第一章高层建筑

1、11.1高层建筑概况1.1.1高层建筑的发展历史与现状 高层建筑是城市快速发展的结果 钢铁框架结构和电梯为高层建筑产生发展奠定了技术基础 美国芝加哥是高层建筑发源地 芝加哥家庭保险公司大楼是第一栋真正意义的高层建筑 高层建筑的造型发展演变分四个时期： 芝加哥时期（18651893）、古典主义时期（18931929） 现代主义时期（二战后1970年代）、后现代主义时期（1970年代至今） 2家庭保险大楼家庭保险大楼（Home Insurance Building） 建于1885年，位于美国伊利诺州的芝加哥，楼高10层，42米，公认为世界第一幢摩天建筑，由美国建筑师威廉詹尼设计。1890年这座大楼

2、又加建2层，增高至55米。下面6层使用生铁柱、熟铁梁框架，上面4层是钢框架，墙仅承受自己的重量。最后拆毁于1931年。 1.1.1.1芝加哥学派 首先考虑经济、效率、速度、面积，功能优先，风格次之，基本不考虑装饰。 即“形式追随功能”的设计思想 体型与风格大都表达骨架建筑的内涵，强调横向水平效果，采用扁阔的大窗，即“芝加哥窗”，形成网格式简单立面。34芝加哥百货公司大厦 C.P.S.芝加哥百货公司大厦建于18991904年间，由L.H.沙利文设计，并作为沙氏的代表作载入史册。 在社会经济和技术发生变化的时刻，他主张适应新的条件，创造新建筑。 它的立面处理直率地反映出框架结构的特征，大部分采用横

3、向长窗。 自C.P.S.百货公司大厦问世以后，因采用框架结构而诞生的横向扁平窗成为风靡一时的新形式，被人们赠以 “芝加哥窗”的美名。该建筑是一座跨世纪的建筑，它既包涵着过去，又启示了未来51.1.1.2古典复兴 1893年，芝加哥博览会后，高层建筑的发展中心由芝加哥逐渐装异到纽约。此时，在运用新材料，新结构的基础上，将建筑功能与建筑风格联系起来，呈现出折中主义的面貌。6克莱斯勒大厦威廉范阿伦克莱斯勒大厦是受克莱斯勒汽车制造公司的创建者沃尔特P克莱斯的委托而建造的。它建于1926年1931年，坐落在美国纽约市。它是第一座摩天大楼，高度超过305米77层。右图：金属鹰滴水嘴从61楼上凝视着下面的街

4、道。沃尔特P克莱斯勒要求将它们制成看上去与汽车散热器帽盖的装饰物一样，作为他显赫的汽车制造帝国的标记。7 克莱斯勒大厦是高319米（1,047英尺），在1931年帝国大厦完工前一直是最高大楼。 克莱斯勒大厦被视为一个典型的装饰艺术建筑，大多数的当代建筑师认为克莱斯勒大厦仍是纽约市最优秀的装饰艺术大楼。81.1.1.3现代主义 以密斯为代表的讲究技术精美的倾向占据主导地位，简洁的钢结构玻璃盒子到处盛行。 芝加哥湖滨公寓 马赛公寓 世贸中心双塔大楼9芝加哥湖滨公寓 该公寓位于美国芝加哥密歇根湖畔，建于1951年1953年，由建筑师密斯设计， 公寓由两幢26层高的“方盒子”组成，全部由钢和玻璃标准件

5、构成，内部大空间可由住户随意进行灵活隔断。这种形式的建筑成为以后美国以至全世界所流行的玻璃盒子式摩天楼的“样板”，被人们称为“密斯风格”。 10马赛公寓 勒柯布西耶认为在现代条件下，城市既可以保持人口的高密度，又可以形成安静卫生的环境。他的理想的现代城市就是中心区有巨大的摩天大楼，外围是高层的楼房，楼房之间有大片的绿地，现在化的整齐的道路网布置在不同标高的平面上，人们生活在“居住单位”中。 11 马赛公寓长165米，宽24米，高56米。地面层是敞开的柱墩，上面有17层，其中1-6层和9-17层是居住层，可住337户1600人。这里有23种适合各种类型住户的单元，从单身汉到有八个孩子的家庭都可找

6、到合适的住房。大部分住户采用“跃层式”的布局，有独用小楼梯上下联接；每三层只需设一条公共走道，节省了交通面积。 12世贸中心双塔大楼 世贸中心全称纽约世界贸易中心（World Trade Center，1973年2001年9月11日，简称世贸中心）原为美国纽约的地标之一，山崎实设计， 建于1962年1976年。占地6.5公顷，由两座110层（另有6层地下室）高411.5米的塔式摩天楼和4幢办公楼及一座旅馆组成。摩天楼平面为正方形，边长63米，每幢摩天楼面积46.6万平方米。在2001年9月11日的9.11恐怖袭击事件中坍塌。 1314纽约世界贸易中心110110层层412m412m高，采用框筒

