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鋼結構：超高層建筑發展的技術保證

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    資料顯示，超高層建筑超過50層的大都采用鋼結構體系，其比例約占高層建筑的70%～80%。高層建筑是衡量一個國家建筑科學技術水平的重要標志，更是檢驗一個國家鋼結構技術成熟程度的標尺。前不久中國建筑學會科技培訓中心在滬舉辦的全國復雜高層建筑結構設計疑難問題和新技術應用高級研討班上，我國超高層建筑、鋼結構領域的資深專家陳祥福博士，對我國目前的高層建筑結構設計和超高層鋼結構建筑新技術的應用進行了演講。記者就超高層鋼結構建筑的設計與新技術應用，以及施工技術的發展趨勢拜訪了全國政協委員、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，主要的是超高結構建筑的高度在提高，對于我國高層鋼結構建筑的發展趨勢您如何評價？

    陳博士：高層建筑的高度和空間結構建筑的跨度是衡量一個國家建筑科學技術水平的重要標志。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。

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

    世界各地正在構想、設計和建設的超高層建筑，對我國超高層建筑的創新也有若干啟迪。超高層建筑超過50層以上，大都采用鋼結構體系，約占70～80%。鋼筋混凝土結構體系占10%左右。目前，超高層結構采用型鋼、鋼管混凝土結構體系越來越多，備受歡迎。

    記者：超高層建筑是衡量一個國家建筑科學技術水平的重要標志，為什么在超高層建筑中大都采用鋼結構體系，其科學性、實用性在哪里？

    陳博士：積極推廣建筑鋼結構的應用，重點是輕型鋼結構、大跨度空間鋼結構、高層重型鋼結構、鋼和混凝土組合結構、鋼結構住宅等領域。因此要全面提高建筑鋼結構應用技術水平，積極開展鋼結構相關技術研究，修訂、補充設計、施工和材料等有關技術規范、規程和標準，完善質量管理體系，提高鋼結構工程質量，開展鋼結構優秀設計和優良工程的評定，為我國推廣應用鋼結構建筑的發展奠定基礎。超高層建筑由于高度是超高的，鋼結構有它特殊的優越性，可以最大限度地擴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成功，這些都為我們建造超高層鋼結構建筑打下了堅實的基礎。

    記者：據了解200~400米的超高層建筑一般采用鋼、混凝土結構體系，400米以上的超高層建筑采用鋼結構體系。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構體系？

    陳博士：這個問題是我本次講課的重點，超高層建筑要造得高，采用什么樣的結構體系至關重要，它不僅要科學、合理，而且是最經濟的，一般有以下幾種結構體系。

    型鋼?混凝土組合結構體系。型鋼混凝土組合結構是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨立結構形式。鋼?混凝土組合結構是鋼材和混凝土兩種材料的組合，它充分發揮兩種材料的優點，而克服了彼此的缺點，備受各國工程界的重視。我國是發展中國家，在鋼?混凝土組合結構領域內，無論是理論研究或是工程應用，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用，發展十分迅速，已分別建成世界采用鋼?混凝土組合結構最高的超高層建筑和跨度最大的大跨橋梁。

    鋼管混凝土結構體系。鋼管混凝土構件是指在鋼管中充填素混凝土而形成的組合構件。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，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強度和壓縮變形能力。鋼管混凝土除具有強度高、重量輕、延性好、耐疲勞、耐沖擊等優越的力學性能外，還具有省工省料、施工速度快等優越的施工性能。高層建筑地下和地上結構并行施工，節省施工時間。鋼管混凝土柱具有優越的抗震性能，且造價并不比混凝土高。

    帶巨型筒體、巨型框架、巨型柱的超高層建筑結構體系。巨型結構體系是一種超常規的具有巨大抗推剛度及整體工作性能的大型結構體系，主次結構受力明確，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雜的高層與超高層建筑中應用。近年來發展的巨型框架形式在超高層建筑結構中發揮了很大優勢，受到廣大結構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髦的處理手法。

    智能化、信息化超高層建筑結構體系。本著循序漸進的戰略思想，為了逐步實現中國的社會信息化，國內正在開始建設智能建筑(包括大廈和小區)，進而逐步提高信息化集成層次和先進程度，最終達到全國的數字化、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發展。智能建筑作為信息化的基礎已成大勢所趨。超高層智能建筑常常作為地標，屬于特級保護對象。

    高強輕質材料的超高層建筑結構體系。鋼砼結構的構件截面大，自重大，施工周期又長。因此采用新技術、新型結構、先進施工工藝、高強輕質材料等對技術、經濟和建設速度都具有重大意義。鋼、鋼砼組合結構在減輕自重、方便施工上具有其優點，但在鋼砼剪力墻或鋼砼核心筒中尚須采用高強輕質砼來減輕自重。樓板面大量廣，宜采用輕質砼，外墻墻體重量必須設法減輕。

    專家簡介：陳祥福，教授級高工，工學博士。現任全國政協委員，國務院特殊津貼專家，建設部專家委專家，中建總公司科協副主席兼秘書長、學術委員會主席，中國建筑北京設計研究院總工程師，英國皇家特許建造師，國家一級注冊結構工程師；同濟大學博士生導師。他主持和參加設計青島中銀大廈(249米)、卡塔爾國外交部大樓(231米)、北京萬達廣場、天津奧運新城等70余項工程，獲得各種獎項10余項，出版《高層建筑設計與施工》等10余部著作，其中《中國樁與深基礎理論與實踐》(英文)獲部級一等獎。
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