0概述
1949年10月1日中华人民共和国的成立,是 20世纪世界上最为重大的历史事件之一。伟大的 中华民族从此粉碎三座大山的桎梏,走上民族振兴 之路。70年沧桑巨变,中国发生了翻天覆地的变 化,尤其是改革开放40年,中国插上了腾飞的翅膀,一举发展壮大成为世界第二大经济体。这个过程 中,建设行业做出了巨大的贡献,同时建设行业自身 也上升到了一个新的水平,总体实力和科技水平进 入了世界前列。城乡面貌和人民生活发生了巨大的 变化,而其中令人印象深刻的成就之一,是全国各地 耸立的大量高层和超高层建筑。
中国是世界第一人口大国,虽然疆域辽阔,但可 供建设的土地面积有限。在城市化进程中,上亿农 村人口涌入城市,更加重了建设用地的紧缺性。因 此,在我国适度发展高层与超高层建筑,是一种不可 替代的选择。而改革开放带来的经济高速发展,以 及由此而形成的经济实力和技术积累,是高层建筑 发展的基础。正是在这种条件下,出现了中国高层 建筑飞跃发展,这也引起了全世界同行的瞩目。世 界高层建筑与城市人居协会(CTBUH)的统计资料 中有详实的数据表明中国在这个领域中的地位。2018年全世界范围竣工的高度200m以上的143座 高层建筑中,中国有88座,占61.5%,连续23年位 居世界之首。根据已经建成和在建项目推测的 2020年全球最高的20栋超高层建筑中,中国共有 11栋,中国已经当之无愧地成为世界高层建筑第一 大国。
1高层建筑发展进程的回顾
中国高层建筑的发展,始于20世纪二三十年 代。中国发展商利用了两次世界大战之间的有利时 机,在上海、广州等沿海城市建设了一定数量的高层 建筑,形成了上海外滩等高层建筑群,其中最具代表 性的当属上海国际饭店。这座24层、高83.8m的 钢结构高层建筑在技术上属国际第二代高层建筑,雄踞中国第一高楼位置近50年。与上海国际饭店 同期建造的还有上海大厦、广州爱群大厦等一批知 名高层建筑。然而这一趋势由于抗日战争的爆发而 中止。
在此期间我国颁布了《钢筋混凝土高层建筑结 构设计与施工规定》(JZ 102彳9),适时地为高层建 筑结构设计提供了技术支撑和引导。也是在此期间 建工部组织了国内部分主要设计院协作编制结构分 析用的系列软件,形成SPS软件库,其中包括排架、框架、框架勇力墙结构等的专用软件,对结构分析 电算化的逐步普及起到了积极的作用。为了满足广 大结构设计人员学习与交流的需要,始自1975年的 高层建筑结构技术交流会在全国各地轮流举行,延 续至今且影响逐步扩大,对高层建筑结构设计技术 的发展起到了积极推动的作用。
随着改革开放的深入,设计市场也开始对外开 放,一批国外设计事务所进入中国,他们带来了新的 设计理念和技术。本土设计师在与境外同行合作设 计过程中开阔了视野,也得到了提高。这个时期建 筑高度进一步提升,结构形式更为多样,出现了钢结 构和钢U昆凝土混合结构的高层建筑,代表性建筑有 上海新锦江大酒店、希尔顿大酒店、北京京广中心,京城大厦、深圳发展中心、南京金陵饭店等一批有影 响的高层建筑。
