高层建筑创作调研报告13s王子文

1、哈尔滨工业大学硕士高层建筑创作课程作业高层建筑创作课程作业 题 目 黑龙江科技大厦调研报告专 业 建筑技术科学 学 号 13S034032 学 生 王子文 指 导 教 师 陈剑飞 上 交 日 期 2014年6月 黑龙江科技大厦调研报告 摘要：通过针对国内现有高层建筑的研究，提出我国现有高层建筑的特点；以我国高层建筑的特点类比到黑龙江科技大厦的方案探究中，分析科技大厦的现状及特点，加深对于我国高层建筑的理解，并提出展望。关键词：哈尔滨；高层建筑Abstract: Through the research in view of the domestic existing high-rise bui

2、lding, put forward the characteristics of Chinas existing buildings to analogy; characteristics of high-rise buildings in China to explore the Heilongjiang science and technology building scheme, analysis of the current situation and characteristics of science and technology building, to deepen the

3、understanding of high-rise buildings in China, and put forward the prospects.Key word: Harbin; high-rise building一、我国高层建筑的发展现状自上世纪初，我国高层建筑起源以来，高层建筑一直是中国建筑界工作人员孜孜以求、不断探索的建筑形式。尤其是近二十年来，高层建筑在我国呈现出了高速发展的现状，概括起来目前我国的高层建筑主要有以下几个特点:建筑高度不断增加；结构体型日趋复杂；以混合、组合结构为主；涌现一些新型结构体系。1.1建筑高度不断增加 自上世纪20-30年代开始,上海、广州陆续建造

4、了一些高层建筑,代表性建筑如:1929年建成的22层的上海大厦,1931年建造的24层的上海国际饭店等；解放后,1959年建成了12层、4714m高的北京民族饭店,1968年建成了27层的广州宾馆,70年代建成了17层的北京饭店新楼以及114m高的广州白云宾馆；80年代开始到上世纪末,随着我国经济建设的发展,兴建了100多栋高度超过150m的高层建筑。代表性建筑为：1990年建成的208m高的北京京广中心,1992年建成的63层、200m高的广东国际大厦,1996年建成的325m高的深圳地王大厦,以及1998年落成的420m高的上海金茂大厦。 据不完全统计，截至2008年底，150m以上的高层

5、建筑已超过200栋,这些高层、超高层建筑中,300m以上的多分布在东南沿海地区,北方也有一批超高层建筑已经建成或正在设计建造中,如2007年北京建成了高度为330m的北京国贸三期,高度为337m的天津津塔预计2009年底结构封顶,其他如350m高的沈阳恒隆市府广场,383m高的大连裕景,333m高的天津嘉里中心办公楼等。据国际高层建筑与城市协会2006年出版的5世界上最高的101栋高层建筑6统计,落成及在建的最高的101栋高层建筑中,我国大陆有20多栋,中国大陆、中国香港、中国台湾总计33栋，美国也是33栋,数量相当,表明我国超高层建筑的数量居于世界前列。除数量增多外,超高层建筑的高度近年不断

6、刷新,492m高的上海环球金融中心已正式投入使用；432m高的广州西塔结构已封顶。除上述代表性超高层建筑外,使用高度580m、总高度超过600m的上海中心已经于2008年底动工。全国各地尚有一批正在酝酿兴建的高层建筑,如设计中的深圳平安金融中心塔楼桅杆顶高度将超过600m,天津117大厦总高度也将超过600m。总之,我国高层建筑的高度正在从400m向600m挺进。超高层建筑高度的不断攀高,其意义不仅仅在于高度的突破,而是带动了整个建筑业的发展,包括材料技术、设备制造技术等行业的进一步发展。超高层建筑发展是经济发展的大势所趋。1.2结构体型日趋复杂由于业主和建筑师为实现建筑功能以及在建筑艺术、建

7、筑造型方面体现创新,设计了众多复杂体型和内部空间多变的高层建筑,使得我国高层建筑的复杂程度也处于世界前列。随着国民经济的发展,高层建筑除了要满足建筑使用功能要求,越来越重视建筑个性化的体现,使高层建筑的平面、立面均极其特殊。尤其近几年,各种新的复杂体型及复杂结构体系大量出现,如体型复杂的连体结构,楼板开大洞形成的长短柱,楼板与外框结构仅通过若干节点连接,悬挑、悬挂,大跨度连体的滑动连接等,这些复杂体型的高层建筑许多超出了现行设计规范的要求,以往的工程经验和震害资料都无法借鉴,需要进行更深入的研究。特别是许多项目采用了国外设计师的作品,但一些境外建筑师来自非地震区,缺乏抗震设计经验,有些建筑方案

