高层建筑结构特点、现状及发展趋势
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高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市发展的重要组成部分,不仅体现了城市的繁荣与发展,也对城市的可持续发展和人们的生活质量产生了重要影响。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构的发展现状1. 高层建筑结构的特点高层建筑结构相较于传统建筑结构具有更高的高度、更大的荷载和更强的抗震要求。
因此,高层建筑结构的设计与施工需要考虑到这些特点,以确保建筑的安全性和稳定性。
2. 高层建筑结构的发展趋势随着科技的不断进步和人们对生活质量的要求不断提高,高层建筑结构的发展也呈现出以下几个趋势:(1)轻量化:采用轻质材料和新型结构体系,以减轻建筑自重和地震荷载,提高建筑的抗震性能。
(2)智能化:引入智能化技术,实现高层建筑的自动化管理和智能化控制,提高建筑的安全性和便利性。
(3)绿色化:注重节能减排和环境保护,采用可再生能源和环保材料,打造绿色、可持续发展的高层建筑。
(4)多功能化:高层建筑不仅仅是居住和办公的场所,还可以融合商业、文化、娱乐等多种功能,提供全方位的服务和体验。
三、高层建筑结构的前沿发展方向1. 高层建筑结构的新型材料随着新材料的不断涌现,高层建筑结构也将迎来新的发展机遇。
例如,碳纤维复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点,可以用于高层建筑的主要结构部件,提高建筑的抗震性能和耐久性。
2. 高层建筑结构的新型技术(1)3D打印技术:通过3D打印技术可以实现高层建筑结构的快速制造和定制化设计,提高建筑的施工效率和质量。
(2)虚拟现实技术:利用虚拟现实技术可以对高层建筑结构进行全方位的模拟和分析,提前发现潜在问题,并进行优化设计。
3. 高层建筑结构的智能化设计(1)传感器技术:通过在高层建筑结构中布置传感器,可以实时监测建筑的变形和振动情况,提前发现结构的异常,保障建筑的安全性。
(2)大数据分析:利用大数据分析技术可以对高层建筑结构的运行状态进行监测和分析,提供科学依据和决策支持。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑是现代城市发展的重要标志和城市化进程的重要组成部分。
随着城市人口的不断增加和土地资源的有限性,高层建筑在城市规划和建设中扮演着越来越重要的角色。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构类型目前,高层建筑主要采用的结构类型包括钢结构、钢混凝土结构和混凝土结构。
钢结构具有轻质高强度、施工周期短等优点,适用于超高层建筑;钢混凝土结构兼具钢结构和混凝土结构的优点,广泛应用于高层建筑;混凝土结构则具有良好的耐久性和抗震性能,适用于中高层建筑。
2. 高层建筑结构创新技术为了满足高层建筑的设计要求和提高施工效率,近年来出现了一些创新技术。
例如,预制装配式建筑技术可以在工厂中预先制造建筑构件,然后在现场进行组装,大大缩短了施工周期;高性能混凝土技术可以提高混凝土的强度和耐久性,增加结构的安全性。
3. 高层建筑结构安全性研究高层建筑的安全性一直是人们关注的焦点。
目前,研究人员通过数值模拟和试验研究等手段,对高层建筑的抗震性能、风振响应等进行了深入研究。
同时,结构监测技术的进步也为高层建筑的安全性评估提供了可靠的手段。
三、高层建筑结构前沿发展方向1. 绿色环保随着人们对环境保护意识的提高,高层建筑的绿色环保已成为发展的重要方向。
在结构设计中,可以采用可再生材料、节能技术等,减少对环境的影响。
同时,高层建筑的节能设计也应得到重视,通过采用高效的隔热材料和节能设备,降低能源消耗。
2. 智能化技术应用随着信息技术的快速发展,智能化技术在高层建筑中的应用也越来越广泛。
智能化技术可以实现高层建筑的自动化控制和管理,提高建筑的运行效率和安全性。
例如,智能化的消防系统可以实时监测火灾风险,及时采取措施进行灭火。
3. 结构优化设计高层建筑的结构优化设计是提高建筑安全性和经济性的重要手段。
通过采用先进的优化算法和模拟技术,可以实现结构的最优设计。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向【高层建造结构发展现状及前沿发展方向】一、引言高层建造是现代城市发展的重要标志和城市景观的重要组成部份。
