CUMT-新型建筑材料与结构-2.ppt

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1、2/28/2023中国矿业大学中国矿业大学中国矿业大学中国矿业大学China University of Mining&TechnologyChina University of Mining&Technology建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院 School of Architecture&Civil EngineeringSchool of Architecture&Civil EngineeringSchool of Architecture&Civil Engineering23 高层建筑与材料高层建筑与材料建筑物按照层数可分为低层、多层、高层以及超建筑物按照层数可分为

2、低层、多层、高层以及超高层建筑。通常高层建筑。通常12层称为低层建筑，层称为低层建筑，36层层称为多层建筑，称为多层建筑，7一一30层左右称为高层建筑，而层左右称为高层建筑，而30层以上（或高度超过层以上（或高度超过100m）叫做超高层建筑。叫做超高层建筑。高层建筑是现代社会科学和技术发达的标志之一，高层建筑是现代社会科学和技术发达的标志之一，是人口密度增大、城市功能集中的必然产物，也是人口密度增大、城市功能集中的必然产物，也是人类不断向新的高度挑战，不断探索新的建造是人类不断向新的高度挑战，不断探索新的建造技术，开发新型建筑体系和材料的体现。高层建技术，开发新型建筑体系和材料的体现。高层建筑

3、为人类提供了高密度、大容量的居住或工作空筑为人类提供了高密度、大容量的居住或工作空间，给现代人的生活和工作带来许多方便，同时间，给现代人的生活和工作带来许多方便，同时对城市环境、居住条件以及生活方式也带来诸多对城市环境、居住条件以及生活方式也带来诸多影响。影响。33 31 1 高层建筑的发展与未来高层建筑的发展与未来人类历史上最早出现的高层建筑，可以追溯到古罗马时代。2000多年前的古罗马时代，就已经在各城市建造了10层左右的高层建筑物，所采用的结构形式是承重墙结构，这主要是受当时的建筑材料只有石材或粘土砖等块体材料的限制。后来随着罗马帝国的衰落，高层建筑也就随之消沉了。42 21 11 1

4、近代高层建筑的兴起近代高层建筑的兴起1 1）承重墙结构对层高的限制承重墙结构对层高的限制到到1919世世纪纪以以前前，人人类类的的生生产产方方式式一一直直停停留留在在以以手手工工操操作作为为主主的的水水平平，在在建建筑筑技技术术和和材材料料方方面面也也没没有有突突破破性性的的发发展展。直直到到进进人人1919世世纪纪，西西欧欧各各国国以以工工业业革革命命为为契契机机，开开始始出出现现了了资资本本主主义义机机械械化化大大生生产产，人人口口向向城城市市集集中中，出出现现了了解解决决城城市市人人口口居居住住集集中中问问题题的的需需求求。同同时时，炼炼钢钢技技术术的的成成熟熟、水水泥泥、混混凝凝土土材

5、材料料的的出出现现，为为建建筑筑结结构构形形式式向向大大型型化化发发展展提提供供了了物物质质基基础础。于于是是沉沉寂寂了了近近20002000年年的的高高层层建建筑筑又又开开始始兴兴建建起起来来。由由于于受受当当时时的的设设计计水水平平和和材材料料体体系系的的影影响响，最最初初建建造造高高层层建建筑筑的的结结构构形形式式仍仍然然采采用用砌砌筑筑承承重重墙墙结结构构。随随着着建建筑筑物物高高度度的的增增高高，用用于于承承受受建建筑筑物物自自重重的的承承重重墙墙体体就就必必须须加加厚厚。例例如如 18911891年年在在芝芝加加哥哥建建造造了了一一座座高高1616层层的的M Monadnockna

6、dnock（摩摩那那顿顿克克）大大厦厦，由由于于自自重重较较大大，这这座座建建筑筑物物下下部部承承重重墙墙的的厚厚度度达达到到了了1 18 8m m。可可见见，要要使使建建筑筑物物达达到到更更高高的的高高度度，必必须须采采用用受受力力更更加加合合理理的的结结构构形形式式，开开发发新新的的结构与材料体系。结构与材料体系。52 2 2 2）框架结构体系和金属材料的应用框架结构体系和金属材料的应用框架结构体系和金属材料的应用框架结构体系和金属材料的应用由由于于当当时时已已经经有有了了铸铸铁铁、钢钢材材等等金金属属材材料料，人人们们也也在在探探索索更更加加合合理理的的结结构构形形式式，以以解解决决承承

7、重重墙墙结结构构墙墙体体过过于于厚厚重重的的问问题题。结结构构工工程程师师开开始始开开发发轻轻型型的的框框架架结结构构系系统统。这这种种框框架架结结构构形形式式是是由由梁梁和和柱柱构构成成刚刚性性的的框框架架，楼楼板板和和墙墙体体的的自自重重首首先先传传递递到到梁梁上上，然然后后通通过过柱柱直直接接传传递递到到基基础础，墙墙体体只只起起围围护护作作用用而而不不承承重重，而而承承重重的的梁梁和和柱柱采采用用具具有有很很高高强强度度的的钢钢材材或或钢钢筋筋混混凝凝土土。这这种种结结构构形形式式和和材材料料的的开开发发成成功功，使使得得高高度度更更高高、跨跨度度更更大大、开开口口尺尺寸寸更更大大的的