8、特别不规则。而在日本神户、中国台湾及2008年的512汶川地震中,一些特别不规则建筑受到严重破坏。我国绝大部分地区为抗震设防地区,而高层建筑集中的东南沿海地区又是台风频繁的地区,因此我国高层建筑设计绝大部分都要考虑抗震、抗风问题,加之体型日趋复杂,我国的高层建筑结构设计面临更大的挑战。1.3超高层建筑中钢-混凝土混合结构为主国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主,而我国以钢-混凝土的混合结构应用居多。据不完全统计,中国已建成的150m以上的高层建筑中,混合、组合结构约占22.3%；200m以上的高层建筑,混合结构约占43.8%；300m以上的高层建筑,混合、组合结构约占66.7%,如上海环球金融中

9、心及金茂大厦均为钢筋混凝土核心筒,外框为型钢混凝土柱及钢柱；北京国际贸易中心三期,为筒中筒结构,外部为型钢混凝土框筒,内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体，高度330m，为我国8度抗震设防地区最高的高层建筑。钢-混凝土混合结构之所以得到了较大发展,一方面因为其可有效地将钢、混凝土以及钢-混凝土组合构件进行组合,既具有钢结构的技术优势又具有混凝土造价相对低廉的特点；另一方面,我国现场施工的人力成本比国外低,采用混合结构比采用纯钢结构经济方面更有优势。因此混合结构是符合我国国情的超高层建筑的结构体系,预计将来混合结构仍将得到较大的发展。1.4一批新型结构体系涌现随着超高层建筑的发展,近期涌

10、现出了一些新型结构体系。已建成的330m高的北京国贸三期主塔楼采用了钢-混凝土框架-核心筒结构,内筒采用了型钢、钢板混凝土巨型组合柱及型钢混凝土支撑结构体系；在建的337m高的天津津塔主要抗侧力体系由钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系组成,具有较高的抗侧刚度和延性,是目前世界上应用钢板剪力墙的最高的高层建筑；广州西塔采用了外部交叉网格结构体系,该体系具有较强的抗侧刚度及抗扭刚度,能较好地抵御风荷载和地震作用；巨型结构在超高层结构中被广泛采用,利用外框的带状桁架和巨型柱形成巨型框架,并辅以必要的外立面的斜撑,巨型柱的尺寸往往达到5m以上,有的甚至超过10m,采用型钢混凝土构

11、件或钢管混凝土构件。随着高层建筑结构的发展,会有更多新颖合理的结构体系出现。二、关于黑龙江科技大厦本项目为公共建筑，总建筑面积104091.00平方米，其中地上四十层，总建筑面积76688.00平方米，地下二层，建筑面积27403.00平方米，总建筑结构高度218.00米（不含塔尖天线）。现为哈尔滨已建成建筑中最高的公共建筑。（图2-1）图2-1 黑龙江科技大厦2.1场地限制和地质条件 建筑位于哈尔滨松北区科技一街与创新三路交口处，场地北侧为湖泊景观带，其余东、西、南侧分别为在建或已建成的高层建筑。该地地质条件属于松花江高漫滩，地面标高120-123m，地形平坦，地势较低洼，与松花江低漫滩接触

12、界线不明显。土质不明。（图2-2）图2-2 总平面图2.2基础设计东北地区基础规范已经提供了许多设计参数，包括各个土层的土壤摩擦和端轴承压力。但为了获得更准确的场地数据，此楼设计之初进行了详细的土壤勘测，对不同土层进行现场和实验室测试，从而验证和优化设计参数。同时还进行了试桩来验证设计方法和最大的合理桩基承载力，从而优化基础设计。由于良好岩层位于超过120至150米的深度，桩基础通常采用摩擦桩，并采用600至1000 mm直径较常见的混凝土现浇桩。对于高层建筑的设计，通常需采用超过60-70米的桩基础并达7层土层或以下。2.3方案的选定高层建筑采用多功能设计来同时满足办公楼用途，采用巨型柱、少

13、柱的布置来提供最开阔的视野。比较不同结构方案后，基于更好的抗震性能、较轻的重量、更经济、同时满足功能要求的原则，确定了框-筒结构的最终方案。（图2-3）图2-3 剖面图这一结构形式有两个明显优点：1、充分利用建筑平面中的核心。高层建筑的竖向交通、消防疏散及设备管井，一般有两个基本要求，一是沿竖向连续，二是在平面中心。这样可以方便使用又提高建筑平面使用系数。利用建筑核心构成结构核心筒,既有利于建筑防火分隔的要求，又有利于发挥核心筒承重、侧移力的核心作用。2、周边稀柱框架，柱距一般为8-12m，一方面有利于室内对外景观视野的开阔，有利于改善室内使用质量，另一方面有利于下部车库汽车停放和入口、商业裙

