第四章--高层建筑

高层建筑记录了世界上第一个现代化的高层建筑出现在美国的芝加哥。 这栋高层建筑是美国的家庭保险公司大楼，高10层，高55米，建于1884年。 之后，建造大楼在美国很盛行。 纽约的曼哈顿有着独特的自然条件，无数大楼像雨后的竹笋一样出现了。 截至20世纪初，美国200米以上的高层建筑已有10栋，在数量、层数和高度方面，始终处于世界领先地位。 30年代以来，美国高层建筑建设进入了高峰期，1930年纽约建造了319米克莱斯勒大厦，1931年建造了381米帝国大厦，1933年建造了259米洛克菲勒中心大厦，这一阶段的高层建筑发展在那之后的几年，纽约帝国大厦独占高层建筑的首位，保持了世界最高建筑物的记录41年。 1883年，美国在芝加哥由被称为“摩天楼2的丈夫”的詹雷(B.Jenney )建造的11层住宅保险大楼，世界上最先在铁框架(部分钢架)承受全部大楼的重力，外壁是只有自己承重墙的高层建筑。 进入70年代，打破帝国大厦最高记录的是美国的世界贸易中心大厦。 这两座双峰并排的摩天大楼高417米和415米，在110层，它再次刷新了美国高层建筑的记录。 不久，美国芝加哥建造了当时世界最高的西尔斯大厦，高443米，110层。 现代高层建筑是随着社会生产发展和人们生活需求发展、商业化、工业化和城市化的结果。 科学技术的进步、轻质高强度材料的出现和机械化、电气化、计算机在建筑中的广泛应用，为高层建筑的发展提供了物质和技术条件。 美国世贸中心，楼满足人们的欲望，“危险楼高百尺，手可摘星星。 不敢大声说话，怕惊动人。 李白对山顶寺庙的高度感慨万千，和天人擦肩而过很高兴。 他如果活到现在，站在450米的世界第一大厦“吉隆坡石油大厦的顶端”时，会有什么样的感想呢？高层建筑的故乡是美国，1885年建成的美国芝加哥家庭保险公司被公认为世界第一座高层建筑。 从那时起，摩天大楼迅速垄断芝加哥、纽约，“成为了独特的美国艺术形式，以着名建筑家菲利普约翰逊为首的很多人拒绝在美国建造摩天大楼，同时环太平洋西岸亚洲国家和地区成为高层建筑的新地区，变得越来越激烈形成这种“顶风”的原因多种多样，可以简单地总结成几个方面。 城市人口持续增加，土地资源不足，城市建筑高度增长。 科学技术进步，新材料的新技术出现，使人们在高处居住和工作成为可能。 建筑师和开发人员在建筑高度上最为自豪，高楼是衡量国家实力的标准之一吗最初的高层建筑出现在美国的家庭保险公司大楼里，在欧洲高层建筑不断发展，但是现在大楼林立着，它从来没有得到过世界高层建筑的荣誉。 东欧在50年代建造了两座摩天大楼。 一座是前苏联1953年建成的莫斯科国立大学主大楼，高239米，26层。 另一座是波兰于1955年建成的华沙文化宫大楼，高231米，42层，这两座摩天大楼一直保持着欧洲最高的建筑记录，直到80年代。 法国巴黎在1973年建造了229米的蒙帕纳斯大厦。 90年代以后，德国法兰克福商品交易会大楼竣工，257米高的建筑物成为欧洲第一的摩天大楼，不久在同一地方建造的高259米的商业银行大楼超过。法兰克福商业银行大楼、伦敦桥塔、亚洲高层建筑薄弱，日本自1968年首次建设36层霞关大楼东京阳光大楼、60层、高226米80年代以来，亚洲高层建筑发展迅速，日本建设东京市政府大楼、48层、高243米，当时进入90年代，日本建造了更高的建筑物。 横滨马克大厦建于1993年，地下3层、地上73层、高296米，在世界高层建筑排行榜上名列前30。 新加坡于1986年建成了高280米的海外联合银行中心和高235米的财政部办公大楼这一超高层建筑，到1995年已有4座高楼超过230米。 同样，马来西亚吉隆坡、韩国首尔、泰国曼谷也相继在高层建筑方面建设，引起世界的关注。 被称为钢筋混凝土森林的香港是世界上最拥挤的地方之一。 从50年代开始建造了高层建筑，建造了当时最高的康乐中心大楼，52层，高179米。 由于经济起飞、商业金融业发达，香港高层建筑从60年代到70年代发展迅速。 高216米，65层的合和中心大楼的建设，成为当时亚洲最高的建筑之一。 80年代香港建造了独特形式的香港上海汇丰银行总部大楼，大楼高度为48层，178.8米。 1989年建成的中国银行大厦达到369米，72层，是香港的象征性建筑，也是当时世界上最高的建筑之一。 