【正文】 高層建筑組成1摘要材料和結(jié)構(gòu)形式結(jié)合在一起，成為建筑物的各個部分，包括的承載框架，外圍結(jié)構(gòu)，地板和分區(qū)。大樓還設(shè)有電梯，加熱和冷卻系統(tǒng)，如機(jī)械和電氣系統(tǒng)，照明系統(tǒng)。上層結(jié)構(gòu)是地面以上建筑物部分，下部結(jié)構(gòu)地基和基礎(chǔ)，是低于地面建筑的一部分。摩天大樓之所以會存在，得益于19世紀(jì)的兩個發(fā)展：鋼骨架建設(shè)和乘客電梯。鋼材作為建筑材料是從貝西法在1885被發(fā)明開始。艾菲爾在法國第一次介紹了建筑鋼材。他設(shè)計了1889年巴黎世界博覽會塔鋼框架很出色。艾菲爾鐵塔，高984英尺（300米），是由人建成的最高結(jié)構(gòu)，一直沒有被超越，直到40年后的一系列美國摩天大樓。1889年沙奧的斯為在紐約的百貨公司安裝了第一部電梯。巴黎的鐵塔每隔一小時可以運(yùn)送2350名乘客，艾菲爾鐵塔安裝了一個規(guī)模宏大的電梯，是有史以來的第一次。2 承重框架 直到19世紀(jì)末，建筑物的外墻一直被用作承重墻支持地板。這種結(jié)構(gòu)基本上是后門楣類型的，它仍然用于住房建設(shè)的框架。軸承墻施工因建設(shè)需要巨大的墻壁厚度和高度而限制，例如，建于1880年芝加哥的16層高莫納德諾克大廈，在較低樓層墻體高度已達(dá)5英尺（）厚。1883年，威廉樂男爵（1832至1907年）支持鑄鐵列的鐵柱來支撐樓層。框架結(jié)構(gòu)由骨架建設(shè)，鋼梁和柱組成，于1889年首次使用。作為骨架建設(shè)的成果，圍墻成為“玻璃幕墻”，而不是其他服務(wù)配套。砌體，直到1930年才用輕金屬和玻璃幕墻的使用。引入鋼材料后，建筑物的高度迅速增加。所有的高層都是由鋼骨架建筑的，直到二戰(zhàn)為止。戰(zhàn)爭結(jié)束后，鋼和混凝土質(zhì)量的提高，促使高層鋼筋混凝土建筑的建造。濱海大廈（1962）在芝加哥是美國最高的混凝土建筑，其高度是588英尺（179米），超過在倫敦的辦公室大樓及其他塔。有關(guān)摩天大樓的承重墻的使用在態(tài)度上有了改變。在紐約市，埃羅沙里寧設(shè)計于1962年的美國哥倫比亞廣播大樓，圍墻由5英尺（）范圍內(nèi)的混凝土柱組成，柱間距10英尺（3米）。實際上，這圍墻構(gòu)成承重墻。造成這種趨勢的原因之一是建筑物的墻像一個管道可以有效地抵抗風(fēng)的作用；世貿(mào)大樓是另一個管道法的很好例子。相比之下，堅固的框架或垂直支撐通常提供建筑的橫向穩(wěn)定。3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)由透明的窗戶和不透明的墻組成。窗戶是傳統(tǒng)的玻璃，雖然塑料也被使用，尤其是在學(xué)校，破損的嚴(yán)重的地方。墻上的材料的作用，是用來掩蓋結(jié)構(gòu)和它支持的，材料有磚，預(yù)制混凝土，石材，不透明的玻璃，塑料，鋼材，鋁。木材主要用于房屋建筑。它一般不用于商業(yè)，工業(yè)和公共建筑等有火災(zāi)隱患的地方。 4 樓地面 建筑物的樓層的建設(shè)，取決于所使用的基本結(jié)構(gòu)框架。鋼骨架建設(shè)中，地板是在鋼梁或波紋鋼組成的一個具體的平頂甲板上的混凝土或者磚。混凝土施工中，地板上混凝土梁或一系列密集的鋼筋混凝土梁在兩個方向（排骨）的混凝土或者磚配上薄混凝土板上，下面抹一層抹面。樓層種類取決于支撐柱之間的距離或墻和空間的功能性。例如，在一座公寓樓，墻壁和列間距在12至18英尺（）之間，最流行的是建設(shè)一個堅實的無梁混凝土板。樓板底面作為它下面的空間上限。辦公大樓中使用波紋鋼地板，因為波紋鋼地板波紋由另一塊金屬板蓋上時，可以形成電話線和電線管道。5 機(jī)械電力系統(tǒng)如今的建筑不僅要包含必要的使用空間，也要包括機(jī)械、電力系統(tǒng)等的輔助空間，來營造一個舒適的生活環(huán)境。這些輔助的空間可能占大樓總建筑面積的25%。一個辦公大樓中供暖、通風(fēng)、電力和衛(wèi)生設(shè)備系統(tǒng)預(yù)算額在實際建筑總預(yù)算額中的40%，說明了它們在建筑中的重要性。許多建筑是密閉的，窗戶不能被打開，所以由機(jī)械系統(tǒng)要提供通風(fēng)設(shè)備和空氣調(diào)節(jié)的設(shè)備。新鮮的空氣從中央換氣室由空氣調(diào)節(jié)器輸入。通風(fēng)管以及控制照明設(shè)備單元由懸掛在上面樓層結(jié)構(gòu)下面的天花板遮住了。提供動力的電力線路和電話通訊線路也要在天花板里或也在樓地面結(jié)構(gòu)層中管道或?qū)Ь€管里。嘗試性地把機(jī)械、電力系統(tǒng)加入建筑物的建筑風(fēng)格中去，讓他們裸露在結(jié)構(gòu)的外面；比如美國保險公司大樓的管道和樓地面結(jié)構(gòu)層有組織的、優(yōu)美的懸掛在天花板上。這些類型的方法使建筑物的花費(fèi)盡可能的減少了，也使結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)間距方面有了創(chuàng)新。 