14、房大空间的处理、同时可以避免刚度突变、竖向主体结构不连续、结构转换等对高层结构抗震不利的因素。3、室内使用空间灵活，周边稀柱与核心筒的距离一般也可为8-12m，这样的空间尺度既能有利于建筑室内的灵活隔断使用，又能使室内有效使用空间进深不致过大，室内生活工作的人能与自然有直接的交融，提高建筑使用质量。（图2-4）图2-4 普通层室内空间2.4关于建筑的空间处理地下空间：地下2层为停车场；地下、 2层的南区为时尚餐厅，北侧仍然是停车空间，均做人防处理（核5）。地上空间：地上空间共40层，各层均为办公空间，15层、28层为避难及设备层。（图2-5）图2-5 避难层内部控制裙房：3层裙房，提供接待空间

15、以及办事大厅，内有中庭花园，改善楼内空气环境，增加空间丰富性。 交通：为了满足塔楼内的人员运输的要求塔楼内共设17部电梯，其中2部消防电梯，满足了大厦不同层高停层要求。室外空间：裙房北侧退界25m，在基地西侧设有开放绿地，使建筑界面齐平。东侧和南侧与公共绿地相邻，公共绿地与基地内的绿化连为一体，南侧为硬质铺装地面。 为确保行人的安全，将机动车道集中在基地东侧和北侧，南侧作为步行者使用的开放地带，办公、观光设施等根据其用途不同分别设有专用的出入口。此外，将从周围道路进入基地的车辆与步行者进行人车分流。设计该大厦的整体风格、结构特色和局部特征，以及周围环境等元素进行了深入剖析和 HYPERLINK

16、 /view/36293.htm 创意构思，响应速度快、亮度和色彩均可 HYPERLINK /view/335547.htm 智能化网络化控制的技术优势，进行景观照明设计与施工，充分展现出文化内涵与办公诉求，达到较为完美的视觉效果，从而全面提升该建筑物的商业品味及其 HYPERLINK /view/658397.htm 艺术价值。2.5施工顺序为了实现快速建设，本楼的建造速度令人侧目。内部主体部分、外部维护结构与内部装修同时进行，节约时间，节省成本。（图2-6） 图2-6 正在施工的黑龙江科技大厦关于黑龙江科技大厦的总结3.1绿色建筑的投入相对小 本建筑的绿色建筑资金投入相对较小，在调研过程中

17、没有发现明显的绿色节能手段，有可能在今后的使用中，改造潜力较小，在我国的绿色建筑发展过程中，作为哈尔滨现存最高的高层建筑，没有起到应有的表率作用。建议对绿色建筑设备的投入加大比重。3.2人防等级不够 虽然现在松北区人口较少，但就哈尔滨未来20年的规划来看，松北区将成为集政治、经济、交通、休闲于一体的大型城市空间，在此区域内，作为已经建成的高层建筑，人防等级只有核5级，未能充分考虑未来人口的增长模式，对以后的人防工程发展产生了束缚。四、关于我国高层建筑的未来展望我国的高层及超高层建筑具有超高超大、功能复杂、造型新奇的特点,不但其规模和复杂程度在国际上可谓少见，而且许多建筑突破了我国现行相关技术标

18、准与规范的要求，而这种发展趋势仍将持续一段时期。如何保证这些超高层建筑符合抗震设防、抗风、防意外事件(爆炸与撞击)、防火等的要求，具备适当的安全度，关乎国计民生。现行规范的安全性目标不能满足重要大型高层建筑工程的需要。现行规范最基本、最主要的目标就是防止建筑物在地震中倒塌,确保人的生命不受损失。然而,近年来,随着国民经济的快速发展,人们对建筑抗震的要求除了基本的生命安全外，还对地震期间建筑的使用功能提出了更高的要求。汶川地震中,按现行抗震规范设计和建造的高层建筑,在地震中虽没有倒塌、保障了生命安全,但是其填充墙等非结构构件破坏、建筑内部物品和设备的破坏造成了较大程度的直接和间接的经济损失。鉴于此,需要加强研究基于性能的抗震设计方法。此方法目前在超限及复杂工程设计中得到了较多的应用,但在一般工程中还未得到广泛的应用,需要针对下列问题开展进一步的研究：地震作用的进一步研究、结构分析模型和参数的选用、对非结构和设施的抗震性能要求和震后灾害估计的研究等。根据我国国情,钢-混凝土混合结构在高层建筑中的应用比例会持续增加。但目前已建成的混合结构高层建筑尚未经受实际地震的考验,因此需要进一步开展混合结构体系的抗震性能研究。研究工作包含两个方面：一方面是混合结构的整体抗震性能,如阻尼参数的选取、整体结构协调工作的性能等；另一方面,需要加强对组合构