第一章高層建筑

1、11.1高層建筑概況1.1.1高層建筑的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 高層建筑是城市快速發(fā)展的結(jié)果 鋼鐵框架結(jié)構(gòu)和電梯為高層建筑產(chǎn)生發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 美國芝加哥是高層建筑發(fā)源地 芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大樓是第一棟真正意義的高層建筑 高層建筑的造型發(fā)展演變分四個(gè)時(shí)期： 芝加哥時(shí)期（18651893）、古典主義時(shí)期（18931929） 現(xiàn)代主義時(shí)期（二戰(zhàn)后1970年代）、后現(xiàn)代主義時(shí)期（1970年代至今） 2家庭保險(xiǎn)大樓家庭保險(xiǎn)大樓（Home Insurance Building） 建于1885年，位于美國伊利諾州的芝加哥，樓高10層，42米，公認(rèn)為世界第一幢摩天建筑，由美國建筑師威廉詹尼設(shè)計(jì)。1890年這座大樓

2、又加建2層，增高至55米。下面6層使用生鐵柱、熟鐵梁框架，上面4層是鋼框架，墻僅承受自己的重量。最后拆毀于1931年。 1.1.1.1芝加哥學(xué)派 首先考慮經(jīng)濟(jì)、效率、速度、面積，功能優(yōu)先，風(fēng)格次之，基本不考慮裝飾。 即“形式追隨功能”的設(shè)計(jì)思想 體型與風(fēng)格大都表達(dá)骨架建筑的內(nèi)涵，強(qiáng)調(diào)橫向水平效果，采用扁闊的大窗，即“芝加哥窗”，形成網(wǎng)格式簡單立面。34芝加哥百貨公司大廈 C.P.S.芝加哥百貨公司大廈建于18991904年間，由L.H.沙利文設(shè)計(jì)，并作為沙氏的代表作載入史冊(cè)。 在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)生變化的時(shí)刻，他主張適應(yīng)新的條件，創(chuàng)造新建筑。 它的立面處理直率地反映出框架結(jié)構(gòu)的特征，大部分采用橫

3、向長窗。 自C.P.S.百貨公司大廈問世以后，因采用框架結(jié)構(gòu)而誕生的橫向扁平窗成為風(fēng)靡一時(shí)的新形式，被人們贈(zèng)以 “芝加哥窗”的美名。該建筑是一座跨世紀(jì)的建筑，它既包涵著過去，又啟示了未來51.1.1.2古典復(fù)興 1893年，芝加哥博覽會(huì)后，高層建筑的發(fā)展中心由芝加哥逐漸裝異到紐約。此時(shí)，在運(yùn)用新材料，新結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將建筑功能與建筑風(fēng)格聯(lián)系起來，呈現(xiàn)出折中主義的面貌。6克萊斯勒大廈威廉范阿倫克萊斯勒大廈是受克萊斯勒汽車制造公司的創(chuàng)建者沃爾特P克萊斯的委托而建造的。它建于1926年1931年，坐落在美國紐約市。它是第一座摩天大樓，高度超過305米77層。右圖：金屬鷹滴水嘴從61樓上凝視著下面的街

4、道。沃爾特P克萊斯勒要求將它們制成看上去與汽車散熱器帽蓋的裝飾物一樣，作為他顯赫的汽車制造帝國的標(biāo)記。7 克萊斯勒大廈是高319米（1,047英尺），在1931年帝國大廈完工前一直是最高大樓。 克萊斯勒大廈被視為一個(gè)典型的裝飾藝術(shù)建筑，大多數(shù)的當(dāng)代建筑師認(rèn)為克萊斯勒大廈仍是紐約市最優(yōu)秀的裝飾藝術(shù)大樓。81.1.1.3現(xiàn)代主義 以密斯為代表的講究技術(shù)精美的傾向占據(jù)主導(dǎo)地位，簡潔的鋼結(jié)構(gòu)玻璃盒子到處盛行。 芝加哥湖濱公寓 馬賽公寓 世貿(mào)中心雙塔大樓9芝加哥湖濱公寓 該公寓位于美國芝加哥密歇根湖畔，建于1951年1953年，由建筑師密斯設(shè)計(jì)， 公寓由兩幢26層高的“方盒子”組成，全部由鋼和玻璃標(biāo)準(zhǔn)件

