高層建筑發(fā)展概況

1、1.3高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展1.3.1高層建筑的發(fā)展概況隨著工業(yè)化、商業(yè)化、城市化的進(jìn)程，城市人口劇增，造成城市生 產(chǎn)和生活用房緊張，地價(jià)昂貴，迫使建筑物向高空發(fā)展，由多層發(fā)展為 高層。近代（形成期）1819年，美國(guó)芝加哥16層Monadnock大樓，磚承重墻體系，底部八層磚墻1.8m厚1801年，美國(guó)曼徹斯特7層棉紡廠(chǎng)房，廠(chǎng)房?jī)?nèi)部采用鑄鐵框架承重1854年，美國(guó)長(zhǎng)島黑港采用熟鐵建造燈塔1883年，美國(guó)11層保險(xiǎn)公司，生鐵柱，熟鐵梁（世界第一棟高層建筑）1889年，9層 Second Rand Merally 大樓，全鋼框架（第一棟高層鋼建筑）現(xiàn)代（發(fā)展期）20世紀(jì)，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步、電梯的發(fā)明，房

2、帝國(guó)大廈屋建筑高度越來(lái)越高框架抗側(cè)力體系一加豎向支撐 或剪力墻來(lái)增強(qiáng)抗側(cè)剛度和強(qiáng)度。1905年，50層 Metrop Litann 大樓1913年，60層高234m的沃爾沃斯（Woolworth）大樓1929年，319m 的 Charysler 大廈1931年，102層381m帝國(guó)大廈（采用平面結(jié)構(gòu)理 論，用鋼量為206kg/m2）二戰(zhàn)結(jié)束后地價(jià)昂貴、平面結(jié)構(gòu)理論三維立體結(jié)構(gòu)理論、輕質(zhì)材料。1972年，世界貿(mào)易中心（Twin Towers）高402m， 110層鋼結(jié)構(gòu)1974年，西爾斯大廈442m（立體結(jié)構(gòu)一框筒束 體系，用鋼量161kg/m2,與帝國(guó)大廈相比減少20%） 鋼結(jié)構(gòu)1996年，吉

3、隆坡建成石油大廈，88層，高450m， 是鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)。2003年，10月中國(guó)臺(tái)北101大廈，101層，高508m， 首次突破500m高度。全世界前10幢已建的最高建筑物序號(hào)建筑物城市落成年份層數(shù)高度（米）材料用途1臺(tái)北101臺(tái)北2004101508鋼綜合2石油大廈吉隆坡199888452混合辦公3西爾斯塔樓芝加哥1974110443鋼辦公4金茂大廈上海199888420混合綜合5國(guó)際金融中心香港200390415鋼辦公6帝國(guó)大廈紐約1931102381鋼辦公7中環(huán)大廈香港199270367混凝土辦公8中國(guó)銀行大廈香港199077319混合辦公9聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)辦公樓迪拜200056355混合

4、辦公10東帝土大廈高雄199785348鋼綜合1.3.2我國(guó)高層建筑概況我國(guó)的現(xiàn)代高層建筑起步較晚，解放前，僅在幾個(gè)大城市有為數(shù)很 少的高層建筑。解放以后，在20世紀(jì)50至60年代，陸續(xù)建造一些；自20 世紀(jì)70年代，我國(guó)高層建筑建設(shè)加快了步伐，開(kāi)始大批建造；進(jìn)入80年 代后，城市建設(shè)更是日新月異，高層建筑如雨后春筍，拔地而起。在此期間的主要標(biāo)志性高層建筑如下：1968年，廣州賓館27層（60年代最高建筑）1976年，白云賓館（廣州）33層（7685年最高建筑）1985年，深圳國(guó)際貿(mào)易中心，50層，高160米1987年，廣州國(guó)際大廈，63層，高200米1990年，中國(guó)銀行（香港），72層，高3

