津城区属于典型的滨海软土，在海河的反复冲刷沉积下，含水量高，渗透性又差，有水排不出。那么问题又来了，如何在这样湿乎乎的土上盖高楼呢？

首先是要挖一个深深的基坑，让整栋大楼“坐”进去。大楼“坐”得深，基础牢靠，就不容易倒。津塔的基坑最深达到了32米，相当于10层楼的高度，为天津最深的建筑深基坑。

津塔位于市中心，施工场地非常狭小，难以设置外部坡道，那这么深的坑，如何把土运出来、把建筑材料运下去呢？按照传统方法，是让一台大挖掘机在地面上，将斗伸入坑中，两台小挖掘机在坑中挖土。小挖掘机将土装进大挖掘机的斗中，随后大挖掘机将土运走。等施工结束以后，再将小挖掘机运出坑外。

然而，这种挖土方式的效率显然很低。在大挖掘机将土运出的时候，小挖掘机只能停下等待。按照这种挖法，几年也挖不完这么深的基坑。所以，工程师们最终设计了钢筋混凝土旋转坡道的方案。

正式盖楼之前，在基坑内部修建这样一个辅助性工程，方便运土车直接开下基坑装土，基坑开挖完成之后再将坡道拆除。这样一个预工程虽然价格昂贵，而且占用=工期，但在接下来的挖土作业中它的优势很快就凸显出来，节约了大量的时间和成本造价，正所谓“磨刀不误砍柴工”！

处理好了基坑，工程人员们从基坑底部又向下打了1514根大大小小的桩，其中最长的超过了80米。这些桩像树根一样，将大楼牢牢地“栽”进了土壤里，大楼再也不用担心倾覆了。

津塔的核心筒是钢板剪力墙，而外框筒则用的是钢管混凝土作为主要承重构件。所谓钢管混凝土，是在空心的钢管当中灌注混凝土。被外面钢管约束住的混凝土抗压能力极强，是抗震的重要帮手。那又要如何将混凝土灌进细长的钢管里面呢？

从顶端灌入不是不可以，但这样很容易引入空气，造成空腔。再者，将混凝土折腾到几百米的高空再落进钢管内，经过这一番折腾，混凝土的性能也会受到影响。因此，津塔采用了“顶升浇筑法”的施工工艺。换句话说，就是用高压泵将混凝土从钢管的底部“挤”进去。这样，管保混凝土内部严丝合缝，没有一点孔隙。

但是将如此粘稠的混凝土源源不断地挤进钢管，混凝土内部承担的压力极大，最大泵压甚至达到了26MPa，相当于一头大象穿着芭蕾舞鞋站在地面上。

这样的混凝土既要满足硬化之后的强度，又要有足够强大的流动性，普通的混凝土显然无法满足。津塔的项目部联合清华大学共同研究，试验出了最适宜的高强泵送混凝土配方，最后达到了项目要求。

2011年，津塔荣获美国加州建筑结构设计奖。在地震带上安如泰山的天津环球金融中心，已经得到了全世界的认可。