8、高高层层建建筑筑成成为为可可能能。这这种种框框架架结结构构系系统统从从开开始始到到发发展展成成熟熟大大约约花花费费了了100100多多年年的的时时间间。这这期期间间包包括括人人们们对对钢钢材材、混混凝凝土土等等材材料料的的性性能能、连连接接或或复复合合使使用用方方法法、梁梁和和柱柱的的合合理理断断面面形形状状以以及及钢钢筋筋混混凝凝土土中中钢钢筋筋的的配配置置方方法法、预预应应力力钢钢筋筋混混凝土的开发和使用等等。凝土的开发和使用等等。618011801年年在在英英国国的的曼曼彻彻斯斯特特，人人们们第第一一次次用用铸铸铁铁材材料料建建造造了了七七层层框框架架结结构构的的轧轧棉棉工工厂厂建建筑筑

9、物物，并并且且首首次次采采用用了了I型型断断面面的的梁梁和和往往，为为以以后后的的框框架架结结构构建建筑筑物物奠奠定定了了结构形式的基础。结构形式的基础。3 3）构件标准化的设计思想构件标准化的设计思想 18511851年年，在在英英国国万万国国博博览览会会上上展展出出的的水水晶晶宫宫，是是最最早早采采用用钢钢材材、框框架架结结构构、玻玻璃璃板板，并并对对构构件件进进行行了了模模数数设设计计的的建建筑筑物物。该该建建筑筑物物在在结结构构形形式式、材材料料、生生产产方方式式和和施施工工方方法法等等方方面面实实现现了了完完美美的的统统一一，确确立立了了框框架架体体系系和和钢钢材材在在高高层层建建筑

10、筑中中的的基基础础地地位位。同同时时，构构件件标标准准化化（模模数数化化）的的设设计计思思想想为为后后来来建建筑筑材材料料及及构构件件的的量量化化生生产产奠奠定定了了基基础础。高高层层建建筑筑不不同同于于以以前前的的平平房房建建筑筑，材材料料用用量量大大，将将所所用用材材料料制制成成构构件件，有有利利于于现场操作，能提高施工效率；现场操作，能提高施工效率；高高层层建建筑筑的的各各层层多多数数采采用用相相同同的的设设计计样样式式，所所以以也也具具备使用标准化构件的条件。备使用标准化构件的条件。74 4）纵向交通手段的建立纵向交通手段的建立随随着着楼楼层层的的增增高高，人人们们开开始始研研究究开开

11、发发建建筑筑物物内内部部的的纵纵向向交交通通系系统统。18511851年年在在纽纽约约建建造造的的5 5号号街街饭饭店店建建筑筑中中，最最早早出出现现了了电电梯梯。这这种种垂垂直直方方向向的的交交通通方方式式的的开开发发，为为人人们们利利用用高高层层建建筑筑提提供供了了方方便便的的手手段段，否否则则，即即使使建建造造出出高高层层建建筑筑，也难以利用。也难以利用。18661866年年-1870-1870年年期期间间建建造造的的纽纽约约生生命命保保险险公公司司大大楼楼，也也采采用了电梯。用了电梯。5 5）用剪力墙增加横向刚度用剪力墙增加横向刚度剪剪力力墙墙的的开开发发和和应应用用是是高高层层建建筑

12、筑的的又又一一关关键键技技术术。随随着着层层数数增增多多，高高度度增增高高，在在风风力力、地地震震等等水水平平荷荷载载的的作作用用下下，建建筑筑物物的的横横向向变变形形和和位位移移增增大大，为为了了将将这这种种变变形形控控制制在在所所允允许许的的范范围围之之内内，以以保保证证安安全全使使用用，必必须须增增加加建建筑筑物物在在水水平平方方向向的的刚刚度度，而而剪剪力力墙墙是是在在结结构构上上解解决决这这一一问问题题的的有有效效办办法法。18911891年年，BurnhamBurnham和和RootRoot两两位位建建筑筑师师在在芝芝加加哥哥建建造造了了2020层层高高度度的的 Masonic M

13、asonic TempleTemple，并并在在此此建建筑筑物物中中第第一一次次设设计计使使用用了了钢钢结结构构的的剪剪力力墙墙，使使高高层层建建筑筑的的建建造造技技术术又又向向前前迈迈出了一步。出了一步。86 6）混凝土材料在高层建筑中的应用混凝土材料在高层建筑中的应用高高层层建建筑筑的的发发展展同同样样推推动动了了结结构构材材料料的的发发展展。早早期期的的高高层层建建筑筑几几乎乎都都采采用用铸铸铁铁或或钢钢材材等等作作为为框框架架结结构构材材料料。从从18901890年年开开始始，混混凝凝土土作作为为一一般般的的建建筑筑材材料料开开始始得得到到人人们们的的承承认认。19031903年年由由

