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1、一、國內一、國內( (超超) )高層建筑的發展簡史以及發展現狀高層建筑的發展簡史以及發展現狀 由于歷史的原因，(超)高層建筑在國內出現得較晚，大約20世紀20年代才在少數幾個城市開始出現高層建筑。 至于它在國內成規模和成系統的發展，其實也就自上個世紀80年代末90年代初才逐漸開始的，到今天為止僅僅30年左右的時間。所以，與國外(超)高層建筑的發展史相比，國內的發展史在時間跨度上較短，在發展脈絡上顯得不連貫，并有斷層現象的存在。 直到1976年，國內建成了第一幢超過100米的超高層建筑，它就是廣州的白云賓館，樓高112米。 20世紀80年代以來，隨著改革開放的不斷深入，建筑業也隨著發展的大浪潮呈2、現出了史無前例的一派景象。 1985年，150多米高的深圳國貿大廈以“三天一層”的深圳速度首開大陸超高層建筑建設的浪潮;1990年，北京京廣中心突破200米;1996年，深圳地王大廈以“九天四層樓”的新深圳速度將大樓拔高到384米;1998年，金茂大廈以420. 5米的高度躍居當時的世界第三和中國第一。 今天，這些記錄還在被不斷地被刷新著，2004年臺北101大樓的建成一舉以508米的高度奪得當時“世界第一高樓”的稱號，而2008年上海環球金融中心也以492米的高度奪得中國內陸“第一高樓”的稱號。目前在建的上海中心高度為632m，建成后將成為中國第一高樓。二、目前世界高層著名建筑簡介二、目前世3、界高層著名建筑簡介 （1）哈利法塔（迪拜塔）【動土時間】 2004年9月21日【封頂時間】 2009年10月【使用時間】 2010年1月4日【建筑高度】 總高度： 828米（2,684英尺）【建筑用途】 綜合 【建筑層數】 162層【結構形式】 鋼筋混凝土結構【抗震能力】 6.3級地震【建筑造價】 105億（RMB）【占地面積】 34.4公頃【設計單位】 SOM-阿德里安史密斯【建筑溫差】 底層-頂層： -10【開發單位】 伊瑪爾地產【施工單位】 中國南通六建、韓國三星工程、 BESIX、 Arabtec (2)臺北101臺北101（Taipei 101），在規劃階段初期原名臺北國際金融中心，4、地上101層，極點高度508米，是目前世界第二高樓（2010年）。位于臺灣臺北市，由建筑師李祖原設計，KTRT團隊建造。工程結構為了因應高空強風及臺風吹拂造成的搖晃大樓內設置了“調諧質塊阻尼器”（tuned mass damper，又稱“調質阻尼器”），是在88至92樓掛置一個重達660公噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。（3）上海環球金融中心【開工日期】 ：1997年年初；2003年2月工程復工。【竣工日期】 ： 2008年8月29日。【占地面積】 ： 14,400 m2 。【建筑面積】 ： 381,600 m2 。【建筑層數】 ： 地上101層、地下3層 。【建筑高度】 ： 45、92米 。【結構形式】 ： 鋼筋混凝土結構（SRC結構）、 鋼結構（S結構）。 【建筑造價】 ： 1050億日元。【投資單位】 ： 森海外株式會社 （Forest Overseas Co., Ltd.） 。【建筑設計】 ： KPF建筑師事務所 。【結構設計】 ： 籟思理羅伯遜聯合股份有限公司(LERA) 。