對我國高層建筑體系發展的研究

王廣振 吳紀達 侯明陽 王彥偉（山東科技大學土木工程防震減災實驗室山東青島，266590，山東科技大學土木與建筑學院山東青島，266590）

對我國高層建筑體系發展的研究

王廣振 吳紀達 侯明陽 王彥偉
（山東科技大學土木工程防震減災實驗室山東青島，266590，山東科技大學土木與建筑學院山東青島，266590）

本文首先對我國高層建筑體系進行了分析，對我國高層建筑的發展、特點以及各種規范進行了介紹，并對今后的發展進行了展望。我國高層建筑正日趨高度不斷增加，體型更加復雜，并且鋼筋混凝土結構應用越來越多，同時抗風、抗震問題得到了更好的解決。針對我國高層建筑超高、復雜、混合的特點，我們要加強高層建筑的相關研究工作，為我國建設打下基礎。

高層建筑；鋼-混凝土混合結構；組合結構

引言

我國的高層建筑發展始于20世紀初， 1921 年至1936 年，在上海、廣州首先出現了一些高層建筑物。50年代到70年代高層建筑出現了一定的發展，知道80年代我國高層建筑才得到快速的發展。1990到2010年我國高層建筑的發展取得了可觀的成績。近幾年，我國上海、廣州、香港等地建設出了世界級的高層建筑。本文就我國高層建筑發展的特點、高層建筑結構設計研究和標準規范編制等方面進行了詳細的介紹。

1 我國高層建筑結構發展的特點

通過對我國高層建筑體系的研究得出我國高層建筑的發展具有：高度增加、體型日趨龐大、新型混合結構不斷涌現。

1.1 建筑高度不斷增加

十九世紀20年代到30年代我國高層建筑首先出現在上海、廣州，主要的代表性建筑有：上海大廈、上海國際飯店等；解放后我國高層建筑的發展加快，建成了47.5m高的北京民族飯店，1968年建成的廣州賓館；70年代建成的114m高的廣州白云賓館是我國高層建筑的里程碑事件；1980年以后隨著改革開放的進行，我國的經濟得到了快速發展，我國高層建筑的發展取得了可觀的成就：1990年建成了208m高的北京京廣中心，1992年建成的廣東國際大廈高達200m1998年建成的420m的上海金茂大廈更是舉世矚目。

通過調查資料，到2008年我國150m以上的高層建筑已經達到200多棟，但是這些高層建筑在我國分布也不均勻大多分布在東南沿海地區。2006年國際高層建筑與城市協會出版的世界上最高的101棟高層建筑統計，在所列的101棟高層建筑中我國擁有33棟其中大陸占有20多棟，這個客觀的數據表明我國高層建筑建設已經居于世界前列。

1.2 結構體型日趨復雜

隨著建筑行業的不斷發展，我國高層建筑僅僅在功能方面滿足要求是不夠的，建設者在結構體型方面也不斷進行改造，高層建筑體系的發展得到了進一步的優化。

隨著改革開放的進行，我國經濟得到了迅速的發展，高層建筑的建設也展現出新的潮流，結構更加完善、體型更加復雜、形體更加特殊。特別是近幾年我國高層建筑出現了各種體型復雜的建筑物以及連體結構還有各種混凝土結構也在高層建筑中得到應用，以往的設計規范以及設計標準已經難以滿足新型的復雜的體系。主要的體現是抗震設計無法滿足要求，抗震設計很多都不規范。例如在日本神戶、中國臺灣及2008 年的5.12汶川地震中，一些特別不規則建筑受到嚴重破壞。

1.3 超高層建筑以鋼-混凝土混合結構為主

我國高層建筑的結構與國外高層建筑結構有所不同，國外主要是以純鋼結構為主，而我國則以混凝土混合結構更多。據統計中國高層建筑中混合組合結構占很大的比例，在不同的高度上所占比例也有所不同，150m以上的高層建筑混合、組合結構約占22.3%； 200m以上的高層建筑混合結構約占43.8%；300m以上的高層建筑，混合、組合結構約占66.7%。我國正在建設的高層建筑也主要采用的是混合、組合結構這也是我國高層建筑走在國際前列的一大表現。

