《世界工程建筑年鉴2025》详情介绍及预订函

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《世界工程建筑年鉴2025》详情介绍及预订函
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一、年鉴背景
《世界工程建筑年鉴2025》是由中国人文出版社权威出版,并由《世界年鉴丛刊》编委会总编纂,石向前先生担任主编的年度学术巨著。作为《世界年鉴丛刊》的重要组成部分（2025年013分卷）,本年鉴拥有独立的ISSN刊号,旨在为全球工程建筑研究提供一个高水平的国际化学术交流平台。中国人文出版社 ISBN 978-1-915723-60-4。
进入21世纪以来,全球工程建筑领域正经历着前所未有的技术革命与范式转变。超高层建筑不断刷新天际线,跨海大桥连接起隔海相望的陆地,地下空间开发向着更深更广的方向拓展,绿色建筑与智能建造成为行业发展的主旋律。在应对气候变化、城镇化加速、资源约束等全球性挑战的背景下,工程建筑行业肩负着为人类创造更安全、更舒适、更可持续人居环境的历史使命。《世界工程建筑年鉴2025》应运而生,致力于系统记录全球工程建筑发展的年度动态,深度剖析工程技术的前沿实践,科学展望未来建筑的创新方向。
本年鉴由华版出书（海南）商务服务集团有限公司负责全球范围内的中英双语混合版本发行。全书约400余页,采用16开本精装。本年鉴电子版售价为100美元/份,纸质版售价为200美元/部。为满足不同读者的需求,年鉴将在华版年鉴网（https://www.dianzishu.com/）提供网页版、PDF版、EPUB版及精装纸质版等多种格式。
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全球发行网络
《世界工程建筑年鉴2025》的数字版本将在当当、谷歌学术等平台上架,亚马逊将在13个国家和地区发行,苹果公司将在超过50个国家和地区上架。此外,英格拉姆（Ingram）将负责其纸质版的全球印刷与发行,确保年鉴能够触达全球读者。
学术价值与馆藏
学术价值是本年鉴的核心追求。收录的每一篇文章都将获得专属的DOI（数字对象唯一标识符）,极大地提升了研究成果的可见度与影响力。同时,本年鉴将被全球数千家顶级图书馆永久馆藏,包括中国的中国国家图书馆、香港中央图书馆、国家工程技术数字图书馆等,成为工程建筑研究领域不可或缺的参考文献。
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二、内容简介
《世界工程建筑年鉴2025》聚焦于全球工程建筑在面临数字化转型、绿色发展、智能建造等多重挑战下的适应与创新。年鉴内容涵盖六大核心板块,旨在为读者提供一个关于当代工程建筑发展的全景式、多维度、深层次的解读。
1. 超高层与大跨度结构工程
本板块关注人类建筑史上最具挑战性的结构工程领域。超高层建筑作为城市现代化的标志,其设计与施工涉及抗震、抗风、竖向变形控制等一系列复杂技术问题。大跨度空间结构如体育场馆、会展中心、机场航站楼,代表了结构工程的最高水平。桥梁工程特别是跨海大桥、超大跨径悬索桥和斜拉桥,展现了人类征服自然的智慧与勇气。本板块将深入分析这些超级工程的设计理念、关键技术、施工创新与运维管理经验。
2. 绿色建筑与可持续发展
在全球气候变化与“双碳”目标的背景下,绿色建筑已从理念走向实践,成为建筑行业的主流方向。本板块聚焦被动式建筑、近零能耗建筑、LEED和WELL认证体系等前沿技术,探讨建筑节能、可再生能源利用、绿色建材应用等关键问题。同时,本板块还关注生态城市规划,包括海绵城市、韧性城市、低碳城市等新型城市发展模式,为应对城市内涝、热岛效应、环境污染等“城市病”提供系统解决方案。
3. 智能建造与数字化
数字技术正在深刻改变工程建筑行业的生产方式。BIM（建筑信息模型）技术已从设计阶段延伸至施工、运维全生命周期,实现了工程信息的数字化、可视化和协同化。智能建造技术如建筑机器人、3D打印建筑、装配式建筑,大幅提升了施工效率和质量。数字孪生与物联网技术使得智慧工地、建筑物联网、数字化运维成为可能。本板块将系统介绍这些前沿技术的原理、应用与发展趋势。
4. 地下工程与隧道技术
