高層建筑結(jié)構(gòu)體系課件

1、高層建筑結(jié)構(gòu)體系1 第二節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu)與造型 高層建筑高層建筑造型造型設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)密切相關(guān) 設(shè)計(jì)中要對(duì)高層建筑的受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)中要對(duì)高層建筑的受力特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 選型選型有整體認(rèn)識(shí)。有整體認(rèn)識(shí)。 結(jié)構(gòu)構(gòu)思也可成為高層建筑造型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)思也可成為高層建筑造型設(shè)計(jì)的 基點(diǎn)與靈感源泉。基點(diǎn)與靈感源泉。 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式由房屋性質(zhì)、層數(shù)、高度和在由房屋性質(zhì)、層數(shù)、高度和在 物質(zhì)技術(shù)條件等因素確定物質(zhì)技術(shù)條件等因素確定 高層建筑結(jié)構(gòu)體系2 一一 、從建筑材料劃分高層結(jié)構(gòu)形式、從建筑材料劃分高層結(jié)構(gòu)形式 砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu) 普通砌體用于多層建筑，高層建筑用配筋砌體普通砌體用于多層建筑，高

2、層建筑用配筋砌體 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 承載力高、剛度好、抗震好、耐火耐久性好；自重大、承載力高、剛度好、抗震好、耐火耐久性好；自重大、 構(gòu)件斷面大、濕作業(yè)、施工周期長(zhǎng)。構(gòu)件斷面大、濕作業(yè)、施工周期長(zhǎng)。 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu) 初期的主要形式，自重輕、構(gòu)件斷面小、抗震好、施工初期的主要形式，自重輕、構(gòu)件斷面小、抗震好、施工 快；用鋼量大、耐火性差、造價(jià)高?？?；用鋼量大、耐火性差、造價(jià)高。 鋼鋼鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土做筒體或剪力墻，鋼框架依附其上承受豎向鋼筋混凝土做筒體或剪力墻，鋼框架依附其上承受豎向 荷載?？沙浞职l(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢(shì)。荷載?？沙浞职l(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢(shì)。 高層

3、建筑結(jié)構(gòu)體系3 二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系 高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1、高度大、豎向荷載大，要求結(jié)構(gòu)有很高的承載、高度大、豎向荷載大，要求結(jié)構(gòu)有很高的承載 力。力。 2、水平力大（風(fēng)和地震產(chǎn)生），作用高度高。建、水平力大（風(fēng)和地震產(chǎn)生），作用高度高。建 筑底部產(chǎn)生很大的彎矩和傾覆力矩。筑底部產(chǎn)生很大的彎矩和傾覆力矩。 3、頂部位移大。會(huì)造成軸力的改變，偏心增大。、頂部位移大。會(huì)造成軸力的改變，偏心增大。 要求具有很好的抗側(cè)力抗側(cè)向位移的性能。要求具有很好的抗側(cè)力抗側(cè)向位移的性能。 4、房屋易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。房屋剛度中心與地震力合力、房屋易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。房屋剛度中心與地震力合力

4、 作用線相距較遠(yuǎn)時(shí)，則產(chǎn)生附加扭矩。要求結(jié)構(gòu)中作用線相距較遠(yuǎn)時(shí)，則產(chǎn)生附加扭矩。要求結(jié)構(gòu)中 心與質(zhì)量中心盡量接近。心與質(zhì)量中心盡量接近。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系4 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 結(jié)構(gòu)要有足夠得強(qiáng)度和抗側(cè)推剛度。結(jié)構(gòu)要有足夠得強(qiáng)度和抗側(cè)推剛度。 抗震設(shè)計(jì)到達(dá)到抗震設(shè)計(jì)到達(dá)到“小震不壞、大震不倒小震不壞、大震不倒”結(jié)構(gòu)要有一結(jié)構(gòu)要有一 定的延性，即塑性變形能力定的延性，即塑性變形能力 要從材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)總體布置、構(gòu)件設(shè)計(jì)、節(jié)要從材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)總體布置、構(gòu)件設(shè)計(jì)、節(jié) 點(diǎn)連接構(gòu)造上采取措施。點(diǎn)連接構(gòu)造上采取措施。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系5 高層建筑結(jié)構(gòu)體系分類高層建筑結(jié)構(gòu)體系分類 整個(gè)結(jié)構(gòu)的縱向與