6土地和地基 所有建筑都靠在地面上的土壤支持，因此土壤的性質(zhì)，成為任何一個建筑物的設(shè)計非常重要的考慮因素?；A(chǔ)的設(shè)計取決于許多方面，分層土壤，土壤盆和他們的壓實厚度，地下水條件，土壤等因素。土壤中很少有一個是單一組成的，他們一般都是在不同厚度層的混合物。根據(jù)評估，土層的等級根據(jù)土分子的大小來劃分，依次是淤泥、粘土、沙、石子和巖石。一般來說，較大分子的土支撐的荷載要大。最堅硬的巖石能夠支撐荷載是每平方米100噸。所有地表以下的土都是處于受壓的狀態(tài)，這些土承受與作用在它上面的土柱重量相等的壓力。許多土有彈性的性質(zhì)——他們被重載壓壞或卸載后又能恢復(fù)。土的彈性隨時間而改變，土層的變形在恒載作用下隨時間的增長不斷地改變。一段時間后，假如加于土層上的荷載大于土自然壓緊狀態(tài)下的重量，那么建筑物不會產(chǎn)生沉降。建筑物的重量可能會使土產(chǎn)生流動，經(jīng)常會發(fā)生土被擠出。由于壓實和流量的影響，建筑物往往會沉降。不均勻的沉降例如比薩斜塔，結(jié)果會使建筑物傾斜，墻和隔墻也可能會出現(xiàn)裂縫，窗戶和門會變形，甚至建筑會倒塌。均勻沉降不會這么的嚴(yán)重，但也可能出現(xiàn)危險狀況，比如墨西哥的一些建筑，出現(xiàn)各種各樣的結(jié)果，過去一年里，地下水位發(fā)生了變化，使一些建筑下沉了3米。類似的情況可能發(fā)生在建造時也可能是建造后，所以小心的處理建筑物下的土層是非常重要的。土壤變化很大，所以出現(xiàn)了各種解決的方案。堅定土壤的表面，最簡單的辦法是的用混凝土基礎(chǔ)。如果土壤是軟的，這樣的話整個建筑就可采用筏板基礎(chǔ)。假如表面土層不能夠支撐建筑物的重量，木結(jié)構(gòu)建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑、或者混凝土建筑應(yīng)該建造在堅硬土層上。 建設(shè)一幢建筑物一般是從基礎(chǔ)開始，然后到上部結(jié)構(gòu)。但是設(shè)計的過程卻是從屋頂開始到基礎(chǔ)。過去地基的處理不是一個系統(tǒng)的研究項目。到20世紀(jì)，科學(xué)的地基設(shè)計方法，已經(jīng)發(fā)展起來了。美國的Karl Teraghi不斷進(jìn)行創(chuàng)造和研究，使土力學(xué)和土地勘測聯(lián)合起來，使盡可能的準(zhǔn)確預(yù)測地基的活動狀態(tài)。過去一個典型的地基破壞的例子是比薩斜塔，現(xiàn)在變得幾乎不存在了。地基仍然是建筑物中不可見的部分中費(fèi)用最大的。 雖然在建筑物的建造工藝上取得很多的進(jìn)步，但在超高層建筑物的設(shè)計跟建造上，依然取得了驚人的成績。 最早的高層建筑的發(fā)展是從鋼結(jié)構(gòu)開始的。鋼筋混凝土和薄殼筒體體系成為了許多住宅和商業(yè)建筑以節(jié)儉和竟?fàn)帪槟康牡慕Y(jié)構(gòu)。作為新結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新和發(fā)展的原地，美國到處都是50到110層的高層建筑。 巨大的高度使得柱和梁的尺寸越來越大，才能使建筑物更加堅固，才能在風(fēng)荷載作用下其傾斜度超過限值。過多次地側(cè)向擺動可能會引起隔墻天花板和其它建筑部件損壞。除此之外，過大的擺動也可能會給建筑物中的居住者帶來不安和恐懼，因為會使他們有移動的感覺。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系跟鋼結(jié)構(gòu)一樣，內(nèi)在的潛力使得建筑物非常堅硬，所以不需要附加的強(qiáng)化擺動限制。 一個鋼結(jié)構(gòu)中，比如，根據(jù)建筑物每平方米的樓層面積的總平均用量來表示它的經(jīng)濟(jì)性。表示一般的框架在沒有水平荷載的作用下鋼的平均重量。上邊界和下邊界之間的間距表示一般的梁—柱框架重量。結(jié)構(gòu)工程師以發(fā)展結(jié)構(gòu)體系為目標(biāo)。 7框筒結(jié)構(gòu)辦公樓鋼筋混凝土中的另一個系統(tǒng)結(jié)合了傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)，框筒與外部。該系統(tǒng)由列間隔很近，室內(nèi)是剛性剪力墻管封閉的中央服務(wù)區(qū)外的框筒，被稱為筒中筒系統(tǒng)，使用這種體系建造設(shè)計的建筑物是目前世界上最高的輕質(zhì)混凝土大樓，僅有35層的傳統(tǒng)簡力墻結(jié)構(gòu)?；炷梁弯摻钕嘟Y(jié)合的體系已得到了發(fā)展，這種復(fù)合體系的一個例子是斯基摩,外部混凝土框筒結(jié)構(gòu)緊密包住內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)，所以它結(jié)合了鋼混結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)。