第四章--高层建筑.ppt

高层建筑 据记载 世界上第一幢近代高层建筑出现在美国的芝加哥 这幢高层建筑是美国家庭保险公司大楼 HomeInsurance 10层 55米高 建于1884年 随后 建造高楼在美国蔚然成风 纽约的曼哈顿由于有得天独厚的自然条件 无数高楼如雨后春笋般出现 到20世纪初 美国超过200米的高层建筑已经有10幢 无论在数量 还是在层数和高度方面 始终居于世界领先地位 30年代以后 美国高层建筑的建设进入鼎盛时期 1930年纽约建成了319米高的克莱斯勒大厦 1931年建成了381米高的帝国大厦 1933年建成了259米高的洛克菲勒中心大厦 都成为这一阶段高层建筑发展的代表作 在其后数年里 纽约帝国大厦一直在高层建筑中独占鳌头 保持世界最高建筑物的纪录达41年之久 1883年美国在芝加哥由称为 摩天楼2之夫 的詹莱 B Jenney 建造的11层住宅保险大楼 是世界最先用铁框架 部分钢架 承受全部大楼的重力 外墙仅为自承重墙的高层建筑 步入70年代 打破帝国大厦最高纪录的是美国世界贸易中心大厦 这两座双峰并立的摩天大厦高417米和415米 110层 它再次刷新了美国高层建筑的纪录 不久 美国芝加哥建成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的发展和人们生活的需要而发展起来的 是商业化 工业化和城市化的结果 而科学技术的进步 轻质高强材料的出现以及机械化 电气化 计算机在建筑中的广泛应用等 又为高层建筑的发展提供了物质和技术条件 美国世贸中心 高楼满足人类欲望 危楼高百尺 手可摘星辰 不敢高声语 恐惊天上人 诗人李白感慨山顶寺庙之高 欣喜于与天上人擦肩而过 若他活到今日 站到450米的世界第一高楼 吉隆坡石油大厦顶时 又会做何感想呢 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幢高层建筑 自此 摩天大厦以飞快的速度覆盖了芝加哥 纽约 成为 一种独特的美国艺术形式 然而在以著名建筑师菲利普 约翰逊为首的一大批人已拒绝在美国建造摩天大楼的同时 环太平洋西岸亚洲国家及地区成为高层建筑的新生地 且有愈演愈烈之势 形成这 巅风 的原因种种 可以简单概括为几个方面 城市人口持续增长 土地资源紧缺 促使城市建筑向高空延伸 科学技术进步 新材料新工艺涌现 使人们在高空居住和工作成为可能 建筑师和开发商以建筑高度之最为骄傲 是否拥有高之又高的楼成为衡量一个国家实力的标准之一 第一幢高层建筑出现在美国美国家庭保险公司大楼 在欧洲虽然高层建筑一直在不断地发展 现今同样也是高楼林立 但是它却从来没有得到过世界高层建筑的桂冠 东欧在50年代建造了两座摩天大楼 一座是前苏联在1953年建造的莫斯科国立大学主楼 高239米 26层 另一座是波兰在1955年建造的华沙文化宫大厦 高231米 42层 这两座摩天大楼一直到80年代还保持着欧洲最高建筑的纪录 法国巴黎在1973年建造了229米高的蒙巴那斯大厦 90年代后 德国法兰克福商品交易会大厦竣工 这座257米高的建筑成为欧洲第一摩天大楼 但不久又被建造在同一地点的 高259米的商业银行大厦超过 法兰克福商业银行大厦 伦敦大桥塔 亚洲高层建筑不甘势弱 日本 于1968年首次建成了36层的霞关大厦 东京阳光大楼 60层 高226米 80年代后 亚洲的高层建筑得到了非常迅速的发展 日本建造了东京市政厅大厦 48层 高243米 成为当时日本的最高建筑 进入90年代 日本不断在酝酿着更高的建筑 横滨标志大厦建成于1993年 地下3层 地上73层 高度达296米 在世界高层建筑的排名中进入了前30位 新加坡在1986年建成了280米高的海外联合银行中心和235米高的财政部办公楼两座摩天大厦 到1995年已有四座高层建筑超过了230米 同样 马来西亚的吉隆坡 韩国汉城和泰国曼谷也相继在高层建筑方面有所建树 引起世界瞩目 被称做钢筋混凝土森林的香港是世界上最拥挤的地方之一 在50年代就开始兴建高层建筑 