5、64米1996年，地王大廈（深圳），81層，高325米1997年，中天廣場(chǎng)大廈（深圳），80層，322米，是目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1998年，金茂大廈（上海），88層，高420米，是目前我國(guó)內(nèi)地最高的建筑。上海金茂大廈臺(tái)北101香港國(guó)際金融中心大建造中的迪拜塔 廈我國(guó)內(nèi)地前10幢已建的最高建筑物序號(hào)建筑物城市落成年份層數(shù)結(jié)構(gòu)體頂部高度（米）屋面高度（米）材料用途1金茂大廈上海199888420混合綜合2中信廣場(chǎng)廣州199780391.1322混凝土辦公3地王大廈深圳199681384325混合辦公4賽格廣場(chǎng)深圳199872355.8292混合辦公5世貿(mào)廣場(chǎng)大廈上海200560333246

6、辦公6國(guó)際證卷大廈武漢200580331.3290鋼辦公7恒隆廣場(chǎng)上海200166288.2混合綜合8明天大廈上海200358284.6238混合辦公9香港新世界中心上海200361278.3242混合辦公10地王國(guó)際商會(huì)中心南寧200658276223.8混合綜合21世紀(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展與成就2009-5-22 15:23 【大中小】【打印】【我要糾錯(cuò)】摘要：解放前，在上海、廣州、天津等城市，由國(guó)外設(shè)計(jì)建造了少量高層建筑。關(guān)鍵詞：高層；結(jié)構(gòu)技術(shù)；發(fā)展一、高層建筑發(fā)展概況新中國(guó)成立后，五十年代我國(guó)開(kāi)始自行設(shè)計(jì)建造高層建筑，如北京的民族飯店（14層）、 民航大樓（16層）等。六十年代建成的

7、廣州賓館（27層），其高度與解放前最高的上海國(guó)際飯店 相同。七十年代北京、上海、廣州等地建成了一批剪力墻結(jié)構(gòu)住宅和旅館。1975年廣州白云 賓館（剪力墻結(jié)構(gòu)33層、112米）的建成，標(biāo)志著我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的高層建筑高度開(kāi)始突破 100米。八十年代我國(guó)高層建筑發(fā)展進(jìn)入興盛時(shí)期，十年內(nèi)全國(guó)（不包括香港、澳門(mén)、臺(tái)灣） 建成10層以上的高層建筑面積約4000萬(wàn)平方米，高度100米以上的共有12幢。1985年建成的 深圳國(guó)際貿(mào)易中心（筒中筒結(jié)構(gòu)、50層、160米）是八十年代最高的建筑。九十年代我國(guó)高層 建筑進(jìn)入飛躍發(fā)展的階段。截至1998年末，全國(guó)（不包括香港、澳門(mén)、臺(tái)灣）建成的10層以上 高層建筑面積

8、約2億5千萬(wàn)平方米，高度100米以上的高層建筑達(dá)200幢，其中150米以上的100 幢，200米以上的20幢，300米以上的3幢，最高的上海金茂大廈88層、365米、塔尖高度420 米。1995年發(fā)布的世界最高的100棟建筑中上海金茂大廈、深圳地王大廈（81層、325米）和廣 州中天廣場(chǎng)（80層、322米）分別列為第4、13和14名。另有460米高的上海環(huán)球金融中心正在 建造中。特別值得提及的是，我國(guó)的超高層建筑絕大多數(shù)建于地震區(qū)。二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的多樣化和復(fù)雜性七十年代以前，我國(guó)的高層建筑多采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力 墻結(jié)構(gòu)。進(jìn)入八十年代，由于建筑功能以及高度和層數(shù)等

9、要求，筒中筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、底部大 空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)以及大底盤(pán)多塔樓結(jié)構(gòu)在工程中逐漸采用。九十年代以來(lái)，除上述結(jié)構(gòu)體系得到廣泛應(yīng)用外，多筒體結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的框架一筒體 結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等也逐漸在工程中采用。為適應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的多樣化，結(jié)構(gòu)材料向多樣性發(fā)展，八十年代以前高層建筑主要為鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)。進(jìn)入九十年代后，由于我國(guó)鋼材產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)、鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)逐 漸采用。如金茂大廈、地王大廈都是鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)。此外，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管混 凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中也正在得到廣泛應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不斷提 高，從C30逐步向C60及更高的等級(jí)發(fā)展

