淺析我國高層結構的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

張樹輝 侯世謹

（山東科技大學 266590）

1 概述

高層建筑發(fā)展到現(xiàn)在已有 150年的歷史，它并非從古代的高建筑物一步步演化而來的，而是社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口增長的必然產(chǎn)物[1]。我國高層建筑建設起步較晚，上世紀初我國第一幢高層在上海建成，但由于當時我國的經(jīng)濟、技術水平有限，國內(nèi)高層建筑發(fā)展較為緩慢。改革開放后，隨著我國國內(nèi)經(jīng)濟和醫(yī)療水平的不斷提升，城市人口迅速增長，城市的建設用地問題凸顯。于是為解決土地問題，政府開始倡導高層建筑建設，之后經(jīng)過幾十年的發(fā)展國內(nèi)的高層建筑不論是在結構形式還是在施工技術上都得到了迅速發(fā)展。概括起來我國高層建筑的發(fā)展歷程可分為四個階段。

第一階段初步發(fā)展階段（50年代初-60年代末）：此階段國內(nèi)高層建筑的主要結構形式為20層以下的鋼筋混凝土的框架結構。代表性建筑有北京民族飯店、北京民航大樓。

第二階段加快建設階段（70年代）：此階段的建筑層數(shù)有了突破，但大多為20-30層。主要為住宅、酒店、賓館等功能型建筑，如北京飯店新樓、廣州白云賓館。

第三階段加速發(fā)展階段（80年代)：此階段高層建筑高度已突破 100米，10年內(nèi)的新建高層的建筑面積總和遠遠超過了建國后30以來的所有高層建筑面積總和。代表性建筑有深圳國際貿(mào)易中心（160米）。

第四階段摩天大樓階段（90年代以后）：此階段我國高層建筑進入摩天大樓時代，在至今的短短20內(nèi)，我國上海、廣州、深圳、北京、天津等大城市陸續(xù)建成一幢幢摩天大樓，有相當一部分建筑的高度排名世界先列。代表建筑有上海環(huán)球金融中心、臺北101大廈等。

2 我國高層建筑的特點

迄今為止，不論是西方發(fā)達國家還是包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家都在大力興建高層建筑。近幾年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，國內(nèi)的高層建筑也取得了迅速發(fā)展。目前我國高層建筑的主要特點為：建筑高度不斷增加、結構平面及體型日益復雜、超高建筑中鋼-混凝土組合、混合結構體系為主、新型的結構體系不斷出現(xiàn)[2]。

2.1 建筑高度不斷增加

新中國成立以后，我國高層建筑經(jīng)過四個階段的不斷發(fā)展至今，建筑高度不斷增加。尤其是近幾年以來，大量的超高層建筑在祖國大地上拔地而起。下表為我國已建成的建筑高度排名前10的高層建筑的詳細數(shù)據(jù)。

高層名稱 高度（m） 建成時間 高層名稱 高度(m) 建成時間上海中心大廈 632 2014 509 2003 600 2009 492 2008 599 2017 484 2010 596.5 2015 長沙IFS大廈T1 452 2016心 530 2016 450 2010

從上面表格我們可以清晰地看出：我國的高層建筑在近幾年內(nèi)取得了騰飛式發(fā)展，在高度上得到了顯著性突破，建筑高度不斷增加。從50年代北京最高建筑民族飯店（47.4米）到如今建筑高度排名世界第二的上海中心大廈，標志這我國已躋身全球高層建筑的先列。

2.2 結構平面、體型日益復雜

上世紀60年代至70年代，我國高層建筑平面多為矩形、L形。豎向體型比較單一,上下均勻不變,因而普遍為“火柴盒”。進入80年代，隨著建筑功能的多樣化，建筑風格要求的提高，加之城市景觀的需要，使得國內(nèi)高層建筑，尤其是高層公共建筑和旅館建筑更富于個性，其平面、體型越來越豐富多變。近十幾年來,為追求建筑美感，弧形、圓形、橢圓形等各種平面類型的高層建筑不斷建成。這標志著建筑物不單單只以建筑功能而存在，更加入了人文的審美元素。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前我國超過100米的高層建筑中，規(guī)規(guī)矩矩的“火柴盒”建筑占有比已不到50%。2009年建成的廣州塔造型優(yōu)美、體型復雜，如同婀娜扭動的小蠻腰，我國目前最高的建筑上海中心大廈外形為中華民族圖騰的“龍型”，不僅極具審美價值而且富有象征意味。