2 高層建筑物的發展趨勢

2.1 構件立體化

高層建筑在受到水平荷載壓力時，維持穩定性需要依靠豎向構件提供的作用力來提高穩定性。在所有的豎向構件中各類構件的抗推剛度也有所不同，豎向線形抗推剛度很小；豎向平面構件只在平面內有具大的抗推力度。我國高層建筑運用的結構中有由4片墻或者密柱圍成的墻筒和框筒，他們的基本原件雖然是線性構件或者平面構件，但是已經轉變成了立體構件，其力臂的抗力也就是橫截面受壓區中心到受拉區中心的距離很大，從而適用于層數很多的高層建筑。

2.2 結構支撐化

我國將高效的側力構件框筒應用于高層建筑，然而這種構件也有弊端它的抗剪剛度和水平承載力受到它固有剪力滯后的影響得到削弱。尤其是高層建筑的尺寸變得越來越大，建筑功能的要求提高而需要增大柱距，相應的剪力滯后效應就變得更大。致使翼緣框架抵抗傾覆力矩的作用大大降低。

為了提高筒狀結構的效用，在高層建筑中發揮更好的作用。我們在框筒中增設了抗剪力墻板。同時在如果將承擔壓力的或者拉力的構件，由原來的在建筑周邊分布轉向分布在房間四角在轉角的地方形成柱子，最后連成一個立體支撐結構，將會有效的改善我國的高層建筑。巨大角柱在抵抗傾覆力時能形成最大的力臂，這個優點使得框筒結構更能發揮結構作用。例如中國香港的中國銀行大廈就采用了筒體結構，極大的降低了鋼材的使用量。

2.3 形體多樣化

建筑師在建設高層建筑的過程中，也漸漸地追求建筑的個性化，高層建筑的平面、體型的新穎以及特性，平面形狀不再單一出現了扇形、八角形、圓形，立面出現了外挑、內斂、立體、連體等結構，這些變化為結構設計的標準和規范提出了更高的要求。

2.4 材料高強度化

隨著建筑高度的增加, 結構面積占建筑使用面積的比例越來越大, 為了改善這一不合理狀況, 采用高強度鋼和高強度混凝土勢在必行。

隨著建筑結構對混凝土要求的不斷提高以及混凝土材料的研發的不斷發展，混凝土在韌性以及強度等級方面得到改善。如今的高層建筑中已經大量應用C80 和C100 強度等級的混凝土。這種高強度混凝土在減少構件的自重的同時還可以減少構件的尺寸，極大的推動了未來高層建筑的發展。隨著高層建筑的發展，高層建筑中鋼材的運用也得到改善，更多的運用具有良好的可焊性的厚鋼板，大大的提高了高層建筑的穩定性。

2.5 建筑輕量化

隨著高層建筑越來越高。自重也越來越大，相應的高層建筑物對抗震要求越來越高，相應的自重變大使得對豎向構件和地基壓力越來越大，也帶來了許多不利的影響。為解決高層建筑自重變大的影響，目前許多高層建筑已經采用高強輕質混凝土，以減輕建筑物自重。例如，美國的52層、高218 米的貝殼廣場大廈就是采用輕質高強混凝土。

3 結語

我國高層建筑物正面臨著巨大的機遇和挑戰，經濟以及城市的快速發展，城市用地越來越少，高層建筑必然成為城市建設的發展趨勢。然而高層建筑的不斷發展，建筑物所需要的承載力以及抗震要求各種規范越來越高，我們要不斷地提高設計理念，向各國高層建筑學習經驗，加大高層建筑的研究，為我國高層建筑體系的發展做好推動力。

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