5、橫向全部由框架單一構(gòu)件組成的體系整個(gè)結(jié)構(gòu)的縱向與橫向全部由框架單一構(gòu)件組成的體系 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 豎向承重由框架組成，水平剛度小、承載力低、位移 大、為柔性結(jié)構(gòu)體系。 2、適用范圍、適用范圍 615層，最經(jīng)濟(jì)是10層，高烈度地區(qū) 不用。 3、特、特 點(diǎn)點(diǎn) 空間較大、平面布置靈活。 4、柱網(wǎng)尺寸、柱網(wǎng)尺寸 跨度49米之間， 梁高h(yuǎn)=（1/151/10）L；梁寬b=（1/21/3）h。 柱截面高不小于300（矩形）350（圓形）高寬比 不大于3 5、開間、開間 住宅3.34.5米，公建6.67.5m 高層建筑結(jié)構(gòu)體系6 高層建筑結(jié)構(gòu)體系7 6、純框架體系的分類、純框架體系的分類 橫向框架、

6、縱向框架、縱橫向框架橫向框架、縱向框架、縱橫向框架 高層建筑結(jié)構(gòu)體系8 豎豎向承重結(jié)構(gòu)全部由一系列縱或橫向鋼筋混凝土剪力墻向承重結(jié)構(gòu)全部由一系列縱或橫向鋼筋混凝土剪力墻 組成組成 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 豎向承重由縱橫向的鋼筋混凝土墻組成，類似與豎向承重由縱橫向的鋼筋混凝土墻組成，類似與 磚混結(jié)構(gòu)的磚墻換成鋼筋混凝土墻，水平剛度大、磚混結(jié)構(gòu)的磚墻換成鋼筋混凝土墻，水平剛度大、 側(cè)位移小、為剛性結(jié)構(gòu)體系。側(cè)位移小、為剛性結(jié)構(gòu)體系。 2、適用范圍、適用范圍 理論上可達(dá)理論上可達(dá)100150100150層，但過(guò)高墻會(huì)增厚，使用層，但過(guò)高墻會(huì)增厚，使用 和經(jīng)濟(jì)不利，宜和經(jīng)濟(jì)不利，宜4040層以下。非地

7、震區(qū)層以下。非地震區(qū)150m150m，7 7度度 區(qū)可達(dá)區(qū)可達(dá)130m130m，8 8度區(qū)度區(qū)120m120m，9 9度區(qū)度區(qū)70m70m。 3、 特特 點(diǎn)點(diǎn) 空間較小、平面布置欠靈活。空間較小、平面布置欠靈活。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系9 4、 結(jié)構(gòu)布置與建筑設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)布置與建筑設(shè)計(jì)原則 （1）、橫向布置剪力墻 間距 36.6m，剛度好、空間小，用于住宅、 旅館等。 （2）、縱向布置剪力墻 （3）、縱橫向布置剪力墻 （4）、建筑物高寬比h/b6 高層建筑結(jié)構(gòu)體系10 高層建筑結(jié)構(gòu)體系11 （1 1）結(jié)構(gòu)特征）結(jié)構(gòu)特征 筒體結(jié)構(gòu)由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層筒體結(jié)構(gòu)由框架或剪力墻圍合成豎向井

8、筒，并以各層 樓板將井筒四壁相互連接起來(lái)，形成一個(gè)空間構(gòu)架，樓板將井筒四壁相互連接起來(lái)，形成一個(gè)空間構(gòu)架， 比單片框架或剪力墻的空間剛度大得多，不僅能承受比單片框架或剪力墻的空間剛度大得多，不僅能承受 豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。筒體結(jié)構(gòu)適豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。筒體結(jié)構(gòu)適 用于超高層建筑，尤其在地震區(qū)更能顯示其優(yōu)越性。用于超高層建筑，尤其在地震區(qū)更能顯示其優(yōu)越性。 實(shí)腹式筒體：實(shí)腹式筒體：由剪力墻圍合的筒體（墻式筒體、墻筒）由剪力墻圍合的筒體（墻式筒體、墻筒） 空腹式筒體：空腹式筒體：由密集立柱圍合的筒體（框架式筒體、框由密集立柱圍合的筒體（框架式筒體、框 筒）筒） （2

9、 2）適用范圍）適用范圍 超高層建筑都用筒體結(jié)構(gòu)超高層建筑都用筒體結(jié)構(gòu) 高層建筑結(jié)構(gòu)體系12 （3 3）特）特 點(diǎn)點(diǎn) 可將受力構(gòu)件集中，創(chuàng)出較大的室內(nèi)空間?？蓪⑹芰?gòu)件集中，創(chuàng)出較大的室內(nèi)空間。 （4 4） 筒體結(jié)構(gòu)的布置筒體結(jié)構(gòu)的布置 常用平面形狀有：圓形、橢圓形、矩形、三角形、多邊常用平面形狀有：圓形、橢圓形、矩形、三角形、多邊 形等。軸對(duì)稱或中心對(duì)稱。形等。軸對(duì)稱或中心對(duì)稱。 矩形框筒：矩形框筒： 長(zhǎng)短邊比不宜大于長(zhǎng)短邊比不宜大于1.51.5。 框筒柱距不宜大于框筒柱距不宜大于 3m3m；個(gè)別可擴(kuò)大到；個(gè)別可擴(kuò)大到4.5m4.5m， 但不宜大于層高。但不宜大于層高。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系13

