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鋼結構：超高層建筑發(fā)展的技術(shù)保證

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    資料顯示，超高層建筑超過(guò)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(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標志，更是檢驗一個(gè)國家鋼結構技術(shù)成熟程度的標尺。前不久中國建筑學(xué)會(huì )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(wèn)題和新技術(shù)應用高級研討班上，我國超高層建筑、鋼結構領(lǐng)域的資深專(zhuān)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(shù)的應用進(jìn)行了演講。記者就超高層鋼結構建筑的設計與新技術(shù)應用，以及施工技術(shù)的發(fā)展趨勢拜訪(fǎng)了全國政協(xié)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(xiàn)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(fā)展趨勢您如何評價(jià)？

    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(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)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(huán)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(lái)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(chuàng )新也有若干啟迪。超高層建筑超過(guò)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(lái)越多，備受歡迎。

    記者：超高層建筑是衡量一個(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)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(xué)性、實(shí)用性在哪里？

    陳博士：積極推廣建筑鋼結構的應用，重點(diǎn)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(lǐng)域。因此要全面提高建筑鋼結構應用技術(shù)水平，積極開(kāi)展鋼結構相關(guān)技術(shù)研究，修訂、補充設計、施工和材料等有關(guān)技術(shù)規范、規程和標準，完善質(zhì)量管理體系，提高鋼結構工程質(zhì)量，開(kāi)展鋼結構優(yōu)秀設計和優(yōu)良工程的評定，為我國推廣應用鋼結構建筑的發(fā)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(yōu)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(fā)成功，這些都為我們建造超高層鋼結構建筑打下了堅實(shí)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(gè)問(wèn)題是我本次講課的重點(diǎn)，超高層建筑要造得高，采用什么樣的結構體系至關(guān)重要，它不僅要科學(xué)、合理，而且是最經(jīng)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(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，而克服了彼此的缺點(diǎn)，備受各國工程界的重視。我國是發(fā)展中國家，在鋼?混凝土組合結構領(lǐng)域內，無(wú)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(fā)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(tài)，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(yōu)越的力學(xué)性能外，還具有省工省料、施工速度快等優(yōu)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(shí)間。鋼管混凝土柱具有優(yōu)越的抗震性能，且造價(jià)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(mǎn)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(lái)發(fā)展的巨型框架形式在超高層建筑結構中發(fā)揮了很大優(yōu)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(shí)髦的處理手法。

    智能化、信息化超高層建筑結構體系。本著(zhù)循序漸進(jìn)的戰略思想，為了逐步實(shí)現中國的社會(huì )信息化，國內正在開(kāi)始建設智能建筑(包括大廈和小區)，進(jìn)而逐步提高信息化集成層次和先進(jìn)程度，最終達到全國的數字化、信息化。隨著(zhù)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(shí)發(fā)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(zhì)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(cháng)。因此采用新技術(shù)、新型結構、先進(jìn)施工工藝、高強輕質(zhì)材料等對技術(shù)、經(jīng)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(yōu)點(diǎn)，但在鋼砼剪力墻或鋼砼核心筒中尚須采用高強輕質(zhì)砼來(lái)減輕自重。樓板面大量廣，宜采用輕質(zhì)砼，外墻墻體重量必須設法減輕。

    專(zhuān)家簡(jiǎn)介：陳祥福，教授級高工，工學(xué)博士?，F任全國政協(xié)委員，國務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家，建設部專(zhuān)家委專(zhuān)家，中建總公司科協(xié)副主席兼秘書(shū)長(cháng)、學(xué)術(shù)委員會(huì )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(xué)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(wàn)達廣場(chǎng)、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(zhù)作，其中《中國樁與深基礎理論與實(shí)踐》(英文)獲部級一等獎。
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