随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建造的建设成为解决城市土地资源短缺和人口集聚的有效手段。
本文将对高层建造结构的发展现状进行详细分析,并探讨未来高层建造结构的前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构类型目前,高层建造结构主要包括钢结构、钢筋混凝土结构和复合结构三种类型。
其中,钢结构具有自重轻、刚度好、施工速度快等优点,适合于超高层建造的结构形式。
钢筋混凝土结构具有抗震性能好、耐久性强等优势,适合于中高层建造的结构形式。
复合结构则是钢结构和钢筋混凝土结构的结合,综合了两者的优点,适合于特殊需求的高层建造。
2. 高层建造结构技术随着科技的不断进步,高层建造结构技术也在不断创新和发展。
目前,高层建造结构技术主要包括预制装配式建造、空心结构、超高层建造的核心筒结构等。
预制装配式建造采用工厂化生产方式,可以提高施工速度和质量,减少对现场资源的依赖。
空心结构通过减轻自重和提高空间利用率,达到减少材料消耗的目的。
超高层建造的核心筒结构则通过设置混凝土核心筒来增加整体刚度和抗震能力。
3. 高层建造结构设计理念高层建造结构设计理念的发展也在不断推动高层建造的发展。
传统的高层建造设计注重结构的安全性和稳定性,而现代的高层建造设计则更加注重结构的经济性和可持续性。
通过采用新材料、新技术和新工艺,可以减少材料的消耗和能源的浪费,提高建造的节能性和环保性。
三、高层建造结构的前沿发展方向1. 新材料的应用随着科技的不断进步,新材料的应用将成为高层建造结构发展的重要方向。
例如,碳纤维增强复合材料具有高强度、轻质化、耐久性强等优点,可以用于高层建造的结构构件,提高建造的承载能力和抗震能力。
此外,生物材料、可再生材料等也将成为高层建造结构设计的新方向。
2. 智能化技术的应用随着物联网、人工智能等技术的发展,智能化技术在高层建造结构中的应用将成为未来的发展方向。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑的发展在现代城市化进程中起到了重要的作用。
随着人口的增长和土地资源的有限性,高层建筑的兴起成为了解决城市空间压力的有效途径。
本文将探讨高层建筑结构发展的现状,并展望其前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构类型高层建筑的结构类型多种多样,包括钢结构、混凝土结构、钢混凝土混合结构等。
目前,混凝土结构在高层建筑中占据主导地位,其稳定性和可靠性得到了广泛认可。
2. 高层建筑结构技术随着科技的进步,高层建筑结构技术不断创新。
例如,采用先进的三维建模技术,可以提高结构的设计精度和施工效率。
另外,钢结构的应用也得到了广泛推广,其轻质化和可塑性使其在高层建筑中具有独特的优势。
3. 高层建筑结构安全性高层建筑的安全性是人们关注的焦点。
目前,高层建筑结构的安全性得到了较好的保障。
通过采用先进的结构设计和监测技术,可以及时发现结构的变形和损伤,并采取相应的修复措施。
三、高层建筑结构前沿发展方向1. 可持续发展在未来的发展中,高层建筑结构将更加注重可持续发展。
例如,采用绿色建筑材料和节能技术,减少对环境的影响。
此外,结合可再生能源的利用,将进一步提高高层建筑的能源效率。
2. 智能化技术应用随着物联网和人工智能技术的快速发展,高层建筑结构将更加智能化。
通过传感器和监测系统,可以实时监测建筑结构的运行状态,提前预警潜在风险。
此外,智能化技术还可以优化建筑的能源管理和维护。
3. 高层建筑结构抗震性能地震是高层建筑结构面临的重要挑战。
未来的发展中,高层建筑结构将更加注重抗震性能的提升。
通过采用新型的减震器和隔震技术,可以有效减少地震对建筑结构的破坏。
4. 高层建筑结构的可重构性高层建筑结构的可重构性指的是结构在受到外部影响后能够恢复到原有的状态。
未来的发展中,高层建筑结构将更加注重可重构性的研究。
通过采用新型材料和结构设计,可以提高结构的可重构性,减少损伤对建筑的影响。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向1. 引言高层建造作为城市发展的重要组成部份,对于城市的形象和功能起着重要的作用。