10、 高層建筑結(jié)構(gòu)體系14 用框架支承剪力墻 下部采用框架適用于空間需求。 適用于高層旅館、綜合樓等。 上部剛度大，底部剛度?。唤唤犹幰桩a(chǎn)生突變。 設(shè)計(jì)中要考慮減力的向下傳遞。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系15 北京中國(guó)大飯店北京中國(guó)大飯店 高層建筑結(jié)構(gòu)體系16 地上地上2121層，底下層，底下2 2層，高層，高76m76m底層層高底層層高6m6m，標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層2.95m2.95m，3 3 層以下框架層以下框架剪力墻，四層以上剪力墻。剪力墻，四層以上剪力墻。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系17 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 框架中布置剪力墻，并使樓板與框架有可靠連接的結(jié) 構(gòu)體系。豎向荷載由剪力墻和框架承擔(dān)，水平荷載由剪 力墻承

11、擔(dān)。 2、適用范圍、適用范圍 絕大多數(shù)高層建筑都為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。1525層較 多，非地震區(qū)120m，7度區(qū)可達(dá)100m，8度區(qū)90m，9度 區(qū)40m。 3、特、特 點(diǎn)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)布置較靈活，為現(xiàn)常用結(jié)構(gòu)。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系18 4、結(jié)構(gòu)布置與建筑設(shè)計(jì)的原則、結(jié)構(gòu)布置與建筑設(shè)計(jì)的原則 1）剪力墻平面位置 應(yīng)使建筑結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)。利用山墻、樓 梯電梯井周圍的墻。 （1）地震區(qū)應(yīng)縱、橫兩方向布置，非地震區(qū)可單橫向。 （2）宜對(duì)稱布置，設(shè)在建筑端部，平面變化及凈荷載大 的部位。 （3）剪力墻中心線應(yīng)與柱形心重合，利于傳力。 2）剪力墻高度布置上應(yīng)貫通全高、厚度不變；盡量不開洞， 必開時(shí)面積應(yīng)小于16% 3）

12、剪力墻間距不宜過(guò)大 L/B4?，F(xiàn)澆板, L/B2。5 裝配板（L剪力墻間距，B房屋寬度） 4）建筑高寬比不宜大于h/b=45 高層建筑結(jié)構(gòu)體系19 高層建筑結(jié)構(gòu)體系20 高層建筑結(jié)構(gòu)體系21 有筒體和框架共同組成的結(jié)構(gòu)體系有筒體和框架共同組成的結(jié)構(gòu)體系 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 發(fā)揮筒的抗側(cè)推剛度強(qiáng)特點(diǎn)，作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，承發(fā)揮筒的抗側(cè)推剛度強(qiáng)特點(diǎn)，作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，承 擔(dān)水平力，框架承擔(dān)重力荷載。擔(dān)水平力，框架承擔(dān)重力荷載。 通常將公共設(shè)施及服務(wù)用房集中在筒內(nèi)，框架創(chuàng)造較通常將公共設(shè)施及服務(wù)用房集中在筒內(nèi)，框架創(chuàng)造較 大使用空間。大使用空間。 2、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)類型 核心筒框架體系核心筒框

13、架體系筒布置在核心框架布置在外圍。筒布置在核心框架布置在外圍。 p11圖圖1-10 多筒框架體系多筒框架體系兩個(gè)以上的筒與框架組合。兩個(gè)以上的筒與框架組合。 p11圖圖1-11兩個(gè)端筒兩個(gè)端筒+框架框架 p12圖圖1-12核心筒核心筒+端筒端筒+框架框架 p12圖圖1-13核心筒核心筒+角筒角筒+框架框架 p11圖圖1-10 高層建筑結(jié)構(gòu)體系22 核心筒框架體系核心筒框架體系 高層建筑結(jié)構(gòu)體系23 有兩個(gè)及以上的筒內(nèi)外嵌套組成有兩個(gè)及以上的筒內(nèi)外嵌套組成 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 筒筒嵌套抗側(cè)力性能好，形成的內(nèi)部空間較大，一般筒筒嵌套抗側(cè)力性能好，形成的內(nèi)部空間較大，一般 內(nèi)筒用實(shí)腹筒外筒用空腹