随着城市地面空间日益紧张,地下空间开发成为城市可持续发展的重要方向。城市地下综合管廊、地铁车站、地下商业空间的建设,对地下工程技术提出了更高要求。隧道工程特别是盾构隧道、山岭隧道、水下隧道,是交通基础设施建设的关键环节。深基坑工程作为高层建筑和地下空间开发的前提,其支护技术、地下水控制、变形监测等问题至关重要。本板块将深入探讨地下工程的设计理论、施工技术与风险控制。
5. 新材料与新技术
材料科学的进步为工程建筑提供了更多可能性。高性能混凝土如超高强混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土,显著提升了结构性能。新型结构材料如高强钢、FRP（纤维增强复合材料）、复合材料,为轻量化结构设计开辟了新路径。减震隔震技术如隔震支座、阻尼器、结构控制系统,为建筑抗震提供了新手段。本板块将介绍这些新材料新技术的性能特点、应用案例与发展前景。
6. 建筑遗产保护与修复
在快速城镇化进程中,如何保护和传承建筑遗产,是工程建筑领域面临的重要课题。历史建筑保护涉及文物建筑修缮、历史街区保护、传统工艺传承等多个方面。既有建筑的抗震加固,既要提升结构安全性,又要尊重历史风貌,需要精细化的技术方案。本板块将探讨建筑遗产保护的理念、方法与技术创新。
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三、《世界工程建筑年鉴2025》目录大纲
前言
第一部分:超高层与大跨度结构工程
1. 超高层建筑结构技术 – 1.1 超高层抗震设计新进展 – 1.2 风荷载控制与风洞试验 – 1.3 竖向变形控制技术
2. 大跨度空间结构 – 2.1 体育场馆结构创新 – 2.2 机场航站楼结构设计 – 2.3 索膜结构技术发展
3. 桥梁工程前沿 – 3.1 跨海大桥设计与施工 – 3.2 超大跨径悬索桥技术 – 3.3 智能桥梁与健康监测
第二部分:绿色建筑与可持续发展
4. 绿色建筑技术 – 4.1 被动式建筑设计 – 4.2 近零能耗建筑实践 – 4.3 绿色建筑认证体系
5. 建筑节能技术 – 5.1 外墙保温与节能门窗 – 5.2 可再生能源在建筑中的应用 – 5.3 绿色建材与循环利用
6. 生态城市规划 – 6.1 海绵城市建设理论与实践 – 6.2 韧性城市规划 – 6.3 低碳城市发展路径
第三部分:智能建造与数字化
7. BIM技术应用 – 7.1 BIM正向设计 – 7.2 基于BIM的施工模拟 – 7.3 BIM在运维阶段的应用
8. 智能建造技术 – 8.1 建筑机器人技术 – 8.2 3D打印建筑 – 8.3 装配式建筑工业化
9. 数字孪生与物联网 – 9.1 智慧工地管理系统 – 9.2 建筑物联网技术 – 9.3 数字化运维平台
第四部分:地下工程与隧道技术
10. 城市地下空间开发 – 10.1 地下综合管廊设计与施工 – 10.2 地铁车站结构技术 – 10.3 地下商业空间开发
11. 隧道工程 – 11.1 盾构隧道施工技术 – 11.2 山岭隧道设计与施工 – 11.3 水下隧道关键技术
12. 基坑工程 – 12.1 深基坑支护技术 – 12.2 地下水控制方法 – 12.3 基坑变形监测与控制
第五部分:新材料与新技术
13. 高性能混凝土 – 13.1 超高强混凝土技术 – 13.2 自密实混凝土应用 – 13.3 纤维混凝土性能研究
14. 新型结构材料 – 14.1 高强钢在建筑中的应用 – 14.2 FRP材料技术 – 14.3 复合材料结构
15. 减震隔震技术 – 15.1 隔震支座技术发展 – 15.2 阻尼器应用 – 15.3 结构控制系统
第六部分:建筑遗产保护与修复
16. 历史建筑保护 – 16.1 文物建筑修缮技术 – 16.2 历史街区保护规划 – 16.3 传统工艺传承与创新
17. 既有建筑加固 – 17.1 抗震性能评估方法 – 17.2 加固技术与新材料 – 17.3 加固工程案例分析
附录
• 2025年世界工程建筑大事记
• 全球标志性工程项目概览
• 参考文献
• 索引
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四、内容格式
1. 内容要求
稿件应具有前瞻性、科学性和独创性,论证严谨,对相关领域的理论、政策或实践有重要参考价值。
2. 格式要求
• 标题: 简明扼要,概括文章核心内容。
• 作者信息: 包括作者姓名及工作单位。