14、佩佩雷雷设设计计的的巴巴黎黎的的富富兰兰克克林林公公寓寓大大楼楼，开开始始采采用用了了钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料。几几乎乎在在同同时时，在在美美国国的的辛辛辛辛那那提提（CincinnatiCincinnati）建建 造造 了了 1616层层 的的 ingallingall buildingbuilding，是是世世界界上上第第一一个个以以钢钢筋筋混混凝凝土土作作为为框框架架结结构构材材料料的的高高层层建建筑筑。但但是是，到到2020世世纪纪中中叶叶为为止止，混混凝凝土土材材料料在在高高层层建建筑筑中中只只是是零零散散地地被被使使用用，或或者者使使用用混混凝凝土土也也只只是是模模仿仿钢钢框框

15、架架结结构构，而而没没有有开开发发出出非非常常完完善善的的以以钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料为为结结构构框框架架的的体体系系。这这种种状状况况直直到到第第二二次次世世界界大大战战结结束束以以后后才有改变。才有改变。9目目前前，高高层层建建筑筑所所用用的的结结构构材材料料已已经经是是钢钢材材和和钢钢筋筋混混凝凝土土平平分分秋秋色色，许许多多著著名名的的高高层层建建筑筑都都采采用用了了钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料。例例如如朝朝鲜鲜平平壤壤市市的的柳柳京京 饭饭 店店（地地 上上 101101层层，高高 度度305.4305.4m m）、芝芝加加哥哥的的水水塔塔广广场场大大厦厦（7676层层，高高度度

16、262262m m）、以以及及最最新新落落成成的的世世界界最最高高的的建建筑筑物物，吉吉隆隆坡坡的的佩佩重重纳纳斯斯大大厦厦（高高度度452452m m），均均采采用了钢筋混凝土作为主体结构材料。用了钢筋混凝土作为主体结构材料。103 3l l2 2 实现高层建筑的社会条件和技术条件实现高层建筑的社会条件和技术条件1 1）社会需求社会需求 高高层层建建筑筑是是人人类类进进入入工工业业化化、信信息息化化社社会会所所产产生生的的城城市市现现象象，社社会会需需求求推推动动了了高高层层建建筑筑的的发发展展。这这种种需需求求主主要要表现在以下几个方面。表现在以下几个方面。l l人人口口密密度度大大，人人

17、口口向向城城市市高高度度集集中中，用用于于个个人人居居住住的的住住宅宅和和社社会会公公共共设设施施的的需需求求量量增增大大，城城区区土土地地不不足足，土土地地价价格格上上涨涨，在在有有限限的的土土地地上上不不能能满满足足建建设设量量的的需需求求，只只好好向向空空中中发发展展。因因此此，人人口口的的增增多多和和城城市市化化是是高高层层建建筑筑产产生生的直接原因。的直接原因。l l城城市市功功能能多多样样化化是是促促进进高高层层建建筑筑发发展展的的又又一一个个重重要要原原因因。现现代代社社会会城城市市已已成成为为地地域域的的政政治治、经经济济、文文化化中中心心。管管理理机机能能集集中中，行行政政办

18、办公公、金金融融贸贸易易、科科教教卫卫生生、文文化化、体体育育活活动动、交交通通枢枢纽纽等等全全部部集集中中在在城城市市的的中中心心，因因此此，必必须须建建造造大大容容量量的的高高层层建建筑筑才才能能容容纳纳大大量量的的办办公公人人员员和和利利用用这些设施的人。这些设施的人。112 2）国家相关法规国家相关法规 高高层层建建筑筑涉涉及及到到安安全全、管管理理、能能源源、治治安安、环环境境等等一一系系列列社社会会问问题题，因因此此各各国国根根据据本本国国的的国国情情、自自然然条条件件以以及及环环境境政政策策，要要对对高高层层建建筑筑的的建建设设制制定定一一些些法法规规，这这些些法法规将对高层建筑

19、的发展起到制约或鼓励的作用。规将对高层建筑的发展起到制约或鼓励的作用。l l英英国国在在2020世世纪纪5050年年代代以以前前，为为了了保保持持伦伦敦敦古古都都的的风风貌貌，曾曾经经制制定定法法规规限限制制一一定定范范围围内内建建筑筑物物的的高高度度，19561956年年作作为为城城市市再再开开发发的的一一个个积积极极政政策策，对对首首都都伦伦敦敦撤撤消消了了建建筑筑物的高度限制，从此伦敦的高层建筑才得以发展。物的高度限制，从此伦敦的高层建筑才得以发展。l l日日本本是是一一个个多多地地震震的的国国家家，19231923年年9 9月月关关东东大大地地震震以以及及由由此此引引发发的的火火灾灾，

