对我国高层建筑体系发展的研究

王广振 吴纪达 侯明阳 王彦伟（山东科技大学土木工程防震减灾实验室山东青岛，266590，山东科技大学土木与建筑学院山东青岛，266590）

对我国高层建筑体系发展的研究

王广振 吴纪达 侯明阳 王彦伟
（山东科技大学土木工程防震减灾实验室山东青岛，266590，山东科技大学土木与建筑学院山东青岛，266590）

本文首先对我国高层建筑体系进行了分析，对我国高层建筑的发展、特点以及各种规范进行了介绍，并对今后的发展进行了展望。我国高层建筑正日趋高度不断增加，体型更加复杂，并且钢筋混凝土结构应用越来越多，同时抗风、抗震问题得到了更好的解决。针对我国高层建筑超高、复杂、混合的特点，我们要加强高层建筑的相关研究工作，为我国建设打下基础。

高层建筑；钢-混凝土混合结构；组合结构

引言

我国的高层建筑发展始于20世纪初， 1921 年至1936 年，在上海、广州首先出现了一些高层建筑物。50年代到70年代高层建筑出现了一定的发展，知道80年代我国高层建筑才得到快速的发展。1990到2010年我国高层建筑的发展取得了可观的成绩。近几年，我国上海、广州、香港等地建设出了世界级的高层建筑。本文就我国高层建筑发展的特点、高层建筑结构设计研究和标准规范编制等方面进行了详细的介绍。

1 我国高层建筑结构发展的特点

通过对我国高层建筑体系的研究得出我国高层建筑的发展具有：高度增加、体型日趋庞大、新型混合结构不断涌现。

1.1 建筑高度不断增加

十九世纪20年代到30年代我国高层建筑首先出现在上海、广州，主要的代表性建筑有：上海大厦、上海国际饭店等；解放后我国高层建筑的发展加快，建成了47.5m高的北京民族饭店，1968年建成的广州宾馆；70年代建成的114m高的广州白云宾馆是我国高层建筑的里程碑事件；1980年以后随着改革开放的进行，我国的经济得到了快速发展，我国高层建筑的发展取得了可观的成就：1990年建成了208m高的北京京广中心，1992年建成的广东国际大厦高达200m1998年建成的420m的上海金茂大厦更是举世瞩目。

通过调查资料，到2008年我国150m以上的高层建筑已经达到200多栋，但是这些高层建筑在我国分布也不均匀大多分布在东南沿海地区。2006年国际高层建筑与城市协会出版的世界上最高的101栋高层建筑统计，在所列的101栋高层建筑中我国拥有33栋其中大陆占有20多栋，这个客观的数据表明我国高层建筑建设已经居于世界前列。

1.2 结构体型日趋复杂

随着建筑行业的不断发展，我国高层建筑仅仅在功能方面满足要求是不够的，建设者在结构体型方面也不断进行改造，高层建筑体系的发展得到了进一步的优化。

随着改革开放的进行，我国经济得到了迅速的发展，高层建筑的建设也展现出新的潮流，结构更加完善、体型更加复杂、形体更加特殊。特别是近几年我国高层建筑出现了各种体型复杂的建筑物以及连体结构还有各种混凝土结构也在高层建筑中得到应用，以往的设计规范以及设计标准已经难以满足新型的复杂的体系。主要的体现是抗震设计无法满足要求，抗震设计很多都不规范。例如在日本神户、中国台湾及2008 年的5.12汶川地震中，一些特别不规则建筑受到严重破坏。

1.3 超高层建筑以钢-混凝土混合结构为主

我国高层建筑的结构与国外高层建筑结构有所不同，国外主要是以纯钢结构为主，而我国则以混凝土混合结构更多。据统计中国高层建筑中混合组合结构占很大的比例，在不同的高度上所占比例也有所不同，150m以上的高层建筑混合、组合结构约占22.3%； 200m以上的高层建筑混合结构约占43.8%；300m以上的高层建筑，混合、组合结构约占66.7%。我国正在建设的高层建筑也主要采用的是混合、组合结构这也是我国高层建筑走在国际前列的一大表现。

2 高层建筑物的发展趋势

2.1 构件立体化

高层建筑在受到水平荷载压力时，维持稳定性需要依靠竖向构件提供的作用力来提高稳定性。在所有的竖向构件中各类构件的抗推刚度也有所不同，竖向线形抗推刚度很小；竖向平面构件只在平面内有具大的抗推力度。我国高层建筑运用的结构中有由4片墙或者密柱围成的墙筒和框筒，他们的基本原件虽然是线性构件或者平面构件，但是已经转变成了立体构件，其力臂的抗力也就是横截面受压区中心到受拉区中心的距离很大，从而适用于层数很多的高层建筑。

2.2 结构支撑化

我国将高效的侧力构件框筒应用于高层建筑，然而这种构件也有弊端它的抗剪刚度和水平承载力受到它固有剪力滞后的影响得到削弱。尤其是高层建筑的尺寸变得越来越大，建筑功能的要求提高而需要增大柱距，相应的剪力滞后效应就变得更大。致使翼缘框架抵抗倾覆力矩的作用大大降低。

为了提高筒状结构的效用，在高层建筑中发挥更好的作用。我们在框筒中增设了抗剪力墙板。同时在如果将承担压力的或者拉力的构件，由原来的在建筑周边分布转向分布在房间四角在转角的地方形成柱子，最后连成一个立体支撑结构，将会有效的改善我国的高层建筑。巨大角柱在抵抗倾覆力时能形成最大的力臂，这个优点使得框筒结构更能发挥结构作用。例如中国香港的中国银行大厦就采用了筒体结构，极大的降低了钢材的使用量。

2.3 形体多样化

建筑师在建设高层建筑的过程中，也渐渐地追求建筑的个性化，高层建筑的平面、体型的新颖以及特性，平面形状不再单一出现了扇形、八角形、圆形，立面出现了外挑、内敛、立体、连体等结构，这些变化为结构设计的标准和规范提出了更高的要求。

2.4 材料高强度化

随着建筑高度的增加, 结构面积占建筑使用面积的比例越来越大, 为了改善这一不合理状况, 采用高强度钢和高强度混凝土势在必行。

随着建筑结构对混凝土要求的不断提高以及混凝土材料的研发的不断发展，混凝土在韧性以及强度等级方面得到改善。如今的高层建筑中已经大量应用C80 和C100 强度等级的混凝土。这种高强度混凝土在减少构件的自重的同时还可以减少构件的尺寸，极大的推动了未来高层建筑的发展。随着高层建筑的发展，高层建筑中钢材的运用也得到改善，更多的运用具有良好的可焊性的厚钢板，大大的提高了高层建筑的稳定性。

2.5 建筑轻量化

随着高层建筑越来越高。自重也越来越大，相应的高层建筑物对抗震要求越来越高，相应的自重变大使得对竖向构件和地基压力越来越大，也带来了许多不利的影响。为解决高层建筑自重变大的影响，目前许多高层建筑已经采用高强轻质混凝土，以减轻建筑物自重。例如，美国的52层、高218 米的贝壳广场大厦就是采用轻质高强混凝土。

3 结语

我国高层建筑物正面临着巨大的机遇和挑战，经济以及城市的快速发展，城市用地越来越少，高层建筑必然成为城市建设的发展趋势。然而高层建筑的不断发展，建筑物所需要的承载力以及抗震要求各种规范越来越高，我们要不断地提高设计理念，向各国高层建筑学习经验，加大高层建筑的研究，为我国高层建筑体系的发展做好推动力。

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