• 摘要: 200字左右,精炼概括文章的研究背景、方法、核心发现与工程意义。
• 关键词: 3-5个,反映文章核心主题。
• 正文: 5000字左右,结构清晰,逻辑严密。正文内各级标题请严格按照以下格式编写:
1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
2
2.1
2.2
• 参考文献: 请列出稿件中引用的所有文献,并确保格式规范。
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五、重要时间节点
时间节点 日期
截稿时间 2025年12月31日
出刊时间 2026年1月31日
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《世界工程建筑年鉴2025》规范样章
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超高层建筑巨型框架-核心筒混合结构体系的抗震性能与设计优化
作者: 张建国
单位: 中国建筑科学研究院有限公司
摘要
随着城市化进程加速,超高层建筑高度不断刷新,对结构体系的抗震性能提出了更高要求。巨型框架-核心筒混合结构体系因其优异的抗侧刚度和空间利用率,在超高层建筑中得到广泛应用。本文以某600米级超高层建筑为研究对象,通过理论分析、数值模拟和振动台试验相结合的方法,系统研究了巨型框架-核心筒混合结构体系的抗震性能。研究发现,巨型柱的刚度分布、巨型梁的设置位置、核心筒与外框的刚度比等关键参数对结构整体抗震性能有显著影响。基于参数分析结果,本文提出了巨型框架-核心筒混合结构体系的设计优化方法,包括巨型柱截面优化、巨型梁合理间距确定、阻尼器优化布置等。工程应用表明,优化后的结构体系在罕遇地震作用下层间位移角减小23%,基底剪力降低15%,结构抗震性能显著提升。本研究为超高层建筑结构设计提供了理论依据和技术支撑。
关键词: 超高层建筑;巨型框架-核心筒;抗震性能;设计优化;振动台试验
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1 引言
进入21世纪以来,全球超高层建筑建设进入快速发展期。据统计,截至2024年底,全球已建成高度超过300米的超高层建筑达到250余座,其中高度超过500米的建筑有15座。超高层建筑作为城市现代化的标志,不仅是建筑艺术的杰作,更是结构工程技术的集大成者。然而,超高层建筑因其高度大、柔度高、自振周期长等特点,在地震作用下面临严峻挑战。如何保证超高层建筑在强震甚至罕遇地震作用下的安全性,是结构工程师必须解决的核心问题。
结构体系的选择是超高层建筑抗震设计的首要问题。传统的框架-核心筒结构体系虽然应用广泛,但随着建筑高度增加,其抗侧刚度不足的问题日益凸显。巨型框架-核心筒混合结构体系作为一种新型结构形式,通过在建筑外围设置巨型柱和巨型梁,形成巨型框架,与核心筒共同承担水平荷载,显著提升了结构的抗侧刚度和抗震性能。这一结构体系在上海中心大厦（632米）、广州周大福金融中心（530米）、深圳平安金融中心（599米）等超高层建筑中得到成功应用,展现了良好的工程应用前景。
尽管巨型框架-核心筒混合结构体系在工程中已有应用,但对其抗震性能的系统研究仍显不足。首先,巨型柱、巨型梁与核心筒之间的协同工作机理尚未完全揭示,特别是在强震作用下的非线性行为缺乏深入分析。其次,巨型框架的关键设计参数（如巨型柱刚度、巨型梁间距、核心筒与外框刚度比等）对结构整体抗震性能的影响规律尚不明确,缺乏系统的参数分析和优化方法。再次,现有研究多基于数值模拟,缺少大比例振动台试验验证,试验数据的不足制约了理论研究的深入。最后,针对超高层建筑的抗震韧性提升,如何通过结构优化和减震装置布置实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的性能目标,仍需进一步探索。
基于上述背景,本文以某600米级超高层建筑为研究对象,采用理论分析、有限元数值模拟和1:50比例振动台试验相结合的方法,系统研究巨型框架-核心筒混合结构体系的抗震性能,揭示关键设计参数对结构抗震性能的影响规律,提出结构优化设计方法,并通过工程应用验证其有效性。本研究旨在为超高层建筑结构设计提供理论依据和技术支撑,推动超高层建筑抗震技术的发展。