本文将对高层建造结构的发展现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
2. 高层建造结构发展现状2.1 高层建造结构类型目前,高层建造的结构类型主要包括钢结构、混凝土结构和复合结构等。
钢结构具有轻质、高强度和施工周期短等优点,适合于大跨度和超高层建造。
混凝土结构具有较好的抗震性能和耐久性,适合于多层和中高层建造。
复合结构综合了钢结构和混凝土结构的优点,能够满足更高层次的建造需求。
2.2 高层建造结构技术随着科技的不断进步,高层建造结构技术也得到了快速发展。
其中,三维建模技术、摹拟分析技术和数字化施工技术等在高层建造结构设计、施工和管理中得到了广泛应用。
这些技术的应用不仅提高了建造结构的安全性和可靠性,还提高了工程效率和质量。
2.3 高层建造结构设计准则高层建造的结构设计需要遵循一系列准则和规范,以确保建造的安全性和稳定性。
例如,国家标准《高层建造混凝土结构技术规程》和《高层建造钢结构技术规程》等规定了高层建造结构设计的要求和方法。
3. 高层建造结构前沿发展方向3.1 绿色建造结构随着人们环保意识的增强,绿色建造成为了未来发展的趋势。
高层建造结构在设计和施工过程中应注重节能、环保和可持续发展。
例如,利用太阳能、风能等可再生能源,采用高效节能的建造材料和技术,实现建造的能源自给自足。
3.2 智能建造结构随着物联网和人工智能技术的发展,智能建造成为了高层建造结构的前沿方向。
智能建造结构可以实现自动化控制、智能化管理和智能化服务,提高建造的安全性、舒适性和便利性。
例如,通过智能感知技术和自动化控制系统,实现建造的智能照明、智能空调和智能安防等功能。
3.3 高层建造结构的抗震性能地震是高层建造结构面临的重要挑战之一。
未来的高层建造结构需要更好地抵御地震力的作用,确保建造的安全性。
研究人员正在探索新的结构形式和材料,以提高高层建造的抗震性能。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市发展的重要标志之一,不仅在城市景观中起到突出的作用,还能有效利用地上空间,满足人们的居住、办公和商业需求。
本文将对高层建造结构的发展现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构的发展历程高层建造结构的发展经历了从传统框架结构到钢筋混凝土结构,再到现代的钢结构和复合结构的演进过程。
随着科学技术的进步和材料工艺的创新,高层建造结构的承载能力和抗震性能得到了显著提高。
2. 高层建造结构的特点高层建造结构具有以下几个特点:- 高度:高层建造通常超过一定的高度限制,需要采用合适的结构形式来承担垂直荷载。
- 抗震性:高层建造所处的地理位置和地震活动频率不同,需要根据地震区域的分类采用不同的抗震设计措施。
- 空间利用率:高层建造需要最大限度地利用地上空间,因此结构设计需要考虑灵便性和可拆卸性。
- 节能环保:高层建造的能源消耗较大,需要采用节能设计和环保材料,以减少对环境的影响。
3. 高层建造结构的发展趋势高层建造结构在未来的发展中将呈现以下几个趋势:- 超高层建造:随着技术的不断进步,超高层建造将成为未来的发展方向。
超高层建造的结构设计需要考虑更高的高度、更大的荷载和更强的抗震能力。
- 智能化设计:随着物联网和人工智能技术的发展,高层建造结构将越来越智能化。
智能化设计可以实现结构的自动监测和预警,提高建造的安全性和可靠性。
- 绿色建造:在环保意识的推动下,高层建造结构将越来越注重节能和环保。
绿色建造的设计将采用可再生能源和环保材料,以减少能源消耗和碳排放。
三、前沿发展方向1. 结构优化设计在高层建造结构设计中,采用优化设计方法可以实现结构的轻量化和节能化。
通过使用优化算法和仿真软件,可以找到最佳的结构形式和材料,以提高结构的性能和经济性。
2. 新材料应用高层建造结构的发展离不开新材料的应用。
未来,随着新材料的不断涌现,如碳纤维、高性能混凝土等,将为高层建造的结构设计提供更多的选择。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向引言概述:高层建造作为现代城市的标志性建造,不仅给城市增添了漂亮的风景线,也为人们提供了更多的居住和工作空间。
随着科技的不断进步和人们对于建造安全性的要求越来越高,高层建造结构设计和建造技术也在不断发展。
