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附录 译文
高楼大厦形式的最新发展
高层建筑形式的最新发展
高层建筑结构系统的发展方向是有效地提高侧向刚度以抵抗侧向荷载（主要是风荷载）。为了获得必要的横向刚度，首先介绍了支撑框架和MRFs，然后介绍了管状结构、核心支撑支腿结构和最近的诊断结构。这种结构演变与伴随而来的建筑美学之间的相互关系值得商榷。以下将讨论在“开箱即用”的情况下产生新形式的当代设计策略的几个方向，如空气动力学、扭曲和其他形式。
结构演变与建筑表现
摩天大楼因其规模而具有的不朽性使其在任何城市环境中的建筑表现都非常重要。因此，建造任何高层建筑都需要仔细研究新结构在现有城市环境中的美学充分性。一些高层建筑的结构体系对建筑美学产生了重大影响，而另一些结构体系的影响却很小。在传统的支撑框架中，支撑（主要的横向刚度提供者）通常被限制在内部核心内，仅用于结构性能。因此，直到芝加哥约翰汉考克中心（John Hancock Center）等外部支撑管状结构的出现，人们才从这些支撑中寻求美学表现。
在支腿结构中，抗侧力系统通过连接它们的支腿从传统的核心延伸到建筑物的周边柱。这种基本配置通常需要外围超级柱和/或带桁架在支腿水平，而这些支腿系统的元素有时与建筑美学相结合。例如，密尔沃基的威斯康星州第一中心清楚地将外墙上的带桁架作为建筑美学元素在外支架水平上表达出来。管状结构，包括超框架和最新的对角结构，其主要抗侧力构件位于建筑立面所在的建筑周界，在建筑的表达中创造了结构支配地位。这种性能导致的并置自然导致结构系统和立面系统之间的一体化设计方法。因此，在采用这种结构体系的高层建筑中，建筑立面的技术构件和建筑构件是密不可分的，二者相辅相成。这些情况需要建筑师和工程师之间非常密切的合作。
框筒和捆绑筒结构，在建筑立面上有密集的正交结构元素，与20世纪60年代和70年代主要由纯垂直和水平构成的现代建筑非常吻合。相反，在当代的城市环境中，对角的高层建筑与它们的高层邻居截然不同。虽然许多当代美学决策基本上是由主观视觉判断所引导的，但使用diagrid结构是一种创新，需要在技术和构图兴趣之间建立伙伴关系。这些外部结构可以创造一种美学类型，即法兹鲁汗和其他人所阐述的所谓结构表达（阿里，2001；比林顿，1983）。然而，随着目前其他形式的审美表达方式的出现，结构表达的概念正在逐渐消退。diagrid系统仍然是例外
地域表达
如前所述，在过去的十年中，最活跃的高层建筑开发环境已经从北美转移到亚洲。亚洲各国高层建筑最显著的发展趋势是以自己的地域建筑和文化传统为主要设计动机。从上海金茂大厦、吉隆坡马石油大厦（图14）、横滨地标大厦和台北101大厦（图15）等近期著名高层建筑中，可以很容易看出这一趋势。传统影像的背后是现代科技的产物，如地标性建筑中的管状结构，金茂大厦和台北101大楼中的核心支撑支腿结构。尽管这种区域性的设计趋势有一定程度的多样性，但这种新的方向通常会产生上下文结构。
气动形式
随着高层建筑抗风侧向刚度的增加，提高高层建筑的气动性能以减小风荷载是高层建筑设计实践中的一个新趋势。由他们携带。这可以通过对建筑质量和形式的各种处理来实现。空气动力形式的早期例子可以从Buckminster-Fuller的Dymaxion项目中找到，在该项目中，空气动力防护罩根据风向绕轴旋转，以尽量减少风力的影响（Abalosamp;Herreros，2003）。现代高层建筑中使用的示例有倒角或圆角、流线型、锥形、穿过建筑物的开口和槽口。上海世界金融中心和利雅得王国中心在顶部采用了一个大型直通式建筑开口，并采用锥形形式。广州珠江塔筒形立面采用自然风捕捉，既可减少建筑物的运动，又可利用风产生能量。由于控制建筑质量和形式的策略的性质，这种方法与建筑美学相结合。
气动形式通常会降低建筑物的顺风响应和横风振动，这些振动是由“混淆”风引起的涡流脱落引起的（即，通过中断涡流脱落和外墙周围的边界层，并在那里造成轻微的湍流）。虽然不规则形状对结构工程师开发结构框架提出了挑战，但它们有利于减少风荷载效应和建筑响应。除了今天促进多样性的多元化建筑风格外，这种合理的空气动力学逻辑还导致了扭曲、逐渐变细或其他建筑形式的不连续性和在城市天际出现的多平面立面。
扭曲形式的出现