20、造造成成了了十十几几万万人人丧丧生生的的惨惨剧剧。从从此此以以后后，日日本本的的建建筑筑法法规规一一直直限限制制建建筑筑物物的的高高度度不不能能超超过过3131m m，长长达达近近4040年年之之久久。直直到到19551955年年，以以城城市市再再开开发发为为目目的的，在在日日本本的的建建筑筑学学会会内内部部成成立立了了高高层层化化委委员员会会，19621962年年，在在建建筑筑学学会会的的答答辩辩会会上上，通通过过了了技技术术论论证证，解解除除了了原原来来高高度度3 3l lm的的限限制制。因因此此从从2020世世纪纪6060年年代代开开始始，日日本本开开始始发发展高层建筑。展高层建筑。12

21、3 3）技术条件技术条件高高层层建建筑筑的的建建设设是是建建立立在在一一系系列列综综合合技技术术手手段段的的支支持持之之上上的的，是是人人类类从从事事建建设设活活动动达达到到最最高高境境界界的的综综合合体体现现。高高层层建建筑筑结结构构设设计计荷荷载载作作用用方方式式复复杂杂，要要求求安安全全可可靠靠性性高高；构构件件数数量量庞庞大大，材材料料种种类类繁繁多多，计计算算、绘绘图图等等工工作作量量相相当当大大；施施工工过过程程复复杂杂，设设备备及及材材料料的的管管理理、工工程程操操作作难难度度大大；投投资资巨巨大大，要要求求使使用用寿寿命命长长。因因此此高高层层建建筑筑的的建建设设需需要要有有设

22、设计计、计计算算、管管理理、施施工工等等综综合合性性的的、坚坚实实的的理理论论基础和技术来支持。要求具备以下技术条件。基础和技术来支持。要求具备以下技术条件。13结结构构设设计计的的计计算算手手段段和和绘绘图图手手段段：高高层层建建筑筑不不同同于于普普通通建建筑筑之之处处就就是是层层数数多多，构构件件数数量量多多，受受力力状状态态复复杂杂。随随着着高高度度增增加加，水水平平荷荷载载（风风荷荷载载）增增加加，横横向向变变形形量量大大。所所以以结结构构计计算算复复杂杂。电电子子计计算算机机和和相相应应的的结结构构计计算算、计计算算机机辅辅助助设设计计等等软软件件的的开开发发，解决了高层建筑的繁杂而

23、大量的计算工作。解决了高层建筑的繁杂而大量的计算工作。现现代代施施工工管管理理方方法法的的开开发发：高高层层建建筑筑的的施施工工建建设设，从从原原材材料料的的准准备备、运运输输、基基础础、主主体体结结构构的的建建成成，建建筑筑设设备备的的安安装装、内内外外装装修修，直直到到竣竣工工，是是一一个个极极为为复复杂杂的的组组织织过过程程，工工序序繁繁多多，工工作作量量大大。计计算算机机技技术术为施工管理科学化、现代化创造了条件。为施工管理科学化、现代化创造了条件。14现现代代化化的的建建筑筑设设备备：高高层层建建筑筑的的能能源源供供给给、照照明明采采光光、通通风风换换气气、取取暖暖制制冷冷等等空空调

24、调系系统统，与与普普通通建建筑筑物物相相比比，构构成成复复杂杂，要要求求严严格格。例例如如，高高度度443443m m的的西西尔尔斯斯大大厦厦，其其电电器器设设备备系系统统相相当当于于常常住住人人口口为为1414万万7 7千千人人的的城城市市电电力力供供给给系系统统。其其空空调调系系统统具具有有供供给给60006000户户住住宅宅的的制制冷冷空空调调设设备备。建建筑筑物物内内有有102102台台电电梯梯，每每天天有有1650016500人人利利用用这这些些电电梯梯向向建建筑筑物物的的各各层层移移动动，构构成成了了纵纵向向的的交交通通系系统统。此此外外，建建筑筑物物内内还还需需配配套套停停车车设

25、设施施、排排水水系系统统、垃垃圾圾处处理理系系统统等等，这这些些电电器器、水水、空空调调、煤煤气气、交交通通等等设设备备系系统统非非常常复复杂杂。现现代代机机械械工工业业的的发发达达、设设备备水水平平的的提提高高，计计算算机机自自动动控控制制水水平平的的提提高高等等条条件件，为为高高层层建建筑筑的的设备配套提供了有利的条件。设备配套提供了有利的条件。15l l现现代代化化的的施施工工机机械械：高高层层建建筑筑施施工工中中高高空空作作业业量量大大，包包括括材材料料、构构件件的的运运输输和和在在高高空空部部位位进进行行安安装装、组组合合等等现现场场施施工工，难难度度大大，危危险险性性高高，许许多多

26、操操作作非非机机械械不不能能实实现现。现现代代化化的的建建筑筑施施工工机机械械，大大吨吨位位起起重重机机，可可将将混混凝凝土土直直接接输输送送到到几几百百米米高高度度的的混混凝凝土土泵泵送送设设备备，适适合合各各个个部部位位作作业业的的各各类类机机械械，给给高高层层建建筑筑的的施施工工提提供了条件。供了条件。l l材材料料的的工工业业化化生生产产及及新新型型建建筑筑材材料料的的开开发发：高高层层建建筑筑使使用用的的建建筑筑材材料料数数量量大大，质质量量要要求求高高，非非工工业业化化生生产产不不能能满满足足量量和和质质上上的的要要求求。现现代代建建筑筑材材料料例例如如钢钢材材、玻玻璃璃、混混凝凝

