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1、高層建筑結構的特點及在中國的發展【摘要】高層建筑，是指超過一定高度和層數的多層建筑。19世紀末期至20世紀初期開始了第一次高層建筑時期，芝加哥的一場大火是個悲劇也是次機遇，正是這場大火導致的城市重建使其成為高層建筑的發源地，從此開啟了高層建筑領域的大門。在這里，簡單的總結下高層建筑的發展歷史以及結構特點，所使用的結構選型。著重提出在我國的發展現狀以及對于前景的展望?！娟P鍵詞】高層建筑 結構選型 發展歷史 中國當代【正文】一、 高層建筑的發展史第一次高層建筑時期（1890-1900）18世紀末至19世紀末，歐美的工業革命圖1興起帶來了生產力的繁榮與發展，城市化發展的迅速以及城市人口的高速增長。為2、了節省空間的需要，建筑物開始向高空處發展，鋼結構的發展也是促成高層建筑形成的契機。美國在1840年之后的所興起的鑄鐵梁，熟鐵架以及鑄鐵柱的籠子結構成為邁向高層建筑的第一步。之后從19世紀初開始又相繼出現具有橫向穩定能力的全框架金屬結構，電梯系統，蒸汽供熱，電氣照明以及排水等系統，促使高層建筑進入新的發展階段。 而1871年在芝加哥發生的大火【圖2】既是一次不幸的意外(1) (2) (3) 事故，同樣也成為快速發展高層建筑的契機?；馂暮蟮闹ゼ痈缃ㄖ阑鸶鼮橹斏鲊烂?，在重建過程中各種因素的作用下使得芝加哥在余后十幾年里取得了高層建筑發展史上的輝煌成就，同時吸引了大批如詹尼（設計了第一棟高層建筑-家3、庭保險公司大樓圖3），布斯海姆（設計第一個采用大面積玻璃外墻的建筑信托大樓），沙利文這樣的的優秀建筑工程師，形成了影響深遠的“芝加哥學派”，這一時期的革命性建筑技術是放棄了傳統石承重墻，采用框架與外墻分離。而第一座普遍認為的高層建筑是1985年建成的10層高家庭生命保險大廈，建筑史稱它為“鋼鐵結構進化中決定性的一步”。19世紀末之后隨著建筑不斷升高必須探索新設計構圖方法，芝加哥高層建筑風格經過三次演變：1、原始高層建筑風格，強調水平部分，頂部為府邸式。2、擴展府邸式風格或三段式構圖，伸長中間部分。3、商業風格（芝加哥框架），不強調立面構圖，而是明確地表現支撐結構和自然的表面。第二次高層建筑時期4、（1900-1935） 在第一次以及第二次世界大戰時期美國經濟實力急劇膨脹，建筑投資進入繁榮時期，當1895年21層紐約美國擔保大廈建成，高度的競賽就由芝加哥轉移至紐約。這一時期技術已不再是限制建筑高度發展的因素了，1931年102層的帝國大廈【圖4】的落成標志著美國摩天樓黃金時代達到頂點。這一時期美國高層建筑所經歷的發展階段：1、1900-1920年的折中主義階段2、1920-1940年的藝術裝飾階段，同時涌現了一批歐洲現代主義建筑創始人。1、密斯凡德羅的現代主義高層建筑，以建筑外表覆蓋純凈透明的玻璃幕墻這 （4）一典型的理性主義觀點為特點。 2、勒柯布西耶的摩天樓建筑，以混凝土的粗糙與沉重5、為特點，被稱為“粗野主義”除此之外還有國際式高層建筑與超高層建筑。第四次高層建筑時期（1980-現在）這段時期開始為現代主義高層建筑，設計越來越極端偏執，設計師們為了尋求解決的途徑，后現代主義推翻了現代主義，設計了新哥特式、新 Are Deco等帶傳統意味的高層建筑。而目前高層建筑正處于新古典、新技派、生態觀、解構主義等多元并存的時期。二、 高層建筑所采用的主要選型 高層建筑的選型在建筑的建造過程中是至關重要的，針對于不同的高層建筑的不同方面都有不同的要求，結構選型的方法也隨之不同。1、 高層建筑結構型式分類(1)框架結構體系 采用梁柱組成的結構體系作為豎向承重結構，同時承 受水平荷載，適用于6、多層或高度不大的高層建筑。(2)剪力墻結構體系 利用建筑物墻體作為豎向承重和抵抗側力的結構體系，適用于要求小房間的住宅旅館等。(3)框架-剪力墻結構 將框架和剪力墻結合在一起而形成的結構型式，是高層建筑中應用較為廣泛的一種。(4)筒體結構 有框架和剪力墻結構發展而來，有若干縱橫交接的框架或剪力墻所圍成的筒狀封閉骨架。2、 高層建筑結構選型主要要求（1） 根據建筑物所處的場地來確定建筑物的抗震要求，明確建筑物的抗震設防分類。（2） 由建筑高度和體型來合理選擇結構體型，盡可能在建筑方案設計中提前介入（3） 采用的結構體型要求盡可能的經濟合理。（4） 在實際設計過程中要考慮施工過程的簡便可行。