5、構(gòu)成，內(nèi)部大空間可由住戶隨意進(jìn)行靈活隔斷。這種形式的建筑成為以后美國以至全世界所流行的玻璃盒子式摩天樓的“樣板”，被人們稱為“密斯風(fēng)格”。 10馬賽公寓 勒柯布西耶認(rèn)為在現(xiàn)代條件下，城市既可以保持人口的高密度，又可以形成安靜衛(wèi)生的環(huán)境。他的理想的現(xiàn)代城市就是中心區(qū)有巨大的摩天大樓，外圍是高層的樓房，樓房之間有大片的綠地，現(xiàn)在化的整齊的道路網(wǎng)布置在不同標(biāo)高的平面上，人們生活在“居住單位”中。 11 馬賽公寓長165米，寬24米，高56米。地面層是敞開的柱墩，上面有17層，其中1-6層和9-17層是居住層，可住337戶1600人。這里有23種適合各種類型住戶的單元，從單身漢到有八個(gè)孩子的家庭都可找

6、到合適的住房。大部分住戶采用“躍層式”的布局，有獨(dú)用小樓梯上下聯(lián)接；每三層只需設(shè)一條公共走道，節(jié)省了交通面積。 12世貿(mào)中心雙塔大樓 世貿(mào)中心全稱紐約世界貿(mào)易中心（World Trade Center，1973年2001年9月11日，簡稱世貿(mào)中心）原為美國紐約的地標(biāo)之一，山崎實(shí)設(shè)計(jì)， 建于1962年1976年。占地6.5公頃，由兩座110層（另有6層地下室）高411.5米的塔式摩天樓和4幢辦公樓及一座旅館組成。摩天樓平面為正方形，邊長63米，每幢摩天樓面積46.6萬平方米。在2001年9月11日的9.11恐怖襲擊事件中坍塌。 1314紐約世界貿(mào)易中心110110層層412m412m高，采用框筒

7、高，采用框筒結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)粘彈性阻尼裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)粘彈性阻尼裝置（美籍日裔山崎實(shí)設(shè)計(jì)）（美籍日裔山崎實(shí)設(shè)計(jì)）151.1.1.4 后現(xiàn)代主義 60年代末，在現(xiàn)代建筑的主流下，建筑思潮向多元化發(fā)展，后現(xiàn)代主義建筑創(chuàng)作蓬勃發(fā)展。 結(jié)構(gòu)技術(shù) 環(huán)境概念 生態(tài)技術(shù) 在多元化的建筑發(fā)展中日益受到到重視16 東京世紀(jì)塔（結(jié)構(gòu)藝術(shù)風(fēng)格） 香港中銀大樓（結(jié)構(gòu)藝術(shù)風(fēng)格） 勞埃德大夏（高技派） 香港匯豐銀行（高技派） 法蘭克福商業(yè)銀行（生態(tài)型）1719821982年底設(shè)計(jì)年底設(shè)計(jì)，19851985年年4 4月動(dòng)工，月動(dòng)工，19901990年年5 5月建成月建成，樓高樓高315315米（連通訊天線在米（連通訊天線在內(nèi)為內(nèi)為36

8、7.4367.4米），米），7070層層。 18平面簡圖平面簡圖角柱角柱南立面巨型桁架南立面巨型桁架 英國倫敦、1986年，由理查德羅杰斯設(shè)計(jì)（巴黎逢皮杜藝術(shù)中心設(shè)計(jì)者） 夸張地使用高科技特征，不斷暴露結(jié)構(gòu)，大量使用不銹鋼、鋁和其它金屬材料，形成閃閃發(fā)光科幻般的建筑。 但結(jié)構(gòu)是承擔(dān)單向樓板的鋼筋混凝土框架，柱缺直接的側(cè)向支撐1920建于建于19961996年，高年，高190m190m，6161層，英層，英國建筑師諾國建筑師諾曼曼福斯特與英國福斯特與英國Ove Arup & Ove Arup & PartnersPartners公司工公司工程師合作設(shè)計(jì)，程師合作設(shè)計(jì)，“世界上第一

9、座世界上第一座生態(tài)型超高層建生態(tài)型超高層建筑筑 ” ”。21法蘭克福商業(yè)銀行總部大22法蘭克福商業(yè)銀行總部大樓當(dāng)今的世界十大高層建筑第一：阿聯(lián)酋哈里發(fā)塔（迪拜塔）828m第二：上海中心大廈 632m（主體高580m ）第三：紐約自由塔 541m（主體417m）第四：臺(tái)北101大廈 508m（頂層樓板高449m）第五：上海環(huán)球金融中心 492m第六：吉隆坡雙塔 452m第七：廣州塔（塔體450m加天線600m）第八：芝加哥希爾斯大廈443m第九：廣州國際金融中心 438m第十：上海經(jīng)貿(mào)大廈 421m2324哈利法塔原名迪拜塔，位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜，有160層，總高828米。由韓國三星公司負(fù)責(zé)

