从19世纪80年代开始，由于钢铁冶炼和电梯技术的发展，美国出现了第一次高层建筑热潮。
1931年落成的纽约帝国大厦，钢架支撑结构，共102层，高381米，1951年加装天线后，总高达到443.2米。
帝国大厦，1931 年，结构设计 SOM
帝国大厦基本上代表了框架和框架支撑结构体系的极限高度，被誉为“建筑之王”，从1931年到1972年，它保持了41年的世界最高摩天大楼纪录。
随后，法兹鲁尔·汗和莱斯利·罗伯逊提出并改进了框架筒、桁架筒和束筒结构体系，使人类能够以经济合理的成本突破400米的建筑高度，开创了高层建筑的新时代。
旧金山美国铝业大厦（1967 年）
芝加哥汉考克中心，1969 年
汉考克中心四面立面各设置五根半18层X型钢支撑，节点处设置水平拉杆，外框柱、斜撑、横梁组成巨大的外桁架筒体，抗水平力强。结构受力骨架清晰地融入建筑表达，竖向承重体系、抗侧力体系简洁明了。
20世纪下半叶，超高层建筑多采用框架筒、桁架筒结构体系，进入21世纪后，斜交网格结构作为一种新型高层钢结构体系应运而生，将建筑性能与结构抗侧性能统一起来，典型案例有瑞士再保险总部大厦、广州电视塔、广州西塔、北京保利国际广场等。
北京保利国际广场，2016年
回顾：对角线网格
舒霍夫塔，1919 年
如果我们追溯斜交网格高层/塔楼结构的历史，最早的例子可能是舒霍夫塔。
舒霍夫和他的斜交网格壳塔（1919 年）
弗拉基米尔·舒霍夫（1853-1939）被同时代人称为“俄罗斯第一位工程师”。舒霍夫是研究弹性理论下梁、壳和膜系统应力应变实用数学分析方法的先驱。他创造性地开发了双曲壳塔、格构壳以及储油罐、输油管道、工业锅炉塔、船舶和驳船等各种结构体系。当然，他最著名的是“舒霍夫”双曲壳塔，其中许多至今仍矗立在俄罗斯。
舒霍夫塔采用斜网格结构，截面为双曲线，增加了结构的稳定性。它用作水塔、信号塔、输电塔等。建成一百年后，它仍然屹立不倒。
IBM 办公大楼，1963 年
IBM 办公大楼建于 1963 年，是第一座采用对角网格系统的现代高层建筑。它有 13 层，高 58 米。[现在更名为“联合钢铁工人大厦”]
IBM 大厦，1963 年，结构设计者为 LERA
由斜交网格构成的外筒结构裸露在建筑外部，在建造过程中用不同颜色标注了构件截面，可以看出支撑周围构件截面较大。
幕墙及结构采用模块化设计，方便施工和安装。
瑞士再保险总部大楼，2003 年
瑞士再保险总部大楼，绰号“小黄瓜”，于2003年在英国伦敦建成，由诺曼·福斯特设计，是一座美观且高科技的杰作。
建筑采用圆形平面，外形似子弹，以双螺旋形式的斜网格为主要结构受力构件广州塔 钢结构，被CTBUH高层建筑委员会评选为21世纪首个10年作品奖，也开启了斜网格超高层结构的新纪元。
大楼底层入口
双螺旋冠
瑞士再保险总部大厦幕墙网格采用对角线网格结构，直接支撑在主体结构上。建筑的弧形设计让周边空气得以顺畅通过，空气被建筑边缘呈“之”字形布局的内院幕墙上的可开启窗户“捕获”（开启窗户位于暗色幕墙条带区域），有助于实现自然通风。
深色幕墙条带区域内布置的窗户有利于通风
Parada Aoyama 商店, 2003
同样于2003年落成的Parada Aoyama店是瑞士建筑师赫尔佐格在日本的首个设计作品，引起了建筑界的特别关注。
Parada Aoyama 商店, 2003
建筑表面采用规则的菱形网格覆盖，结构、幕墙、空间采用一体化设计，无论整体还是细节都呈现出水晶般的外观。
▲水晶般奢华的幕墙
▲ 菱形钢结构网架
结构工程师将所有构件设计为统一的150x250mm，以H型钢截面为基本型材，部分部位采用箱型钢截面，钢板厚度根据网格受力情况调整为七种，最厚的钢板达到60mm。
