高層建筑材料

1、建筑材料與人居環(huán)境,第7章 高層建筑與材料,1,PPT學(xué)習(xí)交流,2,PPT學(xué)習(xí)交流,“城市是一本打開的書，從中可以看到它的抱負?！?“讓我看看你的城市，我就能說出這個城市居民在文化上追求的是什么?！?美國城市規(guī)劃學(xué)家沙里寧（）,3,PPT學(xué)習(xí)交流,高層建筑的定義,超過一定高度和層數(shù)的多層建筑。 10層及10層以上的居住建筑，（包括首層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點的住宅）或建筑高度超過24m（不包含單層主體建筑超過24m的體育館、會堂、劇院等）的公共建筑。,4,PPT學(xué)習(xí)交流,城市超高層建筑,聯(lián)合國1972年國際高層建筑會議將高層建筑按高度分為四類： （1）916層（最高為50米）； （2）1725層（最高

2、到75米）； （3）2640層（最高到100米）； （4）40層以上（高于100米，即超高層建筑）。,5,PPT學(xué)習(xí)交流,日本建筑大辭典： 56層至1415層的建筑定為高層建筑； 15層以上超高層建筑。 我國民用建筑設(shè)計通則（JG3787）將住宅建筑層數(shù)劃分為： 13層為低層； 46層為多層； 79層為中高層； 10 30層為高層 凡超過100米均為超高層。,6,PPT學(xué)習(xí)交流,高層建筑與材料,一、高層建筑的發(fā)展與未來 二、高層建筑與材料、施工方法 三、高層建筑與城市環(huán)境,7,PPT學(xué)習(xí)交流,古羅馬時期的高層建筑,2000多年前的古羅馬 10層左右 承重墻結(jié)構(gòu) 材料：石材、粘土磚、火山灰混凝土

3、等,8,PPT學(xué)習(xí)交流,一、高層建筑的發(fā)展與未來,1 近代高層建筑的興起 2 實現(xiàn)高層建筑的社會條件和技術(shù)條件 3 現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展 4 未來高層建筑的發(fā)展趨勢,9,PPT學(xué)習(xí)交流,1.近代高層建筑的興起,承重墻結(jié)構(gòu)對層高的限制 框架結(jié)構(gòu)體系和金屬材料的應(yīng)用 構(gòu)件標準化的設(shè)計思想 縱向交通手段的建立 用剪力墻增加橫向剛度 混凝土材料在高層建筑中的應(yīng)用,10,PPT學(xué)習(xí)交流,(1)承重墻結(jié)構(gòu)對層高的限制,19世紀以后 Monadnock大廈,11,PPT學(xué)習(xí)交流,(2)框架結(jié)構(gòu)體系和金屬材料的應(yīng)用,框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：梁和柱 1801年英國曼徹斯特，人們第一次用鑄鐵材料建造了七層框架結(jié)構(gòu)的軋棉工廠建

4、筑物，首次用了I型梁和柱。,12,PPT學(xué)習(xí)交流,(3)構(gòu)件標準化的設(shè)計思想,1851年水晶宮 確立了框架體系和鋼材在高層建筑中的地位 構(gòu)件標準化（模數(shù)化）的設(shè)計思想為后來建筑材料及構(gòu)件的量化奠定了基礎(chǔ)。,13,PPT學(xué)習(xí)交流,(4)縱向交通手段的建立,電梯 1851年在紐約建造的5號街飯店建筑中，最早出現(xiàn)了電梯。 1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明歷史上第一部安全升降梯。,14,PPT學(xué)習(xí)交流,15,PPT學(xué)習(xí)交流,(5)用剪力墻增加橫向剛度,層高增加，在風(fēng)力、地震等水平荷載作用下，建筑物的橫向變形和位移增大。 1891年，芝加哥

