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高層建築的特點具體有哪些

Fazlur Rahman khan大體上建築施工工藝學方面已經有許多進步, 在超高層的設計和施工上已經取得了驚人的成就。

高層建築早期的發展開始于鋼結構。鋼筋混凝土和薄殼筒系統已經經濟而競争性地被用于大量的住宅和商業目的的結構。由于新型結構系統的創新和發展，現在從50到100層的高層建築遍布全美國。

更大高度的要求增加了梁柱的尺寸以使建築物剛性更強，以便在風荷載作用下建築物将不會産生超過一個可接受限度的擺動。過度的側移可能導緻隔牆，天花闆和其他建築細部的重複性損害。此外，過度側傾可能使建築物的居住者因為對擺動的知覺而導緻不便。鋼筋混凝土和鋼結構系統，能充分利用整個建築物固有潛在的勁性，因而不需要額外加勁以限制側傾。

例如，在一個鋼結構中，經濟性由建築物房屋面積每平方英尺鋼的全部平均數量來定義。圖一中的曲線A采用層逐漸增加的數量表現傳統框架的平均單位重。曲線B則表現框架受到所有橫向荷載保護下的平均鋼重量。上下邊界之間的間隙則表現傳統梁柱框架為高度付出的額外費用。結構工程師已經發展了可消除這一額外費用的結構系統。

鋼結構體系。因為一些類型的結構改革，鋼高層建築物得到了發展。此改革被用于辦公大樓和公寓的建造。

帶有剛性帶式桁架的框架。為了将一個框架結構的外柱約束于内部的垂直梁架,可能在建築物中部和頂部采用一個剛性帶式桁架的系統。這一系統的最好例證是在密爾瓦基的威斯康辛州第一銀行建築物 (1974)。

框架筒體。隻有當建築物突出地面的所有的柱構件能夠彼此連接使整個建築物成為一個空心筒體或一個勁性箱體時，一幢高層建築的整個結構才能最有效。這種特殊的結構體系第一次大概是用于芝加哥的43層樓高的德威特栗木鋼筋混凝土公寓。而這一系統最重要的應用是紐約的110層樓高的世界貿易中心的鋼結構雙塔。

對角柱桁架支撐筒體。建築物的外柱可以被适當的分隔卻仍能通過在梁柱中線處交叉對角構件連接使之作為一個筒體而共同工作。這種簡單而又極其有用的系統最早被用于芝加哥的約翰漢考克中心，其僅僅使用了傳統的40層樓高建築的用鋼量

組合筒體（束筒）。由于對更大更高的建築物的持續需求，框架筒和對角柱桁架支撐筒可能采用組合使用的形式以創造更大的筒，并仍可以保持高功效。芝加哥110層樓高的西爾斯瑞巴克總部有9個筒，由三排建築物組合而成。一些個别筒體終止在建築物不同的高度，證明了無限建築可能性的結構觀念。西爾斯塔高1450英尺（442m），是世界上最高的建築。

薄殼筒體系。筒結構體系的發展提高了高層建築抵抗側向力（風和地震作用）和飄移（建築物的側向運動）的能力。薄殼筒使筒結構體系有了進一步的發展。薄殼筒的進步是利用（高層）建築的外表面（牆和闆）作為與框筒共同作用的結構構件，為高層建築抵抗側向荷載提供了一個有效的途徑，而且可獲得不設柱子，節省成本，使用面積與建築面積之比很高的室内空間。

由于薄殼表面的作用，筒體的框架構件數量減少，使得結構更輕，費用更少。所有标準柱和外牆托梁都采用标準型鋼，使得組合構件的使用和花費最小化。四周外牆托梁的深度要求也被減少，而且樓闆上的頂梁對有用空間的占用會達到最小。這種結構系統已經被使用于 54 層樓高的匹茲堡的梅隆銀行中心。

混凝土體系。雖然采用鋼結構建造的高層建築開始很早，但是鋼筋混凝土高層建築的快速發展在辦公大樓和公寓方面對鋼結構體系産生了很大的挑戰。

框架筒體。由上面讨論到的，高層建築最早的框架筒體概念應用于43層樓高的德威特栗木公寓。在這一建築物中，外柱以中心距為5.5英尺（168米）的間隔排列，内柱則用于支撐8英寸厚的混凝土平闆。

筒中筒。另一個用于辦公大樓的鋼筋混凝土結構體系是将内部框架筒體與傳統的剪力牆工藝相結合。這種體系由間距很小的柱子構成的外框架筒與圍繞中心設備區的剛性剪力牆内筒組成。這種被稱為筒中筒的體系使設計目前世界上最高（714英尺或218米），總費用隻相當于傳統35層樓高的剪力牆結構體系的輕型混凝土建築（52層樓高的休斯頓的殼廣場建築）成為可能。

結合混凝土和鋼的體系也得到發展，這方面的一個例子是由Skidmore, Owings 和 Merrill發展的複合體系。它是采用間距很小的混凝土外框架筒包圍鋼框架内筒組成，因此兼有鋼筋混凝土和鋼結構體系的優點。在新奧爾良的一個 52 層樓高的殼廣場建築便是以這一體系為基礎。

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