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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,#,1,第,11,章 尖端建筑技術與新型材料,2,內 容,1,“,超超高層建筑,”,的構想,2,大深度地下空間與新材料,3,海洋建筑物的開發與新材料,4,宇宙空間建筑的開發與新材料,3,11.1“,超超高層建筑”的構想,將高度超過,100m,的建筑叫做超高層建筑，超超高層建筑的構想，其高度均超過了,800m,;,具有生活、工作、購物、休閑、科教等綜合功能的建筑體，相當于一座小型城市。,1.1 “,超超高層建筑”的構想,4,“,超超高層建筑,“,的構想,5,“,空間城市,1000,“,的構想,6,“,DIB,20
2、0,“,的構想,由直徑約為,50m,、,50,層的圓柱形高層建筑,的單元組成，共,12,個，,200,層,總高度大,約為,800m,7,50,層的單元建筑采用圓,筒形鋼束結構，然后用大,型梁將各單元聯結起來，,形成整體上的超級框架結構,通過風洞實驗證明，這種結,構形式受風荷載較小，,有利于減小建筑物的振幅,8,功能與優點,第一，辦公樓、旅館、住宅等使用功能可以按單元劃分，在建筑物總體中分別配置在不同的位置；,第二，可以在每一個單元的上部設置空中廣場、屋頂庭園等開放空間；,第三，各單元明確劃分，有利于防災，建筑物的安全性提高；,第四，與外部空間相連接的面積大，有利于建筑物的采光和居住者向外眺望；
3、,第五，利用各單元之間的圓形連接，可以分散、減輕風力荷載，也可以減少“高層建筑風荷載”給周邊環境帶來的不良影響。,9,“,空中波利斯,2 0 0,1,“,的構想,10,正三角形的各個頂點設置圓形的柱子，單元的上下端設置大型梁，,將單元之間聯結起來，構成超級大型的鋼骨結構,;,建筑物的基礎采用地下連續壁組合的形式，并進行大深度挖掘，,以固結沙礫層作為地基支持層,采用巨大架構形式，即將建筑物整體劃分成若干個單元，每個單元的平面為邊長,100m,的正三角形，高度為,80m,11,“,X-SEED4 0 0 0,“,的構想,外圍區域,以居住設施為主，同時設置一些必要的城市功能設施,.,中央區域,以辦公
4、、商業設施為主；,在中核區域,主要設置行政機關、國際交流等設施,12,超超高層建筑必須綜合運用,結構設計、材料、施工手段、防災設備、環境、規劃、建筑經濟、物流、能源、信息、通訊,等各領域的知識和尖端技術，開發和創造建筑領域中許多前所未有的高精尖技術，才能實現人類向更高的生存空間邁進的理想。,13,1.2,超超高層建筑的技術難點,超超高層建筑的結構形式，可以設想是由安全、牢固的、起支撐作用的,主體結構,和能夠自由組合、構成最合適空間的,副結構,組成。,主體結構具有強大的承載力，保證建筑物的安全，副結構各自相對獨立，可以根據需求隨時進行調整和改型。,14,超超高層建筑的技術難點,1,基礎的可靠性,
5、2,抗震、抗風荷載設計,3,防災設計,4,建筑設計與立體交通,5,高效率的施工手段,6,新型建筑材料的開發,15,1,基礎的可靠性,美國西爾斯大廈，高度,443m,，總建筑面積,42ha,。如果將超超高層建筑的高度定位在,1000m,左右，總的建筑面積大約為,1000ha,現有的建筑物自重按每平方米計算，大約為每平方米,1200-1300kg,，按這個數據計算，超超高層建筑的自重將達到,800-1200,萬,t,以上。,16,2,抗震、抗風荷載設計,隨著建筑物高度的增加和體型的增大，,抗震、抗風荷載設計,成為難點,為了提高建筑物抵抗水平荷載的能力，要導入,制震裝置等,最新技術，以保證不發生明顯
6、的搖動，減小高空部位過大的振幅；,同時，建筑物的立面形狀、單元劃分及單元之間的連接形式，都是需要研究的課題。,17,3,防災設計,在所用能源和交通工具方面保證不產生火種；,采用新型的建筑材料，耐高溫，不燃燒；,通過結構設計使建筑物達到地震發生時能正常工作、嚴重地震時不倒塌、且日后有修復的可能等。,18,4,建筑設計與立體交通,要考慮建筑物內的,采光、通風換氣、空調系統的設計,，,高空層與較低層之間存在著較大的冷熱寒暑差,，,物流、人流需要上下、縱橫方向移動，,能源的供給、廢棄物的處理，以及與外部空間的聯系等等方面的設計,19,5,高效率的施工手段,超超高層建筑的施工是一項復雜、龐大的工程，工程
7、量大，工期長，最短也要超過,7,年，最長的達到,25,年，因此開發新的施工技術和材料、提高施工速度，是實現超超高層建筑的關鍵。,20,6,新型建筑材料的開發,超超高層建筑要求全新、性能卓越的建筑材料,:,輕質而高強,的材料；,良好的塑性和韌性,；,不燃性和阻燃性,；,具有優良的耐久性,，要求超超高層建筑具有,500,年甚至上千年的壽命,21,為實現超超高層建筑材料領域所需要研究的課題,22,為實現超超高層建筑材料領域所需要研究的課題,23,11.2,大深度地下空間與新材料,地下空間具有保溫、隔熱、防風等特點，可以節省建筑能耗,現代化城市的地下建筑物多數設置在地表以下到,30m,左右，有的甚至開
