第4讲 高层建筑与材料

人居环境与绿色建材第4讲高层建筑与材料主讲：阮燕E-mail:yruan@Tel上教室课程目录人居环境与绿色建材课程文档、作业

“城市是一本打开的书，从中可以看到它的抱负。”

“让我看看你的城市，我就能说出这个城市居民在文化上追求的是什么。”

——美国城市规划学家沙里宁（Eero

Saarinen）高层建筑的定义低层：1－2层多层：3－6层高层：7－30层超高层：30层以上或者高度超过100m城市超高层建筑联合国1972年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类：（1）9～16层（最高为50米）；（2）17～25层（最高到75米）；（3）26～40层（最高到100米）；（4）40层以上（即超高层建筑）。日本建筑大辞典：5～6层至14～15层的建筑定为高层建筑；15层以上超高层建筑。我国《民用建筑设计通则》（JG37-87）将住宅建筑层数划分为：1～3层为低层；4～6层为多层；7～9层为中高层；凡超过100米均为超高层。高层建筑与材料

1高层建筑的发展与未来2高层建筑与材料、施工方法3“超超高层建筑”的构想4高层建筑与城市环境古罗马时期的高层建筑2000多年前的古罗马10层左右承重墙结构材料：石材、粘土砖等一、高层建筑的发展与未来1近代高层建筑的兴起2实现高层建筑的社会条件和技术条件3现代高层建筑的发展4未来高层建筑的发展趋势

1.近代高层建筑的兴起1．

承重墙结构对层高的限制2．

框架结构体系和金属材料的应用3．

构件标准化的设计思想4．

纵向交通手段的建立5．

用剪力墙增加横向刚度6．

混凝土材料在高层建筑中的应用(1)承重墙结构对层高的限制19世纪以后Monadnock大厦(2)框架结构体系和金属材料的应用框架结构系统：梁和柱1801年英国曼彻斯特，人们第一次用铸铁材料建造了七层框架结构的轧棉工厂建筑物，首次用了I型梁和柱。(3)构件标准化的设计思想1851年水晶宫确立了框架体系和钢材在高层建筑中的地位构件标准化（模数化）的设计思想为后来建筑材料及构件的量化奠定了基础。(4)纵向交通手段的建立电梯1851年在纽约建造的5号街饭店建筑中，最早出现了电梯。这是KLCC购物中心内邻着电扶梯的楼层设计，也就是中间也采圆形的回转动线。这则是台北101中同样邻着楼梯的设计，有点似曾相似吧！(5)用剪力墙增加横向刚度层高增加，在风力、地震等水平荷载作用下，建筑物的横向变形和位移增大。1891年，芝加哥建造了20层高度的MasonicTemple，第一次设计使用了钢结构的剪力墙。(6)混凝土材料在高层建筑中的应用高层建筑的发展同样推动了结构材料的发展。早期的高层建筑几乎都采用铸铁或钢材等作为框架结构材料。从1890年开始,混凝土作为一般的建筑材料开始得到人们的承认。1903年由佩雷设计的巴黎的富兰克林公寓大楼,开始采用了钢筋混凝土材料。几乎在同时,在美国的辛辛那提建造了16层的Ingalbuilding,是世界上第一个以钢筋混凝土作为框架结构材料的高层建筑。但是,到世纪中叶为止,混凝土材料在高层建筑中只是零散地被使用,或者使用混凝土也只是模仿钢框架结构,而没有开发出非常完善的以钢筋混凝土材料为结构框架的体系。这种状况直到第二次世界大战结束以后才有改变。目前,高层建筑所用的结构材料已经是钢材和钢筋混凝土平分秋色,许多著名的高层建筑都采用了钢筋混凝土材料。采用钢筋混凝土作为主体结构材料的高层建筑：朝鲜平壤市的柳京饭店(地上101层,高度305.4m);芝加哥的水塔广场大厦(76层,高度262m);吉隆坡的佩重纳斯大厦(高度452m)……马来西亚佩重纳斯大厦

