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世界高层建筑发展历史及发展趋势

摘要：高层建筑是人类智慧与力量的结晶，它是城市的灵魂，是现代都市形象的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间，却侵蚀着人们生活的空间，它给人们生活带来深刻的变革。这百年中，高层建筑创造了一个又一个记录。研究世界高层建筑的发展历史与发展现状、查阅与高层建筑有关的数据和资料，来探讨高层建筑的发展趋势与前景。

关键词：高层建筑,发展历史,发展趋势

The History and Tendency of the World High-rise Buildings

ABSTRACT

The Highrise building is the crystallization of human wisdom and strength, it is the soul of the city and the representative of the modern city image. This growing high-rise buildings continue to expand the space of human living, but eroding people's living space, it has brought profound changes to people's lives. In recent centuries, the high-rise building has created record,one after another .The history and the present situation of the world high-rise buildings, the data and the data of the high-rise building are studied, and the development trend and Prospect of the high building are discussed.

Key words:High-rise building,the development history,tendency

目录

中文摘要 ............................................................
英文摘要 ............................................................
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一、 引言 ....3
二、 世界高层建筑的发展历史 .........................................3
2.1 起源 .........................................................3
2.2 世界高层建筑的发展历史 .......................................3
2.2.1 高层建筑发展的四个时期 ...............................4
2.2.2 高层建筑发展的三个阶段 ..................................5
三、 世界高层建筑的现状 .............................................5
四、 世界高层建筑的发展趋势 .........................................5
4.1 高层建筑的材料 ...............................................5
4.2在新的结构抗震设计理论和方法方面开展进一步研究 ...............6
43混合结构进一步发展 ...........................................6
4.4新结构、新技术将得到进一步应用 ................................6
4.4新结构、新技术将得到进一步应用 ................................6
4.5结构设计考虑因素需要更加全面、细致 ............................6
4.6高层设计相关规范进一步修订完善 ...............................7
五、 总结 ...............7
参考文献 ...........................................................7

一、引言
近年来随着世界人口的增加，住房紧张的问题越来越严重，传统意义的住房已满足不了人们的需求。在这种情况下，高层建筑因运而生。所以高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。虽然高层现在也有很多缺点，但 是随着科技的发展和技术的进步，高层建筑的缺点会逐步改正并成为未来大多人们的居住房。
高层建筑是从19世纪中叶开始出现的，当时由于带人电梯的发明以及钢铁工业的发展,使高层建筑得以实现。要说高层建筑真正在世界范围内普遍发展起来,还是从本世纪50年代开始的。尤其是近30年来,,由于一系列全新结构的出现以及电子计算机与先进技术的应用,为高层、超高层建筑的实现创造了有利的条件。

图1 高层建筑林立的“钢筋混凝土的森林”
二、 世界高层建筑的发展历史
2.1 起源
高层建筑的故乡为芝加哥。1871年的芝加哥大火烧毁了几乎全城的建筑，30万人因此无家可归。芝加哥这个在美国经济上举足轻重的城市的重建，吸引了大量的资金投入，大量的建筑项目等待进行，芝加哥成为美国建筑师密度最高的地区，形成了“芝加哥学派”。芝加哥学派的重大成就为采用新的建筑结构——钢结构来建造高层建筑。芝加哥与因此成为世界摩天大楼的摇篮和发源地。
2.2发展历史
2.2.1 四个时期
高层建筑发展历史分为四个时期，分别为芝加哥时期（1865年至1893年）、古典主义复兴时期（1893至世界资本主义大萧条时期）、现代主义时期（二战后至20世纪70年代）、后现代主义时期（至今）。
芝加哥时期是高成建筑处于早期的功能主义时期。当时的建筑高层首先考虑的是经济、效率、速度、面积，功能优先，建筑风格退居次要位置，基本不考虑建筑装饰。体型和风格大都是表达高层建筑骨架结构的内涵，强调横向水平的效果，普遍采用扁平的大窗，即所谓“芝加哥窗”。（下左图为芝加哥保险公司大厦，是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑，开摩天大楼建造之先河，共10层，后加至12层）
古典主义复兴时期的高层建筑试图在新结构、新材料的基础上将新的建筑功能与传统的建筑风格联系在一起，呈现出一种折中主义的面貌。
现代主义时期在二战后，受经济大萧条的影响。现代主义建筑师反对学院派的折中主义和模仿历史样式，要求彻底重新解释建筑艺术，他们拒绝装饰和引进历史样式，而信奉更为技术化和理性主义表现的建筑形式。其建筑形象大多是单纯的“方盒子”，并由建筑的经济性、建筑结构以及内外墙关系的功能性来确定。由基座、楼身与顶部组成的古典三段式几乎不再存在。
后现代主义时期由于环境观念和生态技术的发展，使得高层建筑设计朝人性化、智能化、生态化的方向发展结构艺术风格、高级派以及生态型的高层设计，在多元化的建筑发展中日益引起关注。
世界贸易中心 香港中银大厦

