《高层建筑材料》PPT课件.ppt

建筑材料与人居环境,第7章 高层建筑与材料,“城市是一本打开的书，从中可以看到它的抱负。”“让我看看你的城市，我就能说出这个城市居民在文化上追求的是什么。”美国城市规划学家沙里宁（）,高层建筑的定义,超过一定高度和层数的多层建筑。10层及10层以上的居住建筑，（包括首层设置商业服务网点的住宅）或建筑高度超过24m（不包含单层主体建筑超过24m的体育馆、会堂、剧院等）的公共建筑。,城市超高层建筑,联合国1972年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类：（1）916层（最高为50米）；（2）1725层（最高到75米）；（3）2640层（最高到100米）；（4）40层以上（高于100米，即超高层建筑）。,日本建筑大辞典：56层至1415层的建筑定为高层建筑；15层以上超高层建筑。我国民用建筑设计通则（JG3787）将住宅建筑层数划分为：13层为低层；46层为多层；79层为中高层；10 30层为高层凡超过100米均为超高层。,高层建筑与材料,一、高层建筑的发展与未来二、高层建筑与材料、施工方法三、高层建筑与城市环境,古罗马时期的高层建筑,2000多年前的古罗马10层左右承重墙结构材料：石材、粘土砖、火山灰混凝土等,一、高层建筑的发展与未来,1 近代高层建筑的兴起2 实现高层建筑的社会条件和技术条件3 现代高层建筑的发展4 未来高层建筑的发展趋势,1.近代高层建筑的兴起,承重墙结构对层高的限制 框架结构体系和金属材料的应用 构件标准化的设计思想 纵向交通手段的建立 用剪力墙增加横向刚度 混凝土材料在高层建筑中的应用,(1)承重墙结构对层高的限制,19世纪以后Monadnock大厦,(2)框架结构体系和金属材料的应用,框架结构系统：梁和柱1801年英国曼彻斯特，人们第一次用铸铁材料建造了七层框架结构的轧棉工厂建筑物，首次用了I型梁和柱。,(3)构件标准化的设计思想,1851年水晶宫确立了框架体系和钢材在高层建筑中的地位构件标准化（模数化）的设计思想为后来建筑材料及构件的量化奠定了基础。,(4)纵向交通手段的建立,电梯1851年在纽约建造的5号街饭店建筑中，最早出现了电梯。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降梯。,(5)用剪力墙增加横向刚度,层高增加，在风力、地震等水平荷载作用下，建筑物的横向变形和位移增大。1891年，芝加哥建造了20层高度的Masonic Temple，第一次设计使用了钢结构的剪力墙。,(6)混凝土材料在高层建筑中的应用,高层建筑的发展同样推动了结构材料的发展。早期的高层建筑几乎都采用铸铁或钢材等作为框架结构材料。从1890年开始,混凝土作为一般的建筑材料开始得到人们的承认。1903年由佩雷设计的巴黎的富兰克林公寓大楼,开始采用了钢筋混凝土材料。几乎在同时,在美国的辛辛那提建造了16层的Ingal building,是世界上第一个以钢筋混凝土作为框架结构材料的高层建筑。但是,到世纪中叶为止,混凝土材料在高层建筑中只是零散地被使用,或者使用混凝土也只是模仿钢框架结构,而没有开发出非常完善的以钢筋混凝土材料为结构框架的体系。这种状况直到第二次世界大战结束以后才有改变。,目前,高层建筑所用的结构材料已经是钢材和钢筋混凝土平分秋色,许多著名的高层建筑都采用了钢筋混凝土材料。采用钢筋混凝土作为主体结构材料的高层建筑：朝鲜平壤市的柳京饭店(地上101层,高度305.4m)芝加哥的水塔广场大厦(76层,高度262m)吉隆坡的佩重纳斯大厦(高度452m),马来西亚佩重纳斯大厦452m,2.实现高层建筑的社会条件和技术条件,社会需求 国家相关法规 技术条件,社会需求,人口的增多和城市化；城市功能多样化；其它因素：1871年芝加哥大火；,国家相关法规,英国日本,技术条件,(1)结构设计的计算手段和绘图手段(2)现代施工管理方法的开发(3)现代化的建筑设备(4)现代化的施工机械(5)材料的工业化生产及新型建筑材料的开发,3.现代高层建筑的发展,1871年芝加哥的特大火灾；建成于1885年的芝加哥家庭保险公司，高10层，55米，是世界上第一幢按照现代钢框架结构原理建造的高层建筑。1905年，纽约建成50层的都市大厦；20世纪30年代开始在美国纽约曼哈顿建成高层建筑群：1931年纽约102层、高度381m的帝国大厦；采用了钢框架剪力墙结构。,发展,20世纪50年代，二战结束后进入鼎盛。