27、土土等等都都已已实实现现了了工工业业化化生生产产，为为高高层层建建筑筑的的建建设设提提供供了了物物质质基基础础。同同时时，高高层层建建筑筑要要求求轻轻质质高高强强型型材材料料、耐耐火火性性材材料料、不不需需搭搭设设临临时时设设施施即即可可施施工工的的幕幕墙墙构构件件，组组装装式式墙墙板板、楼楼板板，厕厕所所、浴浴室室等等单单元元构构件件等等，这这些些基基本本都都已已实实现现了了工工厂厂化化生生产产。钢钢结结构构的的连连接接技技术术采采用用高高强强螺螺栓栓，不不需需现现场场焊焊接接等等等等，这这些些都都是高层建筑不可缺少的物质条件。是高层建筑不可缺少的物质条件。16l l2020世世纪纪5050

28、年年代代，第第二二次次世世界界大大战战结结束束，世世界界各各国国进进入入了了以以经经济济建建设设为为主主的的和和平平时时期期，建建筑筑业业及及高高层层建建筑筑的的建建设设也也进进入入了了鼎鼎盛盛时时期期。19561956年年英英政政府府对对首首都都伦伦敦敦撤撤消消了了对对建建筑筑物物的的高高度度限限制制，从从此建造高层建筑成为城市开发的一个积极政策。此建造高层建筑成为城市开发的一个积极政策。l l19621962年年，日日本本解解除除了了对对建建筑筑物物的的高高度度限限制制，同同时时伴伴随随着着经经济济的的腾腾飞飞，日日本本开开始始大大量量建建造造高高层层建建筑筑，从从6060年年代代开开始始

29、，在在原原来来一一片片荒荒凉凉的的新新宿宿地地区区建建造造大大批批高高层层建建筑筑，如如今今这这里里已已经经成成为为东东京京的的副副都心。都心。l l美美国国在在高高层层建建筑筑方方面面一一直直走走在在世世界界的的前前列列。19721972年年在在纽纽约约建建成成了了世世界界贸贸易易中中心心，110110层层，417417m m，打打破破了了帝帝国国大大厦厦长长达达4040年年之之久久的的一一统统天天下下，夺夺得得了了世世界界最最高高建建筑筑的的桂桂冠冠。但但是是这这项项桂桂冠冠只只保保持持了了一一年年，即即被被19741974年年落落成成的的高高度度443443m m的的西西尔尔斯斯大大厦摘

30、走。厦摘走。1719961996年年在在马马来来西西亚亚的的吉吉隆隆坡坡落落成成的的佩佩重重纳纳斯斯大大厦厦又又刷刷新新了了世世界界最最高高建建筑筑的的记记录录，高高度度达达到到452 452 m m。该该大大厦厦不不仅仅在在高高度度上上独独占占鳌鳌头头，其其主主体体结结构构材材料料采采用用了了钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构，这这一一点点也也是是该该世世界界最最高高建建筑筑物物的的首首例例，佩佩重重纳纳斯斯大大厦厦用用事事实实证证明明了了钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料用用于于高高层层建建筑筑是是完完全全可可能能的的，不不仅仅材材料料的的性性能能能能够满足要求，其施工技术也已经很完善。够满足要求，其

31、施工技术也已经很完善。最最初初建建造造高高层层建建筑筑的的目目的的是是为为了了解解决决日日益益膨膨胀胀的的人人口口的的工工作作、居居住住等等实实际际需需求求，然然而而一一个个多多世世纪纪社社会会不不断断进进步步以以及及建建筑筑技技术术日日趋趋完完善善的的过过程程中中，世世界界各各国国又又往往往往把把挑挑战战新新的的高高度度作作为为科科技技水水平平和和经经济济实实力力的的象象征征，因因此此，在在世世界界范范围围内内曾曾一一度度掀掀起起争争夺夺世世界界第第一一高高度度的的竞竞赛赛。到到2020世世纪纪末末为为止止，世世界界上上高高度度位位于前十名的高层建筑如表所示。于前十名的高层建筑如表所示。18

32、1920我国从我国从2020世纪世纪7070年代开始进行高层建筑的建设。年代开始进行高层建筑的建设。l l19741974年年在在北北京京建建成成了了北北京京饭饭店店东东楼楼（1919层层，高高87.1587.15m m），），建成当时为北京最高的建筑物。建成当时为北京最高的建筑物。l l19761976年年，在在 广广 州州 建建 成成 了了 白白 云云 宾宾 馆馆（3333层层，高高114.05114.05m m），之之后后的的9 9年年中中白白云云宾宾馆馆一一直直占占据据我我国国最最高高建建筑筑的的宝宝座座。到到8080年年代代以以后后，随随着着建建设设业业的的蓬蓬勃勃发发展展，高高层层

