1、关于未来高层建筑发展的思考【摘要】地球上已经人满为患。人类为了自身的生存与发展，除了要控制人口增长以外，还要尽量少占耕地。因此，高层建筑的发展势在必行。 本文主要论述了目前高层建筑的发展状况，未来高层建筑的发展趋势，未来超高层建筑的可行性分析，最后对高层建筑的发展进行了展望。【关键词】高层建筑 建筑材料 结构体系 侧移 发展趋势 中图分类号： TU208.3文献标识码：A 文章编号： 一、近代与现代高层建筑的发展状况 近代高层建筑主要是为商业和居住需要而建造。经济的发展为高层建筑的发展提供了经济基础，电力、升降机、钢铁、水泥的出现为高层建筑的发展提供了物质基础。 美国是近代高层建筑的发源地。l
2、9 世纪 50 年代，美国建造了芝加哥家庭保险公司大楼(HomeInsurance)，10 层，55m 高。这座采用铸铁框架承重的结构，标志着一种新砌体结构的诞生。19 世纪末逐渐发展到采用钢结构，建筑物高度超过了 100m，建成了纽约 Park Low 大厦， 30 层，118m 高，是 l9 世纪世界上最高的建筑。到 20 世纪 70 年代，美国又建造了芝加哥西尔斯大厦和纽约世界贸易中心等知名建造，使建造的高度提升到 442m。表一为世界已经建成的最高 10 栋建筑。 表一 世界已经建成的最高 10 栋建筑（截至 2010 年底） 21 世纪以前，世界高层建筑的重心在美国。1985 年底，
3、世界最高的100 幢建筑中，美国占了 78 幢，中国大陆为 0 幢。20 世纪 80 年代以后，随着中国和亚洲经济的迅速崛起，高层建筑的重心开始向中国、向亚洲转移。2003 年底，世界最高的 100 幢建筑中，美国为 43 幢，中国大陆为9 幢。2010 年底，世界最高的 100 幢建筑中，美国为 30 幢，中国大陆为24 幢；美洲为 32 幢，亚洲为 62 幢，参见表二。 表二 世界最高 100 栋建筑分布（截至 2010 年底止） 我国高层建筑始于 20 世纪初，在北京、广州等地建成一定数量的高层建筑，包括办公楼、和大型公共建筑等，进入 80 年代我国高层建筑得到迅速发展。表三为我国已经建
4、成的 10 栋最高建筑。表四为中国内地100 栋最高建筑分布情况。 表三 我国已经建成的 10 栋最高建筑（截至 2010 年底） 表四 中国内地 100 栋最高建筑分布（截至 2010 年底止） 二、未来高层建筑发展趋势分析 目前世界上已经建成的高层建筑中，层数最多的已达 160 层，高度最高的已达 828m。最近 30 年以来，世界高层建筑在层数不断加多、高度迅速攀升、地域不断扩大的同时，结构材料由早期的以钢结构为主，扩大为混凝土结构和钢-混凝土混合结构。结构体系由早期的框架、剪力墙、框剪、筒体结构，扩大到多塔、连体、带转换层、带加强层、错层等复杂的结构形式，为高层建筑的进一步发展奠定了基
5、础。可以预计未来的高层建筑数量、层数不断增多，高度也将不断加大。 三、未来发展超高层建筑的可行性分析 高层建筑中，水平荷载作用占主导地位，竖向荷载的影响相对较小，侧移验算不可忽视。单一的矩形棱柱体结构因高宽比过大，水平力作用下弯矩变形也很大。为了有效的抵御水平力，增大侧移刚度，降低造价，需要对建筑体形加以优化。例如外柱倾斜设计，外型呈截锥形，使结构整体的刚度大大增加，侧移可减少 20。还有全角锥体圆柱形，三棱柱等。这些体形的建筑形式能有效地对侧向力形成三维反映，从而增大总体结构的侧移刚度。同时，由于受力合理，材料用量减少，结构自重也轻，达到经济的效果。高层建筑若采用上小下大的锥体状体形，由于顶
6、部尺寸小，减小了楼房上部较大数值的风荷载，并减小了风荷载引起的倾覆力矩，计算分析结果指出，一幢 40 层的高楼，当采用立面倾斜度为8的角锥体时，其侧移值将减少 10-50，从而使风振振幅和加速度得以较大幅度的减少。 高楼在风力作用下，迎风面产生正压力，背风面产生负压力使高楼受到很大的水平荷载。如果利用高楼的设备层，或结合大楼“中庭”采光的需要，在高楼中部局部开洞或形成立面大开洞透空层，那么，迎风面堆积气流，就可以从洞口或透空层排出，减小了压力差，也就减小了因风速变化而引起的高楼震动加速度。这也是一种很好的可行性的方法。四、未来的展望 未来几十年内，高层建筑有可能朝以下几个方向发展： （1）世界
7、高层建筑的重心仍然在亚洲。亚洲人口众多，人口密度最大，发展高层建筑是必然选择。因此，亚洲各国还将大量建造高层建筑。（2）高度有可能达到或超过 1000m。20 世纪 80 年代以来，高层建筑虽然在世界各地迅猛发展，但建筑高度一直在 400m 至 500m 徘徊。直到 2010 年，迪拜的哈利法塔将建筑的高度大幅度地提升至 828m，有的国家还有建造更高高层建筑的计划。因此，在不久的将来，建筑的高度有可能达到或超过 1000m。 （3）采用合理的结构外形或多种结构的有机组合。 （4）材料将朝轻质、高强、新型、复合方向发展。 （5）高层建筑的用途将朝综合化方向发展。 （6）地下空间将得到统一规划与
8、统一开发利用。 （7）智能化将成为高层建筑必须具备的条件。 （8）结构防震、防火、防腐、防撞击、防风、防爆炸和防海啸的能力将有很大的增强。 高层建筑结构在其使用过程中，除了要承受各种正常的荷载以外，还要抵抗风灾、火灾、地震、泥石流、海啸等各种自然灾害。2001 年 9月 11 日，纽约世界贸易中心两栋 110 层、412m 高的建筑遭受恐怖袭击倒塌以后，建筑工作者又将研究重点扩大到人为破坏的领域，研究建筑在遭遇突发事件时如何防止连续倒塌。建筑工作者从与各种灾害作斗争的过程中，总结了经验与教训，学会了与之斗争的方法，从而使高层建筑建造得愈来愈高，愈来愈安全可靠。 参考文献： 1 沈蒲生编著高层建筑结构设计北京：中国建筑工业出版社，2012 2 马燕未来超高层建筑 j 商情, 2011（20） 3 JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程 4 GB 50010-2010，混凝土结构设计规范 5 赵西安主编高层建筑结构的新设计北京：中国环境科学出版社，1996