1972年建成纽约世界贸易中心，110层，417米；1974年芝加哥建成的西尔斯大厦，110层，443m；1996年马来西亚吉隆坡的佩重纳斯大厦建成，452m。主体结构采用了钢筋混凝土结构。,我国高层建筑的发展,1929年建造的上海华懋公寓这幢大楼高14层，是上海最早超过10层的高层建筑；建于1934年曾经号称远东第一高楼的上海国际饭店，地上22层，高82米，从1934年到70年代末，国际饭店一直是上海的最高建筑。1974年建成北京饭店东楼（19层，87.15m)；1976年广州建成白云宾馆（33层，114.05m)；1985年深圳建成国际贸易中心大厦（50层，158.65m）；1987年开工建设的国际大厦（63层，200m）1990年建成京广中心大厦（57层，208m）,1996年，深圳地王大厦，383.95米；1997年，广州中信广场，高391米，80层；1998年建成上海金茂大厦，88层，420m。2003年，楼高88层共420米高的香港国际金融中心第2期落成启用。,广州中信广场 1997,上海金茂大厦,上海金茂大厦，,1998年建成，88层，420m，采用高性能混凝土作为结构材料，采用泵送施工技术。,香港国际金融中心,2003年，楼高88层共420米高的香港国际金融中心第2期落成启用。该摩天大楼当时仅次于美国芝加哥及马来西亚的双子塔，成为世界最高大厦的第4位。,台北101金融大楼508m,台北101,台北101金融大楼508m,台北101,台北101大楼高508米，比纪录保持者马来西亚吉隆坡的双子座大厦高56米。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，以1,010米速度运行，从1楼到89楼，只要39秒的时间。“世界高楼”的四项指针下，101大楼拿下世界最高建筑物、世界最高使用楼层和世界最高屋顶高度三项世界第一。美国芝加哥的席尔斯大楼则仍保持“世界最高天线高度”。,上海环球金融中心,风雨过后上海环球金融中心封顶,世界前十名高层建筑（两年前数据）,第一名，中国台北101大楼。2004年建成，共101层，楼高509米，到目前为止，是世界上最高的建筑物。第二名、第三名，马来西亚吉隆坡双子塔。高452米，88层，1998年完工，是目前世界上最高的双子楼。第四名，美国芝加哥西尔斯大厦。高442米，共108层，其高度超过原纽约世贸中心，是美国最高的建筑物。西尔斯大厦曾稳坐世界最高建筑物宝座20余年，直到1998年马来西亚吉隆坡的双子塔落成。第五名，中国上海金茂大厦。高421米，共88层，于1998年落成，是中国大陆最高的建筑。第六名，中国香港国际金融中心（二期）。高415米，88层，2003年建成。第七名，中国广州中信广场大楼。高391米，80层。1997年建成后曾是中国大陆最高的建筑，但1998年上海金茂大厦的建成让它很快就失去了这个称号。第八名，中国深圳顺兴广场大楼。在中国大陆排位第三。高384米，69层，1996年完工。同时也是中国最高的“钢铁”建筑物。第九名，美国纽约曼哈顿帝国大厦。高381米，102层。纽约最具人气的地点之一，也是目前纽约最高的建筑。第十名，中国香港中央广场大楼。,梦幻般的世界第一高楼,国际金融中心大厦，中国台北,世界上最高的双子楼,国家石油双子星座大厦（塔楼1，2），马来西亚吉隆坡,美国最高的建筑物,第4名、西尔斯大厦，芝加哥（Sears Tower）,中国大陆最高的建筑,第5名、上海金茂大厦,第6名、香港国际金融中心(第二期),第7名 中信广场大楼，中国广州,信兴广场大厦，中国深圳,最具人气的景点，纽约最高的建筑,第9名、帝国大厦，美国纽约曼哈顿,第10名、香港中央广场大楼,阿联酋开始建造世界第一高楼“迪拜塔”高度约为700米（Burj Dubai）,由美国建筑师阿德里安史密斯设计，整个工程将耗资亿美元，预计年完工。,正在建设中的“迪拜塔”新华社照片，迪拜，2007年1月9日,正在阿拉伯联合酋长国迪拜建造的“迪拜塔”目前已经建到100层，高度超过330米。“迪拜塔”始建于2005年3月。这是2006年12月19日拍摄的“迪拜塔”。,正在建设中的“迪拜塔”新华社照片，迪拜，2007年1月9日,“迪拜塔”始建于2005年3月。这是2006年12月19日拍摄的“迪拜塔”。已经建到100层，高度超过330米。,2007年7月21日发布的建设中的“迪拜塔”照片,2007年9月7日拍摄的正在施工中的迪拜塔,9月13日，阿联酋迪拜塔的开发商艾马尔地产公司宣布，迪拜塔已成为世界上最高的独立式建筑，其高度已达555米，超过了曾保持着世界最高独立式建筑纪录的553米高的加拿大多伦多电视塔。-新华社/路透,2008年4月初，迪拜，建设中的迪拜塔。