结构体系：网壳、水平张拉梁、核心筒、基础隔震
结构整体抗侧力体系由中部核心筒和网壳组成，建筑内部无柱。建筑局部设有地下室，地下室下方基础采用隔震措施，进一步减轻上部结构的地震反应。
▲包裹防火涂料后的菱形格栅
斜网格布的力学特性
斜网格围绕建筑外墙，取代了传统的竖向柱和斜支撑。与“框架和支撑分别承受竖向力和水平力”的框架支撑体系不同，斜网格同时承受竖向和水平荷载，对结构性能有优有劣。参考文献1中算例的分析结果表明：
1）在竖向荷载作用下，斜拉杆受到轴压、楼面梁受到拉力，且由上向下逐渐增大，且大于常规框架外筒结构。在竖向荷载作用下，结构有较大的竖向压缩变形和对外鼓胀变形趋势。
北京保利国际广场大厦对角轴图
2)在水平荷载作用下，斜网格具有很大的侧向刚度，在参考文献1的算例中，其整体侧向刚度分别为支撑框架的1.48~2.8倍、密柱深梁框架的1.68~10.4倍。
斜拉网格结构的刚度主要由斜杆和楼面梁组成的几何不变体系提供，受斜杆截面面积影响最大，与惯性矩、杆端约束形式关系不大。但这种刚度优势随长宽比的增大而减小；当长宽比为6时，其刚度与支撑框架接近。
北京保利国际广场大厦侧向荷载抗力图
3）斜交网格筒具有明显的空间作用特征，环梁内部自平衡环向拉力与径向梁的拉力共同抵抗高层结构向外凸出的趋势。
平面形状的柔和布置，可以减少杆件在垂直荷载作用下的内力。当建筑平面为有明显转角的三角形或四边形时，使用斜网格体系必须十分小心。
广州西塔：斜网格节点层环梁及体外预应力
4）耗能能力：在水平推覆力作用下，主要构件均为轴向受力构件，在压缩状态下，杆件将因失稳而屈曲，承载力迅速下降直至停止工作。
提高斜拉杆抗压抗震性能（延性与耗能）的有效途径包括：降低斜拉杆长细比、采用抗压延性更好的钢管混凝土、或采用BRB支撑理念对关键斜拉杆进行设计。
斜网格结构具有良好的抗侧刚度，适用于主要承受风荷载（包括台风）的低烈度设防区，但在高烈度抗震区，其延性和耗能能力较弱，必须认真研究其在大震下的结构性能。
针对斜网格竖向压缩变形问题，Parada青山店结构设计中对比了以下几种解决方案：
a.未采取任何措施的菱形格网在重力作用下压缩约50cm；
b.在建筑物四角增设柱，可有效减少压缩变形；
c.各楼层采用水平梁将楼层连接在一起。梁内部的轴向力相对较大，但会影响部分楼层的空间。
d.三根水平梁相连，梁内轴向力较大。
根据建筑布局及效果，最终选定方案d。即使设置三根水平梁，结构顶层仍被压缩30mm。施工时为保证建筑形态的完整性，每层网格均被抬高约3mm，这给设计和施工带来了极大的挑战。
广州电视塔，2010年
广州塔又称“小细腰”，由高454米的主塔和高146米的天线桅杆组成，总高度600米，为一座高大建筑物，屹立于中轴线上的珠江南岸，是广州的标志性建筑。
广州塔，2010 年，结构设计：奥雅纳公司和广州研究院
结构在塔身高度（278.8m）的2/3处收紧，最小腰部尺寸为20.65mX27.5m，底部至顶部高宽比为7.5，形成两端大、中间小的“细腰”造型。
广州塔建筑造型独特，结构体系特殊，钢结构外筒细长腰身、桅杆与主塔连接方式、内外筒连接处的薄弱点、外筒柱镂空区域的稳定性、特殊的温度效应等，都对结构设计提出了新的挑战。
外筒由24根钢管混凝土斜柱、46个圆环、46根斜撑组成，内筒为椭圆形钢混凝土结构。自下而上分为5个功能区和4个开放区域，共计39层。
外筒形成的平面为椭圆形
从最底层到最顶层，椭圆顺时针旋转45°
外筒斜柱、斜撑及环杆的节点不相交于一点，设计采用斜柱、斜撑中心相交的方式，环杆与斜柱延伸出的水平牛腿连接。
为了使伸臂梁与外管斜柱实现真铰接，释放弯矩和角变形，在梁端与外管斜柱连接处采用万能铰节点。
