摘要： 一、高層建筑發(fā)展概況。二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的多樣化和復(fù)雜性。三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法不斷創(chuàng)新。四、高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)迅速發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞： 高層建筑 施工技術(shù)

　　一、高層建筑發(fā)展概況

　　解放前，在上海、廣州、天津等城市，由國外設(shè)計建造了少量高層建筑。新中國成立后，五十年代我國開始自行設(shè)計建造高層建筑，如北京的民族飯店（14 層）、民航大樓（16層）等。六十年代建成的廣州賓館（27層），其高度與解放前最高的上海國際飯店相同。七十年代北京、上海、廣州等地建成了一批剪力墻結(jié)構(gòu)住宅和旅館。1975年廣州白云賓館（剪力墻結(jié)構(gòu)33層、112米）的建成，標志著我國自行設(shè)計建造的高層建筑高度開始突破100米。八十年代我國高層建筑發(fā)展進入興盛時期，十年內(nèi)全國（不包括香港、澳門、臺灣）建成10層以上的高層建筑面積約4000萬平方米，高度100米以上的共有12幢。 1985年建成的深圳國際貿(mào)易中心（筒中筒結(jié)構(gòu)、50層、160米）是八十年代最高的建筑。九十年代我國高層建筑進入飛躍發(fā)展的階段。截至1998年末，全國（不包括香港、澳門、臺灣）建成的10層以上高層建筑面積約2億5千萬平方米，高度100米以上的高層建筑達200幢，其中150米以上的100幢， 200米以上的20幢，300米以上的3幢，最高的上海金茂大廈88層、365米、塔尖高度420米。1995年發(fā)布的世界最高的100棟建筑中上海金茂大廈、深圳地王大廈（81層、325米）和廣州中天廣場（80層、322米）分別列為第4、13和14名。另有460米高的上海環(huán)球金融中心正在建造中。特別值得提及的是，我國的超高層建筑絕大多數(shù)建于地震區(qū)。

　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的多樣化和復(fù)雜性

　　七十年代以前，我國的高層建筑多采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　進入八十年代，由于建筑功能以及高度和層數(shù)等要求，筒中筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、底部大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)以及大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)在工程中逐漸采用。

　　九十年代以來，除上述結(jié)構(gòu)體系得到廣泛應(yīng)用外，多筒體結(jié)構(gòu)、帶加強層的框架—筒體結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、錯層結(jié)構(gòu)等也逐漸在工程中采用。

　　為適應(yīng)結(jié)構(gòu)體系的多樣化，結(jié)構(gòu)材料向多樣性發(fā)展，八十年代以前高層建筑主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。進入九十年代后，由于我國鋼材產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)逐漸采用。如金茂大廈、地王大廈都是鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)。此外，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中也正在得到廣泛應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)采用的混凝土強度等級不斷提高，從C30逐步向C60及更高的等級發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑的梁、板結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。鋼材的強度等級也不斷提高。

　　我國高層建筑早期多為單一用途，為適應(yīng)建筑功能需要，向多用途、多功能發(fā)展，高層建筑平面布置和立面體型日趨復(fù)雜。

　　結(jié)構(gòu)平面形式多樣，如三角形、梭形、圓形、弧形，以及多種形式的組合等亦多采用。高層建筑立面體型亦有豐富的變化，立面退臺、部分切塊、挖洞、尖塔、大懸臂等，使高層建筑的剛度沿豎向發(fā)生突變。

　　由于建筑功能的改變，使結(jié)構(gòu)體系、柱網(wǎng)發(fā)生變化，因此主體結(jié)構(gòu)要發(fā)生轉(zhuǎn)換，即由上部剪力墻結(jié)構(gòu)到下部筒體框架或框架剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；或主體結(jié)構(gòu)由上部小柱網(wǎng)、薄壁柱到下部大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。

　　結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換及立面體型變化豐富的結(jié)構(gòu)在地震區(qū)建造難度較大，還有待于進一步深入研究，并經(jīng)歷強震的檢驗。

　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法不斷創(chuàng)新

　　高層建筑結(jié)構(gòu)的分析計算已基本告別傳統(tǒng)的手工計算而采用計算機程序計算，基本上都采用三維空間結(jié)構(gòu)分析計算程序。常用的計算分析模型有，空間桿—薄壁桿件分析模型、空間桿—墻組元模型及空間桿—殼元分析模型。

　　有些程序可考慮樓板變形進行結(jié)構(gòu)分析計算，能更真實反映復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力特點。除可進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算外，有些計算分析軟件還可進行鋼結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的計算。

　　彈性動力時程分析的程序已相當成熟，一般以層模型進行動力時程分析，可輸入各種類型的地震波，求得結(jié)構(gòu)的位移與內(nèi)力。

　　彈塑性分析計算近幾年已開始進行，已初步開發(fā)出一些可應(yīng)用于工程設(shè)計的程序，包括彈塑性靜力分析、層模型動力分析、桿模型平面結(jié)構(gòu)動力分析等程序。

　　對結(jié)構(gòu)體系進行了大量的研究工作。從1974年開始對剪力墻結(jié)構(gòu)進行了大量的試驗研究，逐步形成了高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系；為適應(yīng)高層住宅底部設(shè)置商業(yè)服務(wù)設(shè)施等要求，從1980年開始進行了底層大空間，上層為大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究。進入八十年代，為完善筒體結(jié)構(gòu)的計算方法與設(shè)計，我國進行了一些復(fù)雜的筒中筒結(jié)構(gòu)的有機玻璃模型試驗。近年來對復(fù)雜體型的高層建筑如帶有轉(zhuǎn)換層、剛性層的結(jié)構(gòu)錯層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)等進行了一批模型振動臺試驗。為了解鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的抗震性能，進行了帶有轉(zhuǎn)換層、剛性層的鋼筋混凝土內(nèi)筒、周邊為鋼框架的模型試驗。另外對復(fù)雜體型的高層建筑進行了風洞試驗。通過試驗研究與分析，提出了相應(yīng)的設(shè)計建議，并做為規(guī)范條文修訂的依據(jù)。