5、建造了20層高度的Masonic Temple，第一次設(shè)計使用了鋼結(jié)構(gòu)的剪力墻。,16,PPT學(xué)習(xí)交流,(6)混凝土材料在高層建筑中的應(yīng)用,高層建筑的發(fā)展同樣推動了結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展。早期的高層建筑幾乎都采用鑄鐵或鋼材等作為框架結(jié)構(gòu)材料。 從1890年開始,混凝土作為一般的建筑材料開始得到人們的承認。 1903年由佩雷設(shè)計的巴黎的富蘭克林公寓大樓,開始采用了鋼筋混凝土材料。 幾乎在同時,在美國的辛辛那提建造了16層的Ingal building,是世界上第一個以鋼筋混凝土作為框架結(jié)構(gòu)材料的高層建筑。 但是,到世紀中葉為止,混凝土材料在高層建筑中只是零散地被使用,或者使用混凝土也只是模仿鋼框架結(jié)構(gòu),

6、而沒有開發(fā)出非常完善的以鋼筋混凝土材料為結(jié)構(gòu)框架的體系。這種狀況直到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后才有改變。,17,PPT學(xué)習(xí)交流,目前,高層建筑所用的結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)是鋼材和鋼筋混凝土平分秋色,許多著名的高層建筑都采用了鋼筋混凝土材料。 采用鋼筋混凝土作為主體結(jié)構(gòu)材料的高層建筑： 朝鮮平壤市的柳京飯店(地上101層,高度305.4m) 芝加哥的水塔廣場大廈(76層, 高度262m) 吉隆坡的佩重納斯大廈(高度452m),18,PPT學(xué)習(xí)交流,馬來西亞佩重納斯大廈452m,19,PPT學(xué)習(xí)交流,2.實現(xiàn)高層建筑的社會條件和技術(shù)條件,社會需求 國家相關(guān)法規(guī) 技術(shù)條件,20,PPT學(xué)習(xí)交流,社會需求,人口的增

7、多和城市化； 城市功能多樣化； 其它因素： 1871年芝加哥大火；,21,PPT學(xué)習(xí)交流,國家相關(guān)法規(guī),英國 日本,22,PPT學(xué)習(xí)交流,技術(shù)條件,(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算手段和繪圖手段 (2)現(xiàn)代施工管理方法的開發(fā) (3)現(xiàn)代化的建筑設(shè)備 (4)現(xiàn)代化的施工機械 (5)材料的工業(yè)化生產(chǎn)及新型建筑材料的開發(fā),23,PPT學(xué)習(xí)交流,3.現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展,1871年芝加哥的特大火災(zāi)； 建成于1885年的芝加哥家庭保險公司，高10層，55米，是世界上第一幢按照現(xiàn)代鋼框架結(jié)構(gòu)原理建造的高層建筑。 1905年，紐約建成50層的都市大廈； 20世紀30年代開始在美國紐約曼哈頓建成高層建筑群： 1931年紐約

8、102層、高度381m的帝國大廈；采用了鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)。,24,PPT學(xué)習(xí)交流,25,PPT學(xué)習(xí)交流,發(fā)展,20世紀50年代，二戰(zhàn)結(jié)束后進入鼎盛。 1972年建成紐約世界貿(mào)易中心，110層，417米； 1974年芝加哥建成的西爾斯大廈，110層，443m； 1996年馬來西亞吉隆坡的佩重納斯大廈建成，452m。主體結(jié)構(gòu)采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。,26,PPT學(xué)習(xí)交流,27,PPT學(xué)習(xí)交流,我國高層建筑的發(fā)展,1929年建造的上海華懋公寓這幢大樓高14層，是上海最早超過10層的高層建筑； 建于1934年曾經(jīng)號稱遠東第一高樓的上海國際飯店，地上22層，高82米，從1934年到70年代末，國際飯店一直

9、是上海的最高建筑。 1974年建成北京飯店東樓（19層，87.15m)； 1976年廣州建成白云賓館（33層，114.05m)； 1985年深圳建成國際貿(mào)易中心大廈（50層，158.65m）； 1987年開工建設(shè)的國際大廈（63層，200m） 1990年建成京廣中心大廈（57層，208m）,28,PPT學(xué)習(xí)交流,1996年，深圳地王大廈，383.95米； 1997年，廣州中信廣場，高391米，80層； 1998年建成上海金茂大廈，88層，420m。 2003年，樓高88層共420米高的香港國際金融中心第2期落成啟用。,29,PPT學(xué)習(xí)交流,廣州中信廣場 1997,30,PPT學(xué)習(xí)交流,上海金茂