10、。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑的梁、板結(jié)構(gòu)中廣 泛應(yīng)用。鋼材的強(qiáng)度等級(jí)也不斷提高。我國(guó)高層建筑早期多為單一用途，為適應(yīng)建筑功能需要，向多用途、多功能發(fā)展，高層 建筑平面布置和立面體型日趨復(fù)雜。結(jié)構(gòu)平面形式多樣，如三角形、梭形、圓形、弧形，以及多種形式的組合等亦多采用。 高層建筑立面體型亦有豐富的變化，立面退臺(tái)、部分切塊、挖洞、尖塔、大懸臂等，使高層 建筑的剛度沿豎向發(fā)生突變。由于建筑功能的改變，使結(jié)構(gòu)體系、柱網(wǎng)發(fā)生變化，因此主體結(jié)構(gòu)要發(fā)生轉(zhuǎn)換，即由上 部剪力墻結(jié)構(gòu)到下部筒體框架或框架剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；或主體結(jié)構(gòu)由上部小柱網(wǎng)、薄壁柱 到下部大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換及立面體型變化豐富的結(jié)構(gòu)在地震

11、區(qū)建造難度較大，還有待于進(jìn)一步深 入研究，并經(jīng)歷強(qiáng)震的檢驗(yàn)。三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法不斷創(chuàng)新技術(shù)高層建筑結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算已基本告別傳統(tǒng)的手工計(jì)算而采用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，基本上都 采用三維空間結(jié)構(gòu)分析計(jì)算程序。常用的計(jì)算分析模型有，空間桿一薄壁桿件分析模型、空 間桿一墻組元模型及空間桿一殼元分析模型。有些程序可考慮樓板變形進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，能更真實(shí)反映復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。除可 進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算外，有些計(jì)算分析軟件還可進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)、鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)的計(jì) 算。彈性動(dòng)力時(shí)程分析的程序已相當(dāng)成熟，一般以層模型進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，可輸入各種類(lèi) 型的地震波，求得結(jié)構(gòu)的位移與內(nèi)力。彈塑性分析計(jì)算近幾年已開(kāi)始進(jìn)

12、行，已初步開(kāi)發(fā)出一些可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的程序，包括 彈塑性靜力分析、層模型動(dòng)力分析、桿模型平面結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析等程序。對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了大量的研究工作。從1974年開(kāi)始對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研 究，逐步形成了高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系;為適應(yīng)高層住宅底部設(shè)置商業(yè)服務(wù)設(shè)施等要求，從1980 年開(kāi)始進(jìn)行了底層大空間，上層為大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究。進(jìn)入八十年代，為完善筒 體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法與設(shè)計(jì)，我國(guó)進(jìn)行了一些復(fù)雜的筒中筒結(jié)構(gòu)的有機(jī)玻璃模型試驗(yàn)。近年來(lái) 對(duì)復(fù)雜體型的高層建筑如帶有轉(zhuǎn)換層、剛性層的結(jié)構(gòu)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了一批模型 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。為了解鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)的抗震性能，進(jìn)行了帶有轉(zhuǎn)換層、剛性層的

13、鋼筋混 凝土內(nèi)筒、周邊為鋼框架的模型試驗(yàn)。另外對(duì)復(fù)雜體型的高層建筑進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。通過(guò)試 驗(yàn)研究與分析，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議，并做為規(guī)范條文修訂的依據(jù)。在總結(jié)科研、設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)上，1980年頒布施行了我國(guó)自行編制的鋼筋混凝土高 層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)定(JZ102-79)，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用又積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，在1991年修 改為鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(JGJ3-91)。九十年代以來(lái)由于鋼結(jié)構(gòu)、鋼 一混凝土混合結(jié)構(gòu)的興建，1998年我國(guó)編制了高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ99-98)。 最近由于體型復(fù)雜的高層建筑增多及超過(guò)200米的超高層建筑的出現(xiàn)，需要對(duì)鋼筋混凝土 高層建筑結(jié)

