高层建筑讲义.docVIP

前言 城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志，当人们谈起举世闻名的摩天大时，往往和芝加哥、纽约这样的国际大都市联系在一起，足以说明高层建筑对城市社会形象的贡献。进入世纪90年代以来，随着社会与经济的蓬勃发展，特别是城市建设的发展，要求建筑物所能达到的高度与规模不断地增加，中国目前已建成并投入使用的上海环球金融中心,高492m，已建成并投入使的迪拜塔楼高828m，远远超过台北101大楼。高层建筑在全球范围内突飞猛进的建设，从科学技术方面看，得益于力学分析方法的发展、结构设计和工技术的进步以及现代机械和电子技术的贡献。 高层建筑结构的发展概况 高层建筑的结构体系是随社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的。早期高层建筑的发展是由于大工业的兴起促使人口向城市集中，造成城市用地紧张。为了在较小的场地范围内建造出更多的建筑面积，建筑物不得不向高空延伸，这样就由多层建筑发展为高层建筑。世界上第一幢近代高层建筑是美国艺加哥的家庭保险大楼，该楼10层，高55m，理于l885年，采用铁柱和砖墙作为结构体系。此后10年中，在芝加哥和纽约相继建成了30幢类似的高层建筑。1895年奥提斯(Otis)安全屯梯首次在纽约某16层宾馆应用。19世纪末各种型钢有很大发展，1889年巴黎埃菲尔铁塔建成，所有这些，特别是钢结构与电梯相结合，对高层建筑的发展有很大的推动作用。20世纪30年代出现了高层建筑发展的第一个高潮。1931年建成的纽约帝国大厦，102层，高381m，保持了世界最高建筑纪录达41年之久。该建筑在结构件系上采用框架支撑体系，在电梯井纵横方向设置了支撑，连接采用铆接，在钢框中填充了墙体以共同承受侧向力。 第二次世界大战使高层建筑的发展几乎处于停顿状态，直到20世纪50年代，又开始了新的发展。战后焊接在钢结构制造中的推广和50年代高强螺栓的进一步应用，使60年代以来钢结构的加工既可以在工厂焊接制造，也可以在现场螺桂安装。美国在20世纪60年代末和70年代初建成了415m和417m高的纽约世界贸易中心双塔楼、443m尚的芝加哥西尔斯大厦和344m高的芝加哥汉考克大厦等一批100层以上的超高层建筑，是这个时期最有代表性的建筑物，它们至今仍位于世界上少数最高的建筑物之列。这些建筑能达到如此新的高度，主要是因为采用了适应这种高度的新的结构体系，即60年代美国人坎思提出的框简体系，为建造超高层建筑提供了理想的结构形式。从这种体系衍生出来的筒中简、多束简和斜撑简等体系各有特色，将高层建筑的发展推向了新阶段。纽约世界贸易中心大楼在规模和技术上的创新，是前所未有的。该工程首次进行了模型风洞试验，首次采用了压型钢板组合楼板，首次在楼梯井道采用了轻质防火隔墙，首次用粘弹性阻尼器减轻风振动效应等，对后来的高层建筑结构的设计和建造都具有重要的参考价值。高层建筑结构的抗震研究，导致地震活动比较频繁的日本在1963年取消了房屋高度不得超过31m的限制，使日本的高层建筑得到了发展的空间。美国早在1957年就取消了地震区高层建筑不得超过13层的限制，推动了地展区高层建筑的发展。 钢筋混凝土高层建筑是20世纪初出现的。世界上第一幢钢筋混凝土高层建筑是1903年建成的美国辛辛那提市的英格尔斯(1ngalls)大楼，16层，高64m。钢筋混凝土高层建筑的结构体系和高层钢结构类似。它的发展也经历了由低到高的过程，目前已出现了高度超过300m的混凝土结构高层建筑。由于高性能混凝土材料的发展和施工技术的不断进步，钢筋混凝土结构仍将是今后高层建筑的主要结构体系。与全钢结构和全混凝土结构相比，钢和混凝上的组合结构具有良好的抗震性能和耐腐蚀耐火等性能，在当今的超高层建筑中应用颇多。第一幢组合结构高层建筑是1955年在华沙建成的文化科学宫大楼，42层，241m，它至今仍然是欧洲最高的建筑。香港的中国银行大厦，采用空间桁架和大截面的组合柱，是组合结构在高层建筑结构中的新发展。上海的金茂大厦，采用框架—筒体结构，在钢筋混凝土筒体的外围设置了8根截面尺寸较大的钢与混凝土组合柱，则是组合结构在高层建筑中的必威体育精装版应用。日本从20世纪80年代开始，在高层建筑结构的抗风和抗震控制中，大胆地使用了结构主动控制技术和混合控制技术，代表了现代机械和电子技术在高层建筑工程中的应用方向。 我国自行建造高层建筑是从20世纪50年代开始的。50年代中期建造了几幢8~10层的砖混结构住宅和旅馆。1959年北京建成了几栋钢筋混凝土高层公共建筑，如民族饭店(12层，47.7m)、民航大楼(15层，60.8m)。60年代，我国建成了广州宾馆(27层，88m)。70年代，北京、上海建成了一批剪力墙结构住宅(12~16层)。1974年建成了北京饭店(19层，87.15m)，使我国地震区高层建筑突破了80m。1975年．