5．10　特种构筑物

特种构筑物（Special　Structure）也称特种结构，指房屋、地下建筑、桥梁、隧道、水工结构以外的具有特殊用途的工程结构（也称构筑物）。特种结构包括：贮液池、烟囱、筒仓、水塔、挡土墙、深基坑支撑结构、电视塔和纪念性构筑物等。本节主要介绍水塔和电视塔。

（1）水塔（Water　Tower）

水塔是常用的给排水工程构筑物，高于地面，以支架支承，用于储存液体；图5．55所示为常见的水塔形式。图5．56所示为目前世界上容量最大的瑞典马尔墨水塔，容量为10　000m³，顶上设有旋转餐厅。世界上最高的水塔是科威特水塔（图5．57），建于1997年，高187m，在塔身距地80m处有一个大球体。球体下部贮水4　500m³，上部为餐厅。塔身距地面120m处有一个观光小球体，可在其上远眺波斯湾景象。

（2）电视塔（Television　Tower）

电视塔为筒体悬臂结构或空间框架结构，由塔基、塔座、塔身、塔楼及桅杆等组成。以加拿大多伦多CN电视塔为例，塔高553m，塔身采用预应力混凝土以滑升模板建造，如图5．58（a）所示。该塔身的横断面为自上而下逐渐加大的等边Y形，由3片互成120°交角的矩形空心支腿和中间六边形筒体组合而成［图5．58（b）］。在标高335m处有一7层高的空中舱（即塔楼部分）自塔身向四周挑出，它具有屋顶餐厅、瞭望平台、夜总会、电视广播器材室等房间。在447m处有一空中平台［图5．58（d）］，可远眺远处的风景。空中平台上是102m高的钢制天线桅杆，它是用直升机安装就位的，安装后最高点偏差仅27．9mm，为高度的1／20　000。CN电视塔的塔基位于地平面下15m深的基岩上，承受全塔130　000t的重力荷载。全塔刚度极大，在3　220m／min风速下，空中舱内只有难以感觉到的摇晃。天线桅杆用270块玻璃纤维板保护，防止结冰。

目前世界上最高的电视塔是日本东京的天空树（图5．59）。天空树于2008年7月14日动工，2012年2

图5．55　水塔的结构形式

图5．56　瑞典马尔墨水塔

图5．57　科威特水塔

月29日竣工，其高度为634．0m，于2011年11月17日获得“世界第一高塔”吉尼斯世界纪录认证，成为全世界最高的自立式电波塔。除了铁塔主体之外，天空树尚有其他附属设施，这些附属设施与主体一起构成一个完整的街区，被称为“东京天空树城”。

目前，中国最高的电视塔是广州的新电视塔，又称海心塔（图5．60），塔高610m，其中，塔身主体454m，天线桅杆156m，是一座以观光旅游为主，兼容广播、电视发射功能的综合性设施。

主塔外形由底部和顶部两个不同直径且相互转动、错心的椭圆拉线形成，底部椭圆长短轴分别为80m和60m，顶部椭圆长短轴分别为50m和40．5m，两个椭圆长轴方位角夹角为45°［如图5．60（b）］。上下椭圆各24个点对应拉直线构成外框筒钢管混凝土柱，外框筒在腰部处的椭圆长短轴分别为27．5m和20．6m，形成两头大、中间小的“小蛮腰”造型。

主塔竖向传力结构由混凝土核心筒和外框筒组成，核心筒为短轴14m、长轴17m的椭圆，底部墙厚1m，混凝土强度等级C80，顶部墙厚0．4m，强度等级C45。外框筒由24根倾斜的钢管混凝土直柱、46道钢环杆和45道钢斜撑组成，竖向构件构成方式如图5．60（c）所示。

钢管混凝土柱为倾斜的锥形柱，从底部到顶部为一条直线，在底部为直径2m的圆，在顶部直径减至1．2m，柱子壁厚最大50mm，内灌C60～C45混凝土；钢环杆布置在15．5°的斜平面上，用圆管弯成，最大规格为D800×35，每道环均构成不同长短径的近似椭圆；钢斜撑为圆管。放射状布置的钢梁连系混凝土核心筒和钢结构外筒形成楼面，但混凝土楼板并未与外筒钢柱直接相连，典型的楼层布置如图5．60（d）所示。

图5．58　加拿大多伦多CN电视塔

（a）全貌；（b）塔身断面图；（c）335m高程处的空中舱；（d）447m高程处的空中平台

图5．59　日本东京的天空树

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图5．60　海心塔

（a）外观图；（b）外框柱定位图；（c）典型楼层结构布置图；（d）竖向构件构成方式

复习思考题

5．1　社会对建筑的基本要求是什么？实用、经济、美观之间的关系应怎样处理？

5．2　试述建筑工程中建筑、结构、设备、施工之间的关系。建筑师、结构工程师、施工工程师的任务分别是什么？

5．3　试述建筑结构与建筑使用要求、建筑美观要求、建筑体型要求、建筑构造要求之间有什么关系？

5．4　建筑结构的水平承重结构部分（屋顶和楼层）主要由哪些结构构件组成？建筑结构的竖向承重结构部件主要由哪些结构构件组成？建筑结构的基础部分主要由哪些结构构件组成？

5．5　建筑结构与汽车结构、船舶结构相比有何异同？

5．6　古代建筑物和现代建筑物相比，在材料应用、建筑形式、建筑尺度、结构体型、结构构件等方面有何区别？

5．7　在建筑工程中建筑物和构筑物是不同的两个概念，它们主要的区别在哪里？

5．8　居住建筑物（如住宅、公寓、宿舍）、公共建筑物（如剧院、体育馆、展览馆）、工业建筑物（如单层或多层工业厂房）、高层建筑物（如办公大楼、高层公寓）的建筑结构有什么重要区别？

5．9　在正常使用期间施加和作用在建筑物上的荷载有哪些？

5．10　建筑物中的楼、板、梁、柱、墙、屋架各主要承受什么样的外加荷载和作用？

5．11　构筑物中的水塔、烟囱、筒仓、电视塔各主要承受什么样的内力？各主要承受什么样的外加荷载和作用？

5．12　混凝土结构、木结构、钢结构、砌体结构中结构构件间的连接方法各是什么？它们间有什么不同？它们主要的施工方法有什么不同？

5．13　什么叫钢－混凝土组合结构？它有什么优越性？

5．14　在本章列举的建筑物中哪些是墙体结构？哪些是框架结构？哪些是拱结构？哪些是壳结构？哪些是张拉结构或膜结构？

5．15　建筑物或构筑物的安全性、适用性、经济性各体现在什么地方？

【注释】

[1]在钢筋混凝土构件上预先施加压应力，抵消或减少该构件在使用时荷载产生的拉应力的混凝土结构。

[2]图片由西安建筑科技大学周铁钢提供。

[3]图片由西安建筑科技大学周铁钢提供。

[4]多个筒体连在一起的结构体系称为多筒结构。多筒结构可分为两类：一类是将多个筒体合并在一起形成成束筒；另一类是在筒体之间用刚度很大的水平构件相互联系，成为巨型框架。成束筒的侧向刚度很大，可以建成超高层结构。

[5]在组合结构中，钢管混凝土结构是一种很有前途的新型结构体系。在钢管内填充混凝土形成的构件，具有承载力高、塑性韧性好、施工方便、耐火性能好、经济效果好等优点。