10、大廈,31,PPT學(xué)習(xí)交流,上海金茂大廈，,1998年建成，88層，420m，采用高性能混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，采用泵送施工技術(shù)。,32,PPT學(xué)習(xí)交流,香港國際金融中心,2003年，樓高88層共420米高的香港國際金融中心第2期落成啟用。 該摩天大樓當(dāng)時僅次于美國芝加哥及馬來西亞的雙子塔，成為世界最高大廈的第4位。,33,PPT學(xué)習(xí)交流,臺北101金融大樓508m,34,PPT學(xué)習(xí)交流,臺北101,35,PPT學(xué)習(xí)交流,臺北101金融大樓508m,36,PPT學(xué)習(xí)交流,臺北101,37,PPT學(xué)習(xí)交流,臺北101大樓高508米，比紀錄保持者馬來西亞吉隆坡的雙子座大廈高56米。有世界最大且最重的“

11、風(fēng)阻尼器”，還有兩臺世界最高速的電梯，以1,010米速度運行，從1樓到89樓，只要39秒的時間。 “世界高樓”的四項指針下，101大樓拿下世界最高建筑物、世界最高使用樓層和世界最高屋頂高度三項世界第一。美國芝加哥的席爾斯大樓則仍保持“世界最高天線高度”。,38,PPT學(xué)習(xí)交流,上海環(huán)球金融中心,39,PPT學(xué)習(xí)交流,40,PPT學(xué)習(xí)交流,41,PPT學(xué)習(xí)交流,42,PPT學(xué)習(xí)交流,風(fēng)雨過后上海環(huán)球金融中心封頂,43,PPT學(xué)習(xí)交流,44,PPT學(xué)習(xí)交流,45,PPT學(xué)習(xí)交流,世界前十名高層建筑（兩年前數(shù)據(jù)）,第一名，中國臺北101大樓。2004年建成，共101層，樓高509米，到目前為止，是世

12、界上最高的建筑物。 第二名、第三名，馬來西亞吉隆坡雙子塔。高452米，88層，1998年完工，是目前世界上最高的雙子樓。 第四名，美國芝加哥西爾斯大廈。高442米，共108層，其高度超過原紐約世貿(mào)中心，是美國最高的建筑物。西爾斯大廈曾穩(wěn)坐世界最高建筑物寶座20余年，直到1998年馬來西亞吉隆坡的雙子塔落成。 第五名，中國上海金茂大廈。高421米，共88層，于1998年落成，是中國大陸最高的建筑。 第六名，中國香港國際金融中心（二期）。高415米，88層，2003年建成。 第七名，中國廣州中信廣場大樓。高391米，80層。1997年建成后曾是中國大陸最高的建筑，但1998年上海金茂大廈的建成讓它

13、很快就失去了這個稱號。 第八名，中國深圳順興廣場大樓。在中國大陸排位第三。高384米，69層，1996年完工。同時也是中國最高的“鋼鐵”建筑物。 第九名，美國紐約曼哈頓帝國大廈。高381米，102層。紐約最具人氣的地點之一，也是目前紐約最高的建筑。 第十名，中國香港中央廣場大樓。,46,PPT學(xué)習(xí)交流,夢幻般的世界第一高樓,國際金融中心大廈， 中國臺北,47,PPT學(xué)習(xí)交流,世界上最高的雙子樓,國家石油雙子星座大廈（塔樓1，2）， 馬來西亞吉隆坡,48,PPT學(xué)習(xí)交流,美國最高的建筑物,第4名、西爾斯大廈， 芝加哥（Sears Tower）,49,PPT學(xué)習(xí)交流,中國大陸最高的建筑,第5名、上