广州塔主要测算指标
广州国际金融中心（广州西塔），2010年
广州西塔高440米，共103层，项目外形犹如一块“透明水晶”，最外层为双曲玻璃幕墙，外立面造型独特，为菱形斜网格柱。
广州西塔，2010，奥雅纳和华南理工大学设计院
结构采用钢管混凝土柱斜网格外管+钢筋混凝土内管的筒中管体系，外管主要以轴力抵抗水平荷载引起的倾覆力矩，大部分基底剪力由钢筋混凝土内管承担。
钢管混凝土斜网格外管与混凝土内管分别承担竖向荷载的43%和57%；基底剪力分别为39%和61%；总倾覆弯矩分别为61%和39%。
斜网格外筒竖向刚度较差，导致结构产生竖向压缩变形和水平向外鼓胀变形，广州西塔最大竖向变形达137mm，对设计和施工都带来了极大挑战。
外筒受垂直载荷作用的弹性变形图
斜网格柱的垂直变形：弹性变形和徐变
剪力墙的垂直变形：弹性变形、徐变、收缩
与框筒结构不同，斜交网格结构的弹性变形占很大比例。
广州西塔采用外框筒环梁+张拉梁+核心筒内闭合环梁组成的独立面内张拉体系。
结构平面布置
为了进一步提高节点层张拉体系的安全储备，在斜拉杆交叉处对楼板施加体外预应力，采用1860级高强度低松弛钢绞线，预应力在楼板内形成径向压力，大大降低了环梁、拉梁及核心筒连接梁的拉力。
实体单元与杆单元模型网格节点性能差异对比
节点分析：斜拉杆、环梁、楼板拉梁、节点板配筋
风荷载作用下外筒斜网格轴力分布图
振动台试验表明，结构模型在7度罕遇地震后基本保持弹性，在8度罕遇地震后，自振特性变化不大，模型损伤程度较轻，最大层间位移角为1/133。
北京保利国际广场，2016年
北京保利国际广场大厦的多面设计灵感源自中国传统的折纸灯笼，纵横交错的网格线贯穿建筑表面，为北京的天际线增添了一道独特的风景。
折纸灯笼概念
塔楼采用钢管混凝土斜柱组成的斜网格外筒+钢筋混凝土剪力墙内筒组成的筒中筒结构体系。斜网格外筒刚度大广州塔 钢结构，内部布置有较大的自由度。但斜网格外筒的延性不如常规框架体系，体系的屈服机理和耗能能力与传统结构不同，在高烈度区抗震设计难度较大。
施工照片：格栅为圆形管段，外侧有装饰面板
竣工建筑和施工过程的照片
在斜杆相交的节点楼层，外圈梁不仅承受楼面的楼面荷载，还起箍筋作用，且轴向受拉；其他楼层，楼板不通过挂件与网格斜柱连接，以释放变形和内力。
玻璃钢外骨骼只是两层建筑围护结构的外层。内层第二层玻璃围护结构构成了一个 120 米（400 英尺）的中庭空间，几乎是这座 31 层摩天大楼的整个高度。这个中庭空间可调节极端室外温度，使建筑物的整体能耗降低 23%，碳排放量降低 18%。
建筑中庭
塔冠效果图
限于篇幅，其他斜网格的情况不方便展开，或者有机会的话再写一篇文章吧。
深圳农商银行股份有限公司
该建筑采用外部钢制斜网格，让人联想到银行的标志。斜网格与立面保持一定距离，提供灵活的无柱室内办公空间，同时提供遮阳功能。预计 2019 年竣工。
深圳农商银行总部下门
赫斯特大厦，2006 年
阿特拉斯大厦，2006 年
龙卷风塔，2008 年
首都之门，2011年
乐天超级大厦，SOM
雪莱街一号，2012 年
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参考：
1. 高层斜交网格结构体系性能研究 周建，王大随
2. 斜交网格结构。Terri Meyer Boake。
3. SOM 官方网站
4. 广州塔结构设计. 周鼎，韩建强.
5. 广州珠江新城西塔结构设计简介，方晓丹
6、北京保利国际广场主塔结构设计，建筑结构公示
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