10、營造，2004年9月21日開始動(dòng)工，2010年1月4日竣工啟用，同時(shí)正式更名哈利法塔。25上海中心大廈方案由美國Gensler建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所完成，主體建筑結(jié)構(gòu)高度為580米，總高度632米，總投入將達(dá)148億元，占地約3萬，總面積574058。地下5層，地上124層，為鋼筋混凝土核心筒-外框架結(jié)構(gòu)。開工時(shí)間2008年11月29日，預(yù)計(jì)2014年竣工交付使用。26自由塔方案由Skidmor/Owings/Merri事務(wù)所的David Childs設(shè)計(jì)，主體建筑結(jié)構(gòu)高度為417米，總高度541.3米，地下4層，地上82層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂部建有風(fēng)力發(fā)電機(jī)。開工時(shí)間2006年4月27日，預(yù)計(jì)201

11、3年竣工交付使用。27設(shè)計(jì)師李祖原，總高508米，主體449米，地上101層，地下5層，鋼筋混凝土巨型結(jié)構(gòu)，開工時(shí)間1999年7月，2003年10月17日竣工。2820032003年年2 2月月2323日破土動(dòng)工，日破土動(dòng)工，20082008年建成，年建成，492m492m高，地上高，地上101101層，層，地下地下3 3層，底部尺寸層，底部尺寸57.95m57.95m 57.95m57.95m，高寬比，高寬比8.498.49，日資建造，日資建造，美國美國KPFKPF設(shè)計(jì)事務(wù)所威廉設(shè)計(jì)事務(wù)所威廉佩德佩德森設(shè)計(jì)（華東建筑設(shè)計(jì)院為設(shè)計(jì)森設(shè)計(jì)（華東建筑設(shè)計(jì)院為設(shè)計(jì)顧問顧問 ），采用中美規(guī)范），采用中

12、美規(guī)范。 293028283030層層52525555層層88889191層層31框框 架架剪力墻剪力墻框架框架-剪力墻剪力墻筒體筒體其它其它鋼鋼砼砼組合構(gòu)件組合構(gòu)件混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)32抗側(cè)力體系由單重到雙（多）重抗側(cè)力體系由單重到雙（多）重 由平面到空間由平面到空間桁架應(yīng)用桁架應(yīng)用趨向周邊布置結(jié)構(gòu)趨向周邊布置結(jié)構(gòu)用巨型結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)不規(guī)則挑戰(zhàn)用巨型結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)不規(guī)則挑戰(zhàn)33超高層建筑發(fā)展簡況超高層建筑發(fā)展簡況上海金茂上海金茂421m石油雙塔石油雙塔452m環(huán)球金融環(huán)球金融492m341.1.2高層建筑的分類 P6 材料高強(qiáng)化材料高強(qiáng)化 建筑輕量化建筑輕量化 結(jié)構(gòu)混合化結(jié)構(gòu)混合化 動(dòng)力反應(yīng)智能化動(dòng)力反應(yīng)

13、智能化351.2 高層建筑結(jié)構(gòu)與造型 1.2.1結(jié)構(gòu)形式 砌體結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) 鋼-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)361.2.2結(jié)構(gòu)體系 框架結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu) 組合體系37 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)38水平力作用下變形水平力作用下變形柱彎矩柱彎矩3940 適用尺度適用尺度 概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)梁端塑性鉸梁端塑性鉸柱端塑性鉸柱端塑性鉸41填充墻使柱剪切破壞填充墻使柱剪切破壞42蒸壓加氣砼墻板蒸壓加氣砼墻板434445 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)46eqEI整體整體小開口小開口框架框架變形變形47地上地上101101層層，地下地下4 4層層4819791979年設(shè)計(jì)年設(shè)計(jì)（廣州市設(shè)計(jì)院廣州市設(shè)計(jì)院）主體高主體高9

