多高层建筑钢结构的发展史

在人类建筑的发展史上，土、石、木等天然材料最早被人类用作建筑材料。随着人类社会科学技术的进步，铁和钢得以大规模生产，给建筑带来了一种强度高、性能好的材料，使建筑可以造得更高，且更安全。  

世界上钢铁工业在欧洲发展得最早，因而钢铁建筑在欧洲也应用最早。 1720 年欧洲就开始大规模生产生铁， 1784 年已生产熟铁，这一时期欧洲就开始用铁造桥， 18 世纪末英国棉纺厂开始用铁柱、铁梁代替原来的木柱、木梁，以获得更大的生产开间和楼面承载力，世界上第一个铁柱建筑（ 1772 年）、第一个铁柱多高层建筑（ 1793 年）及第一个完整的铁框架结构建筑（ 1797 年）均建在英国。  

欧洲 1854 年开始大规模生产更便利用于建筑的工字形熟铁型材， 1864 年开始生产性能更好的低碳钢，使得钢铁建筑得以更广泛的应用。 1872 年建于巴黎附近的一个叫 Me - nier 的巧克力厂（图 1-1 ）被认为是第一个欧洲大陆上的多层钢框架建筑。该建筑纯粹由钢骨架承重，梁与柱刚接，采用支撑承受风载，这一结构体系在现代多高层钢结构建筑中仍普遍采用。  

图 1-1

铁柱结构 19 世纪初引入美国，到 19 世纪末，随着美国都市化进程的加快，多高层钢铁建筑在美国得以迅速发展。 1885 年在美国芝加哥建成了被认为是世界上的第一座高层钢结构建筑﹣ 10 层 55m 高的 Home Insurance 大楼（图 1-2) 。该大楼采用钢梁铁柱框架结构，外砖墙仍为承重墙。而 1889 年在芝加哥建成的 9 层 37m 高的 Rand MaNally 大楼，采用了全钢框架，取消了承重墙，实际上为世界上第一座真正的高层钢框架结构建筑。  

图 1-2

进入 20 世纪，随着钢结构设计方法的改进，钢结构建筑在美国最早进入了 " 摩天大楼 " 时代。 1900 年前后在纽约建成的 36 层钢结构 Park Row 大楼，是当时世界上最高的建筑。 1907 年在纽约建成的 Singer 大楼， 47 层 187m 高，是世界上第一幢比埃及金字塔高的现代高层建筑。 1918 年纽约又建成了 60 层 242m 高的当时世界上最高建筑 Wool - worth 大楼。而 1931 年在纽约落成的 102 层 381m 高的帝国大厦（图 1-3) ，是世界高层建筑的一个里程碑，此建筑保持世界最高建筑记录达 40 年之久。  

图 1-3

1965 年美国 SOM ( Skidmore 、 Owings and Merrill ）建筑设计事务所的著名结构工程师 Fazlur Rahman Khan 博士，首次提出筒体结构概念，依据这一崭新的结构概念和 20 世纪 60 年代迅速发展起来的计算结构力学，美国设计建造了几幢超高层筒体钢结构大楼（表 1-1) ，包括知名的世界贸易中心大楼（图 1-4 ）和 Sears 大楼（图 1-5) 。  

图 1-4

图 1-5

除美国之外，日本是高层钢结构建筑较多的国家，究其原因，除了发达的钢铁工业外，还有一个重要的原因是考虑抗震。由于日本是一个多地震国家，直到 1963 年日本建筑法规才修订了建筑物不允许超过 31m 高的规定。在抗震、防火、抗风等一列科学技术问题上取得重大研究突破后，日本于 1964 年公布新的建筑法令，取消对建筑高度的限制， 1965 年建成了 22 层 78m 高的第一幢钢结构高层建筑东京新大谷饭店。此后，高层钢结构建筑在日本得到迅速发展，以 1968 年建成的 36 层 147m 高的钢结构霞关大厦为标志，日本真正进入高层钢结构发展时期。到 20 世纪 80 年代，日本的钢结构高层建筑总栋数仅次于美国，且在高层钢结构的科学研究、钢材的发展、制作安装技术的改进等方面，都已取得了巨大成绩，积累了丰富经验，并在技术上形成了自己的特点。目前，日本 20 层以上的新建高层建筑绝大部分采用钢结构。  

英国是欧洲钢结构建筑的比例最高的国家，按面积计，英国 50 ％左右的建筑均采用钢结构， 20 世纪 80 年代初英国多高层建筑的不同材料结构构成。英国多高层建筑普遍采用钢结构，得益于英国钢铁公司（ British Steel ，后成为 Corus ）长期对钢结构理论研究、技术发展及教育的支持与投入。  

东南亚地区是世界经济发展的后起之秀， 20 世纪 70 年代以后高层建筑在这一地区开始大量建造，但大多采用钢筋混凝土结构。然而进入 20 世纪 90 年代以后，高层建筑采用钢结构越来越普遍，超高层钢结构建筑逐年增多，如 1988 年在香港建造的 71 层 369m 高的中国银行大楼（图 1-6) 、 1997 年在马来西亚吉隆坡建成的 88 层 450m 高的双塔楼（图 1-7 ）  

图 1-6

图 1-7

以及在台北建成的 101 层 508m 高的台北金融中心大楼（图 1-8 ）都是有代表性的超高层钢结构建筑。  

图 1-8

图 1-9

我国国内由于技术和经济的原因，自 20 年代 80 年代中期始建高层钢结构建筑，此后随着我国的改革开放与经济发展，在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、天津等地相继建造数十幢高层钢结构建筑，特别是在上海浦东新区的开发与建设中，很多高层建筑采用钢结构， 1998 年建成的 88 层 421m 高的金茂大厦（图 1-9 是目前中国内地最高建筑，列世界第三，标志着我国的高层建筑已进入世界先进行列。  

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