高楼结构设计概念的演化

  什么是高层建筑结构体系：结构体系是指结构抗竖向荷载和水平荷载时的构件组成方式及传力途径，竖向荷载通过水平构件（楼盖）和竖向构件（柱、墙、斜撑等）传递到基础，是任何结构的最基本的传力体系；而在高层建筑中，抗侧力体系要将房屋承受的水平荷载传到基础，抗侧力体系的选择与组成成为高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点、多数情况下，它也应当满足竖向荷载传力体系是统一的要求。

  高层建筑的抗侧力体系是高层建筑结构是否合理、经济的关键、它也随着建筑高度及功能的发展需要而不断发展变化。由最原始的框架、剪力墙结构等基本体系，发展为框架一剪力墙体系、继而又发展了框架-筒体体系、框架-筒体-伸臂体系、框筒体系、筒中筒体系、巨型框架体系、脊骨结构体系等。随着建筑功能及形式的不断发展，抗侧力结构体系也需要不断发展、不断改进、创新，在积累经验和深入研究的基础上将会逐渐形成各种新的、高效而合理的抗侧力体系。（节选自《高层建筑钢筋混凝土结构概念设计（第2版））》方鄂华编著）

  １.全钢结构
  “建造超高层建筑，全钢结构优于钢筋混凝土结构”，这是上世纪六、七十年代工程界的普遍共识。此一时期建造了大量的高度在３００ｍ以上的钢结构高层建筑，例如１９７１年建成的高412ｍ的纽约世界贸易中心双塔
1974年建成的高442ｍ的芝加哥西尔斯大厦

  ２.钢-混凝土混合结构
到了上世纪八、九十年代，人们发现纯钢结构已经不能满足建筑高度进一步升高的要求，其原因在于钢结构侧向抗推刚度的增强难以跟上建筑高度的迅速增长。从此以后，采用钢筋（型钢）混凝土芯筒加外圈钢结构所组成的混合结构芯筒-框架体系，就成为超高层建筑的基本结构类型。
  ３.叠置式混合结构

  阿 拉伯联合酋长国迪拜市于2010年建成的哈利法塔楼，高度达828ｍ，是当今世界最高的建筑。这个高度已经超越了纯钢结构高层建筑的适用范围。
哈利法塔楼在结构概念方面作了前所未有的重大突破，采用了叠置式混合结构，即塔楼下部采用混凝土结构，塔楼上部采用钢结构。标高－30～601ｍ采用钢筋混凝土剪力墙体系；标高601～828ｍ采用钢结构，其中标高601～760ｍ采用带斜撑的钢框架。整座建筑取得了良好的技术、经济效果。

在强风作用下，采用全钢结构的纽约世界贸易中心塔楼，标高412ｍ处的最大侧移为1000ｍｍ，而采用叠置式混合结构的哈利法塔楼，标高601ｍ处的最大侧移仅为450ｍｍ。这一数字对比，充分说明了叠置式混合结构具有很强的抗推刚度，能够满足超高层建筑控制侧移的要求。（文中图片来自百度图片）

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