本文将从五个大点来阐述高层建造结构发展现状及前沿发展方向。
正文内容:1. 高层建造结构发展现状1.1 建造材料的创新应用随着科技的发展,新型建造材料如高强度混凝土、耐火材料、高性能钢等被广泛应用于高层建造结构中,提高了建造的抗震性和耐久性。
1.2 结构系统的多样化传统的高层建造常使用钢筋混凝土框架结构,而现在,钢结构、钢筋混凝土组合结构、钢-混凝土复合结构等新型结构系统的应用越来越广泛,提高了建造的整体稳定性和抗震性。
1.3 建造摹拟和仿真技术的应用通过建造摹拟和仿真技术,可以对高层建造的结构进行全面的分析和评估,从而提前发现潜在的问题,并进行相应的优化设计,确保建造的安全性和稳定性。
1.4 绿色建造的兴起绿色建造的理念在高层建造中得到了广泛应用,采用节能环保的设计和建造材料,减少对环境的影响,提高建造的可持续性和舒适性。
1.5 智能化技术的应用高层建造结构中的智能化技术,如智能监测系统、智能消防系统等,可以提高建造的安全性和管理效率,为居民提供更加舒适和便捷的居住环境。
2. 高层建造结构的前沿发展方向2.1 超高层建造的发展随着人口的增加和城市的发展,超高层建造的需求越来越大。
未来,高层建造将继续向更高的方向发展,超高层建造的结构设计和建造技术将面临更大的挑战。
2.2 结构材料的创新新型结构材料的研发和应用将成为高层建造结构发展的重要方向。
例如,纳米材料、高强度玻璃、碳纤维等新材料的应用将进一步提高建造的抗震性和耐久性。
2.3 智能化建造的发展随着物联网和人工智能技术的快速发展,智能化建造将成为未来高层建造的重要趋势。
通过智能化技术,建造可以实现自动化管理、能源的高效利用和智能化的安全监测。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向随着城市化进程的加速和人口增长的持续,高层建筑的需求日益增加。
高层建筑结构作为支撑建筑物的重要组成部分,其发展也日益受到关注。
本文将从高层建筑结构的发展现状和前沿发展方向两个方面进行探讨。
一、高层建筑结构发展现状1.1 抗震性能要求提高随着高层建筑数量的增加,抗震性能成为设计中的重要考虑因素。
现代高层建筑结构需要具备更高的抗震性能,以保障建筑物在地震发生时的安全性。
1.2 结构材料多样化传统的高层建筑结构多采用钢筋混凝土结构,但随着新材料的不断发展,高层建筑结构的材料也日益多样化,如钢结构、玻璃钢结构等,以满足不同设计需求。
1.3 结构体系优化设计为了提高高层建筑结构的整体性能,结构体系的优化设计成为设计中的重要环节。
通过合理的结构体系设计,可以降低建筑物的自重和减小结构变形,提高整体稳定性。
二、高层建筑结构前沿发展方向2.1 绿色建筑结构随着环保意识的提高,绿色建筑结构成为未来的发展趋势。
高层建筑结构在设计中应考虑环保材料的使用、能源利用效率等因素,以减少对环境的影响。
2.2 智能化结构设计随着科技的不断进步,智能化结构设计将成为高层建筑结构的未来发展方向。
通过智能化技术的应用,可以实现建筑物的智能监控、自动调节等功能,提高建筑物的使用效率。
2.3 高效节能结构高效节能结构是未来高层建筑结构的重要发展方向。
通过优化设计和材料选择,可以降低建筑物的能耗,提高建筑物的节能性能,实现可持续发展的目标。
综上所述,高层建筑结构的发展现状和前沿发展方向都在不断变化和完善。
设计师和工程师需要不断学习和创新,以满足社会对高层建筑结构的需求,推动高层建筑结构的发展与进步。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市的标志性建造,不仅具有重要的经济和社会意义,还对城市的可持续发展和人们的生活质量产生重要影响。
本文将对高层建造结构发展的现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 快速发展:近年来,随着城市化进程的加速和人口增长,高层建造的数量和规模呈快速增长趋势。
各国纷纷投资兴建高层建造,以满足人们对住房、办公和商业空间的需求。
2. 结构技术进步:高层建造结构技术在过去几十年中取得了巨大进步。
采用钢结构、混凝土结构和复合结构等新材料和新技术,使得高层建造的安全性、抗震性和抗风性得到了显著提升。
3. 绿色建造趋势:在高层建造结构设计中,越来越多的关注点放在了可持续发展和环境保护上。
通过采用节能材料、智能化系统和绿色技术,高层建造可以实现能源的高效利用和环境的最小影响。