33、建建筑筑无无论论在在高高度度、数数量量和和建建设设技技术术方方面面均均取取得得了了令令世世人瞩目的成绩。人瞩目的成绩。l l19851985年年，在在深深圳圳建建成成了了国国际际贸贸易易中中心心大大厦厦（5050层层，高高1581586565m m）。）。l l19871987年年开开工工，在在广广州州建建成成了了国国际际大大厦厦（6363层层，高高200200m m）。同同年年在在北北京京动动工工修修建建了了京京广广中中心心大大厦厦（5757层层，208208m m高）。高）。l l进进入入9090年年代代，我我国国的的高高层层建建筑筑水水平平又又进进入入一一个个新新的的阶阶段段，在在上上海

34、海、北北京京、深深圳圳、广广州州等等大大城城市市，一一座座座座高高楼楼大大厦厦拔拔地地而而起起，其其设设计计水水平平和和施施工工技技术术也也已已接接近近国国际际水水平平。坐坐落落于于上上海海埔埔东东新新区区的的金金茂茂大大厦厦，高高度度420420m m，采采用用高高性性能能混混凝凝土土作作为为结结构构材材料料，采采用用泵泵送送施施工工技技术术，是是我我国国混混凝土施工技术的一个创新。凝土施工技术的一个创新。212223242526专专家家分分析析纽纽约约世世贸贸中中心心大大楼楼坍坍塌塌原原因因专专家家分分析析纽纽约约世贸中心大楼坍塌原因世贸中心大楼坍塌原因转转眼眼之之间间，纽纽约约11011

35、0层层高高的的世世贸贸中中心心“姊姊妹妹楼楼”就就轰轰然然倒倒地地。从从表表面面看看，造造成成这这一一惊惊世世之之灾灾的的直直接接原原因因是是恐恐怖怖分分子子劫劫持持飞飞机机撞撞向向大大楼楼。但但是是美美国国建建筑筑专专家家评评论论指指出出，该该楼楼的的钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构本本身身就就难难以以承承受受大的冲击，特别是无法应付随之发生的大火。大的冲击，特别是无法应付随之发生的大火。据据美美联联社社报报道道，美美国国马马萨萨诸诸塞塞州州塔塔夫夫茨茨大大学学（Tufts Tufts UniversityUniversity）土土木木工工程程教教授授萨萨纳纳业业表表示示，世世贸贸大大楼楼的的设

36、设计计存存在在问问题题，今今天天设设计计的的楼楼房房即即便便是是遭遭受受同同样样的的袭袭击击也也完完全全可可以以避避免免发发生生同同样样的的悲悲剧剧。他他还还说说：“在在我我看看来来，大大火火隔隔断断了了被被撞撞楼楼层层的的上上下下联联系系，并并使使一一些些地地板板开开始始垮垮塌塌，这这些些地地板板都都是是加加固固水水泥泥地地板板，非非常常沉沉重重，所所以以一一旦旦倒倒塌塌砸砸向向另另一一层层时时，就就发发生生了了多多米米诺诺骨骨牌牌效效应应，层层层层相相砸砸，直直到到整整个个大大楼楼彻彻底底倒倒塌。塌。”27同同时时，另另有有一一些些专专家家也也指指出出，他他们们通通过过观观看看大大楼楼倒倒

37、塌塌的的录录像像认认为为，虽虽然然飞飞机机冲冲撞撞对对大大楼楼确确实实造造成成了了一一定定的的破破坏坏，但但随随后后燃燃起起的的大大火火才才是是造造成成楼楼房房倒倒塌塌的的直直接接原原因。因。科科罗罗拉拉多多一一所所大大学学的的土土木木工工程程教教授授黑黑曼曼布布朗朗也也认认为为，冉冉冉冉烈烈火火使使得得大大楼楼的的钢钢铁铁支支架架熔熔化化，最最终终导导致致大大楼楼失失去去支支撑撑而而轰轰然然倒倒塌塌。他他说说：“即即便便是是飞飞机机猛猛烈烈撞撞向向大大楼楼，它它也也不不至至于于倒倒塌塌。不不过过，飞飞机机上上载载有有数数量量巨巨大大的的燃油，燃起的大火使得楼墙中的钢筋熔化了。燃油，燃起的大火

38、使得楼墙中的钢筋熔化了。”布布朗朗还还指指出出，这这两两座座大大楼楼当当初初设设计计时时考考虑虑到到耐耐冲冲击击的的因因素素，但但它它却却对对大大火火和和爆爆炸炸无无能能为为力力。如如果果飞飞机机撞撞在在大大楼楼的的底底层层，消消防防部部门门完完全全可可以以控控制制住住火火势势的的蔓蔓延延，阻阻止止悲悲剧剧的的进进一一步步发发展展。由由此此可可以以看看出出，恐恐怖怖分分子子的的袭袭击击是是精精心心策策划划的的，这这些些恐恐怖怖分分子子简简直直是是“聪聪明明绝绝顶顶”。282.2.7 2.2.7 通讯电波的障碍通讯电波的障碍 现现代代社社会会是是一一个个通通讯讯发发达达、高高度度信信息息化化的的