2 巨型框架-核心筒混合结构体系的力学特性
2.1 结构体系构成
巨型框架-核心筒混合结构体系由巨型框架和核心筒两个子结构组成。巨型框架由巨型柱和巨型梁构成,巨型柱通常布置在建筑外围,截面尺寸可达3米×3米甚至更大,采用型钢混凝土或钢管混凝土形式。巨型梁沿建筑高度方向每隔若干层设置,将巨型柱连接成整体,形成巨型框架。核心筒位于建筑中心,采用钢筋混凝土剪力墙,承担竖向荷载和大部分水平荷载。
在本研究的工程案例中,建筑总高度为600米,地上120层,地下5层。结构采用8根巨型柱,截面尺寸为3.5米×3.5米,采用钢管混凝土形式,钢管壁厚120毫米,内填C80高强混凝土。巨型梁每隔20层设置一道,共设置5道,截面高度为4米,宽度为2米,采用型钢混凝土形式。核心筒平面尺寸为40米×40米,剪力墙厚度在底部为1200毫米,随高度逐渐减小至顶部的400毫米。
2.2 受力机理分析
巨型框架-核心筒混合结构体系的受力机理可概括为“双重抗侧体系”。在水平荷载作用下,核心筒和巨型框架共同承担水平剪力和弯矩,两者之间通过楼板形成协同工作。
2.2.1 核心筒的受力特性
核心筒作为悬臂剪力墙结构,其变形以弯曲变形为主,呈现“弯曲型”变形模式。在地震作用下,核心筒底部承受巨大的弯矩和剪力,是结构的关键受力部位。核心筒的抗侧刚度主要由其平面尺寸和墙体厚度决定,随着高度增加,核心筒顶部的侧向位移逐渐增大。
2.2.2 巨型框架的受力特性
巨型框架由巨型柱和巨型梁组成,其变形以剪切变形为主,呈现“剪切型”变形模式。巨型柱承受轴力和弯矩,巨型梁主要承受剪力。巨型框架的抗侧刚度主要由巨型柱的截面刚度和巨型梁的间距决定。巨型梁的设置将多层楼板连接成整体,形成“巨型层”,显著提升了结构的整体刚度。
2.2.3 协同工作机理
核心筒与巨型框架通过楼板连接,形成协同工作。在水平荷载作用下,核心筒的“弯曲型”变形与巨型框架的“剪切型”变形相互制约,使得结构整体变形趋于均匀。这种协同工作机理使得巨型框架-核心筒混合结构体系的抗侧刚度远大于单一核心筒或框架结构,抗震性能显著提升。
3 有限元数值模拟分析
3.1 有限元模型建立
采用通用有限元软件ETABS建立巨型框架-核心筒混合结构的三维有限元模型。巨型柱和巨型梁采用梁单元模拟,核心筒剪力墙采用壳单元模拟,楼板采用刚性隔板假定。材料本构关系采用多线性模型,考虑材料的非线性特性。模型共包含节点120,000个,单元150,000个。
边界条件设置为:底部节点固定约束,顶部自由。地震动输入采用El Centro波、Taft波和人工波三条地震波,峰值加速度分别调整为多遇地震（0.07g）、设防地震（0.20g）和罕遇地震（0.40g）三个水平。
3.2 模态分析
模态分析结果表明,结构第一阶自振周期为7.8秒,第二阶为7.2秒,第三阶为6.5秒。前三阶振型分别为X向平动、Y向平动和扭转。结构周期较长,符合超高层建筑的特点。振型参与质量系数表明,前三阶振型的质量参与系数之和达到85%,满足规范要求。
3.3 时程分析
在罕遇地震作用下,结构最大层间位移角出现在第80层,数值为1/180,满足规范限值1/100的要求。结构最大加速度出现在顶部,数值为0.35g。基底剪力为结构总重力的12%。核心筒底部最大应力为35 MPa,未超过混凝土抗压强度。巨型柱最大轴压比为0.65,满足规范要求。
3.4 参数分析
为揭示关键设计参数对结构抗震性能的影响,本文进行了系统的参数分析。
3.4.1 巨型柱刚度的影响
保持其他参数不变,将巨型柱截面尺寸从3.0米×3.0米增大至4.0米×4.0米,结构第一阶自振周期从8.5秒减小至7.2秒,罕遇地震下最大层间位移角从1/160减小至1/200。结果表明,增大巨型柱刚度可显著提升结构抗侧刚度,减小地震响应。
3.4.2 巨型梁间距的影响
将巨型梁间距从每隔15层设置一道调整为每隔25层设置一道,结构第一阶自振周期从7.5秒增大至8.2秒,罕遇地震下最大层间位移角从1/190增大至1/170。结果表明,减小巨型梁间距（即增加巨型梁数量）可提升结构整体刚度,但效果不如增大巨型柱刚度显著。
3.4.3 核心筒与外框刚度比的影响
定义核心筒与巨型框架的刚度比为λ=K_core/K_frame,其中K_core为核心筒抗侧刚度,K_frame为巨型框架抗侧刚度。分析表明,当λ=1.5~2.0时,结构整体抗震性能最优。λ过小时,核心筒承担的剪力过小,巨型框架负担过重;λ过大时,核心筒承担的剪力过大,变形过大。