4. 安全风险挑战:高层建造的建设和运营过程中面临着诸多安全风险,如火灾、地震和恐怖袭击等。
因此,高层建造结构设计需要更加注重安全性和应急响应能力。
三、高层建造结构前沿发展方向1. 超高层建造:随着技术的不断进步,超高层建造的兴建已成为一种趋势。
超高层建造不仅为城市提供更多的空间,还能够改善土地利用效率,推动城市的垂直发展。
2. 智能化设计:高层建造结构设计将越来越注重智能化和自动化。
通过引入先进的传感器、控制系统和人工智能技术,高层建造可以实现自动化监测、智能化管理和能源的高效利用。
3. 绿色建造创新:未来的高层建造将更加注重环境保护和可持续发展。
采用可再生能源、雨水采集系统和垃圾处理系统等绿色技术,高层建造可以实现零排放和循环利用。
4. 抗灾设计:高层建造结构设计需要更加注重抗灾能力的提升。
通过采用抗震、防火和防洪等技术措施,高层建造可以在自然灾害和突发事件中保持稳定和安全。
四、结论高层建造结构的发展在满足人们对空间需求的同时,也面临着诸多挑战和机遇。
未来的发展方向将更加注重超高层建造、智能化设计、绿色建造创新和抗灾设计。
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市发展的重要标志和城市空间的重要组成部份,在近年来得到了广泛的关注和发展。
本文将对高层建造结构发展的现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构的发展历程高层建造结构的发展可以追溯到20世纪初,最早的高层建造采用钢筋混凝土结构,如芝加哥的威利斯塔和纽约的帝国大厦。
随着技术的进步和经济的发展,高层建造结构逐渐从钢筋混凝土转向钢结构和混合结构。
2. 高层建造结构的特点高层建造结构具有以下特点:(1)垂直承载能力强:高层建造需要承受巨大的垂直荷载,因此结构设计必须考虑到强度和刚度的要求。
(2)抗风性能优越:高层建造容易受到风力的影响,因此结构设计必须考虑到抗风性能的要求。
(3)抗震性能要求高:高层建造位于地震带,因此结构设计必须考虑到抗震性能的要求。
(4)空间利用率高:高层建造的土地成本高昂,因此结构设计必须考虑到空间利用率的要求。
3. 高层建造结构的发展趋势(1)超高层建造的发展:随着技术的进步和经济的发展,超高层建造的数量不断增加。
超高层建造的结构设计必须考虑到更高的垂直承载能力和更好的抗风性能。
(2)新材料的应用:新材料的应用将极大地改变高层建造的结构设计。
例如,纳米材料和高强度钢材的应用将提高高层建造的抗震性能和抗风性能。
(3)智能化设计:随着智能化技术的发展,高层建造的结构设计将更加智能化。
例如,利用传感器和控制系统可以实时监测和调整高层建造的结构状态,提高其安全性和舒适性。
三、高层建造结构的前沿发展方向1. 绿色建造的发展随着人们对环境保护的重视,绿色建造的发展成为了高层建造结构设计的重要方向。
绿色建造通过采用节能材料、节能技术和可再生能源等手段,减少对环境的影响,提高建造的可持续发展能力。
2. 灵便可变的结构设计随着城市功能的不断变化,高层建造的结构设计需要具备灵便可变的特点。
例如,采用可拆卸结构和可调整空间布局的设计,使高层建造能够适应不同的使用需求。
高层建筑结构特点、现状及发展趋势
摘要:高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。
而科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。
简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。
关键词:高层建筑结构;特点;现状;趋势
前言
超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。
高层建筑的起点高度或层数,各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。
它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。
如在美国,24.6m或7 层以上视为高层建筑;日本则为31m或8 层以上;英国为等于或大于24.3m;在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯,对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范,因此我国的《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。