并建成了当时最高的康乐中心大厦 52层 高179米 由于经济起飞 商业金融业的发达 香港的高层建筑在60年代至70年代迅速发展 高216米 65层的合和中心大厦的建成 成为当时亚洲最高的建筑物之一 80年代香港建成了外形独特的香港上海汇丰银行总部大厦 楼高48层 178 8米 1989年建成的中国银行大厦高达369米 72层 成为香港的标志性建筑 也是当时世界五幢最高的建筑之一 1993年香港中环广场大厦建成 高374米 78层 是香港目前最高的摩天大楼 也同样跻身于世界最高建筑物前10名之列 我国高层建筑的建造始于50年代 60年代已经有较多的高层建筑落成 其中最高的是27层的广州宾馆 高87米 而70年代最高建筑的代表作是广州白云宾馆 33层 高112米 步入80年代 我国高层建筑得到高速度的发展 据记载 1980年 1984年间所建的高层建筑相当于以前三十多年中兴建的总和 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 我国的高层建筑数量更多 遍布各地 其中深圳市数百座高层建筑拔地而起 成为建筑发展史上的奇迹 这时的高层建筑层数和高度都有了突破 北京京广中心大厦 57层 208米 广州广东国际大厦 63层 高200 8米 深圳国贸大厦 53层 高160米 等都在50 60层之上 高度都突破了或接近了200米 成为我国这时期的几幢最高的建筑物 进入90年代 我国的一些中等城市已建起了40层以上的高层建筑 在一些发达的地区 80层的摩天大楼也相继问世 广州中天大厦 80层 322米 深圳地王大厦 81层 325米 都是近年来我国最高的摩天大楼 还有更高的大楼正在设计与建造之中 上海的浦东是继深圳后兴建高层建筑的另一个奇迹 1995年底已建成高层建筑117幢 雄踞黄浦江东畔的中华第一高楼 高420米 88层的上海金茂大厦已在1998年宣告落成 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 全球最高建筑前20位 全球最高建筑前20位 1 一般情况 高层房屋的平面一般为 方形 条形 工字形 形 口字形或L形 特殊情况下可做成圆形 Y形或多边形等较复杂的形状 在我国多层居住和办公房屋乃至轻型工业房屋一般采用混合机构建造 必要时才采用钢筋混凝土结构 我国混合机构房屋已砌至11层 局部12层 国外有建筑成20层以上的砌体承重结构 砖石结构高度受到限制主要是其在水平荷载下抗拉 抗剪强度低 两个解决的方法 一是砌体只承受垂直荷载 而所有的水平荷载由楼梯 电梯间等构成的钢筋混凝土内筒承担 二是采用配筋砌体并对墙施加预应力 钢和钢筋混凝土两种材料都是建造高层建筑的重要材料 但各自有着不同的特点 钢材强度高 任性大 易于加工 高层钢结构具有结构断面小 自重轻 抗震性能好等优点 钢结构构件可在工厂加工 能缩短现场施工工期 施工方便 但是高层钢结构用钢量大 造价很高 而且钢材耐火性能不好 需要大量防火涂料 增加了工期和造价 因此在我国 在高度超过100m是可酌情采用 钢筋混凝土结构造价较低 且材料来源丰富 并可浇注成各种复杂断面形状 还可以组成多种结构体系 可节省钢材 承载力也不低 经过设计 可获得较好的抗震性能 因而在发展中国家 包括我国 大都采用钢筋混凝土建造高层建筑 国外大型预制构件 高层建筑的受力特点 水平因素 水平荷载和地震作用 成为决定因素 轴向变形不容忽视 侧移成为控制指标 结构的延性是重要的设计指标 2 变形缝 在一般的房屋结构的总体布局中 考虑到沉降 温度收缩和体型复杂对房屋结构的不利影响 常常用沉降缝 伸缩缝或防震缝将房屋分成若干独立的部分 从而消除沉降差 温度应力和体型复杂对结构的危害 但在高层建筑中 常常由于建筑使用要求和立面效果考虑 以及防水处理困难等 希望少设或不设缝 特别是在地震区 由于缝将房屋分成几个独立的部分 地震时常因为互相碰撞而造成震害 伸缩缝 解决由于建筑超常而产生的伸缩变形 沉降缝 