2.2.2 三个阶段
按时间也可划分为三个阶段。第一阶段,是指19世纪中叶以前,在这段时间内,主要以砖石为材料，施工技术受到极大的限制，欧美最高建筑只有6层,其主要原因是由于当时缺乏垂直运输系统。
第二阶段,是从19世纪中叶到20世纪中叶一百年的时间,此时由于电梯的发明,新技术的应用,从此城市里的高层建筑便不断出现。这时期的建筑有一个革命性的建筑技术：放弃传统的石头承重墙，采用一种轻型的铸铁结构和石头 或陶砖外墙，框架与外墙分离。在这个阶段19世纪末,美国就出现了29层、118米高的建筑,到20世纪初(1911一1913年),纽约又建成了屋尔华斯大厦,已达52层、高241米。直到1931年纽约帝国大厦建成,102层、高381米(它保持最高纪录长达40年之久)。帝国大厦成为摩天大楼甚至是纽约的象徵。 总结来说，这一时期是高层建筑的飞跃发展，但仍然有许多建造的不足：材料用量大，自重大，而且仅限于框架结构，由于技术的不完善多数建筑都没有很好的抗震性。
第三阶段,是自本世纪60年代以后,此时由于资本主义经济状况好转,特别是此时已发展出一系列的先进结构体系,轻质高强建材的应用，钢材的普及，技术机械的进步，计算机的使用，结构的抗震等性能的提升诸多因素，使高层建筑提升到了一个新的层次。美国一直处于领先地位。所以高层建筑在这一阶段出现了新高潮,直到70年代中期达到最高峰。自此以后,美欧的高层建筑哲时饱和、停顿,而其它国家正在兴起。
三、 高层建筑的发展现状
19世纪末，随着科学技术的发展，钢筋混领土结构、钢结构在土木工程领域中代替传统的砖、石、木结构得到了推广和应用，建筑高度的增加、层数的增多、跨度的增大，现代意义上的高层建筑开始出现。回顾高层建筑的发展历史，我们可以看到其中代表建筑是美国1931年建成的纽约帝国大厦（高381m，102层）、1972年建成的纽约世界贸易中心的姊妹楼（417m和415m，100层，“9.11”事件中被毁）和1974年建成的芝加哥西尔斯大厦（441.9m，110层），前苏联和波兰与1953年和1955年分别渐层的莫斯科国立大学（239m，26层）和华沙科学文化宫（231m，42层），1978年澳大利亚悉尼建成的MLC中心（229m65层）。1985年以来，亚洲的日本、韩国、马来西亚、朝鲜及中国等国家迅速发展了高层及超高层建筑，其中有1996年建成的深圳的帝王大厦（高325m，69层）、广州中信广场（321.9，80层），1998年建成的吉隆坡石油大厦（400m，88层）上海金茂大厦（395m，69层）。随着时间推移20世纪中，北美洲在前100幢高层建筑中所占的数量由多变少，而亚洲则从无到有，有少变多。并由此推论在21世纪中亚洲将成为世界建造高层及超高层建筑的中心。2010年竣工的哈利法塔（原名迪拜塔）为目前世界第一高楼。
四、 高层建筑发展趋势
高层建筑的发展，充分显示了科学技术的力量，使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。未来的高层建筑将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。 
4.1高层建筑的材料 
进入20 世纪90 年代后，高层建筑迅猛发展，在数量、质量、新材料、超强材料的开发和应用在高层建筑结构的技术问题中，首先要解决的是材料问题。现在混凝土的强度等级已经达到C100 以上。高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸，减轻结构的自重，改善结构抗震性能。同时，为了达到轻质高强的目的，必须在高层建筑结构中，发展轻骨料混凝土、轻混凝土、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，将继续受到人们的重视，也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。从强度和塑性方面考虑，钢是高层建筑结构的理想材料，增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢的研发，具有重要意义，可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖，提高建筑用钢的竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。