从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要,甚至起控制作用,因此《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。
当建筑结构高度超过100m 时,称为超高层建筑。
1高层建筑的特点
建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。
低层建筑结构通常抵抗竖向荷载为主,水平荷载(如风荷载)或作用(如地震作用)的影响较小,它所产生的内力和位移较小,一般可以忽略。
因此在低层建筑结构中,竖向荷载往往就是设计的控制因素。
但在高层建筑结构中,较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况,水平荷载不仅是主要荷载的一种,跟竖向荷载共同起作用,而且往往还成为设计中的控制因素。
因此,在水平荷载作用下,若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足,将会产生过大的侧向变形,不仅使人产生不舒服的感觉,而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力,会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形,甚至会导致结构性的损伤或裂缝,从而危及结构的正常使用和耐久性。
因此设计高层建筑结构时,不仅要求结构有足够的强度,而且要求结构有合理的刚度,使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。
同时,有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能,使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后,仍具有良好的塑性变形能力,即具有良好的延性性能。
除了上述的结构受力特点之外,高层建筑还具有建筑功用上的特点。
人们常说建筑是凝固的音乐,优美的高层建筑犹如艺术品,成为城市的一道道绚丽景观;建筑同时是时代跳动的脉搏,高层建筑占地面积小,符合了地价昂贵时代的需求,它可以节约建设用地或获得更多的空闲地面,以作为绿化等环境用地,并因向高空方向发展而缩短了城市道路和各种管线(如给排水管线等)的长度,减少了基础设施的投资。
当然,大量高层建筑的建设,也会给城市带来不利的影响,如人口会密集化而造成交通拥挤问题;城市局部热场发生不利的变化以及地质的沉陷、消防的复杂化等问题。
综合高层建筑的上述受力特点可知,与低层结构不同,高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。
抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。
2 高层建筑的发展概况
随着工业化、商业化、城市化的进程,城市人口剧增,造成城市生产和生活用房紧张,地价昂贵,迫使建筑物向高空发展,由多层发展为高层。
19 世纪末期,开始出现了现代形式的
钢框架和钢筋混凝土框架结构的高层建筑。
1898 年修建的secodRandMeNa119 层大楼(美国,芝加哥),是世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。
而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。
而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为1903 年修建的位于美国Cincinnati 的InallaBuildin和法国巴黎Franklin 公寓。
所以,现代形式的高层建筑,只有117 年的历史。
到了20 世纪50 年代以后,由于轻质高强材料研制成功,抗风、抗震结构体系的发展,新的设计计算理论的创立,电子计算机在设计中的应用,以及新的施工技术和机械不断涌现,为大规模地、较经济地建造高层建筑提供了充分的条件,使高层建筑得到迅速发展。
