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鋼結(jié)構(gòu)：超高層建筑發(fā)展的技術(shù)保證

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    資料顯示，超高層建筑超過50層的大都采用鋼結(jié)構(gòu)體系，其比例約占高層建筑的70%～80%。高層建筑是衡量一個(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，更是檢驗(yàn)一個(gè)國家鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟程度的標(biāo)尺。前不久中國建筑學(xué)會(huì)科技培訓(xùn)中心在滬舉辦的全國復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)疑難問題和新技術(shù)應(yīng)用高級研討班上，我國超高層建筑、鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的資深專家陳祥福博士，對我國目前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了演講。記者就超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與新技術(shù)應(yīng)用，以及施工技術(shù)的發(fā)展趨勢拜訪了全國政協(xié)委員、教授級高工陳祥福博士。

    記者：請教陳博士，我國目前一些大中城市的天際線在不斷地提升，主要的是超高結(jié)構(gòu)建筑的高度在提高，對于我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展趨勢您如何評價(jià)？

    陳博士：高層建筑的高度和空間結(jié)構(gòu)建筑的跨度是衡量一個(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。我國積極參加國際超高層建筑高度競爭。目前世界最高的10幢建筑中，我國大陸有3幢。上海環(huán)球金融中心建成后(492米)為屋頂樓板最高建筑。

    超高層建筑結(jié)構(gòu)體系除“老三樣”(框剪、框筒、筒中筒)外，采用鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系的越來越多。并有采用帶巨型斜撐、巨型柱、巨型框架的超高層建筑。

    世界各地正在構(gòu)想、設(shè)計(jì)和建設(shè)的超高層建筑，對我國超高層建筑的創(chuàng)新也有若干啟迪。超高層建筑超過50層以上，大都采用鋼結(jié)構(gòu)體系，約占70～80%。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系占10%左右。目前，超高層結(jié)構(gòu)采用型鋼、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系越來越多，備受歡迎。

    記者：超高層建筑是衡量一個(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，為什么在超高層建筑中大都采用鋼結(jié)構(gòu)體系，其科學(xué)性、實(shí)用性在哪里？

    陳博士：積極推廣建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，重點(diǎn)是輕型鋼結(jié)構(gòu)、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、高層重型鋼結(jié)構(gòu)、鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)住宅等領(lǐng)域。因此要全面提高建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)水平，積極開展鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)研究，修訂、補(bǔ)充設(shè)計(jì)、施工和材料等有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，完善質(zhì)量管理體系，提高鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，開展鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)秀設(shè)計(jì)和優(yōu)良工程的評定，為我國推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。超高層建筑由于高度是超高的，鋼結(jié)構(gòu)有它特殊的優(yōu)越性，可以最大限度地?cái)U(kuò)大建筑物的使用面積，減少粗壯的鋼筋混凝土柱子截面積。各種特殊鋼材的研發(fā)成功，這些都為我們建造超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    記者：據(jù)了解200~400米的超高層建筑一般采用鋼、混凝土結(jié)構(gòu)體系，400米以上的超高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系。在超高層建筑中，目前世界各地已建或在建的超高層建筑一般采用什么樣的結(jié)構(gòu)體系？

    陳博士：這個(gè)問題是我本次講課的重點(diǎn)，超高層建筑要造得高，采用什么樣的結(jié)構(gòu)體系至關(guān)重要，它不僅要科學(xué)、合理，而且是最經(jīng)濟(jì)的，一般有以下幾種結(jié)構(gòu)體系。

    型鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式。鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)是鋼材和混凝土兩種材料的組合，它充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，而克服了彼此的缺點(diǎn)，備受各國工程界的重視。我國是發(fā)展中國家，在鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)，無論是理論研究或是工程應(yīng)用，都已取得豐碩成果。特別是在高層建筑和大跨橋梁方面的應(yīng)用，發(fā)展十分迅速，已分別建成世界采用鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)最高的超高層建筑和跨度最大的大跨橋梁。

    鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系。鋼管混凝土構(gòu)件是指在鋼管中充填素混凝土而形成的組合構(gòu)件。其基本原理是借助圓形鋼管對核心混凝土的套箍約束作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力。鋼管混凝土除具有強(qiáng)度高、重量輕、延性好、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)越的力學(xué)性能外，還具有省工省料、施工速度快等優(yōu)越的施工性能。高層建筑地下和地上結(jié)構(gòu)并行施工，節(jié)省施工時(shí)間。鋼管混凝土柱具有優(yōu)越的抗震性能，且造價(jià)并不比混凝土高。

    帶巨型筒體、巨型框架、巨型柱的超高層建筑結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)體系是一種超常規(guī)的具有巨大抗推剛度及整體工作性能的大型結(jié)構(gòu)體系，主次結(jié)構(gòu)受力明確，布置靈活，可滿足特殊建筑形式和建筑功能的要求，特別適合于在大型復(fù)雜的高層與超高層建筑中應(yīng)用。近年來發(fā)展的巨型框架形式在超高層建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了很大優(yōu)勢，受到廣大結(jié)構(gòu)工程師和建筑師的歡迎。其中外露的巨型框架+支撐體系，因豐富了建筑立面而成為目前建筑上一種時(shí)髦的處理手法。

    智能化、信息化超高層建筑結(jié)構(gòu)體系。本著循序漸進(jìn)的戰(zhàn)略思想，為了逐步實(shí)現(xiàn)中國的社會(huì)信息化，國內(nèi)正在開始建設(shè)智能建筑(包括大廈和小區(qū))，進(jìn)而逐步提高信息化集成層次和先進(jìn)程度，最終達(dá)到全國的數(shù)字化、信息化。隨著城市化浪潮的興起，城市信息化正在深度和廣度兩方面同時(shí)發(fā)展。智能建筑作為信息化的基礎(chǔ)已成大勢所趨。超高層智能建筑常常作為地標(biāo)，屬于特級保護(hù)對象。

    高強(qiáng)輕質(zhì)材料的超高層建筑結(jié)構(gòu)體系。鋼砼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面大，自重大，施工周期又長。因此采用新技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)、先進(jìn)施工工藝、高強(qiáng)輕質(zhì)材料等對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和建設(shè)速度都具有重大意義。鋼、鋼砼組合結(jié)構(gòu)在減輕自重、方便施工上具有其優(yōu)點(diǎn)，但在鋼砼剪力墻或鋼砼核心筒中尚須采用高強(qiáng)輕質(zhì)砼來減輕自重。樓板面大量廣，宜采用輕質(zhì)砼，外墻墻體重量必須設(shè)法減輕。

    專家簡介：陳祥福，教授級高工，工學(xué)博士?，F(xiàn)任全國政協(xié)委員，國務(wù)院特殊津貼專家，建設(shè)部專家委專家，中建總公司科協(xié)副主席兼秘書長、學(xué)術(shù)委員會(huì)主席，中國建筑北京設(shè)計(jì)研究院總工程師，英國皇家特許建造師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師；同濟(jì)大學(xué)博士生導(dǎo)師。他主持和參加設(shè)計(jì)青島中銀大廈(249米)、卡塔爾國外交部大樓(231米)、北京萬達(dá)廣場、天津奧運(yùn)新城等70余項(xiàng)工程，獲得各種獎(jiǎng)項(xiàng)10余項(xiàng)，出版《高層建筑設(shè)計(jì)與施工》等10余部著作，其中《中國樁與深基礎(chǔ)理論與實(shí)踐》(英文)獲部級一等獎(jiǎng)。
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