452m

2.实现高层建筑的社会条件和技术条件社会需求国家相关法规技术条件技术条件(1)结构设计的计算手段和绘图手段(2)现代施工管理方法的开发(3)现代化的建筑设备(4)现代化的施工机械(5)材料的工业化生产及新型建筑材料的开发3.现代高层建筑的发展1871年芝加哥的特大火灾；建成于1885年的芝加哥家庭保险公司，高10层，55米，是世界上第一幢按照现代钢框架结构原理建造的高层建筑。它的建造说明了高层建筑发展的可能性。1905年，纽约建成50层的都市大厦；20世纪30年代开始在美国纽约曼哈顿建成高层建筑群；

1931年纽约102层、高度381m的帝国大厦；采用了钢框架－剪力墙结构。发展20世纪50年代，二战结束后进入鼎盛。1972年建成纽约世界贸易中心，110层，417米；1974年芝加哥建成的西尔斯大厦，110层，443m；1996年马来西亚吉隆坡的佩重纳斯大厦建成，452m。主体结构采用了钢筋混凝土结构。我国高层建筑的发展1929年建造的上海华懋公寓这幢大楼高14层，是上海最早超过10层的高层建筑；曾经号称"远东第一高楼"的上海国际饭店，建于1934年，地上22层，高82米，从1934年到70年代末，国际饭店一直是上海的最高建筑。1974年建成北京饭店东楼（19层，87.15m)；1976年广州建成白云宾馆（33层，114.05m)；1985年深圳建成国际贸易中心大厦（50层，158.65m）；1987年开工建设的国际大厦（63层，200m）同年北京动工的京广中心大厦（57层，208m）上海金茂大厦，1998年建成，88层，420m，采用高性能混凝土作为结构材料，采用泵送施工技术。上海金茂大厦香港国际金融中心2003年，楼高88层共420米高的香港国际金融中心第2期落成启用。当时仅次于美国芝加哥希尔斯及马来西亚的双子塔，成为世界最高大厦的第4位。上海环球金融中心台北101

金融大楼

508

m中新网2005年10月9日电世界高楼协会8日颁发给台北市新地标101大楼“世界第一高楼”的证书，确认该大楼在世界四项高楼指针中，拿下三项世界第一。据中通社报道，世界高楼协会主席RonKlemencic专程到台北颁给101大楼“世界第一高楼”的证书，在台北市长马英九的见证下，正式认证该大楼是世界最高建筑物。

台北101大楼高508米，比纪录保持者马来西亚吉隆坡的双子座大厦高56米。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，以1,010米速度运行，从1楼到89楼，只要39秒的时间。“世界高楼”的四项指针下，101大楼拿下世界最高建筑物、世界最高使用楼层和世界最高屋顶高度三项世界第一。美国芝加哥的席尔斯大楼则仍保持“世界最高天线高度”。世界前十名高层建筑据该协会排名，世界十大高楼当中，两岸三地占6栋。第一是台北101金融大楼第二、三名：马来西亚吉隆坡的双子星大楼第四：美国席尔斯大楼，第五：上海金茂大厦，第六：香港国际金融中心，第七：广州中信广场，第八：深圳的信兴广场，第九：纽约帝国大厦，第十：香港的中环广场。梦幻般的世界第一高楼国际金融中心大厦，中国台北

世界上最高的双子楼

国家石油双子星座大厦（塔楼1，2），马来西亚吉隆坡

美国最高的建筑物

第4名、西尔斯大厦，芝加哥（SearsTower）中国大陆最高的建筑第5名、上海金茂大厦第6名、香港国际金融中心(第二期)

第7名中信广场大楼，

中国广州信兴广场大厦，中国深圳

最具人气的景点，纽约最高的建筑第9名、帝国大厦，美国纽约曼哈顿第10名、香港中央广场大楼阿联酋开始建造世界第一高楼“迪拜塔”高度约为700米（BurjDubai）

由美国建筑师阿德里安·史密斯设计，整个工程将耗资７亿美元，预计２００８年完工。美国福德姆公司准备在芝加哥建造一座115层600公尺高的摩天大楼。这幢大楼如果按计划在2009年建成，将成为美国乃至世界第一高楼。印度要建全球第一高楼高达710米共202层