7、高，采用框筒结构内设粘弹性阻尼装置结构内设粘弹性阻尼装置（美籍日裔山崎实设计）（美籍日裔山崎实设计）151.1.1.4 后现代主义 60年代末，在现代建筑的主流下，建筑思潮向多元化发展，后现代主义建筑创作蓬勃发展。 结构技术 环境概念 生态技术 在多元化的建筑发展中日益受到到重视16 东京世纪塔（结构艺术风格） 香港中银大楼（结构艺术风格） 劳埃德大夏（高技派） 香港汇丰银行（高技派） 法兰克福商业银行（生态型）1719821982年底设计年底设计，19851985年年4 4月动工，月动工，19901990年年5 5月建成月建成，楼高楼高315315米（连通讯天线在米（连通讯天线在内为内为36

8、7.4367.4米），米），7070层层。 18平面简图平面简图角柱角柱南立面巨型桁架南立面巨型桁架 英国伦敦、1986年，由理查德罗杰斯设计（巴黎逢皮杜艺术中心设计者） 夸张地使用高科技特征，不断暴露结构，大量使用不锈钢、铝和其它金属材料，形成闪闪发光科幻般的建筑。 但结构是承担单向楼板的钢筋混凝土框架，柱缺直接的侧向支撑1920建于建于19961996年，高年，高190m190m，6161层，英层，英国建筑师诺国建筑师诺曼曼福斯特与英国福斯特与英国Ove Arup & Ove Arup & PartnersPartners公司工公司工程师合作设计，程师合作设计，“世界上第一

9、座世界上第一座生态型超高层建生态型超高层建筑筑 ” ”。21法兰克福商业银行总部大22法兰克福商业银行总部大楼当今的世界十大高层建筑第一：阿联酋哈里发塔（迪拜塔）828m第二：上海中心大厦 632m（主体高580m ）第三：纽约自由塔 541m（主体417m）第四：台北101大厦 508m（顶层楼板高449m）第五：上海环球金融中心 492m第六：吉隆坡双塔 452m第七：广州塔（塔体450m加天线600m）第八：芝加哥希尔斯大厦443m第九：广州国际金融中心 438m第十：上海经贸大厦 421m2324哈利法塔原名迪拜塔，位于阿拉伯联合酋长国迪拜，有160层，总高828米。由韩国三星公司负责

10、营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。25上海中心大厦方案由美国Gensler建筑设计事务所完成，主体建筑结构高度为580米，总高度632米，总投入将达148亿元，占地约3万，总面积574058。地下5层，地上124层，为钢筋混凝土核心筒-外框架结构。开工时间2008年11月29日，预计2014年竣工交付使用。26自由塔方案由Skidmor/Owings/Merri事务所的David Childs设计，主体建筑结构高度为417米，总高度541.3米，地下4层，地上82层，钢筋混凝土结构，顶部建有风力发电机。开工时间2006年4月27日，预计201

11、3年竣工交付使用。27设计师李祖原，总高508米，主体449米，地上101层，地下5层，钢筋混凝土巨型结构，开工时间1999年7月，2003年10月17日竣工。2820032003年年2 2月月2323日破土动工，日破土动工，20082008年建成，年建成，492m492m高，地上高，地上101101层，层，地下地下3 3层，底部尺寸层，底部尺寸57.95m57.95m 57.95m57.95m，高宽比，高宽比8.498.49，日资建造，日资建造，美国美国KPFKPF设计事务所威廉设计事务所威廉佩德佩德森设计（华东建筑设计院为设计森设计（华东建筑设计院为设计顾问顾问 ），采用中美规范），采用中

12、美规范。 293028283030层层52525555层层88889191层层31框框 架架剪力墙剪力墙框架框架-剪力墙剪力墙筒体筒体其它其它钢钢砼砼组合构件组合构件混合结构混合结构32抗侧力体系由单重到双（多）重抗侧力体系由单重到双（多）重 由平面到空间由平面到空间桁架应用桁架应用趋向周边布置结构趋向周边布置结构用巨型结构应对不规则挑战用巨型结构应对不规则挑战33超高层建筑发展简况超高层建筑发展简况上海金茂上海金茂421m石油双塔石油双塔452m环球金融环球金融492m341.1.2高层建筑的分类 P6 材料高强化材料高强化 建筑轻量化建筑轻量化 结构混合化结构混合化 动力反应智能化动力反应