14、構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(JGJ3-91)進(jìn)行修訂，修訂后名稱(chēng)為高層建筑混凝土結(jié)構(gòu) 技術(shù)規(guī)程，內(nèi)容將包括：總則、荷載和地震作用、常規(guī)高度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定、結(jié)構(gòu)計(jì) 算分析、計(jì)與施工規(guī)程(JGJ3-91)進(jìn)行修訂，修訂后名稱(chēng)為高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程， 內(nèi)容將包括：總則、荷載和地震作用、常規(guī)高度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析、框架 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、復(fù)雜高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)施工等， 將更適合高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。其中按建筑物的高度、結(jié)構(gòu)體系、抗震設(shè)防烈度可確定 各類(lèi)構(gòu)件的抗震等級(jí)，從而按各類(lèi)構(gòu)件的延

15、性要求，確定各構(gòu)件的截面配筋設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求， 以確保其良好的抗震性能。高層建筑由于對(duì)抗震、抗風(fēng)的要求高，且建筑多樣化，層數(shù)、高度日益提高，九十年代 以來(lái)國(guó)內(nèi)高層建筑的施工方法是以全現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工為主體，另外由于鋼結(jié)構(gòu)和鋼一混 凝土混合結(jié)構(gòu)的興建，需輔以此類(lèi)結(jié)構(gòu)的預(yù)制安裝方法和多種混合施工方法。高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工技術(shù)著重解決了模板、混凝土、鋼筋3個(gè)方面的施工新技術(shù)。九十年代國(guó)內(nèi)采用4種類(lèi)型支模方法：即采用中、小模板、大模板、滑模、爬模，各種模板 均有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，今后要向標(biāo)淮化、工具化方向發(fā)展。高層建筑采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)已由常用的C30、C40逐步向C50、C60、C80及更高的

16、 強(qiáng)度等級(jí)發(fā)展。高強(qiáng)高性能混凝土的生產(chǎn)要有嚴(yán)格的質(zhì)量控制與管理措施，應(yīng)由工廠(chǎng)預(yù)拌生 產(chǎn)。國(guó)內(nèi)預(yù)拌商品混凝土近年發(fā)展很快，約占全部混凝土總量的21%。高層建筑還需要解決 泵送混凝土問(wèn)題，1997年可用國(guó)產(chǎn)混凝土拖式泵一次泵送到200米以上高度。在普及C50、C60級(jí)混凝土的工程應(yīng)用，擴(kuò)大C70、C80級(jí)的工程試點(diǎn)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)配制 C100級(jí)高強(qiáng)混凝土。主要手段是在常規(guī)水泥、砂石的基礎(chǔ)上，依靠化學(xué)外加劑和礦物摻合料 來(lái)降低混凝土用水量和改善微觀(guān)結(jié)構(gòu)，使混凝土更加致密并獲得高強(qiáng)。1995年以來(lái)C80混凝 土已在遼寧、上海、北京、廣州個(gè)別工程中局部試用。1997年國(guó)內(nèi)建筑業(yè)應(yīng)用高強(qiáng)混凝土776 萬(wàn)立方

17、米，占全部混凝土總量的4.6%。在高層建筑基礎(chǔ)采用大體積混凝土施工技術(shù)方面取得了經(jīng)驗(yàn)，其主要措施為：減少水泥 水化熱，采用較低水化熱水泥，摻粉煤灰和減水劑，提高砼抗拉強(qiáng)度；采用泵送預(yù)拌混凝土、 分段、分層連續(xù)作業(yè)的合理澆搗方法，并及時(shí)養(yǎng)護(hù)及進(jìn)行測(cè)溫監(jiān)控。新上海國(guó)際大廈基礎(chǔ)底 板76米X72米，主樓底板厚3.5米，裙樓底板厚3米，不設(shè)結(jié)構(gòu)縫，采用C30混凝土斜面分層 澆筑，每層厚度不超過(guò)50厘米，17000立方米混凝土共用64小時(shí)，一次澆筑到頂，刮平養(yǎng)護(hù) 后未發(fā)現(xiàn)裂縫。對(duì)于1440毫米粗鋼筋的連接，從八十年代至今研究開(kāi)發(fā)了4種連接技術(shù)；電渣壓力焊， 套筒擠壓連接、錐螺紋連接、直螺紋連接，均在工程中得到