1993年建成香港中环广场大楼，高374米，78层是香港目前最高的摩天大楼。 排在世界最高建筑物前十名。 中国高层建筑建设始于50年代，60年代已经完成了许多高层建筑，其中最高的是27层广州饭店，高87米。 70年代最高建筑代表作有广州白云宾馆、33层、高112米。 进入80年代，我国高层建筑取得了高速发展。 据记载，1980年至1984年间建造的高层建筑相当于过去30多年间建造的总和。 横滨标志大厦、海外联合银行中心(新加坡)、中环广场、80年代中期中国高层建筑数量众多，遍布各地，其中建立了深圳市数百家高层建筑，成为建筑发展史上的奇迹。 此时高层建筑的层数和高度都已突破，北京京广中心大楼(57层，208米)、广州广东国际大楼(63层，高200.8米)、深圳国贸大楼(53层，高160米)等都在50层到60层之上，高度都突破了200米或者进入90年代，中国的一些中等城市已经建成了40层以上的高层建筑。 在一些发达地区，80层摩天大厦也相继出现，广州中天大厦(80层，322米)、深圳地王大厦(81层，325米)近年来是我国最高的摩天大厦，设计建设更高的大厦。 上海浦东是继深圳之后建设高层建筑的另一个奇迹，截止到1995年底建设了117栋高层建筑。 黄浦江东畔中华第一大厦高420米，88层的上海金茂大厦于1998年宣布竣工。 金贸大厦、中天大厦、地王大厦、京广中心大厦、广东国际大厦、深圳国贸大厦、上海金茂大厦、说明： 2为混凝土结构，3为钢结构，4为钢-混凝土混合结构，世界最高建筑排名前20位，1，一般情况，高层住宅平面一般为方形、棒、工字形、形、口字形或l形，特殊情况为圆形、y形或多边形我国多层住宅、办公房屋甚至轻型工业房屋一般采用混合机构建成，必要时采用钢筋混凝土结构。 我国混合机构房屋已建成11层，局部至12层。 国外有建于二十层以上的承重结构。 砖结构高度受限的主要是在水平荷载下拉伸，抗剪强度低。两种解决方法之一是结构仅承受垂直荷载，所有水平荷载由楼梯、楼梯间等组成的钢筋混凝土内筒承担，二是采用钢筋结构，在墙上施加预应力。 钢和钢筋混凝土两种材料都是建设高层建筑的重要材料，但各有不同的特点。 钢材强度高、任性大、易加工高层钢结构结构截面小、自重轻、抗震性能好等优点钢结构构件可在工厂加工，缩短现场施工工期，施工方便。 但高层钢结构用钢量大，成本高，钢材耐火性能差，需要大量防火涂料，工期和成本增加。 因此，我国适宜采用高度超过100m。 钢筋混凝土结构成本低，材料来源丰富，可浇铸成各种复杂的截面形状，节约构成多种结构体系的钢材，承载力也不低，经过设计，可获得较高的抗震性能。 因此，在发展中国家(包括我国)，多用钢筋混凝土建造高层建筑。 国外大型预制板、高层建筑的受力特点：以水平因素(水平荷载和地震作用)为决定因素的轴向变形是不容忽视的以侧移为控制指标的结构延展性是重要的设计指标。 2、在变形缝、普通房屋结构的总体布局中，考虑到沉降、温度收缩和体型复杂性对房屋结构的不利影响，常用沉降缝、伸缩缝或隔振缝将房屋分成几个独立部分，消除沉降差、温度应力和体型复杂性对结构的危害。 但是，在高层建筑中，考虑到建筑的使用要求和立面效果，出于防水处理困难等理由，希望不要设置间隙，特别是在地震地区，通过缝合房屋被分成几个独立的部分，地震经常相互冲突引起地震灾害。 伸缩缝：解决建筑超常引起的伸缩变形。 沉陷：解决建筑高度差异、重量差异、平面转折点等引起的不均匀沉降变形。 隔振缝：解决地震发生的相互冲击变形。 因此，在高层建筑中，目前的趋势是避免缝合，从整体布局和结构上采取相应措施来降低沉降、温度收缩和体型复杂性。 在日本，习惯是10层以上的建筑物没有间隙。 减少沉降和其他沉降危害的措施： (1)利用压缩性小的地基，减少总沉降量和沉降差。 (2)高低部分的结构和基础设计成一体，施工时暂时切断，大部分沉降(50%以上)后浇灌连接部分的混凝土，使高低层连接成一体。 这样的缝称为后打工缝。 (3)在裙子悬垂的基础上，裙子与上层部分沉降一致，无需沉降缝合分离。 减少伸缩缝和温度伸缩影响的措施： (1)设置后浇带混凝土早期收缩的大部分，建筑物过长，适当距离选择对结构没有重大影响的场所后浇带混凝土，通常每隔30-40米设置一次。 后缝保持时间通常在1个月以上，其间收缩变形可达30-40%。 