13、智能化351.2 高层建筑结构与造型 1.2.1结构形式 砌体结构 钢筋混凝土结构 钢结构 钢-钢筋混凝土结构361.2.2结构体系 框架结构 剪力墙结构 筒体结构 组合体系37 结构特点结构特点38水平力作用下变形水平力作用下变形柱弯矩柱弯矩3940 适用尺度适用尺度 概念设计概念设计梁端塑性铰梁端塑性铰柱端塑性铰柱端塑性铰41填充墙使柱剪切破坏填充墙使柱剪切破坏42蒸压加气砼墙板蒸压加气砼墙板434445 结构特点结构特点46eqEI整体整体小开口小开口框架框架变形变形47地上地上101101层层，地下地下4 4层层4819791979年设计年设计（广州市设计院广州市设计院）主体高主体高9

14、0.35m90.35m，总高，总高100m100m地下、主体地下、主体3333、屋顶、屋顶3 3层层单位自编通用程序单位自编通用程序砼：砼：1 11515层层300300# #， 16162424层层300300# # 2525层以上层以上200200# #墙厚墙厚450mm450mm200mm200mm板厚板厚200mm200mm4950建设部设计院设计建设部设计院设计19871987年建成开业，年建成开业，8 8度设防度设防主体高主体高85m85m，总高，总高104.4m104.4m地下地下3 3、主体、主体2727、屋顶、屋顶4 4层层单位自编通用程序单位自编通用程序砼：砼：1 1、2

15、2层层350350# #，其余，其余300300# #墙厚墙厚600mm600mm200mm200mm板厚板厚180mm180mm120mm120mm5154.1m54.1m14.6m14.6m67.4m67.4m14.6m14.6m52深圳市建筑设计院深圳市建筑设计院设计设计19841984年设计，年设计，6 6度设防度设防主体高主体高78.4m78.4m，总高，总高86.4m86.4m主体主体2828、屋顶、屋顶4 4层层ETSETS3 3-中建院程序中建院程序砼：砼：1 16 6层层300300# #， 7 71717层层250250# # 1818层以上层以上200200# #墙厚墙厚

16、500mm500mm180mm180mm板厚板厚130mm130mm5354 结构特点结构特点上海交大包兆龙图书馆上海交大包兆龙图书馆55565758上海华东建筑设计院上海华东建筑设计院设计设计19881988年建成开业，年建成开业，7 7度设防，度设防， 主体高主体高95m95m，总高，总高103.7m103.7m地下地下2 2、主体、主体3434、屋顶、屋顶1 1层层单位自编空间杆单位自编空间杆- -薄壁杆程序薄壁杆程序砼：砼：300300# #，一般柱一般柱700mm700mm700mm 700mm 墙厚墙厚300mm300mm180mm180mm板厚板厚160mm160mm590.00

17、095.00060兵器工业部第五设计研究院兵器工业部第五设计研究院设计设计19841984年设计，年设计，6 6度设防度设防主体高主体高81.6m81.6m，总高，总高84.49m84.49m地下地下1 1、主体、主体2323、屋顶、屋顶2 2层层程序：上海建研院程序：上海建研院TSPTSP 北京市院北京市院SPSSPS-301-301 北大袁明武北大袁明武SAPSAP-81-81砼：砼：450450# #200200# #一般柱一般柱800mm800mm700mm 700mm 墙厚墙厚400mm400mm200mm200mm板厚板厚160mm160mm6162华森建筑与工程设计顾问公司华森建

18、筑与工程设计顾问公司设计设计19851985年设计，年设计，6 6度设防度设防钢框架钢框架- -钢骨砼墙结构钢骨砼墙结构主体高主体高151m151m，总高，总高164m164m，高宽比，高宽比4.24.2地下地下1 1、主体、主体4040、屋顶、屋顶2 2层层程序：美国程序：美国STRUDLSTRUDL砼：砼：400400# #300300# #箱型钢柱箱型钢柱1070mm1070mm1070mm1070mm130mm 130mm 墙厚墙厚800mm800mm压型钢板压型钢板- -砼板砼板115mm115mm166mm166mm挖孔桩基挖孔桩基63R1R964中心支撑中心支撑656667偏心支