解决由于建筑物的高度不同 重量不同 平面转折部位等而产生的不均匀沉降变形 防震缝 解决由于地震时产生的互相撞击变形 因此 在高层建筑中 目前的趋势是避免设缝 并从总体布局上或构造上采取相应的措施来减少沉降 温度收缩和体型复杂引起的问题 在日本 习惯的做法是10层以上的建筑不设缝 沉降缝及其他减少沉降危害的措施 1 利用压缩性小的地基 减少总沉降量及沉降差 2 高低部分的结构及基础设计成整体 但在施工时将它们暂时断开 待主体结构施工完毕 已完成大部分沉降 50 以上 以后再浇灌连接部分的混凝土 将高低层连成整体 这种缝称为后浇施工缝 3 就裙房做在悬挑基础上 这样裙房与高层部分沉降一致 不必用沉降缝分开 伸缩缝及减少温度伸缩影响的措施 1 设后浇带混凝土早期收缩的大部分 建筑物过长 可在适当距离选择对结构无严重影响的位置设后浇缝 通常每隔30 40米设置一道 后浇缝保留时间一般不少于一个月 在此期间 收缩变形可完成30 40 后浇缝的浇注时间宜选择气温较低时 因为此时的主体 混凝土处于收缩状态 2 设控制缝当估计结构可能发生裂缝时 可人为控制其位置 使裂缝有规律的发生在对结构和建筑影响最小的部位 这种缝称控制缝 控制缝的间距不宜太大 一般在10米左右 3 局部设伸缩缝由于结构顶部及底部受的温度应力较大 因此在高层建筑中可采取在上面或下面几层局部设缝的办法 约1 4全高 加拿大多伦多海港广场公寓大楼 4 从布置及构造方面采取措施减少温度应力的影响由于屋顶受温度影响较大 通常应采取有效的保温隔热措施 例如 可采取双层屋顶的做法 或者不使屋面连成整片大面积平面 而做成高低错落的屋面 广州白云宾馆采用后者 避免设防震缝的方法是 优先采用平面布置简单 长度不大的塔式楼 在体型复杂时 采取加强结构整体性的措施而不设缝 3 高层建筑的结构体系 框架结构体系由梁 柱构件组成的结构成为框架 整幢结构都由梁 柱组成 就称为框架结构体系 有时称为纯框架结构 在框架体系中 有抗弯框架和支撑框架 优点 主体性好 自重轻 空间布置灵活缺点 高度高时 侧向变形大 限制高度 剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为承重竖向荷载 抵抗水平荷载的结构 称为剪力墙结构体系 剪力墙一般为一段钢筋混凝土墙体 它在水平面上刚度和承载力很大 因此除承受垂直荷载外 还能很好的承受水平剪力 优点 整体性好 刚度大 在水平荷载下侧向变形小 承载力容易满足 缺点 剪力墙间距不能太大 平面布置不灵活 不能 满足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 使框架和剪力墙两者结合起来 取长补短 共同抵抗水平荷载 就组成了框架 剪力墙结构体系 如果剪力墙布置成筒体 又可称为框架 筒体结构体系 框架 剪力墙 筒体 结构中 由于剪力墙刚度大 剪力墙将承受大部分水平力 有时可达80 90 是抗侧力的主体 整个结构的侧向刚度大大提高 框架则承担竖向荷载 提供了较大的使用空间 同时也承担少部分水平力 优点 刚度和承载力大大提高 在地震作用下层间变形减少 广州中天广场大厦 内芯和外伸结构体系内芯一般为刚性大的结构如剪力墙结构 外伸结构为与内芯刚性连接的水平结构 一般为刚度很大的钢筋混凝土梁或刚桁架 有时高度即为层高 故往往设置在设备层 地王大厦 深圳信兴广场地王大厦1993年动工 1996年建成 总建筑面积27 3万平方米 包括写字楼 高级公寓及大型购物商场 其主体结构高325米 是深圳最高的建筑 亦是最为外界熟悉的深圳的标志性建筑 大厦采用钢结构 整个主体建筑由钢结构及混凝土核心筒结构组成 香港建设承担了该项目的设计与建筑安装总承包 位于马来西亚首都吉隆坡的两座完全相似 高达1483英尺 452 315m 的佩特纳斯塔楼这两座88层塔楼包含800万平方英尺 74 32万 以上办公面积 150万平方英尺 13 935万 购物与娱乐设施 4500辆车位的地下停车场 一个石油博物馆 一个。