14、0.35m90.35m，總高，總高100m100m地下、主體地下、主體3333、屋頂、屋頂3 3層層單位自編通用程序單位自編通用程序砼：砼：1 11515層層300300# #， 16162424層層300300# # 2525層以上層以上200200# #墻厚墻厚450mm450mm200mm200mm板厚板厚200mm200mm4950建設(shè)部設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)建設(shè)部設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)19871987年建成開業(yè)，年建成開業(yè)，8 8度設(shè)防度設(shè)防主體高主體高85m85m，總高，總高104.4m104.4m地下地下3 3、主體、主體2727、屋頂、屋頂4 4層層單位自編通用程序單位自編通用程序砼：砼：1 1、2

15、2層層350350# #，其余，其余300300# #墻厚墻厚600mm600mm200mm200mm板厚板厚180mm180mm120mm120mm5154.1m54.1m14.6m14.6m67.4m67.4m14.6m14.6m52深圳市建筑設(shè)計(jì)院深圳市建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)19841984年設(shè)計(jì)，年設(shè)計(jì)，6 6度設(shè)防度設(shè)防主體高主體高78.4m78.4m，總高，總高86.4m86.4m主體主體2828、屋頂、屋頂4 4層層ETSETS3 3-中建院程序中建院程序砼：砼：1 16 6層層300300# #， 7 71717層層250250# # 1818層以上層以上200200# #墻厚墻厚

16、500mm500mm180mm180mm板厚板厚130mm130mm5354 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上海交大包兆龍圖書館上海交大包兆龍圖書館55565758上海華東建筑設(shè)計(jì)院上海華東建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)19881988年建成開業(yè)，年建成開業(yè)，7 7度設(shè)防，度設(shè)防， 主體高主體高95m95m，總高，總高103.7m103.7m地下地下2 2、主體、主體3434、屋頂、屋頂1 1層層單位自編空間桿單位自編空間桿- -薄壁桿程序薄壁桿程序砼：砼：300300# #，一般柱一般柱700mm700mm700mm 700mm 墻厚墻厚300mm300mm180mm180mm板厚板厚160mm160mm590.00

17、095.00060兵器工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院兵器工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)19841984年設(shè)計(jì)，年設(shè)計(jì)，6 6度設(shè)防度設(shè)防主體高主體高81.6m81.6m，總高，總高84.49m84.49m地下地下1 1、主體、主體2323、屋頂、屋頂2 2層層程序：上海建研院程序：上海建研院TSPTSP 北京市院北京市院SPSSPS-301-301 北大袁明武北大袁明武SAPSAP-81-81砼：砼：450450# #200200# #一般柱一般柱800mm800mm700mm 700mm 墻厚墻厚400mm400mm200mm200mm板厚板厚160mm160mm6162華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問公司華森建

18、筑與工程設(shè)計(jì)顧問公司設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)19851985年設(shè)計(jì)，年設(shè)計(jì)，6 6度設(shè)防度設(shè)防鋼框架鋼框架- -鋼骨砼墻結(jié)構(gòu)鋼骨砼墻結(jié)構(gòu)主體高主體高151m151m，總高，總高164m164m，高寬比，高寬比4.24.2地下地下1 1、主體、主體4040、屋頂、屋頂2 2層層程序：美國程序：美國STRUDLSTRUDL砼：砼：400400# #300300# #箱型鋼柱箱型鋼柱1070mm1070mm1070mm1070mm130mm 130mm 墻厚墻厚800mm800mm壓型鋼板壓型鋼板- -砼板砼板115mm115mm166mm166mm挖孔樁基挖孔樁基63R1R964中心支撐中心支撐656667偏心支

19、撐偏心支撐6869 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)70核心筒核心筒剪力墻剪力墻外圍外圍框架框架位移曲線位移曲線核心筒核心筒外圍框架外圍框架框架框架-核心筒核心筒q71 適用尺度適用尺度 概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)抗震非建議布置抗震非建議布置抗震建議布置抗震建議布置結(jié)構(gòu)布置梁與伸臂72華東建筑設(shè)計(jì)院華東建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)19841984年設(shè)計(jì)，年設(shè)計(jì)，7 7度設(shè)防，度設(shè)防，主體高主體高106.5m106.5m，高寬比，高寬比3.743.74地下地下1 1、主體、主體2727、屋頂、屋頂2 2層層自編空間桿自編空間桿- -薄壁程序薄壁程序砼：砼：300300# #250250# #柱柱1200mm1200mm1200mm