（4）吉隆坡石油雙塔【建設地點】：吉隆坡市中市KLCC計劃區的西北角【開工時間】：1993年12月27日【竣工時間】：1996年2月13日【占地面積】：40公頃【建筑高度】：452米【建筑層數】：88層【結構形式】：高軋制鋼梁支托的金屬板，鋼筋混 凝土【建筑造價】：20億馬幣【投資單位】：馬6、來西亞石油公司【設計單位】：凱撒培禮建筑事務所西澤配利【建設用途】：辦公【別稱】：佩重納斯大廈、馬來西亞國家石油大廈、國家石油雙塔、雙子塔 （5）金茂大廈【開工日期】：1994年5月10日【竣工日期】：1999年3月18日【占地面積】：2.3公頃 【建筑面積】：29萬平方米 【建筑層數】：地上88層，地下3層【建筑高度】：420.5米【結構形式】：鋼筋混凝土結構【建筑造價】：50億【投資單位】：中國金茂（集團）股份有限公司【建筑設計】：美國芝加哥SOM設計事務所【英文名稱】：Jinmao Building 三、國內部分超高層結構介紹三、國內部分超高層結構介紹 廣州珠江新城西塔廣州珠江新城西塔+7、=廣州珠江新城西塔廣州珠江新城西塔辦公標準層平面廣州珠江新城西塔廣州珠江新城西塔酒店客房標準層平面v廣州珠江新城西塔廣州珠江新城西塔 結構體系分析結構體系分析1.1抗側力結構體系抗側力結構體系 采用采用巨型鋼管混凝土柱斜交網格外筒巨型鋼管混凝土柱斜交網格外筒+鋼筋混凝土鋼筋混凝土內筒的筒中筒體系內筒的筒中筒體系。69層以上，由于建筑使用功層以上，由于建筑使用功能的需要，取消了核心筒的內墻，僅保留部分核能的需要，取消了核心筒的內墻，僅保留部分核心筒外墻并向內傾斜，電梯井道移至核心筒外，心筒外墻并向內傾斜，電梯井道移至核心筒外，形成巨型鋼管混凝土柱斜交網格外筒形成巨型鋼管混凝土柱斜交網格外筒+剪力8、墻結構剪力墻結構體系。水平荷載（包括風荷載和地震作用）產生體系。水平荷載（包括風荷載和地震作用）產生的傾覆力矩大部份由斜交網格柱外筒斜柱的軸力的傾覆力矩大部份由斜交網格柱外筒斜柱的軸力承擔，基底剪力大部份由鋼筋混凝土內筒承擔。承擔，基底剪力大部份由鋼筋混凝土內筒承擔。v廣州西塔修長挺拔，高寬比達廣州西塔修長挺拔，高寬比達6.56.5，平面為，平面為類三角形，外周邊由六段曲率不同的圓弧構類三角形，外周邊由六段曲率不同的圓弧構成；立面由首層至成；立面由首層至3131層外凸，層外凸，3131層至層至103103層層內收，剖面外輪廓也呈弧線。西塔外周邊共內收，剖面外輪廓也呈弧線。西塔外周邊共3030根9、鋼管混凝土斜柱于空間相貫，節點層間根鋼管混凝土斜柱于空間相貫，節點層間距離距離27m27m；7373層以下每節點層間分層以下每節點層間分6 6層，層高層，層高4.5m4.5m；其余分；其余分8 8層，層高層，層高3.375m3.375m。v廣州西塔斜交網格外筒的組成包括：廣州西塔斜交網格外筒的組成包括：、豎向構、豎向構件件以一定角度相交的斜柱；以一定角度相交的斜柱；、水平構件、水平構件沿外周邊布置、連接網格節點的環梁及沿外周沿外周邊布置、連接網格節點的環梁及沿外周邊布置、支承于斜柱的樓面梁。斜交網格筒體的邊布置、支承于斜柱的樓面梁。斜交網格筒體的幾何構成決定了它抵抗水平力的獨特優點，側向幾何構10、成決定了它抵抗水平力的獨特優點，側向剛度和扭轉剛度也遠優于框筒，但豎向剛度比框剛度和扭轉剛度也遠優于框筒，但豎向剛度比框筒稍差。水平力由斜柱的軸向力平衡，傾覆力矩筒稍差。水平力由斜柱的軸向力平衡，傾覆力矩引起的豎向力也由交于節點的斜柱的軸力平衡。引起的豎向力也由交于節點的斜柱的軸力平衡。v斜柱中彎矩產生的原因：一是節間的豎向荷載，斜柱中彎矩產生的原因：一是節間的豎向荷載，并與斜柱的交角和層高相關；二是網格節點的水并與斜柱的交角和層高相關；二是網格節點的水平位移，相鄰層間節點水平位移差越大，斜柱的平位移，相鄰層間節點水平位移差越大，斜柱的柱端彎矩越大。