进入21世纪以来,改革开放的进一步深入和国 力的增强使我国高层建筑的发展进入了一个新的阶 段。地域分布进一步拓展,除一线城市及环渤海、长 三角、珠三角地区之外,在很多二、三线城市也开始 大量建造高层与超高层建筑,数量比较集中的有武汉、合肥、重庆、成都、西安、沈阳等城市。建筑高度 进一步增加,建成了一批600m级的超高层建筑。结构体系多样化,当今世界上所有的超高层建筑结 构形式,在我国均有建造。混合结构因其比较符合 我国国情,继续成为应用最广泛的结构形式。钢结 构也得到大力推广,尤其是在高层住宅建筑方面势 头良好,出现了一些有中国特色的钢结构体系。性 能化设计逐步应用于设计,消能减震技术和振动控 制技术也在很多重要工程中得到应用。近20年的 发展反映了我国在高层结构领域总体上已达到国际 先进水平。近几年我国连续有一些项目(CCTV新 台址、深圳平安金融大厦、上海中心大厦等)被 CTBUH评为世界最佳高层建筑雄辩地说明了这 一点。
我国已经形成了比较完善的高层建筑结构设 计、施工的规范和标准体系,对保证工程质量起了巨 大的作用。
2展望
综上所述,新中国成立70年来在高层建筑结 构领域的发展成绩是巨大的,笔者郁于自己有限 的经历,难免挂一漏万,但足以令人自豪。尤其值 得欣慰的是在此领域中一大批不同年龄层次的技 术骨干已经成长起来,他们基础扎实、勇于创新,可以相信他们一定能把中国的高层建筑结构推向 新的高峰,使我国真正成为这个领域的强国。笔 者认为我国超高层建筑结构在几个方面的发展仍 将持续相当长的一段时期。
(1)千米级大楼、大高宽比(大于1:1。)、倾斜 体型、扭转体型、核心筒偏置等复杂形体的超高层 建筑以及由超高层建筑群组成的“空中城市”将给 结构设计和施工提出更大的挑战。
(2)调谐质量阻尼器和黏滞(黏弹)阻尼器将 在更多的超高层建筑中应用,其提供的附加阻尼 弥补了现行规范可能高估超高层建筑结构固有阻 尼而存在的风险。超高层建筑抗风体型优化将由 单一减少风荷载措施向综合措施方向发展,如建 筑体型风致响应优化+ MIA(振型干预方法)［24］。风致振动控制将由单一的TMD制振向联合制振方 向发展。
(3)建议进一步开展超高层混合结构体系在 高地震烈度区的抗震性能研究。在高地震烈度区 优先采用全钢结构或在混合结构中设置消能减震 装置。超高层建筑中采用层间隔震+减震技术给 抗震设计提供了新的选择。包含自复位结构、摇 摆结构以及可更换构件等可恢复功能的结构体 系,可以实现既定的地震可恢复功能,具有广阔的 工程应用前景'商。在中、低地震烈度区,建议考虑 超过现行规范规定的超大震地震作用。
(4)建议对超高层建筑结构设计控制指标如 长周期地震作用、结构层间位移角、刚重比、剪重 比、外框承担剪力比、核心筒轴压比等作进一步研 究,以保证结构安全的同时,降低结构材料用量。
(5)钢U昆凝土组合巨柱、超长大承载力的斜 撑、超厚的基础筏板及混凝土剪力墙等巨型结构 构件的设计方法、节点构造以及施工可建性等已 超越了现行规范或标准的范围,需要进一步的理 论分析、试验研究、结构性态监测和工程实践来验 证及完善。
(6)建议加快高性能混凝土(C70及以上混凝 土)、轻质混凝土以及高性能钢材(Q500以上)在 超高层建筑结构中的可行性研究服。
(7)“千米级摩天大楼”回、“英里塔”计划、“4D”超高层建筑、超高层建筑木结构＞UHPC(Ultra High Performance Concrete)及再生混凝土以及模块 化超高层建筑等新理念和新技术,为我国超高层建 筑的发展提供了新的方向。
参考文献:
［1］ 肖绪文,冯大阔． 基于绿色建造的施工现场装配化思考［J］． 施工技术,2016,45(4):1-4．
［2］ 李素兰． 装配式建筑的现状与发展［J］． 上海建材,2018,38(5):27-35．
［3］ 顾泰昌．国内外装配式建筑发展现状［J］． 工程建设标准化,2014,35(8):48-51．