关于高层与超高层建筑技术发展与研究

张旺顺

摘要：介绍了国内外高层与超高层建筑的发展历史和技术发展情况。结合中国建筑工程总公司(以下简称“中国建筑”)在高层与超高层建筑领域的技术发展情况，阐述了其在该领域的技术研究方向，包括千米级建筑建造技术，超深基坑技术，装备研究，钢结构制作安装，混凝土新材料等。指出高层与超高层建筑存在的问题，并提出了高层建筑应向绿色化、信息化和智能化方向发展。

关键词：高层建筑;施工技术;钢结构;混凝土;绿色建筑

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、高层建筑和超高层建筑

高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑。但是不同的国家都有着不同的要求和定义。比如在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把等于或大于24.3m的建筑视为高层建筑。而在我国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。目前，世界各城市的生产和消费的发展达到一定程度后，无不积极致力于提高城市建筑的层数。实践证明，高层建筑可以带来明显的社会经济效益：首先，使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有利于城市中心地段选址；最后，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。而超高层建筑和高层建筑的定义有着一样的特点，在国际上都没有一个比较规范化的规定，它是根据不同国家的标准进行，不同的划分。我国的《民用建筑设计通则》规定：当建筑高度超过100米时，无论是住宅及公共建筑都被称为超高层建筑。

二、中国高层与超高层建筑的发展历史和技术发展情况

1、中国高层建筑的发展历程

“危楼高百尺，手可摘星辰”，是唐代诗人李白《夜宿山寺》中的名句，它艺术地描绘了人借助高耸的塔楼触摸天际的理想境地。我国古代高塔建筑闻名于世，从东汉到清末共建了数万座木结构、砖结构、石结构、木石混合结构的宝塔，现存约25 000座。可以毫不夸张地说，中华民族有着悠久的建造高层建筑的历史。新中国成立后，我国高层建筑的发展主要分为3个阶段。

起步阶段:新中国成立到20世纪60年代末期。这个阶段的建筑主要是在20层楼以下，建筑的结构主要是框架形式。

兴盛阶段:20世纪70—80年代。1974年北京建成了20层、高87．4m的北京饭店，1976年建成的广州白云宾馆33层，是国内首栋百米高层建筑。80年代，我国高层建筑发展进入兴盛时期，1980—1983年3年的时间就建成了自1949年以来30多年中所有高层建筑的总和。10年间，中国大陆建成的10层以上的高层建筑面积约4 000万m2，高度100m以上的共有12幢。

飞跃阶段:从20世纪90年代初开始，我国高层建筑进入飞跃发展的阶段。1990—1994年初期，每年建成的超过10层的建筑面积在1 000万m2以上，占到了高层建筑的40%。超高层建筑发展更加快速，建成了许多超过200m的建筑。目前，中国已成为世界上建筑业最活跃与最繁荣的地区。在2011年之前封顶的全球十大高楼中，中国已经占据7席。摩天大楼在中国如雨后春笋般展现。目前中国正在建设的摩天大楼总数量已经超过200座，相当于美国现有同类摩天大楼的总和，中国已成为建造摩天大楼的“头号主力”。

2、中国高层建筑的技术发展现状

2.1机械设备国产化

垂直运输设施为在建筑施工中担负垂直运(输)送材料设备和人员上下的机械设备和设施，它是施工技术措施中不可或缺的重要环节。随着高层、超高层建筑的飞速发展，对垂直运输设施的要求也相应提高，垂直运输技术已成为建筑施工中重要的技术领域之一。我国自20世纪80年代生产出QTP60、QT80A、QTF80等新机型，与此同时，在原建设部组织下，北京、四川、沈阳等地分别引进了法国波坦公司的塔式起重机技术，其主要零件已实现国产化。此后，生产技术迅速发展，已能生产各种适应高层、超高层建筑施工需要的自升式塔式起重机。中国塔式起重机行业从引进国外一条生产线，到不断地创新研究，经过多年的发展，产品的功能用途、性能质量、安全性、技术水平等方面，都在不断进步和提高，除满足我国国民经济建设飞速发展的需要外，还大量出口到非洲、中东，甚至欧美国家。除极少量的大、特型塔式起重机之外，到2000年以后基本挡住了国外塔式起重机的进口。在混凝土超高泵送设备领域，我国不但实现了自主研发，打破了国外企业的垄断，而且达到了世界领先水平。三一重工21台泵送设备承担了世界第一高楼阿联酋“迪拜塔”的混凝土浇筑工程。2011年，三一重工自主研制的86m泵车成功下线，

再次刷新其在2009年创造的72m世界最长臂架泵车的世界纪录。这标志着我国已站在世界泵车设计和制造领域的最前沿。

2.2材料性能不断提升

随着时代发展，国内建筑设计理念的不断突破，建筑物造型越来越新颖，朝“高”、“大”、“新”、“奇”的趋势发展，这一趋势在给设计带来巨大难度的同时，对钢材性能的要求也越来越高，我国逐渐开发出了适用于超高层建筑的高强度、高韧性的钢板，有助于提高建筑结构件的施工效率和提高建筑结构物的安全性。同时，为了减少在焊接过程中产生的焊接应力，保证焊接质量，设计采用减少焊接节点数量的方法来减少节点焊接量，因此在工程复杂部位节点经常采用铸钢节点来解决相应问题。高强度钢的使用，使构件截面小而薄，然而这必带来局部屈曲和刚度降低的问题，解决这个问题的途径之一就是采用CFT(钢管混凝土)柱。混凝土填充在钢管中，在受压和受弯共同作用下，混凝土向横向扩散，然而却受到钢管的横向约束。所以，混凝土的强度和变形能力提高。另外，由于混凝土的填充，钢管的局部屈曲受到了有效抑制。这样，CFT柱可以最充分利用高张力钢的强度。

三、高层与超高层建筑的发展方向

1、建筑绿色化

我国绿色建筑的范畴应包含节能建筑、环保建筑和生态建筑。节能建筑是通过提高围护结构隔热保温性能、自然能源利用等技术措施，使建筑物的能耗降低到规定水平;环保建筑首先应具有自然采光墙体和保温功能，同时选用环保材料和环保涂料;生态建筑尽可能利用建筑物所在地的环境特色与相关自然因素(如阳光、空气、水流)，使之适合人类居住，并且降低各种不利因素，且确保当地生态体系健全运作。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

2、建筑智能化

超高层建筑功能复杂，系统繁多，确保各系统安全、高效、协调运行是智能化最基本的任务。应从过去侧重于信息处理和设施管理的“高技术型”，向更加重视环境生态和舒适程度的“高情感型”方向发展，通过智能化提高其舒适性，降低能耗。超高层建筑是时代科技的产物，是人类文明发展到一定高度的结果，它带有强烈的时代烙印。

结束语

目前，在我国超高层建筑和高层建筑的设计还处于一个发展阶段，在技术指导方面还存在着许多不足的地方，因此我们需要向美国、英国这些发达国家学习，从而发展我们的建筑行业。由此可见，我国的建筑道路还有一条很长的路要走，应不断的借鉴国外的先进技术，来使我国的高层与超高层建筑技术得到更好的发展。

参考文献

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