4.2在新的结构抗震设计理论和方法方面开展进一步研究
基于性能的抗震设计方法口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，还有一些问题有待研究改进，诸如：地震作用的不确定性、 结构分析模型和参数的选用存在不少经验因素、震害及试验资料欠缺、对非结构和设施的抗震性能要求和震后灾害估计缺乏研究。随着计筧分析及试验研究手段的逐步提髙，这一设计方法会日趋完善。
随着工程需求的增加，弹塑性分析计箅工作会更引起人家的重视，能更准确反映结构在地震作用下的受力和变形状态的动力弹塑性分析计算方法将得到进一步发展。
4.3混合结构进一步发展
钢混凝土混合结构在高层建筑中的应用比例会持续增加。经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能（如抗震性能）优良的效果，且易满足高层建筑的侧向刚度的需求，可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑，因此在较高的建筑中，混合结构往往仍是合理、可行的结构方案，混合结构体系的抗震性能研究需耍进一步加强，各种组合构件一型钢混凝土、钢管混凝土、组合梁板的工程应用会越来越灵活多样，其性能研究会更加深入细致。
4.4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。
4.5结构设计考虑因素需要更加全面、细致
随着人们认识水平及计算分析手段的不断提高，除了常规的抗震、抗风设计外，高层建筑设计需要考虑的因素将更加全面。
因为高层建筑体量较大高度较高，一些非荷载效应如温度问题、徐变问题需要进一 步引起重视，需耍研究更准确、实用的计箅分析方法。
近年国际上关于防止结构连续倒塌问题引起了人们的关注。尤其是2001年9片11日美国世贸中心大楼由于飞机撞击发生灾难的连续倒塌，引起工程界的广泛关注，不少专家对防止结构连续倒塌问题进行了研究。目前我国还没有发布过防止结构迮续倒塌的有关设计文件和标准，而连续倒塌往往引起惨重的人员伤亡及财产损失，考虑到这一问题的重要性，宜将防止结构连续倒塌问题作为高层建筑结构设计的准则之一。目前国内已有一些学者开始了对这一问题的关注和研究，相信随着研究的深入，会研究出更合理可行的设计方法。
4.6高层设计相关规范进一步修订完善
工程设计规范是科学试验和工程实践的总结，更吸收了大量地震震害的经验，应根据实际工程需要不断修订、完善。这几年，大量高层建筑的设计研究工作以及抗震设防专项审查工作为高层建筑相关的规范修订积累了宝贵的经验，建设部已批准立项对相关规范进行修订，相信经过人家的共同努力，高层建筑结构设计相关规范会更加完善。
五、 总结
基于现在世界在不断的变化，社会上人口的增加，用地越来越紧张。世界上尤其使亚洲的高层建筑的发展势头还将持续下去，成为高层建筑的新橱窗。建筑的体型将更加复杂和多样化、智能化、生态化、摩天化、动人化。，在结构体系上也绝不会停留在原有的几种形式上，随着科学技术的发展，为更好地满足建筑的功能和建筑艺术上的需求，将会创造出更多，更新的，更符合广大人们需求的结构体系。在高层建筑的设计中，也将更多地采用计算机分析和绘图，并编制出集建筑、结构、设备、电气为一体的集成化程序，使高层建筑的设计更加趋近于完善和快捷。
由于建筑功能多样化的要求，我国的高层建筑发展很快，建筑高度越来越高，建筑体型、平面布置日趋复杂，而且采用钢-混凝土混合结构。我国大部分地区为抗震设防地区，必须考虑这些复杂体型的高层建筑的抗震性能。而这类建筑目前缺乏震害经验，设计没有充分的依据，规范中还无法订出安全合理的条文，这对我国高层建筑的结构设计带来很大的挑战，应引起我们的关注。我们应进一步加强高层建筑结构的设计及研究工作，尤其是抗震研究工作，确保高层建筑结构稳步健康发展。

参考文献
[1] 雷春浓 编著，现代高层建筑设计[M]，北京: 中国建筑工业出版社，1997.6
[2] 谭秉生等 编著，现代建筑艺术，湖南教育出版社，1986
[3] 国外建筑科学技术概况，上海科技情报研究所编，1989
[4] 杨深 编著，建筑七千年，天津科技翻译出版公司，1990

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