在钢筋混凝土结构方面,其结构体系的发展历程也类似于钢结构的结构体系,由最初的框架结构(1903 年,glnallsBuildin )逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构等结构体系,使得混凝土结构的建造高度越来越高。
钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优点,钢结构的构件可在工厂加工和制作,施工速度快,工期短。
钢是建造高层建筑结构比较理想的材料,但是全钢结构用钢量大,造价高,耐火性能差,需用昂贵的防火涂料。
而钢筋混凝土结构具有节省钢材、造价低、材料来源丰富、可模性好等优点,且承载力也不低,经过合理设计也可获得较好的抗震性能。
因此,只有在发达国家,大多数的高层建筑才采用钢结构形式,而在发展中国家,绝大部分的高层建筑采用钢筋混凝土材料建造,且由于高性能混凝土的发展和施工技术的进步,钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑的主要结构形式。
特别是近年来,由于钢筋混凝土结构的优点,发达国家采用钢筋混凝土材料建造的高层建筑的数量也在日益增多。
当然,钢筋混凝土结构的构件断面尺寸大,减少了建筑使用面积;自重大,致使基础造价增高,抗震性能也不如钢结构。
因此为充分发挥钢材和混凝土这两种材料的特点,更为合理的结构形式是同时采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构或组合结构。
该结构形式经合理设计,可取得经济合理、技术性能优良的效果,近年来已成为研究的热点和发展的方向。
3 高层建筑结构的发展趋势
高层建筑的发展,充分显示了科学技术的力量,使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。
未来的高层建筑将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。
3.1 新材料、超强材料的开发和应用
在高层建筑结构的技术问题中,首先要解决的是材料问题。
现在混凝土的强度等级已经达到C100 以上。
高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸,减轻结构的自重,改善结构抗震性能。
同时,为了达到轻质高强的目的,必须在高层建筑结构中,发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限(约束)混凝土和预应力混凝土。
高性能混凝土的开发和应用,将继续受到人们的重视,也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。
从强度和塑性方面考虑,钢是高层建筑结构的理想材料,增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。
特别是对新型耐火耐候钢的研发,具有重要意义,可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖,提高建筑用钢的竞争力。
复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。
3.2 混合结构在高层建筑结构中广泛应用
如前所述,经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能(如抗震性能)优良的效果,且易满足高层建筑的侧向刚度的需求,可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑,因此在较高的建筑中,混合结构往往仍是合理、可行的结构方案,今后建造混合结构的比率将会越来越大。
3.3 新的设计概念、新的结构形式的应用
现代建筑功能趋于多样性,建筑的体形和结构体系趋向复杂多变,趋向立体化,应运而生新的设计概念和结构技术的深化,采用新的结构体系,如巨型结构体系,蒙皮结构,带加强层的结构,建筑立面设置大洞口以减小风力,采用结构控制技术设置抗震机构等。
3.4 高层建筑结构的高度出现新的突破
进入20 世纪90 年代后,高层建筑迅猛发展,在数量、质量及高度上都有了大飞跃,高层建筑中的科技含量越来越高。
参考文献
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