印度德里地方官员公布，他们将在德里郊区的诺依达工业开发区建造一座超级摩天大楼。该大楼将高达710米，主体结构将有202层。这座摩天大楼的造型酷似喜马拉雅山，预计将于2013年建成并投入商业运营。该大楼将包括一个50层的五星级酒店、一个40层的商业办公间，另外还有37万平方米的一个购物中心。

高楼=国力？4.未来高层建筑的发展趋势大城市中心地带超高层建筑增多城市周边部位10－15层高层住宅较多更加注重与环境的协调和功能的统一由高技派转向自然化、古朴化综合性立体城市的设想二、高层建筑与材料、施工方法1建筑材料的制品化2半模板式楼板的开发3外墙结构形式和材料的开发4高层建筑的专用结构材料1.建筑材料的制品化高层建筑施工异常不便，施工操作难度大、危险性高：预制化减少高空的施工操作：预制构件：混凝土预制楼板、梁、柱，钢材、铝合金、塑料等门窗构件；预制房屋建筑单元（厨房、浴室等）；吊装到现场组装方式：钢结构骨架部分单独组装；楼板、外围幕墙等中小型构件现场安装到骨架上；大型板材与钢骨架的一体化组装。2.半模板式楼板的开发3.外墙结构形式和材料的开发幕墙：象帷幕一样安装在结构框架上，不承受荷重，只起围护作用的建筑物的外墙。用于幕墙构件的材料：1．

铝合金幕墙2．

玻璃幕墙3．

混凝土幕墙4.花岗岩幕墙4.高层建筑的专用结构材料钢结构（S结构）钢筋混凝土结构（RC结构）钢－钢筋混凝土组合结构（SRC结构）（1）钢结构（S结构）钢结构构件的截面尺寸小，自重轻，建筑物的有效空间大，抗震性能好；钢结构构件工厂化生产程度高，施工简便快速；钢结构高层建筑在外观上也具有优势；弱点：耐火性差，导热系数大，在高温下容易软化、变形、强度降低，难以承担荷载。世贸中心

钢筋铁骨为何不堪一击?几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌，往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效应”，最后导致整座大楼坍塌。

解决耐火问题的措施：耐火钢；耐火涂料或耐火材料包覆；钢管内灌防冻剂和防腐蚀的液体；水冷钢管结构体系；如美国的匹兹堡大厦和英国的BushHouse.水冷钢管的结构形式（2）钢筋混凝土结构（RC结构）最早的钢筋混凝土超高层建筑是1976年芝加哥的水塔广场大厦；与钢结构相比：钢筋混凝土建筑物的建造成本较低，稳定性和耐火性好。弱点：截面尺寸大，施工所用材料量大，施工速度慢，自重较大。（3）钢－钢筋混凝土组合结构（SRC结构）弥补钢结构和钢筋混凝土结构的缺点。将钢材和钢筋混凝土结合起来的组合结构。两种组合方式：（1）在钢筋混凝土梁或柱的中心部位放置型钢；（2）钢管混凝土柱钢管和混凝土柱的断面三、“超超高层建筑”1“超超高层建筑“的构想2超超高层建筑的技术难点1“超超高层建筑“的构想“空间城市1000“的构想“DIB－200“的构想“空中波利斯2001“的构想“空中波利斯2001”“X-SEED4000”构想2超超高层建筑的技术难点（1）

基础的可靠性（2）

抗震、抗风荷载设计（3）

防灾设计（4）

建筑设计与立体交通（5）

高效率的施工手段（6）

新型建筑材料的开发为实现超超高层建筑材料领域所需要研究的课题1为实现超超高层建筑材料领域所需要研究的课题2四、高层建筑与城市环境1增加城市的现代化色彩2促进科学技术的发展3自然采光和换气效果差4横向振幅较大，居住性差5对周围街区风向、风力的影响6城市防灾成为新的课题7通讯电波的障碍

疯狂的计划！超群大厦，1228米，上海2015年DNA双子塔高，其实没有什么不好，只是：别让摩天大楼从追求成本效益的机器变成付费斗秀场武汉王家墩商务区，规划500米高的标志性超高层建筑推荐：

世界建筑世界思考题：高层建筑和城市环境；高层建筑给人类带来了什么？课程论文题目：

(详见网络教学平台——作业）绿色住宅的新思路；建筑材料的发展趋势——绿色建材；21世纪的绿色