,BurjDubai(迪拜塔)的高度在开工后38个月的2008年4月8日超过630米，成为了世界最高建筑物。之前，世界最高建筑物是美国北达科他州的“KVLT电视发射塔”，高度达628.8米。如果迪拜塔完工，包括尖塔在内的高度将超过800米。,印度要建全球第一高楼 高达710米共202层,印度德里地方官员向外界公布，他们将在德里郊区的诺依达工业开发区建造一座超级摩天大楼。该大楼将高达710米，主体结构将有202层。这座摩天大楼的造型酷似喜马拉雅山，预计将于2013年建成并投入商业运营。该大楼将包括一个50层的五星级酒店、一个40层的商业办公间，另外还有37万平方米的一个购物中心。,美国福德姆公司准备在芝加哥建造一座115层600公尺高的摩天大楼。这幢大楼如果按计划在2009年建成，将成为美国乃至世界第一高楼。,高楼=国力？高楼现代化？,4.未来高层建筑的发展趋势,1 大城市中心地带超高层建筑增多2 城市周边部位1015层高层住宅较多3 更加注重与环境得协调和功能得统一4 由高技派转向自然化、古朴化5 综合性立体城市的设想,二、高层建筑与材料、施工方法,1 促进建筑材料的制品化2 半模板式楼板的开发3 外墙结构形式和材料的开发4 用于高层建筑的结构材料,1.促进建筑材料的制品化,高层建筑施工见同不便，施工操作难度大、危险性高。预制化减少高空的施工操作；预制构件包括：混凝土预制楼板、梁、柱，钢材、铝合金、塑料等门窗构件，预制房屋建筑单元（厨房、浴室等）；吊装到现场组装方式：钢结构骨架部分单独组装，楼板、外围幕墙等中小型构件现场安装到骨架上；大型板材与钢骨架的一体化组装。,2.半模板式楼板的开发,3.外墙结构形式和材料的开发,幕墙：象帷幕一样安装在结构框架上，不承受荷重，只起围护作用的建筑物的外墙。,用于幕墙构件的材料：,1 铝合金幕墙2 玻璃幕墙3 混凝土幕墙4.花岗岩幕墙,4.用于高层建筑的结构材料,1 钢结构（S结构）2钢筋混凝土结构（RC结构）3钢钢筋混凝土组合结构（SRC结构）,（1）钢结构（S结构）,构件的截面尺寸小，自重轻，建筑物的有效空间大，抗震性能好；工厂化生产程度高，施工简便快速；在外观上也具有优势；弱点：耐火性差，导热系数大，在高温下容易软化、变形、强度降低，难以承担荷载。,世贸中心钢筋铁骨为何不堪一击?,几十吨飞机汽油引起的失火，导致大楼钢结构软化甚至熔化，上层开始倒塌，往下逐层传递，形成“多米诺骨牌效应”，最后导致整座大楼坍塌。,双塔巨型的中心区钢柱，与外围钢柱，通过地板横梁以多重锁扣和焊接的方式，紧密相连，形成相对轻盈而又异常坚固的“筒中筒”结构。,谁能想象这栋曾被称为世界建筑典范的双塔，却在9/11当天，被飞机在82层和96层撞击后，整栋大楼以近乎完美的垂直方式自我毁灭了呢？,大楼轻易地承受了飞机的撞击。撞击口很快变黑，提示中心区有大火。,南塔在飞机撞击后56分钟，爆炸而成巨大的粉尘，各种碎片向四周喷射。,北塔完完全全地在半空中化为粉末，形成了与火山碎屑流非常相似的尘雾云，并迅速扩张到原来建筑物的数倍之大(四张照片分别为开始倒塌后7，13.3，14.5，22秒)。,完美地塌陷在其边界内，没有对周围建筑物产生如何损坏。,解决耐火问题的措施：,耐火钢；耐火涂料或耐火材料包覆；钢管内灌防冻剂和防腐蚀的液体；水冷钢管结构体系；如美国的匹兹堡大厦和英国的Bush House.,水冷钢管的结构形式,（2）钢筋混凝土结构（RC结构）,最早的钢筋混凝土超高层建筑是1976年芝加哥的水塔广场大厦；与钢结构相比：钢筋混凝土建筑物的建造成本较低，稳定性和耐火性好。弱点：截面尺寸大，施工所用材料量大，施工速度慢，自重较大。,（3）钢钢筋混凝土组合结构（SRC结构）,弥补钢结构和钢筋混凝土结构的缺点。将钢材和钢筋混凝土结合起来的组合结构。,两种组合方式：,（1）在钢筋混凝土梁或柱的中心部位放置型钢；（2）钢管混凝土柱,钢管和混凝土柱的断面,三、高层建筑与城市环境,1 增加城市的现代化色彩2 促进科学技术的发展,金环辉映,还是迪拜塔,未来的摩天大楼是什么样子的呢？,世界上最环保的大楼,伦敦通天塔,每层有巨大圆孔通向户外300层1524米高，可住100万人，从云端取水，有望2016年完工,沙特“英里高塔”（约合米）,日本摩天巨塔效果图,摩天巨塔“X-Seed4000”效果图。,摩天巨塔结构图,摩天巨塔内部设想图,“X-Seed 4000”结构图,存在的问题？,自然采光和换气效果差横向振幅较大，居住性差对周围街区风向、风力的影响城市防灾成为新的课题通讯电波的障碍,思考题,南昌（或其它城市）的高层建筑与人居环境,