现代高层建筑设计中一个有趣的方法是扭曲形式。当今高层建筑中使用的扭曲形式可以理解为对现代建筑中盒装形式的一种反应。事实上，这种当代建筑现象在建筑界并不新鲜。它可以与文艺复兴末期扭曲的风格主义建筑相媲美。例如，在曼图亚杜卡莱宫（Palazzo Ducale）的Cortile della Cavallerizza，Giulio Romano设计了扭曲的柱子。这种扭曲的形式可以在今天的高层建筑设计中再次找到，例如瑞典马尔默的旋转躯干、公寓和办公楼，以及圣地亚哥卡拉特拉瓦设计的芝加哥尖塔项目。一般而言，扭振形式是通过扰动涡脱落来减小高层建筑涡脱落引起的动力响应的有效方法。就静态响应而言，扭曲形式是不利的。如果考虑实心截面，正方形平面的转动惯量是相同的，不管其扭曲角度如何（图16）。因此，弯曲引起的位移也是一样的。但是，如果考虑建筑型框架，扭转型钢的横向刚度不如直形钢。
自由形式
近年来，自由式高层建筑项目的数量迅速增加。在过去，只有一些自由形式的高层建筑项目是由一些建筑师，如彼得·艾森曼和弗兰克·盖里提出的，但从来没有建成。然而，在管状设计的背景下，自由形式的结构以西尔斯大厦和一座宏伟的英里建筑为例，这两座建筑都位于芝加哥，采用了捆绑式管道系统（Ali，1990）。今天，许多自由形式的高层建筑都是设计和实际建造的。以往对不规则自由形式高层建筑进行结构设计和分析是一项相当困难的工作。现在，利用计算机软件进行复杂的结构设计和分析相对容易。依靠当代结构工程师的有力支持，一些建筑师发现他们的自由形式的设计方案是可行的。这些建筑师包括丹尼尔·利伯斯金德、扎哈·哈迪德和形态学的汤姆梅恩。尽管自由形式后面的支撑结构系统根据项目的具体情况而有所不同，但从丹尼尔·利贝斯金（Daniel Libeskind）的费拉米兰诺塔（Fiera Milano Tower）和洛杉矶国防部（La Defense）的莫菲西斯（Morphosis）的法尔塔（Phare Tower）可以看出，自由形式高层建筑通常采用diagrids作为主要结构（图17）。其他当代自由形式（诗意的、电影化的和倾斜的）高楼包括迪拜的哈迪德舞塔和吉达的彼得·普拉石油公司总部（图18，未建）以及新加坡滨海湾的帆船（图19）。
未来展望
新技术的发展是建立在必要性的基础上的，技术朝着提高效率的方向发展。过去通过建造高层建筑来开发支撑框架结构，以在密集的城市土地上产生更多可出租空间，到目前为止，它们朝着更高、更高效的结构发展，以更经济地最大限度地利用土地。从19世纪末的10层办公楼开始的高层建筑，已经演变成像迪拜塔这样的巨型建筑，迪拜塔有150多层，在2009年竣工时将成为世界上最高的建筑。继续需要向上建造。世界人口迅速增长，人口从农村向城市迁移，形成了高密度的特大城市。在能源消耗和土地利用方面，拥有大型建筑的密集城市效率更高。通过使一个城市变得越来越小和密集，电网变得越来越小，使得电能的传输更加高效。汽车运输和个人运输的需求都在下降，这是造成高效消费和污染问题的重要原因。通过建造更密集的高楼城市，可以在全球范围内节省更多的自然绿地。然而，紧凑会导致拥挤，因此必须保持平衡。巨型建筑的概念，可以被看作是一个巨大的多用途高层建筑，几乎包含了一个城市，并不是什么新鲜事。1956年，弗兰克·劳埃德·赖特提议在芝加哥建造一英里高的伊利诺伊塔。它由五个垂直区域组成，每个区域100层。最近提出的大型建筑项目
高楼的结构发展
包括塞拉亚设计的上海仿生塔、Piozamp;Cevera建筑师事务所、东京天空城1000和竹中伸弥公司开发的Holonic塔、大成建筑公司设计的东京X-Seed 4000和诺曼·福斯特设计的东京千禧塔。
这些最近提出的巨型结构的高度范围从600米高的全息塔到4000米高的X-Seed 4000。台北101已经达到500米的建筑高度，迪拜塔可能很快就会达到700米。对于未来特大城市的巨型结构，随着结构体系、材料、电梯、消防、节能、减震系统等技术的进步，建筑高度有望不断提高。为了在未来建成高性能摩天大楼，需要更好的整合策略（Aliamp;Armstrong，2007）。未来的一级结构体系可以被推测为一个前所未有的新发展体系，或者是一个现有体系的变体，或者可能是两个或多个现有体系的逻辑垂直组合来建造更高的体系。
对于辅助阻尼系统，其发展的主要方向是提高运动控制性能。除了这一趋势之外，未来的阻尼装置将不仅用于耗散能量，而且还用于产生利用建筑运动的能量。考虑到人们对包括节能设计在内的可持续建筑越来越感兴趣，对这一设计方向的研究有望成为学术界和实践界的重要课题。
另一个有前景的方向，特别是在质量型阻尼装置的设计方面，是通过阻尼质量和其他现有建筑系统之间的系统集成来制定节省空间的策略。为了获得最佳性能，质量型阻尼器安装在建筑物顶部附近，在某种意义上占据了最有价值的近顶部建筑空间。通过系统集成，可以为其他功能节省空间。阻尼系统传统上被设计师视为一个昂贵的附加项目，添加到一个建筑物，以减少运动，以乘客的舒适性。对于更多改变城市天际线的高层建筑，这种观念应该改变。如果有必要的话，阻尼系统不应被认为是事后的考虑，而应被视为高层建筑结构设计的一个基本组成部分，并以创新的方式实施，在这种方式下，阻尼系统占用的空间小，效率更高。