后缝的浇筑时间，在气温低的时候，因为当时的本体，混凝土处于收缩的状态。 (2)设置控制缝，推断结构有可能产生裂缝时，人为地控制其位置，使裂缝有规律地发生在对结构和建筑的影响最小的部位，该缝称为控制缝。 控制缝的间隔不要太大。 一般是十米左右。 (3)部分设置伸缩缝，由于构造顶部和底部受到的温度应力大，在高层建筑中，可以采用在上或下的几层部分设置缝的方法(约1/4的高度)。 加拿大多伦多港广场公寓(4)为了从配置和结构方面减少温度应力的影响，屋顶受温度的影响较大，通常应采取有效的保温隔热措施。 例如，可以不采用双层屋顶，也不使屋顶全面成为平面，制作高低错开的屋顶。广州白云宾馆采用后者，不设防震缝方法，如果体型复杂，优先采用平面布置简单、长度小的塔架，则采取措施加固整个结构，不设缝。 高层建筑的结构体系、框架体系由梁、柱构件组成。 整体结构由梁和柱组成，称为框架结构体系，有时称为纯框架结构。 框架体系包括防弯曲框架和支撑框架。 优点：主体性好，自重轻，空间布局柔软缺点：高时横向变形大，限制高度，剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为抵抗承重垂直荷载、水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。 剪力墙一般是钢筋混凝土墙，由于水平面的刚性和承载力大，除了垂直载荷外，还能很好地承受水平剪力。 优点：整体性好，刚性大，水平荷载下侧向变形小，容易满足承载力要求。 缺陷：剪力墙间距过大，平面布置不灵活，符合公共建筑的使用要求。上海锦江饭店新楼、框架-剪力墙结构体系在框架结构中设置部分剪力墙，框架和剪力墙两者结合，取长补短，共同抵抗水平载荷，构成框架-剪力墙结构体系。 如果剪力墙配置在筒体上，也称为框架筒体结构体系。 框架-剪力墙(筒体)结构中，剪力墙的刚性较大，因此剪力墙可能承受大部分水平力(有时达到80-90% )，是抗侧力的主体，大幅度提高结构整体的侧向刚性。 框架承载垂直载荷，提供较大的使用空间，同时承载微小的水平力。 优点：刚度和承载力大幅度提高，地震作用下层间变形减少。 广州中天广场大厦、内芯和外张结构体系内芯一般为刚性较大的结构，如剪力墙结构。 外伸结构是在内芯连接刚性的水平结构，一般是刚性大的钢筋混凝土梁和刚性桁架，由于高度有时会高，所以大多设置在设备楼层。 地王大厦、深圳信兴广场地王大厦于1993年开工，建于1996年，总建筑面积27.3万平方米，包括办公大厦、公寓、大型购物中心。 其主体结构高325米，是深圳最高的建筑，是深圳最为外界熟悉的象征性建筑。 大厦采用钢结构，整体建筑由钢结构和混凝土芯筒结构组成。 香港建设承包了该项目的设计和建筑安装总承包。 位于马来西亚首都吉隆坡，高达1483英尺(452.315m米)的佩特罗纳斯塔88层，办公面积超过800万平方英尺(74.32万)，150万平方英尺(13.935万)的购物和娱乐设施，4500座塔的特点之一是位于第四十二层的天桥。 据建筑师说，这个人形支架的桥就像“登天门”。 双塔楼房结构及其优雅轮廓独特。 其平面为两个扭曲重叠的正方形，用小圆形填补间隙，这种造型可以理解为来自伊斯兰的灵感，同时明显是现代和西方的。 双塔屋檐为直径152英尺(46.36m )的混凝土外筒，中心部为74.8英尺75.4英尺的高强度钢筋混凝土内筒，18英寸的高轧钢梁支撑金属板和混凝土复合楼板连接内外筒。 4架钢筋混凝土空腹格梁在第38层内筒四角与外筒结合。 塔由筏式基础和长达340英尺但无法到达基础岩层的4英尺9英尺的截面长方形摩擦桩或“发卡桩”支撑。 位于圆形和正方形重送接点位置的16根混凝土柱支撑上部构造负荷。 筒构造体系筒体的基本形式有实腹筒、框筒及桁架筒3种。将由剪切壁包围的筒体称为实腹筒，在实腹筒的壁上开设多个规则的窗孔而形成的开孔筒体称为框筒，实际上由密排柱和刚性大的窗裙梁形成的密柱深梁框包围的筒体的四壁如果由纵棒和斜棒形成的桁架构成，则称为桁架筒，(1)框筒系深感测大楼、周边柱间距离近、中距离为1.5-4.5米时，可将周边框视为外筒，构成筒中筒系。(2)筒中筒系统，广州广东国际大厦，(3)桁架筒系统采用斜拉式提高系统刚度，减少剪力滞后。 芝加哥约翰汉考克中心，1985年动工，1989年建成，建筑面积12万平方