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第七章 高层建筑与材料.doc

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    • 第七章 高层建筑与材料高层建筑的定义:超过一定高度和层数的多层建筑2005年规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑《民用建筑设计通则》(GB 50352—2005)将住宅建筑依层数划分为:一层至三层为低层住宅,四层至六层为多层住宅,七层至九层为中高层住宅,十层及十层以上为高层住宅 除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑,大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑);建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑 国外:美国——24.6m或7层以上视为高层建筑;日本——31m或8层及以上视为高层建筑;英国——等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑8.1 高层建筑的发展8.1.1高层建筑发展概况1、古代建筑高度记录的保持者,主要是服务于王权的高大建筑——埃及;l 我国古代高层建筑(这个时期建筑主要为塔):河南嵩岳寺塔,高达40米;陕西西安大雁塔,高60米开元寺塔从底到塔刹尖部高度有85.6 m, 是中国现存最高佛塔;山西应县佛宫寺木塔则是世界上现存的最高大的古代木结构建筑应县木塔高67.31 m, 建成于公元1056 年这座仅使用砖石、木料、黄土等简单材料的高塔已经经受了近千年塞北风雪的袭击、七次强烈地震和二百多发炮弹的轰击, 至今依然安然无恙, 成为中华民族的骄傲。

      l 外国古代高层建筑:《圣经》提到的通天塔——巴比伦塔;金字塔是世界古代高层建筑建造技术的杰出成就;意大利最为著名的是比萨斜塔2、中世纪是寄托着人们信仰的宗教塔楼——欧洲;3、现代是以经济利益为主导的实用型高层建筑8.1.2近代高层建筑的兴起1、承重墙结构对层高的限制 进入19世纪,人口向城市集中,炼钢技术的成熟、水泥、混凝土材料的出现,为建筑结构形式向大型化发展提供了物质基础 最初建造高层建筑的结构形式仍然采用砌筑承重墙结构 1891年在芝加哥建造了一座高16层的摩那顿克大厦,下部承重墙的厚度达到了1.8m2、框架结构体系和金属材料的应用 轻型的框架结构系统: 由梁和柱构成刚性的框架, 楼板和墙体的自重首先传递到梁上,然后通过柱直接传递到基础,墙体只起围护作用而不承重,而承重的梁和柱采用具有很高强度的钢材或钢筋混凝土 1851年在英国的曼彻斯特,第一次用铸铁材料建造七层框架结构的轧棉工厂建筑物,并且首次采用I型断面的梁和柱,为以后的框架结构建筑物奠定了结构形式的基础3、构件标准化的设计思想1851年,在英国万国博览会的水晶宫,在结构形式、材料、生产方式和施工方法等方面实现了完美的统一,确立了框架体系和钢材在高层建筑中的基础地位。

      同时,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生产奠定了基础4、纵向交通手段的建立 随着楼层的增高,人们开始研究开发建筑物内部的纵向交通系统; 1851年在纽约建造的5号街饭店建筑中,最早出现了电梯; 垂直方向的交通方式开发为人们利用高层建筑提供了方便的手段5、用剪力墙增加横向刚度 随着层数增多,在风力、地震等水平荷载的作用下,建筑物的横向变形和位移增大,为了控制变形,必须增加水平方向的刚度 1891年,Rurnham和Root两位建筑师在芝加哥建造了20层高度的Masonic Temple,并在此建筑物中第一次设计使用了钢结构的剪力墙,使高层建筑的建造技术又向前迈出了一步6、混凝土材料在高层建筑中的应用 1890年代开始,混凝土作为一般的建筑材料得到承认; 1903年由佩雷设计的巴黎的富兰克林公寓大楼采用了钢筋混凝土材料同时,在美国的辛辛那提建造了16层的Ingall building,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 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8.1.3实现高层建筑的社会条件与技术条件1、社会需求2、国家相关法规3、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8.1.4现代高层建筑的发展1、世界各国把挑战新的高度作为科技水平和经济实力的象征。

      20世纪初,高层建筑最先在美国迅速发展 1905年,在纽约建成了50层的都市大厦 1931年在纽约建造了102层、高度381m的帝国大厦 1972年在纽约建成了世界贸易中心,110层,417m 1974年落成的高度443m的西尔斯大厦 1996年在马来西亚的吉隆坡落成的佩重纳斯大厦高度达到452m2、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) 1990年建成京广中心大厦(57层,208m) 1996年,深圳地王大厦,383.95米; 1997年,广州中信广场,高391米,80层; 1998年建成上海金茂大厦,88层,420m 2003年,楼高88层共420米高的际金融中心第2期落成启用。

      3、目前世界前十名高层建筑n 第一名,阿联酋的迪拜塔,高度828米,162层,2010年建成n 第二名,中国台北101大楼2004年建成,共101层,楼高509米n 第三名,上海环球金融中心,492米,101层,2008年建成n 第四名,马来西亚吉隆坡双子塔高452米,88层,1998年完工,是目前世界上最高的双子楼n 第五名,南京的紫峰大厦,高450米,88层,2009年建成n 第六名,深圳的京基金融中心,高446米,89层,2009年建成n 第七名,美国芝加哥西尔斯大厦高442米,共108层,其高度超过原纽约世贸中心,是美国最高的建筑物西尔斯大厦曾稳坐世界最高建筑物宝座20余年,直到1998年马来西亚吉隆坡的双子塔落成n 第八名,中国上海金茂大厦高421米,共88层,于1998年落成,曾经是中国大陆最高的建筑n 第九名,中国际金融中心(二期)高415米,88层,2003年建成n 第十名,中国广州中信广场大楼高391米,80层1997年建成后曾是中国大陆最高的建筑,但1998年上海金茂大厦的建成让它失去了称号8.2 高层建筑与材料、施工方法8.2.1促进建筑材料的制品化1、 高层建筑施工见同不便,施工操作难度大、危险性高。

      2、 预制化减少高空的施工操作;3、 预制构件包括: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);4、 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8.2.2半模板式楼板的开发8.2.3外墙结构形式和材料的开发1、幕墙:是高层建筑主要采用的墙体结构和材料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2、用于幕墙构件的材料有铝合金幕墙、玻璃幕墙、混凝土幕墙8.2.4用于高层建筑的结构材料1、钢结构n 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;n 工厂化生产程度高,施工简便快速;n 在外观上也具有优势;n 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2、钢筋混凝土结构n 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;n 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n 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(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。

      8.3 高层建筑与城市环境1、增加城市的现代化色彩,提高效率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、城市防灾的重要性7、通讯电波的障碍。

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