最后，期望建筑师和工程师不仅要探索主要结构系统的美学潜力，还要探索辅助阻尼系统的美学潜力。
结论
本文对高层建筑结构体系进行了综述。与以往基于高度的分类不同，提出了基于系统的广义分类（即外部结构与内部结构）。在新分类的每一个类别内的各种结构系统已经被描述，重点是创新。结构体系的演变与建筑形式和美学相结合，从传统的刚性框架到最近重新形成的“盒子”系统，已经被追踪。从结构的角度对高层建筑的未来发展进行了展望。分析认为，为了满足未来大城市不断增长的人口需求，高层建筑现象将在更大范围内继续存在。
本文论证了结构体系自十九世纪末被认为是框架体系以来，已经走过了漫长的道路。需要创建一个全面的全球高层建筑结构体系数据库。创新和新兴的系统可以放在本文提出的分类方案中，并可以不断更新，以利于实践专业人员和研究人员。随着越来越多的高层建筑采用轻质构件，其侧移、楼层振动、居住舒适性等使用性能问题需要引起研究者的重视。本文讨论的阻尼系统在这方面有很大的帮助。未来在被动和经济有效的主动阻尼系统和相关技术方面的创新是非常可取的。如表2-2和图4-2所示，需要对技术上更有效的外部结构系统进行更多的研究。但是，在周长上放置结构框架从架构的角度来看有一些缺点。解决这些问题的结构性解决方案是非常必要的。地震带的有效构造系统也需要进一步研究。应为下一代可持续的超高建筑和巨型结构开发创新的结构系统。多用途高层建筑面临的一个主要挑战是使其能够适应不同楼层的入住率可能发生的变化，以应对当前房地产市场的需求。
最后，应该从结构效率和经济效益的角度认真研究新发展的“开箱即用”制度。对这些不规则系统进行成本分析，可以确定这些系统在考虑各种几何参数的情况下的相对经济效率。这些研究将表明，如果这些建筑所涉及的复杂性证明它们在有限资源的限制下继续建造是合理的。
附录 外文原文
Recent Developments in the Form of Tall Buildings
The direction of evolution of the tall buildingrsquo;s structural systems has been toward efficientlyincreasing the lateral stiffness against lateral loads – primarily wind loads. In order to obtain the necessary lateral stiffness, introduced first were braced frames and MRFs followed by tubular structures, core-supported outrigger structures, and more recently diagrid structures. The interrelationship between this structural evolution and the accompanying architectural aesthetics is worth discussing. Several contemporary directions of design strategies in terms of generating new forms “outside the box,” such as aerodynamic, twisted, and other forms are discussed in the following.
Structural Evolution and Architectural Expression
The inherent monumentality of skyscrapers resulting from their scale makes their architectural expression very significant in any urban context where they soar. Thus, constructing any tall building requires c
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