2.3 超高建筑中鋼-混凝土組合、混合結構體系為主

雖然最近幾年來我國一直大力推進裝配式鋼結構建筑，但目前我國的高層建筑仍以鋼筋混凝土結構為主。近十幾年來，隨著我國建筑施工技術的發(fā)展以及建筑結構理論體系的不斷完善，兼有鋼結構及鋼筋混凝土結構兩者優(yōu)點的鋼-混凝土組、混合結構在我國超高層建筑上廣泛應用開來。

通過調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：我國已建成的超過 150米的高層建筑，組、混合結構建筑占到了22.3%；超過200米以上的建筑，組、混合結構建筑占到了43.8%；超過300米的高層建筑中，組、混合結構約占66.7%。[3]而我國高度排名前十的建筑中幾乎全部為鋼-混凝土組、混合結構。

2.4 新的結構體系涌現(xiàn)

隨著建筑高度的不斷增加，新型的建筑結構體系不斷涌現(xiàn)。2009年竣工的廣州塔塔身為橢圓形的漸變網(wǎng)格結構，塔身外框筒采用24根鋼柱和46個鋼橢圓環(huán)交叉構成,形成鏤空、開放的獨特美體。塔身鋼結構網(wǎng)格采用的漏風設計，可有效減少塔身自重和風荷載。上海中心大廈更是突破了高層建筑傳統(tǒng)的外部結構框架，整個大樓的外立面螺旋上升，如同騰飛的巨龍坐落在上海浦東。

3 近幾年高層建筑的發(fā)展趨勢

社會經(jīng)濟的發(fā)展和施工技術的進步是我國高層建筑的發(fā)展內(nèi)在推動力。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑的要求逐漸提高，從以往單一地追求建筑使用功能到現(xiàn)在的強調(diào)建筑的藝術美感。這就預示著未來的高層建筑必將朝著技術功能先進和藝術完美相結合的方向發(fā)展[4]。

3.1 新材料、超強材料的開發(fā)和應用

材料問題是世界范圍內(nèi)高層建筑結構最主要的技術問題。目前混凝土的強度等級已經(jīng)達到C100以上，加上高性能混凝土的出現(xiàn)。使結構構件向著自重小、強度大、性能好的方向發(fā)展，建筑結構抗震性能也隨之不斷地提高。此外，為了進一步提高高層建筑的高度，盡可能地實現(xiàn)結構構件的輕質(zhì)高強。我國正逐步發(fā)展輕骨料混凝土、纖維混凝土、聚合物混凝土、側(cè)限（約束）混凝土和預應力混凝土。高性能混凝土的開發(fā)和應用，必將給高層建筑結構的進一步發(fā)展提供強大的技術支撐。

3.2 鋼-混凝土組、混合結構進一步發(fā)展

近幾年來我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩，以鋼-混凝土組、混合結構為主體的高層建筑會進一步增加。我國對鋼-混凝土組、混合結構體系的抗震性能研究也會更加深入，型鋼混凝土、鋼管混凝土、組合梁板等結構構件在實際工程的應用會越來越靈活多樣，其性能研究會更加深入細致。

3.3 新結構、新技術將得到進一步應用

近年新型結構體系不斷涌現(xiàn)，關于其抗震性能需要進行進一步的研究探討。隨著工程需求的多元化、多樣化，結構工程師將會構思出更多的新型結構體系。

減震控制技術是抗震、抗風設計的一條重要途徑，近兩年在國內(nèi)新建工程中開始應用。 隨著相關研究工作的深入開展，隨著國內(nèi)研制生產(chǎn)的阻尼器的日趨成熟，減震控制技術會得到更加廣泛的應用。

3.4 高層建筑結構的高度出現(xiàn)新的突破

在未來的幾十年中，隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展、施工技術的不斷創(chuàng)新以及新型高強輕質(zhì)材料的出現(xiàn)，我國高層建筑的無論從高度、結構體系還是外形設計都將實現(xiàn)更大的突破。