19、撑偏心支撑6869 结构特点结构特点70核心筒核心筒剪力墙剪力墙外围外围框架框架位移曲线位移曲线核心筒核心筒外围框架外围框架框架框架-核心筒核心筒q71 适用尺度适用尺度 概念设计概念设计抗震非建议布置抗震非建议布置抗震建议布置抗震建议布置结构布置梁与伸臂72华东建筑设计院华东建筑设计院设计设计19841984年设计，年设计，7 7度设防，度设防，主体高主体高106.5m106.5m，高宽比，高宽比3.743.74地下地下1 1、主体、主体2727、屋顶、屋顶2 2层层自编空间杆自编空间杆- -薄壁程序薄壁程序砼：砼：300300# #250250# #柱柱1200mm1200mm1200mm

20、1200mm，角柱角柱L2000mmL2000mm2000mm2000mm1000mm 1000mm 墙厚墙厚400mm400mm250mm250mm板厚（肋形）板厚（肋形）100mm100mm箱基箱基738.5m8.5m7.5m7.5m9m9m9m74设计设计 美国芝加哥设计事务所美国芝加哥设计事务所施工施工 上海建工集团总承包上海建工集团总承包19981998年建成，投资年建成，投资5.65.6亿美元亿美元主体高主体高372.1m372.1m，总高，总高421m421m，地下地下3 3、主体、主体8888、屋顶、屋顶2 2层层高宽比高宽比6.96.9（核心筒（核心筒12.412.4）8 8

21、根外柱：根外柱：1.5m1.5m5m1m5m1m3.5m3.5m筒壁厚筒壁厚800mm800mm450mm450mm7 7度地震作用下度地震作用下/H=1/845/H=1/845， /h=1/750/h=1/750风荷载作用下风荷载作用下/H=1/760/H=1/760， /h=1/730/h=1/7307576建筑设计建筑设计 美国建筑设计有限公司美国建筑设计有限公司张国言设计事务所设计事务所张国言设计事务所设计事务所结构设计结构设计 新日本制铁株式会社新日本制铁株式会社茂盛工程顾问有限公司茂盛工程顾问有限公司 施工单位施工单位 深圳建升和钢结构公司深圳建升和钢结构公司钢框架钢框架-RC-R

22、C核心筒核心筒- -伸臂伸臂结构结构19961996年建成年建成主体高主体高352m352m，总高，总高384m384m，高宽比高宽比8.758.75（核心筒（核心筒2525）地下地下3 3、主体、主体6969、屋顶、屋顶8 8层层77标准层平面标准层平面68.5m8.7m12.5m12.5m8.7m8.7m 8.7m 8.7m35.5m11.75m11.75m12m781-12-21122首层平面首层平面79 结构特点结构特点808182 适用尺度适用尺度 概念设计概念设计圆形框筒裙梁及角柱尺寸高宽比长宽比底部转换8384一期一期19891989年建成年建成, 8.6, 8.6万万m m2

23、2, ,主体高主体高150m150m，总高，总高155m155m，地下地下2 2、主体、主体3939、屋顶、屋顶1 1层层高宽比高宽比3.33.3（核心筒（核心筒7.147.14）8 8度抗震设防度抗震设防单位建筑面积用钢量单位建筑面积用钢量139kg/m139kg/m2 2853m15=45m12m12m3m7=21m45m8619921992年建成，地下年建成，地下3 3层，地上层，地上7878层，主体高层，主体高301m301m，桅杆高，桅杆高372m372m，高宽比，高宽比8.648.6487二层平面二层平面标准层平面标准层平面4.6m柱宽1.5m9.2m88建于建于19961996年

24、，地下年，地下2 2层，地层，地上上7878层，主体高层，主体高323m323m，桅，桅杆杆391m391m，当时为世界最高，当时为世界最高砼结构，砼结构，1 14 4层层4 4根根L L形角形角柱，第柱，第5 5层设转换层，以上层设转换层，以上外框筒柱距外框筒柱距7.5m7.5m，裙梁跨，裙梁跨高比约高比约5 5，第，第2525、4444、6565层层裙梁截面增大，以减少侧裙梁截面增大，以减少侧移。移。891 14 4层层标准层标准层90 结构特点结构特点9192One Magnificent Mile Building93 结构特点结构特点94建于建于19901990年，年，林同炎公司设林同炎公司设计，计，8282层，层，331m331m9519831983年设计年设计（广东省建筑广东省建筑设计院容柏生设计院容柏生）， 地下地下1 1层，地上层，地上3333层，屋顶层，屋顶5 5层，层，114m114m，建设部科技进步二，建设部科技进步二等奖等奖。961.8m2.9m4.25m5.5m4.25m97李祖原建筑师事务所李祖原建筑师事务所 巨型框架巨型框架-核心筒核心筒耗资耗资580580亿新台币亿新台币（合人民币（合人民币144144