3、高7、層建筑的結構選型【1】關于抗震的高層建筑 建于抗震區的建筑，結構選型基本以抗震設計控制為主，場地盡可能避開地質結構不穩定的區域，將地震力的傳遞途徑考慮進來。對于抗震，主要遵守幾個原則：（1） 合理明確地震力傳遞途徑（2） 具備多道抗震防線，良好的變形能力和較多的耗能潛力。（3） 盡量保證建筑物剛度與強度按需要合理均勻分布。在實際設計中，對豎向構件水平構件的合理布置能夠使結構體型更利于抗震，山墻剛度的加強等設施也可維持墻體的穩定性與均衡。【2】高層建筑的高度和體型 所有建筑物對空間都有一定要求，如商業、辦公、酒店等建筑，適合框架剪力墻或框筒結構，利用交通核布置剪力墻或筒體，其余大空間采用框架體系8、；住宅較適合剪力墻結構，利用房間之間隔墻來布置剪力墻；當住宅下部幾層為商業用房可以結合經濟性比較，商業價值高的采用部分框支剪力墻。另外高寬比這種體型特征也是選型重要部分?！?】高層建筑建筑材料與施工的影響 建筑材料的發展促進建筑結構型制的改革，在高層建筑中輕質高強建筑材料更是運用廣泛，所以結構選型要注意對材料的合理選擇。隨著科技的發展，高層建筑對于體型的選擇越來越多樣化。深基坑支護、大體積混凝土澆筑、樁基施工以及深層降水等技術，組合模板、爬升模板、大模板以及滑升模板等都日漸成熟。 不同的結構型式相應的材料消耗、勞動力以及建造成本等都會受影響，如高層建筑采用鋼或者鋼混結構能夠有效減小豎向構件截面9、尺寸等。因此施工與材料深深地影響著結構型式的選擇?！?】經濟因素對于高層建筑選型的影響 合理的建筑選型在降低建筑成本方面，比如為使剪力墻長度變短使用短肢剪力墻導致抗震性能以及其他方面性能的下降，而只需稍微拉長墻體，使墻長和墻厚比值達到8就可降低墻體含鋼量。再比如為避免出現住宅設計中大空間出現大量框架柱的情況，使結構型式變為框架剪力墻。而通過局部增加墻體設置，對于剪力墻抗震等級還可按剪力墻結構選取，從而達到經濟節約目的。三、 我國高層建筑的現狀及發展前景我國高層建筑的發展始于上世紀初，從上海和廣州等城市的高層旅館辦公樓開始發展，上個世紀80年代開始快速發展，近二十年來我國內地成為世界高層建筑發展10、中心之一。我國的高層建筑主要有這幾個特點：建筑高度不斷增加；結構體型日趨復雜；以混合組合結構為主；涌現新型結構體系?！?】 建筑高度不斷增加上世紀80年代到上世紀末，隨著我國經濟建設的發展，興建了100多棟高度超過150m的高層建筑，如208m高的北京京廣中心【圖5】，200m高的廣東國際大廈，325m高的深圳地王大廈等。而之后的金茂大廈，上海環球金融中心更是邁向超高層建筑的高度，其意義不僅在于高度的突破，而是帶動了整個建筑業的發展，由此可見，超高層建筑發展是大勢所趨?！?】 結構體型日趨復雜隨著國民經濟發展高層建筑除了滿足使用功 能要求，越來越重視建筑個性化體現，使立面平面極其特殊。而我國大11、部分地區為抗震設防地區，沿海地區又是高層建筑的集中區。因此我國高層建筑結構設計面臨更大的挑戰?！?】 超高層建筑鋼-混凝土混合結構為主國外超高層建筑以純鋼為主，而我國以鋼混結構為主。如上海環球金融中心及金茂大廈均為鋼混核心筒，北京國際貿易中心為筒中筒結構。鋼混結構之所以得到大發展一方面兼具了混凝土與鋼的優勢，也節約了純鋼所需要的大量人力成本。四、結論 在這個地上空間日益狹窄擁擠的時代，最大限度的利用土地資源成為每個國家的建筑領域急欲解決的問題，高層建筑的發展已成為一大趨勢，更是在向著進一步的超高層建筑邁進。在我國更是如此，伴隨這一情況出現的既有機遇也有挑戰。大量復雜高層建筑的出現給結構的設計帶12、來的挑戰。事實上，我國的高層以及超高層建筑具有超高超大、功能復雜、造型新奇，許多建筑突破了我國現行技術標準與規范的要求，在將來的發展中，要著重于防震防風方面的結構考慮，加快材料以及施工技術的進步。目前我國高層建筑正處于發展階段，正步入國際先進水平，有很大的可能發展及進步。參考文獻：1梅洪元，付本臣中國高層建筑創作理論發展研究R高層建筑與智能建筑國際學術討會，2002.2趙西安現代高層建筑結構設計M北京：科學出版社，2004.3于險峰高層建筑結構設計特點及其體系J建筑技術， 2009（24）.4 馮望 高層建筑結構選型的探討J 中華建設，2008( 4) : 64 655 黃世敏，王亞勇，丁潔民，等 GB 500112010 建筑抗震設計規范S 北京: 中國建筑工業出版社，2010