39、社社会会，电电视视广广播播、无无线线传传呼呼、移移动动电电话话等等传传媒媒、通通讯讯工工具具被被大大量量使使用用。由由于于超超高高层层建建筑筑体体型型较较大大，往往往往会会造造成成电电波波传传播播的的障障碍碍，使使得得建建筑筑物物背背后后的的一一定定区区域域范范围围产产生生电电波波不不能能到到达达的的现现象象。目目前前在在日日本本已已经经进进行行了了这这方方面面的的研研究究，在在混混凝凝土土墙墙体体中中埋埋入入金金属属质质的的电电波波传传播播材材料料，使使电电波波可可以以通通过过高高楼楼大大厦厦，消消除除电波传递死角区域。电波传递死角区域。293.3 3.3 高层建筑与材料、施工方法高层建筑与

40、材料、施工方法 高高层层建建筑筑的的建建造造对对建建筑筑材材料料、施施工工方方法法等等领领域域的的科科学学技技术术发发展展具具有有很很大大的的推推动动作作用用，其其中中在在材材料料方方面面最最突突出出的的是是主主体体结结构构材材料料、楼楼板板和和外外墙墙材材料料的的开发应用。开发应用。3.3.1 3.3.1 促进建筑材料的制品化促进建筑材料的制品化高高层层建建筑筑与与一一般般建建筑筑在在施施工工方方面面最最大大的的不不同同在在于于高高层层部部分分。虽虽然然高高层层建建筑筑大大多多建建在在交交通通发发达达的的城城市市中中心心部部位位，但但这这仅仅限限于于地地面面交交通通。高高层层建建筑筑按按建建

41、筑筑面面积积计计算算的的材材料料重重量量大大约约为为1200-13001200-1300kgkgm m2 2。首首先先将将如如此此大大量量的的材材料料、施施工工器器具具以以及及施施工工人人员员运运送送到到高高层层部部分分，需需要要花花费费很很长长的的时时间间和和运运力力；其其次次，如如果果运运送送原原材材料料到到高高空空中中作作业业，例例如如混混凝凝土土的的搅搅拌拌、钢钢材材的的焊焊接接、块块体体的的砌砌筑筑等等施施工工操操作作，就就更更增增加加难难度度。因因此此，高高层层部部分分既既是是一一个个交交通通不不便便的的施施工工现现场场，又是施工操作难度大、危险性高的施工场所。又是施工操作难度大、

42、危险性高的施工场所。30 这这种种苛苛刻刻的的施施工工条条件件，促促进进了了建建筑筑材材料料向向制制品品化化的的发发展展。为为了了减减少少高高空空的的施施工工操操作作和和原原材材料料运运输输的的难难度度，人人们们在在地地面面上上的的工工厂厂将将原原材材料料加加工工成成建建筑筑构构件件，在在现现场场进进行行组组装装和和连连接接，在在减减轻轻高高空空作作业业量量的的同同时时，极极大大地地提提高高了了施施工工效效率率。例例如如，在在工工厂厂内内用用混混凝凝土土预预制制成成楼楼板板、梁梁、柱柱等等构构件件，用用钢钢材材、铝铝合合金金、塑塑料料等等制制成成门门窗窗构构件件，在在现现场场安安装装或或连连接

43、接即即可可，甚甚至至可可以以预预制制成成房房屋屋建建筑筑的的某某些些单单元元（厨厨房房、厕厕所所、浴浴室室等等），吊吊装装到到现现场场组组装装。可可以以说说高高层层建建筑筑促促进进了了建建材材制品化的开发与应用。制品化的开发与应用。目目前前所所采采用用的的组组装装方方式式主主要要有有，钢钢结结构构的的骨骨架架部部分分单单独独组组装装，楼楼板板、外外围围幕幕墙墙等等作作成成中中、小小型型构构件件，用用机机械械或或手手工工搬搬运运到到现现场场安安装装到到骨骨架架上上；或或者者采采用用大大型型板板材材与与钢钢骨骨架架的的一一体体化化组组装装，即即将将楼楼板板、墙墙体体、顶顶棚棚等等部部分分作作成成大

44、大型型板板材材，与与钢钢骨骨架架一一起起，将将建建筑筑物物的的一一部部分分作作成成块块状状进进行行组组装。装。313.3.2 3.3.2 半模板式楼板的开发半模板式楼板的开发 在在建建筑筑工工地地常常见见到到钢钢管管、带带孔孔的的钢钢板板以以及及连连接接件件组组成成的的脚脚手手架架，这这是是为为了了进进行行施施工工操操作作而而搭搭设设的的临临时时设设施施，还还有有如如果果在在现现场场浇浇注注混混凝凝土土，首首先先要要根根据据所所设设计计的的构构件件尺尺寸寸和和形形状状架架设设模模板板，浇浇注注的的混混凝凝土土硬硬化化以以后后再再将将模模板板拆拆除除。这这种种为为了了施施工工操操作作而而搭搭建建