8、發密度已經很大,而更深層的地下空間,(,深度,50m,以上,),還屬于未開發的領域,24,大深度地下空間的建設所要解決的問題,1,土地所有權或使用權問題,2,防災問題更加嚴重,3,環境與居住性,4,地下水脈的變更、地基沉降等問題,5,新型材料的開發,25,適用于大深度地下空間建設的新材料,26,11,3,海洋建筑物的開發與新材料,海洋空間的開發和利用更具有現實性,27,上海洋山港,吹沙填海生成的陸地,28,1994,年建成的,24,小時開放的海上空港,人工島的面積為,511ha,，護岸長度,11.5km,，用土方量,1,億,7800,萬,m,3,。,29,美國的海洋空間的開發情況,為了開采海上
9、石油、天然氣等能源，建設軍事基地以及擴大城市用地等目的，進行了大量海洋空間的開發利用,30,3.1,未來的海洋建筑種類,指以居住為目的或人類從事某種活動的海洋設施：,1,工業生產設施,2,能源生產與儲存設施,3,交通運輸設施,4,生活、城市功能設施,31,日本提出的修建海上都市的構想，利用海岸的,天然地理條件，建造豐富多彩的生活和娛樂設,施，使人們的生活更富有情趣。,32,3,2,海洋空間的利用方式及其對環境的影響,利用形態分為,沿岸形式,是沿原海岸線進行建設，或進行填埋工程,人工島方式,是在離開海岸一定距離的海水中建造人工島，然后在島上修建各種海洋建筑。,33,3.3,為實現海洋建筑需要開發
10、的新型材料,海洋建筑物可分為固定式和浮游式兩大類,海水中的鹽分、氯離子、硫酸根等侵蝕性物質含量很高,海水波浪沖擊、磨耗和疲勞荷載作用；,受到臺風、海嘯等嚴酷的氣候條件；,建筑在海灘、近海等軟弱地基上的建筑物，其沉降現象也很明顯。,要求材料具有很高的強度、耐沖擊性、耐疲勞性、耐磨耗等力學性能，同時還要求具有優良的耐腐蝕性能。,34,為實現海洋建筑需要開發的新型材料,1,涂膜金屬板材,2,耐腐蝕金屬,3,水泥基復合材料,4,地基強化材料,35,11.4,宇宙空間建筑的開發與新材料,在距離地球表面,400,500km,的地球周圍軌道上建設大型結構物，即宇宙空間站,宇宙空間建筑的材料必須具有高強度、高
11、耐久性和溫度適應性。,目前有可能達到這種優良性能要求的材料有鈦合金、鋁合金以及碳纖維增強塑料等復合材料,36,月球的居住性,1969,年，人類首次登上了月球,有利因素：,首先月球上有很,豐富的礦物質資源,，尤其是月球的巖石中含有大量的氧元素，如果將這些,氧元素,釋放出來，不僅為月球提供居住可能性，而且還可以為人類進行其他的宇宙空間活動提供氧氣源。,第二，,月球重力,僅僅是地球力的,1/6,，同樣結構物的自重和荷載相應地也只有地球上的,1/6,，因此可以減輕結構物的自重。,第三，月球上沒有水分，金屬類的材料不會受到腐蝕，這些都是開發利用月球建筑的有利因素。,37,不利因素,第一，月球表面沒有空氣
12、，處于超真空狀態，而適合人居住的室內應保持在,1,個大氣壓，所以結構物的圍護結構受到來自于室內的壓力；,第二，月球表面溫度變化激烈，以,14,天白天、,14,天黑夜為一循環，溫度差在,(-190,+137),之間變化，所以要求所用的材料必須能承受如此劇烈的溫度變化的狀態；,第三，月球表面要承受來自于宇宙光線、太陽風等強烈放射線的作用，還要承受大小不一的隕石的降落沖擊。,38,月球上建筑材料的獲得,月球上的巖石含有豐富的,氧化鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等物質,，直接用來煅燒可生產與目前地球上的高鋁水泥化學成分十分相近的膠凝材料。,利用,月球上的巖石可加工碎石和碎砂,，如果,能夠解決水的問題，可大
13、量地生產月球混凝土,但是，由于月球表面處于超真空狀態，能否進行混凝土的澆注和振實也是一個問題。如果人為地施加壓力，預制成混凝土構件，則可獲得很高強度的混凝土。,39,人類提出開發高層空間、大深度地下、海洋乃至宇宙等新的設想，已在一些領域開始進行了嘗試，并取得初步成果。,但是，要完全實現人類的設想，還需要進行相當大量的研究工作，而所有領域都離不開新型材料的開發。,謝謝！,40,邊看邊思考,建造摩天大樓纖細大樓的挑戰在哪里？規模、尋址、地震、原材料供應、電梯如何快速上下樓、框架的施工方式,其他摩天樓的設計、施工出現的失誤，又是如何解決的？,高樓振蕩問題如何研究并做何處理？,未來海上城市的建造方式及選用的材料？,直布羅陀大橋的設計及遇到的困難又將如何解決？,
第11章_尖端建筑技術與新型材料