14、海金茂大廈,50,PPT學(xué)習(xí)交流,第6名、香港國際金融中心(第二期),51,PPT學(xué)習(xí)交流,第7名 中信廣場大樓， 中國廣州,52,PPT學(xué)習(xí)交流,信興廣場大廈，中國深圳,53,PPT學(xué)習(xí)交流,最具人氣的景點，紐約最高的建筑,第9名、帝國大廈， 美國紐約曼哈頓,54,PPT學(xué)習(xí)交流,第10名、香港中央廣場大樓,55,PPT學(xué)習(xí)交流,阿聯(lián)酋開始建造世界第一高樓 “迪拜塔”高度約為700米（Burj Dubai）,由美國建筑師阿德里安史密斯設(shè)計，整個工程將耗資億美元，預(yù)計年完工。,56,PPT學(xué)習(xí)交流,正在建設(shè)中的“迪拜塔”新華社照片，迪拜，2007年1月9日,正在阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜建造的“迪拜

15、塔”目前已經(jīng)建到100層，高度超過330米。 “迪拜塔”始建于2005年3月。這是2006年12月19日拍攝的“迪拜塔”。,57,PPT學(xué)習(xí)交流,正在建設(shè)中的“迪拜塔”新華社照片，迪拜，2007年1月9日,“迪拜塔”始建于2005年3月。 這是2006年12月19日拍攝的“迪拜塔”。已經(jīng)建到100層，高度超過330米。,58,PPT學(xué)習(xí)交流,2007年7月21日發(fā)布的建設(shè)中的“迪拜塔”照片,59,PPT學(xué)習(xí)交流,2007年9月7日拍攝的正在施工中的迪拜塔,9月13日，阿聯(lián)酋迪拜塔的開發(fā)商艾馬爾地產(chǎn)公司宣布，迪拜塔已成為世界上最高的獨立式建筑，其高度已達555米，超過了曾保持著世界最高獨立式建筑

16、紀錄的553米高的加拿大多倫多電視塔。 -新華社/路透,60,PPT學(xué)習(xí)交流,2008年4月初，迪拜，建設(shè)中的迪拜塔。,61,PPT學(xué)習(xí)交流,BurjDubai(迪拜塔)的高度在開工后38個月的2008年4月8日超過630米，成為了世界最高建筑物。 之前，世界最高建筑物是美國北達科他州的“KVLT電視發(fā)射塔”，高度達628.8米。 如果迪拜塔完工，包括尖塔在內(nèi)的高度將超過800米。,62,PPT學(xué)習(xí)交流,63,PPT學(xué)習(xí)交流,64,PPT學(xué)習(xí)交流,印度要建全球第一高樓 高達710米共202層,印度德里地方官員向外界公布，他們將在德里郊區(qū)的諾依達工業(yè)開發(fā)區(qū)建造一座超級摩天大樓。該大樓將高達710

17、米，主體結(jié)構(gòu)將有202層。 這座摩天大樓的造型酷似喜馬拉雅山，預(yù)計將于2013年建成并投入商業(yè)運營。該大樓將包括一個50層的五星級酒店、一個40層的商業(yè)辦公間，另外還有37萬平方米的一個購物中心。,65,PPT學(xué)習(xí)交流,美國福德姆公司準備在芝加哥建造一座115層600公尺高的摩天大樓。這幢大樓如果按計劃在2009年建成，將成為美國乃至世界第一高樓。,66,PPT學(xué)習(xí)交流,高樓=國力？ 高樓現(xiàn)代化？,67,PPT學(xué)習(xí)交流,4.未來高層建筑的發(fā)展趨勢,1 大城市中心地帶超高層建筑增多 2 城市周邊部位1015層高層住宅較多 3 更加注重與環(huán)境得協(xié)調(diào)和功能得統(tǒng)一 4 由高技派轉(zhuǎn)向自然化、古樸化 5

18、綜合性立體城市的設(shè)想,68,PPT學(xué)習(xí)交流,二、高層建筑與材料、施工方法,1 促進建筑材料的制品化 2 半模板式樓板的開發(fā) 3 外墻結(jié)構(gòu)形式和材料的開發(fā) 4 用于高層建筑的結(jié)構(gòu)材料,69,PPT學(xué)習(xí)交流,1. 促進建筑材料的制品化,高層建筑施工見同不便，施工操作難度大、危險性高。 預(yù)制化減少高空的施工操作； 預(yù)制構(gòu)件包括：混凝土預(yù)制樓板、梁、柱，鋼材、鋁合金、塑料等門窗構(gòu)件，預(yù)制房屋建筑單元（廚房、浴室等）； 吊裝到現(xiàn)場組裝方式：鋼結(jié)構(gòu)骨架部分單獨組裝，樓板、外圍幕墻等中小型構(gòu)件現(xiàn)場安裝到骨架上；大型板材與鋼骨架的一體化組裝。,70,PPT學(xué)習(xí)交流,71,PPT學(xué)習(xí)交流,2.半模板式樓板的開發(fā)