45、、施施工工完完成成后后再再行行拆拆除除的的临临时时设设施施，需需要要耗耗费费巨巨大大的的人人力力物物力力，而而且且在在高高空空搭搭建建临临时时设设施施更更不不是是一一件件容容易易的的事事情情。半半模模板板式式楼楼板板就就是是为为了了在在浇浇注注楼楼板板时时去去掉掉模模板板而开发的一种预应力钢筋混凝土楼板。而开发的一种预应力钢筋混凝土楼板。32尽尽管管楼楼板板可可以以完完全全在在工工厂厂预预制制，现现场场吊吊装装，但但是是有有些些建建筑筑物物为为了了提提高高其其整整体体性性，仍仍然然需需要要采采用用现现浇浇楼楼板板的的施施工工方方法法。为为了了不不搭搭设设模模板板，可可以以首首先先在在工工厂厂中

46、中预预制制强强度度较较高高、截截面面较较小小的的预预应应力力板板材材，将将其其安安装装在在主主梁梁之之间间，施施工工时时作作为为模模板板使使用用，在在上上面面现现场场浇浇注注混混凝凝土土，达达到到所所要要求求的的楼楼板板的的厚厚度度，混混凝凝土土硬硬化化后后与与模模板板混混凝凝土土粘粘结结为为整整体体，不不需需要要拆拆除除，该该预预制制的的混混凝凝土土板板与与浇浇注注的的混混凝凝土土成成为为一一体体，作作为为楼楼板板。图图：倒倒T T型型截截面面部部分分为为预预制制的的半半模模板板式式混混凝凝土土楼楼板板，上上面面为为现现浇浇的的混混凝凝土土，硬硬化化后后楼楼板板的的总总厚厚度度大大约约为为1

47、50-200150-200mmmm。这这种种楼楼板板既既实实现现了了整整体体性性，建建筑筑物物的的安安全全性性提提高高，同同时时又又不不需需要要搭设模板。搭设模板。波波形形钢钢板板（瓦瓦垄垄板板）也也可可起起到到模模板板的的作作用用，在在波波形形钢钢板板上上面面浇浇注注混混凝凝土土，形形成成钢钢板板与与混混凝凝土土组组合合而而成成的的楼楼板板。这这种种波波形形钢钢板板不不仅仅用用于于高高层层建建筑筑，也也用用于于一一般般建建筑的楼板或屋顶。筑的楼板或屋顶。333.3.3 3.3.3 外墙结构形式和材料的开发外墙结构形式和材料的开发 幕幕墙墙是是高高层层建建筑筑主主要要采采用用的的墙墙体体结结构

48、构和和材材料料。最最早早“幕幕墙墙”一一词词的的涵涵义义仅仅仅仅区区别别于于“承承重重墙墙”，指指不不承承担担荷荷重重的的墙墙壁壁，一一般般用用于于建建筑筑物物室室内内的的隔隔墙墙。现现在在“幕幕墙墙”特特指指像像帷帷幕幕一一样样安安装装在在结结构构框框架架上上、不不承承受受荷荷重重，只只起起围围护护作作用用的的建建筑筑物物的的外外墙墙。幕幕墙墙结结构构对对于于建建筑筑物物的的居居间间变变形形有有足足够够的的随随从从性性，对对于于温温度度变变形形具具有有较较强强的的吸吸收收能能力力，承承受受风风荷荷载载的的能能力力也也较较强强，构构件件之之间间的的变变形形接接缝缝采采用用高高弹弹性性密密封封材

49、材料料进进行行密密封封粘粘结结，具具有有优优良良的的密密闭闭性性、变变形形适适应应性性、隔隔音音性性和和耐耐火火性性。幕幕墙墙的的大大部部分分构构件件在在工工厂厂预预制制，在在现现场场不不需需要要搭搭设设脚脚手手架架，采采用用简简单单易易行行的的机机械械施施工工法法或或手手工工施施工工法法即即可可将将幕幕墙墙构构件件安安装装在在躯躯体体上上。是非常适合高层建筑的墙体结构形式和材料。是非常适合高层建筑的墙体结构形式和材料。34 近近代代高高层层建建筑筑的的出出现现，可可以以说说得得益益于于钢钢铁铁、玻玻璃璃、混混凝凝土土等等建建筑筑材材料料的的产产生生。从从结结构构形形式式上上采采用用以以钢钢材

50、材、或或钢钢筋筋混混凝凝土土为为承承重重材材料料的的框框架架结结构构最最为为合合理理。因因为为墙墙体体不不承承受受荷荷重重，可可以以减减小小墙墙体体的的厚厚度度，同同时时可可以以改改变变传传统统的的砌砌筑筑方方式式，采采用用大大块块的的板板材材挂挂在在框框架架上上，以以减减轻轻施施工工强强度度，在在没没有有安安装装幕幕墙墙构构件件之之前前，楼楼板板可可以以先先行行施施工工，这这样样借借助助于于建建筑筑物物内内的的楼楼板板即即可可进进行行幕幕墙墙的的安安装装施施工工，不不需需要要在在建建筑筑物物外外侧侧搭搭设设脚脚手手架架，这这一点正符合高层建筑的施工要求。一点正符合高层建筑的施工要求。第二次世