網格節點水平位移的大小除取決柱端彎矩越大。網11、格節點水平位移的大小除取決于斜柱軸力、平面內的交角和平面外的折角外，于斜柱軸力、平面內的交角和平面外的折角外，還取決于網格筒環梁、內外筒間的拉梁和樓板的還取決于網格筒環梁、內外筒間的拉梁和樓板的軸向剛度。節點的水平約束越強，斜柱截面的剪軸向剛度。節點的水平約束越強，斜柱截面的剪力和彎矩越小，同時，結構的豎向剛度越大。力和彎矩越小，同時，結構的豎向剛度越大。v計算分析表明，西塔的層高不大，斜柱的交角也計算分析表明，西塔的層高不大，斜柱的交角也不大，由不大，由13.6313.6334.0934.09，自重引起的彎矩也，自重引起的彎矩也不大；對各節點層施加了體外預應力，阻止了豎不大；對各節點層施加了12、體外預應力，阻止了豎向荷載作用下網格節點的向外水平位移，大大減向荷載作用下網格節點的向外水平位移，大大減少了斜柱的柱端彎矩和剪力，提高了結構的豎向少了斜柱的柱端彎矩和剪力，提高了結構的豎向剛度。不論是豎向還是水平荷載，斜柱的主要內剛度。不論是豎向還是水平荷載，斜柱的主要內力是軸力，剪力和彎矩均很小。力是軸力，剪力和彎矩均很小。v鋼管混凝土柱軸向剛度大，承載力高，延性好，鋼管混凝土柱軸向剛度大，承載力高，延性好，以軸力的形式來抵抗風荷載和地震作用產生的水以軸力的形式來抵抗風荷載和地震作用產生的水平力和傾覆力矩，正好發揮了鋼管混凝土結構的平力和傾覆力矩，正好發揮了鋼管混凝土結構的優勢，十分高效。此13、外，由于斜柱底端彎矩、扭優勢，十分高效。此外，由于斜柱底端彎矩、扭矩很小，即使釋放支座處矩很小，即使釋放支座處X X、Y Y、Z Z三個方向的轉角三個方向的轉角約束，結構自振頻率的變化甚微，即斜柱支座剛約束，結構自振頻率的變化甚微，即斜柱支座剛接或鉸接對結構的側向剛度和構件內力的影響很接或鉸接對結構的側向剛度和構件內力的影響很小，這就可以簡化支座的設計和構造小，這就可以簡化支座的設計和構造。鋼管混凝土外筒斜柱斷面尺寸：鋼管混凝土外筒斜柱斷面尺寸：從基底開始，鋼管直徑從基底開始，鋼管直徑1800mm1800mm，壁厚，壁厚35mm35mm，每一，每一個節點層直徑縮小個節點層直徑縮小50mm50m14、m或或100mm100mm，至頂層鋼管直，至頂層鋼管直徑徑700 mm700 mm，壁厚，壁厚20mm20mm。核心筒外墻厚：核心筒外墻厚：地下室地下室1100mm1100mm，出地面，出地面1000mm1000mm，沿高度方向逐漸，沿高度方向逐漸減薄至酒店層下層減薄至酒店層下層500mm500mm；酒店層以上；酒店層以上4 4層層350mm350mm，其余，其余300mm300mm；核心筒內墻厚：核心筒內墻厚：500mm500mm。1.21.2、樓蓋結構體系、樓蓋結構體系首層以下及核心筒內采用鋼筋混凝土梁板，首層以下及核心筒內采用鋼筋混凝土梁板，板厚板厚130130200mm200mm。內外15、筒之間采用鋼混。內外筒之間采用鋼混凝土組合樓蓋，梁跨度約凝土組合樓蓋，梁跨度約8 815m15m，工字鋼，工字鋼梁高一般為梁高一般為450mm450mm，跨度較大處加高至，跨度較大處加高至600mm600mm；辦公樓層板厚一般為；辦公樓層板厚一般為110mm110mm，酒店，酒店樓層板厚一般為樓層板厚一般為130mm130mm，板跨度較大處局，板跨度較大處局部加厚。部加厚。 1.31.3、基礎、基礎主塔樓位置基礎底板已到達中微風化泥質粉砂巖主塔樓位置基礎底板已到達中微風化泥質粉砂巖層。