浅析我国高层结构的发展现状和趋势

张树辉 侯世谨

（山东科技大学 266590）

1 概述

高层建筑发展到现在已有 150年的历史，它并非从古代的高建筑物一步步演化而来的，而是社会经济的发展和人口增长的必然产物[1]。我国高层建筑建设起步较晚，上世纪初我国第一幢高层在上海建成，但由于当时我国的经济、技术水平有限，国内高层建筑发展较为缓慢。改革开放后，随着我国国内经济和医疗水平的不断提升，城市人口迅速增长，城市的建设用地问题凸显。于是为解决土地问题，政府开始倡导高层建筑建设，之后经过几十年的发展国内的高层建筑不论是在结构形式还是在施工技术上都得到了迅速发展。概括起来我国高层建筑的发展历程可分为四个阶段。

第一阶段初步发展阶段（50年代初-60年代末）：此阶段国内高层建筑的主要结构形式为20层以下的钢筋混凝土的框架结构。代表性建筑有北京民族饭店、北京民航大楼。

第二阶段加快建设阶段（70年代）：此阶段的建筑层数有了突破，但大多为20-30层。主要为住宅、酒店、宾馆等功能型建筑，如北京饭店新楼、广州白云宾馆。

第三阶段加速发展阶段（80年代)：此阶段高层建筑高度已突破 100米，10年内的新建高层的建筑面积总和远远超过了建国后30以来的所有高层建筑面积总和。代表性建筑有深圳国际贸易中心（160米）。

第四阶段摩天大楼阶段（90年代以后）：此阶段我国高层建筑进入摩天大楼时代，在至今的短短20内，我国上海、广州、深圳、北京、天津等大城市陆续建成一幢幢摩天大楼，有相当一部分建筑的高度排名世界先列。代表建筑有上海环球金融中心、台北101大厦等。

2 我国高层建筑的特点

迄今为止，不论是西方发达国家还是包括中国在内的发展中国家都在大力兴建高层建筑。近几年来，随着我国经济快速发展，国内的高层建筑也取得了迅速发展。目前我国高层建筑的主要特点为：建筑高度不断增加、结构平面及体型日益复杂、超高建筑中钢-混凝土组合、混合结构体系为主、新型的结构体系不断出现[2]。

2.1 建筑高度不断增加

新中国成立以后，我国高层建筑经过四个阶段的不断发展至今，建筑高度不断增加。尤其是近几年以来，大量的超高层建筑在祖国大地上拔地而起。下表为我国已建成的建筑高度排名前10的高层建筑的详细数据。

高层名称 高度（m） 建成时间 高层名称 高度(m) 建成时间上海中心大厦 632 2014 509 2003 600 2009 492 2008 599 2017 484 2010 596.5 2015 长沙IFS大厦T1 452 2016心 530 2016 450 2010

从上面表格我们可以清晰地看出：我国的高层建筑在近几年内取得了腾飞式发展，在高度上得到了显著性突破，建筑高度不断增加。从50年代北京最高建筑民族饭店（47.4米）到如今建筑高度排名世界第二的上海中心大厦，标志这我国已跻身全球高层建筑的先列。

2.2 结构平面、体型日益复杂

上世纪60年代至70年代，我国高层建筑平面多为矩形、L形。竖向体型比较单一,上下均匀不变,因而普遍为“火柴盒”。进入80年代，随着建筑功能的多样化，建筑风格要求的提高，加之城市景观的需要，使得国内高层建筑，尤其是高层公共建筑和旅馆建筑更富于个性，其平面、体型越来越丰富多变。近十几年来,为追求建筑美感，弧形、圆形、椭圆形等各种平面类型的高层建筑不断建成。这标志着建筑物不单单只以建筑功能而存在，更加入了人文的审美元素。调查研究发现，目前我国超过100米的高层建筑中，规规矩矩的“火柴盒”建筑占有比已不到50%。2009年建成的广州塔造型优美、体型复杂，如同婀娜扭动的小蛮腰，我国目前最高的建筑上海中心大厦外形为中华民族图腾的“龙型”，不仅极具审美价值而且富有象征意味。

2.3 超高建筑中钢-混凝土组合、混合结构体系为主

虽然最近几年来我国一直大力推进装配式钢结构建筑，但目前我国的高层建筑仍以钢筋混凝土结构为主。近十几年来，随着我国建筑施工技术的发展以及建筑结构理论体系的不断完善，兼有钢结构及钢筋混凝土结构两者优点的钢-混凝土组、混合结构在我国超高层建筑上广泛应用开来。

通过调查数据发现：我国已建成的超过 150米的高层建筑，组、混合结构建筑占到了22.3%；超过200米以上的建筑，组、混合结构建筑占到了43.8%；超过300米的高层建筑中，组、混合结构约占66.7%。[3]而我国高度排名前十的建筑中几乎全部为钢-混凝土组、混合结构。

2.4 新的结构体系涌现

随着建筑高度的不断增加，新型的建筑结构体系不断涌现。2009年竣工的广州塔塔身为椭圆形的渐变网格结构，塔身外框筒采用24根钢柱和46个钢椭圆环交叉构成,形成镂空、开放的独特美体。塔身钢结构网格采用的漏风设计，可有效减少塔身自重和风荷载。上海中心大厦更是突破了高层建筑传统的外部结构框架，整个大楼的外立面螺旋上升，如同腾飞的巨龙坐落在上海浦东。

3 近几年高层建筑的发展趋势

社会经济的发展和施工技术的进步是我国高层建筑的发展内在推动力。随着国内经济的不断发展，人们对建筑的要求逐渐提高，从以往单一地追求建筑使用功能到现在的强调建筑的艺术美感。这就预示着未来的高层建筑必将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展[4]。

3.1 新材料、超强材料的开发和应用

材料问题是世界范围内高层建筑结构最主要的技术问题。目前混凝土的强度等级已经达到C100以上，加上高性能混凝土的出现。使结构构件向着自重小、强度大、性能好的方向发展，建筑结构抗震性能也随之不断地提高。此外，为了进一步提高高层建筑的高度，尽可能地实现结构构件的轻质高强。我国正逐步发展轻骨料混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限（约束）混凝土和预应力混凝土。高性能混凝土的开发和应用，必将给高层建筑结构的进一步发展提供强大的技术支撑。

3.2 钢-混凝土组、混合结构进一步发展

近几年来我国钢铁行业产能过剩，以钢-混凝土组、混合结构为主体的高层建筑会进一步增加。我国对钢-混凝土组、混合结构体系的抗震性能研究也会更加深入，型钢混凝土、钢管混凝土、组合梁板等结构构件在实际工程的应用会越来越灵活多样，其性能研究会更加深入细致。

3.3 新结构、新技术将得到进一步应用

近年新型结构体系不断涌现，关于其抗震性能需要进行进一步的研究探讨。随着工程需求的多元化、多样化，结构工程师将会构思出更多的新型结构体系。

减震控制技术是抗震、抗风设计的一条重要途径，近两年在国内新建工程中开始应用。 随着相关研究工作的深入开展，随着国内研制生产的阻尼器的日趋成熟，减震控制技术会得到更加广泛的应用。

3.4 高层建筑结构的高度出现新的突破

在未来的几十年中，随着我国经济的进一步发展、施工技术的不断创新以及新型高强轻质材料的出现，我国高层建筑的无论从高度、结构体系还是外形设计都将实现更大的突破。