19、,72,PPT學(xué)習(xí)交流,73,PPT學(xué)習(xí)交流,74,PPT學(xué)習(xí)交流,75,PPT學(xué)習(xí)交流,3.外墻結(jié)構(gòu)形式和材料的開發(fā),幕墻：象帷幕一樣安裝在結(jié)構(gòu)框架上，不承受荷重，只起圍護作用的建筑物的外墻。,76,PPT學(xué)習(xí)交流,用于幕墻構(gòu)件的材料：,1 鋁合金幕墻 2 玻璃幕墻 3 混凝土幕墻 4. 花崗巖幕墻,77,PPT學(xué)習(xí)交流,78,PPT學(xué)習(xí)交流,4.用于高層建筑的結(jié)構(gòu)材料,1 鋼結(jié)構(gòu)（S結(jié)構(gòu)） 2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（RC結(jié)構(gòu)） 3鋼鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC結(jié)構(gòu)）,79,PPT學(xué)習(xí)交流,（1）鋼結(jié)構(gòu)（S結(jié)構(gòu)）,構(gòu)件的截面尺寸小，自重輕，建筑物的有效空間大，抗震性能好； 工廠化生產(chǎn)程度高，施工簡便快

20、速； 在外觀上也具有優(yōu)勢； 弱點： 耐火性差，導(dǎo)熱系數(shù)大，在高溫下容易軟化、變形、強度降低，難以承擔(dān)荷載。,80,PPT學(xué)習(xí)交流,世貿(mào)中心鋼筋鐵骨為何不堪一擊?,幾十噸飛機汽油引起的失火，導(dǎo)致大樓鋼結(jié)構(gòu)軟化甚至熔化，上層開始倒塌，往下逐層傳遞，形成“多米諾骨牌效應(yīng)”，最后導(dǎo)致整座大樓坍塌。,81,PPT學(xué)習(xí)交流,82,PPT學(xué)習(xí)交流,雙塔巨型的中心區(qū)鋼柱，與外圍鋼柱，通過地板橫梁以多重鎖扣和焊接的方式，緊密相連，形成相對輕盈而又異常堅固的“筒中筒”結(jié)構(gòu)。,83,PPT學(xué)習(xí)交流,誰能想象這棟曾被稱為世界建筑典范的雙塔，卻在9/11當(dāng)天，被飛機在82層和96層撞擊后，整棟大樓以近乎完美的垂直方式自

21、我毀滅了呢？,84,PPT學(xué)習(xí)交流,85,PPT學(xué)習(xí)交流,大樓輕易地承受了飛機的撞擊。撞擊口很快變黑，提示中心區(qū)有大火。,86,PPT學(xué)習(xí)交流,南塔在飛機撞擊后56分鐘，爆炸而成巨大的粉塵，各種碎片向四周噴射。,87,PPT學(xué)習(xí)交流,北塔完完全全地在半空中化為粉末，形成了與火山碎屑流非常相似的塵霧云，并迅速擴張到原來建筑物的數(shù)倍之大(四張照片分別為開始倒塌后7，13.3，14.5，22秒)。,88,PPT學(xué)習(xí)交流,完美地塌陷在其邊界內(nèi)，沒有對周圍建筑物產(chǎn)生如何損壞。,89,PPT學(xué)習(xí)交流,解決耐火問題的措施：,耐火鋼； 耐火涂料或耐火材料包覆； 鋼管內(nèi)灌防凍劑和防腐蝕的液體； 水冷鋼管結(jié)構(gòu)體系；如美國的匹茲堡大廈和英國的Bush House.,90,PPT學(xué)習(xí)交流,水冷鋼管的結(jié)構(gòu)形式,91,PPT學(xué)習(xí)交流,（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（RC結(jié)構(gòu)）,最早