4 振动台试验验证
4.1 试验模型设计
为验证数值模拟结果的准确性,进行了1:50比例的振动台试验。试验模型高度为12米,采用微粒混凝土和钢材制作,满足相似比要求。试验在中国建筑科学研究院的三向六自由度振动台上进行,台面尺寸为6米×6米,最大承载能力为60吨。
4.2 试验工况
试验分为三个工况:多遇地震（0.07g）、设防地震（0.20g）和罕遇地震（0.40g）。每个工况输入El Centro波、Taft波和人工波三条地震波。试验过程中测量结构的加速度响应、位移响应和应变响应。
4.3 试验结果
振动台试验结果表明,在罕遇地震作用下,模型最大层间位移角为1/175,与数值模拟结果（1/180）吻合良好,误差仅为2.8%。模型顶部最大加速度为0.33g,与数值模拟结果（0.35g）误差为5.7%。试验过程中,模型未出现明显裂缝和破坏,验证了结构的抗震安全性。
试验还发现,巨型梁位置的楼层加速度响应明显小于相邻楼层,说明巨型梁对地震能量有明显的耗散作用。这一现象在数值模拟中也得到了体现,进一步验证了模型的准确性。
5 结构优化设计方法
基于参数分析和试验结果,本文提出巨型框架-核心筒混合结构体系的优化设计方法。
5.1 巨型柱截面优化
巨型柱截面尺寸应根据建筑高度和抗震设防烈度确定。对于600米级超高层建筑,建议巨型柱截面尺寸不小于3.5米×3.5米。巨型柱宜采用钢管混凝土形式,钢管壁厚不小于100毫米,内填C80及以上高强混凝土。
5.2 巨型梁合理间距确定
巨型梁间距应综合考虑结构刚度需求和建筑功能要求。对于600米级超高层建筑,建议巨型梁每隔1822层设置一道。巨型梁截面高度宜为35米,采用型钢混凝土形式。
5.3 核心筒与外框刚度比优化
核心筒与巨型框架的刚度比λ应控制在1.5~2.0范围内。可通过调整核心筒墙体厚度或巨型柱截面尺寸来实现刚度比的优化。
5.4 阻尼器优化布置
为进一步提升结构抗震性能,建议在巨型梁与核心筒连接处设置粘滞阻尼器。数值模拟表明,合理布置阻尼器后,罕遇地震下结构最大层间位移角可减小20%以上,基底剪力降低15%左右。
6 工程应用案例
本文提出的优化设计方法在某600米级超高层建筑中得到应用。该建筑采用优化后的巨型框架-核心筒混合结构体系,巨型柱截面为3.5米×3.5米,巨型梁每隔20层设置一道,核心筒与外框刚度比为1.8,在关键位置布置了24个粘滞阻尼器。
结构抗震性能分析表明,在罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/230,较优化前减小23%;基底剪力为结构总重力的10.2%,较优化前降低15%;核心筒底部最大应力为32 MPa,较优化前降低9%。优化后的结构抗震性能显著提升,满足“大震不倒”的性能目标。
该建筑已于2024年竣工,在后续的结构健康监测中,实测的结构动力特性与设计值吻合良好,验证了优化设计方法的有效性。
7 结论与展望
本文通过理论分析、数值模拟和振动台试验相结合的方法,系统研究了超高层建筑巨型框架-核心筒混合结构体系的抗震性能,得出以下主要结论:
（1）巨型框架-核心筒混合结构体系通过核心筒的“弯曲型”变形与巨型框架的“剪切型”变形协同工作,显著提升了结构的抗侧刚度和抗震性能。
（2）巨型柱刚度、巨型梁间距、核心筒与外框刚度比等关键参数对结构整体抗震性能有显著影响。增大巨型柱刚度、减小巨型梁间距、优化刚度比均可提升结构抗震性能。
（3）振动台试验验证了数值模拟结果的准确性,在罕遇地震作用下,结构最大层间位移角和加速度响应与数值模拟结果吻合良好,误差小于6%。
（4）提出的优化设计方法在工程应用中取得良好效果,优化后结构在罕遇地震作用下层间位移角减小23%,基底剪力降低15%,抗震性能显著提升。
展望未来,随着超高层建筑高度不断增加,对结构抗震性能的要求将更加严格。建议在以下方面开展进一步研究:（1）考虑多维地震动输入和近场地震效应对超高层建筑的影响;（2）研究巨型框架-核心筒混合结构在强震作用下的损伤演化规律和倒塌机理;（3）探索新型减震控制技术在超高层建筑中的应用,如主动控制、半主动控制等;（4）建立超高层建筑全生命周期抗震韧性评估体系,实现从“抗震”向“韧震”的转变。
参考文献
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