　　在總結(jié)科研、設(shè)計、施工的基礎(chǔ)上，1980年頒布施行了我國自行編制的《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)定（JZ102-79）》，通過實踐應(yīng)用又積累了更多的經(jīng)驗，在1991年修改為《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程（JGJ3-91）》。九十年代以來由于鋼結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的興建，1998年我國編制了《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 （JGJ99-98）》。最近由于體型復(fù)雜的高層建筑增多及超過200米的超高層建筑的出現(xiàn)，需要對《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程（JGJ3- 91）》進行修訂，修訂后名稱為《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，內(nèi)容將包括：總則、荷載和地震作用、常規(guī)高度結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)定、結(jié)構(gòu)計算分析、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、混合結(jié)構(gòu)設(shè)計、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、高層建筑結(jié)構(gòu)施工等，將更適合高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用。其中按建筑物的高度、結(jié)構(gòu)體系、抗震設(shè)防烈度可確定各類構(gòu)件的抗震等級，從而按各類構(gòu)件的延性要求，確定各構(gòu)件的截面配筋設(shè)計及構(gòu)造要求，以確保其良好的抗震性能。

　　四、高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)迅速發(fā)展

　　高層建筑由于對抗震、抗風的要求高，且建筑多樣化，層數(shù)、高度日益提高，九十年代以來國內(nèi)高層建筑的施工方法是以全現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工為主體，另外由于鋼結(jié)構(gòu)和鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的興建，需輔以此類結(jié)構(gòu)的預(yù)制安裝方法和多種混合施工方法。

　　高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工技術(shù)著重解決了模板、混凝土、鋼筋3個方面的施工新技術(shù)。九十年代國內(nèi)采用4種類型支模方法：即采用中、小模板、大模板、滑模、爬模，各種模板均有其優(yōu)缺點和適用范圍，今后要向標淮化、工具化方向發(fā)展。

　　高層建筑采用的混凝土強度等級已由常用的C30、 C40逐步向 C50、C60、C80及更高的強度等級發(fā)展。高強高性能混凝土的生產(chǎn)要有嚴格的質(zhì)量控制與管理措施，應(yīng)由工廠預(yù)拌生產(chǎn)。國內(nèi)預(yù)拌商品混凝土近年發(fā)展很快，約占全部混凝土總量的21%.高層建筑還需要解決泵送混凝土問題，1997年可用國產(chǎn)混凝土拖式泵一次泵送到200米以上高度。

　　在普及C50、C60級混凝土的工程應(yīng)用，擴大 C70、C80級的工程試點的同時，開發(fā)配制C100級高強混凝土。主要手段是在常規(guī)水泥、砂石的基礎(chǔ)上，依靠化學(xué)外加劑和礦物摻合料來降低混凝土用水量和改善微觀結(jié)構(gòu)，使混凝土更加致密并獲得高強。1995年以來C80混凝土已在遼寧、上海、北京、廣州個別工程中局部試用。1997年國內(nèi)建筑業(yè)應(yīng)用高強混凝土776萬立方米，占全部混凝土總量的4.6%.

　　在高層建筑基礎(chǔ)采用大體積混凝土施工技術(shù)方面取得了經(jīng)驗，其主要措施為：減少水泥水化熱，采用較低水化熱水泥，摻粉煤灰和減水劑，提高砼抗拉強度；采用泵送預(yù)拌混凝土、分段、分層連續(xù)作業(yè)的合理澆搗方法，并及時養(yǎng)護及進行測溫監(jiān)控。新上海國際大廈基礎(chǔ)底板76米×72米，主樓底板厚3.5米，裙樓底板厚3米，不設(shè)結(jié)構(gòu)縫，采用C30混凝土斜面分層澆筑，每層厚度不超過50厘米，17000立方米混凝土共用64小時，一次澆筑到頂，刮平養(yǎng)護后未發(fā)現(xiàn)裂縫。

　　對于14—40毫米粗鋼筋的連接，從八十年代至今研究開發(fā)了4種連接技術(shù)；電渣壓力焊，套筒擠壓連接、錐螺紋連接、直螺紋連接，均在工程中得到應(yīng)用，并迅速推廣。

　　從五十年代到八十年代，主要對混凝土預(yù)制裝配框架、裝配式大板、升板、盒子結(jié)構(gòu)等預(yù)制安裝技術(shù)進行了研究，取得了一定成效。從八十年代至今由于鋼結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的興建，鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)有了新的發(fā)展。主要以塔式起重機為主機進行安裝，高強螺栓連接已取代鉚接和部分焊接。鋼結(jié)構(gòu)還需解決防火、防銹、防腐等問題。深圳佳寧娜友誼廣場兩座33層公寓樓相距25.2米，在其頂部由8層高鋼結(jié)構(gòu)連成整體，總重8500KN，采用卷楊機高空平移法施工，獲得成功。

　　高層建筑施工技術(shù)在迅速發(fā)展，在即將跨入的21世紀將繼續(xù)保持這種發(fā)展趨勢。