日本从20世纪70年代至今,高层建筑的建设大致经历了高潮期、平稳期、反思期、成熟期四个阶段。日本在高层建筑的设计理论上,渐渐形成了自己的特色,与我们通常看重建筑外表相反,日本更强调建筑品质,空间效果及其与周围环境的关系等内在的东西。
1 高层建筑的构件
在高层建筑中,SRC结构通常用于地下室和底部楼层以获得足够的刚度和强度,而上部楼层则采用钢结构。日本根据国情研究出建筑抗震结构设计方法,制定适用于本国的与高层建筑相关的技术标准,其中日本建筑学会出版的规范中有SRC结构的详细设计方法。
20世纪90年代,通过在圆形或方形钢管中内灌高强混凝土形成了钢管混凝土构件,或称为CFT,它具有更强的轴向承载能力(词条“承载能力”由行业大百科提供)。近年来,CFT已经被广泛地用作高层建筑的柱。在日本,CFT的横截面尺寸通常为80cm×80cm的矩形管,及直径达2m的圆形管,直径达3m的更大的钢管混凝土柱子现已在美国有应用。
2 建筑材料
回顾过往,21世纪初,结构材料的发展(图1)为人类历史和文明的发展作出了很大贡献,而超高强度钢,不仅强度高,且可循环性及耐久性好,预计在未来建筑结构的发展中会发挥重要的作用,其抗拉和抗压强度如图1所示。
随着钢材强度的增加,建造相同建筑所需的用钢量减少,结构自重降低且结构构件(词条“结构构件”由行业大百科提供)变小。换句话说,相同尺寸的结构构件,用高强材料可建造更大型的结构。
图1 典型建筑材料的单轴应力-应变曲线
图2 历史上建筑材料的强度、密度和杨氏模量
3 工程案例
3.1 案例1:TOKYOHEADQUARTERS(清水建设)
TOKYOHEADQUARTERS(图3)位于日本东京,总占地面积为3000㎡,建筑场地面积为2200㎡,建筑高度为106m,层高有2.8~3.3m不等。地下3层,地上21层,1层屋顶。建筑总面积为51800㎡,商业面积为40400㎡(占78%),容积率为1.280%。结构体系为钢-混凝土组合结构,带有隔震系统。
图3 TOKYO HEADQUARTERS
从2009年4月到2012年5月,历时38个月建造完成。该工程通过了建筑环境综合性能评估,获得了节能金奖,碳减排达到62%。TOKYOHEADQUARTERS主体结构概念设计中的无柱办公区以及隔震系统,见图4。典型楼层平面布置图见图5,周围框架及核心筒立面图见图6,7。结构外立面采用带太阳能电池的预制混凝土幕墙。
(a)概念设计效果图
(b)概念设计平面图
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简介:对钢混结构现代抗震思路及我国设计规范抗震设计方法的理解和讨论
关键字:抗震,规范
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