20、1200mm，角柱角柱L2000mmL2000mm2000mm2000mm1000mm 1000mm 墻厚墻厚400mm400mm250mm250mm板厚（肋形）板厚（肋形）100mm100mm箱基箱基738.5m8.5m7.5m7.5m9m9m9m74設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 美國芝加哥設(shè)計(jì)事務(wù)所美國芝加哥設(shè)計(jì)事務(wù)所施工施工 上海建工集團(tuán)總承包上海建工集團(tuán)總承包19981998年建成，投資年建成，投資5.65.6億美元億美元主體高主體高372.1m372.1m，總高，總高421m421m，地下地下3 3、主體、主體8888、屋頂、屋頂2 2層層高寬比高寬比6.96.9（核心筒（核心筒12.412.4）8 8

21、根外柱：根外柱：1.5m1.5m5m1m5m1m3.5m3.5m筒壁厚筒壁厚800mm800mm450mm450mm7 7度地震作用下度地震作用下/H=1/845/H=1/845， /h=1/750/h=1/750風(fēng)荷載作用下風(fēng)荷載作用下/H=1/760/H=1/760， /h=1/730/h=1/7307576建筑設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì) 美國建筑設(shè)計(jì)有限公司美國建筑設(shè)計(jì)有限公司張國言設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)事務(wù)所張國言設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)事務(wù)所結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 新日本制鐵株式會(huì)社新日本制鐵株式會(huì)社茂盛工程顧問有限公司茂盛工程顧問有限公司 施工單位施工單位 深圳建升和鋼結(jié)構(gòu)公司深圳建升和鋼結(jié)構(gòu)公司鋼框架鋼框架-RC-R

22、C核心筒核心筒- -伸臂伸臂結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)19961996年建成年建成主體高主體高352m352m，總高，總高384m384m，高寬比高寬比8.758.75（核心筒（核心筒2525）地下地下3 3、主體、主體6969、屋頂、屋頂8 8層層77標(biāo)準(zhǔn)層平面標(biāo)準(zhǔn)層平面68.5m8.7m12.5m12.5m8.7m8.7m 8.7m 8.7m35.5m11.75m11.75m12m781-12-21122首層平面首層平面79 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)808182 適用尺度適用尺度 概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)圓形框筒裙梁及角柱尺寸高寬比長寬比底部轉(zhuǎn)換8384一期一期19891989年建成年建成, 8.6, 8.6萬萬m m2

23、2, ,主體高主體高150m150m，總高，總高155m155m，地下地下2 2、主體、主體3939、屋頂、屋頂1 1層層高寬比高寬比3.33.3（核心筒（核心筒7.147.14）8 8度抗震設(shè)防度抗震設(shè)防單位建筑面積用鋼量單位建筑面積用鋼量139kg/m139kg/m2 2853m15=45m12m12m3m7=21m45m8619921992年建成，地下年建成，地下3 3層，地上層，地上7878層，主體高層，主體高301m301m，桅桿高，桅桿高372m372m，高寬比，高寬比8.648.6487二層平面二層平面標(biāo)準(zhǔn)層平面標(biāo)準(zhǔn)層平面4.6m柱寬1.5m9.2m88建于建于19961996年

24、，地下年，地下2 2層，地層，地上上7878層，主體高層，主體高323m323m，桅，桅桿桿391m391m，當(dāng)時(shí)為世界最高，當(dāng)時(shí)為世界最高砼結(jié)構(gòu)，砼結(jié)構(gòu)，1 14 4層層4 4根根L L形角形角柱，第柱，第5 5層設(shè)轉(zhuǎn)換層，以上層設(shè)轉(zhuǎn)換層，以上外框筒柱距外框筒柱距7.5m7.5m，裙梁跨，裙梁跨高比約高比約5 5，第，第2525、4444、6565層層裙梁截面增大，以減少側(cè)裙梁截面增大，以減少側(cè)移。移。891 14 4層層標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)層90 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9192One Magnificent Mile Building93 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)94建于建于19901990年，年，林同炎公司設(shè)林同炎公司設(shè)計(jì)，計(jì)，8282層，層，331m331m9519831983年設(shè)計(jì)年設(shè)計(jì)（廣東省建筑廣東省建筑設(shè)計(jì)院容柏生設(shè)計(jì)院容柏生）， 地下地下1 1層，地上層，地上3333層，屋頂層，屋頂5 5層，層，114m114m，建設(shè)部科技進(jìn)步二，建設(shè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)。961.8m2.9m4.25m5.5m4.25m97李祖原建筑師事務(wù)所李祖原建筑師事務(wù)所 巨型框架巨型框架-核心筒核心筒耗資耗資580580億新臺(tái)幣億新臺(tái)幣（合人民幣（合人民幣144144