考慮到部分柱位下巖石裂隙較發育，采用人層。考慮到部分柱位下巖石裂隙較發育，采用人工挖孔樁（墩）基礎，持力層均為16、微風化粉砂巖工挖孔樁（墩）基礎，持力層均為微風化粉砂巖或礫巖，設計要求巖樣天然濕度單軸抗壓強度不或礫巖，設計要求巖樣天然濕度單軸抗壓強度不小于小于13MPa13MPa。樁徑。樁徑32004800mm32004800mm，樁長約，樁長約613m613m。單樁豎向承載力特征值為單樁豎向承載力特征值為110000kN247000kN110000kN247000kN。部分樁有抗拔要求，單樁抗拔承載力特征值為部分樁有抗拔要求，單樁抗拔承載力特征值為5000kN15000kN5000kN15000kN。主塔樓位置基礎底板厚主塔樓位置基礎底板厚2.5m2.5m。 1.41.4、主要結構用料、主要結構用料鋼材17、：鋼材：Q345BQ345B除節點外的外筒鋼管混凝土斜柱，除節點外的外筒鋼管混凝土斜柱，樓蓋鋼梁及其他鋼結構構件樓蓋鋼梁及其他鋼結構構件Q345GJCQ345GJC節點部分的鋼管、橢圓拉板及加節點部分的鋼管、橢圓拉板及加強環板強環板18601860級高強低松弛鋼絞線節點層體外預級高強低松弛鋼絞線節點層體外預應力索應力索1.41.4、主要結構用料、主要結構用料混凝土：混凝土：C50C50樁及基礎底板樁及基礎底板C80C50C80C50核心筒及剪力墻核心筒及剪力墻C70C60C70C60外筒鋼管混凝土斜柱外筒鋼管混凝土斜柱C90C60C90C60外筒鋼管混凝土斜柱節點外筒鋼管混凝土斜柱節點 C4018、C35C40C35樓板樓板 上海中心上海中心上海中心上海中心深圳平安金融中心深圳平安金融中心深圳平安金深圳平安金融中心融中心上海環球金融中心上海環球金融中心上海環球金融中心上海環球金融中心深圳京基金融中心深圳京基金融中心南京河西蘇寧廣場南京河西蘇寧廣場武漢中心武漢中心武漢中心武漢中心武漢中心武漢中心三、超高層建筑結構總結三、超高層建筑結構總結 從以上著名實例可見，超高層建筑結構體系具有從以上著名實例可見，超高層建筑結構體系具有明顯的特點：高度高、剛度大、荷載重，外觀明顯的特點：高度高、剛度大、荷載重，外觀美。具體表現在美。具體表現在1 1）框架）框架- -筒體結構、筒中筒結構和成束筒結構以筒體19、結構、筒中筒結構和成束筒結構以及混合結構、巨型框架及混合結構、巨型框架- -核心筒核心筒- -加強桁架、加強桁架、巨巨型框架型框架-核心筒核心筒-巨型斜撐巨型斜撐-伸臂桁架伸臂桁架成為主要的成為主要的結構體系。結構體系。2 2）巨型柱為主要承重結構，巨型柱的荷載極重，）巨型柱為主要承重結構，巨型柱的荷載極重，超過萬噸超過萬噸。 3)3)塔樓標準層平面結構均為鋼結構以減輕結構自重塔樓標準層平面結構均為鋼結構以減輕結構自重. .4)結構風荷載受力復雜，風荷載在整體荷載作用效結構風荷載受力復雜，風荷載在整體荷載作用效應中比例很大。故多采用塔形，既美觀，又減小應中比例很大。故多采用塔形，既美觀，又減小風力。風力。5)5)基礎平面一般為矩形，方形和三角形，巨型柱布基礎平面一般為矩形，方形和三角形，巨型柱布置對稱，有利于抗風抗震，受力均勻置對稱，有利于抗風抗震，受力均勻。 因此，在選擇結構體系時各專業應密切因此，在選擇結構體系時各專業應密切配合，綜合考慮超高層建筑結構設計的四配合，綜合考慮超高層建筑結構設計的四個控制因素：豎向荷載、水平荷載、地基個控制因素：豎向荷載、水平荷載、地基基礎和業主要求，方能選擇一個結構先進基礎和業主要求，方能選擇一個結構先進外形美觀、方便施工。既安全有經濟的方外形美觀、方便施工。既安全有經濟的方案案。