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。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，预计在未来转自：建筑结构-公众号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

图4 概念设计及隔震系统

图5 典型楼层平面布置

图6 周围框架立面

图7 核心筒立面图

结构强大的隔震系统见图8，共采用了32个直径为1200~1500mm的铅芯橡胶支座，10个直径为1000~1200mm的天然橡胶支座，以及10个液压式阻尼器。结构预制混凝土外包层（周围框架）施工现场见图9。

图8 隔震系统

图9 施工现场图

3.2 案例2：ARKHILLS SENGOKUYAMA MORI 塔（森大厦株式会社）

本工程建筑高度206.69m，建筑效果图见图10。主要分为办公区及住宅区两部分，建筑立面及功能分区见图11,12。住宅区、办公区平面布置见图13。住宅区及办公区的阻尼器布置见图14。该塔施工现场见图15。

图10 ARKHILLS SENGOKUYAMA MORI TOWER

图11 建筑立面

图12 功能分区

（a）住宅区平面布置

（b）办公区平面布置

图13 住宅区、办公区平面布置

（a）阻尼器平面布置示意

(b) 阻尼器布置立面示意

（c）摩擦阻尼器

(d) 墙黏滞阻尼器

图14 住宅区及办公区的阻尼器布置

图15 MORI塔施工现场图

3.3 案例3：YOZEMI塔（设计单位与建设单位：大成建设）

YOZEMI塔位于日本东京，高度为134m，建筑面积为27175.10㎡，结构体系主要为钢结构、钢-混凝土结构体系，采用CFT柱、独立基础，地上26层，地下3层。1~26层巨墙混凝土的抗压强度有70,60,48,30N/m㎡三种，1~17层CFT柱混凝土的抗压强度为60N/m㎡，基础地下3层~地上1层的为36N/m㎡；1~26层巨型框架、1~17层CFT柱以及基础地下3层~地上1层所采用的钢材抗拉强度为490N/m㎡。建筑效果图及功能示意见图16。巨型框架与墙的连接示意见图17，巨墙的施工过程见图18。

图16 YOZEMI塔建筑效果图及功能示意

图17 巨型框架与墙的连接示意

（a）施工总览

（b）PC 嵌板（完成的）

（c）巨墙中的钢柱

（d）内部景象

图18 巨墙施工过程

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微信内容来源于由《转自：建筑结构-公众号》杂志、同济大学、同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司于2014年4月17~19日在上海主办的“第二届大型建筑钢与组合结构国际会议”报告。部分内容可见《转自：建筑结构-公众号》2014年4月上第7期文章：《现代建筑材料和结构构件》；作者：和田章、曲哲。

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