14、筒。內(nèi)外筒之間內(nèi)筒用實(shí)腹筒外筒用空腹筒。內(nèi)外筒之間 通過(guò)樓板連通過(guò)樓板連 成整體成整體 如世貿(mào)中心、香港合和中心和深圳國(guó)貿(mào)大廈等均采用如世貿(mào)中心、香港合和中心和深圳國(guó)貿(mào)大廈等均采用 該結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)體系。 外筒開窗面積不宜大于外筒開窗面積不宜大于50%，不得大于，不得大于60% 內(nèi)筒長(zhǎng)寬均不應(yīng)小于外筒的內(nèi)筒長(zhǎng)寬均不應(yīng)小于外筒的1/3 2、適用范圍、適用范圍 30層以上。辦公旅館等層以上。辦公旅館等超高層超高層建筑。建筑。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系24 高層建筑結(jié)構(gòu)體系25 （5 5） 筒體結(jié)構(gòu)的類型筒體結(jié)構(gòu)的類型 （1 1）單筒結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瓮埠苌賳为?dú)使用，通常和框架組合，）單筒結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瓮埠苌賳为?dú)使用，通

15、常和框架組合， 根據(jù)根據(jù) 二者位置關(guān)系的不同，有外筒內(nèi)框架和內(nèi)筒外框二者位置關(guān)系的不同，有外筒內(nèi)框架和內(nèi)筒外框 架兩種布置方式。架兩種布置方式。 （2 2）筒中筒結(jié)構(gòu)：內(nèi)外套置的幾層筒體，內(nèi)外筒之間）筒中筒結(jié)構(gòu)：內(nèi)外套置的幾層筒體，內(nèi)外筒之間 通過(guò)樓板連成整體，筒中筒比單筒有更好的抗推能力。通過(guò)樓板連成整體，筒中筒比單筒有更好的抗推能力。 如世貿(mào)中心、香港合和中心和深圳國(guó)貿(mào)大廈等均采用該如世貿(mào)中心、香港合和中心和深圳國(guó)貿(mào)大廈等均采用該 結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系。 外筒開窗面積不宜大于外筒開窗面積不宜大于50%50%，不得大于，不得大于60%60% 內(nèi)筒長(zhǎng)寬均不應(yīng)小于外筒的內(nèi)筒長(zhǎng)寬均不應(yīng)小于外筒的1/

16、31/3 （3 3）束筒結(jié)構(gòu)：若干個(gè)筒體相并列，美國(guó)芝加哥西爾）束筒結(jié)構(gòu)：若干個(gè)筒體相并列，美國(guó)芝加哥西爾 斯大廈就是采用的束筒結(jié)構(gòu)。斯大廈就是采用的束筒結(jié)構(gòu)。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系26 若干個(gè)筒體相并列，連結(jié)成一個(gè)結(jié)構(gòu)體系。若干個(gè)筒體相并列，連結(jié)成一個(gè)結(jié)構(gòu)體系。 1 1、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特征 束筒抗彎能力抗剪能力及抗側(cè)移剛度得到極束筒抗彎能力抗剪能力及抗側(cè)移剛度得到極 大提高。大提高。 每一個(gè)筒單元可以是不同的平面形式，可以在每一個(gè)筒單元可以是不同的平面形式，可以在 不同的高度終止，不影響結(jié)構(gòu)完整性。不同的高度終止，不影響結(jié)構(gòu)完整性。 2 2、適用范圍、適用范圍 高烈度高烈度110110層以下建筑

17、層以下建筑 美國(guó)芝加哥西爾斯大廈就是采用的束筒結(jié)構(gòu)。美國(guó)芝加哥西爾斯大廈就是采用的束筒結(jié)構(gòu)。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系27 高層建筑結(jié)構(gòu)體系28 三、高層建筑造型設(shè)計(jì)三、高層建筑造型設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)與工程技術(shù)，功能，氣流與地震因素，環(huán)境規(guī)劃結(jié)構(gòu)與工程技術(shù)，功能，氣流與地震因素，環(huán)境規(guī)劃 與藝術(shù)，采光與藝術(shù)，采光 1、滿足功能要求、滿足功能要求 功能為建筑之根本，但不可機(jī)械的依功能為建筑之根本，但不可機(jī)械的依 附，否則成為功能主義。附，否則成為功能主義。 2、創(chuàng)造美的空間環(huán)境、創(chuàng)造美的空間環(huán)境 建筑內(nèi)部空間外部形象建筑內(nèi)部空間外部形象尺度、尺度、 對(duì)比、體量、虛實(shí)、韻律、均衡。對(duì)比、體量、虛實(shí)、韻律、均衡。

18、3、符合結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)、符合結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn) 不同于低層和多層建筑，水平不同于低層和多層建筑，水平 力成為主要因素，抗側(cè)移力成為主要因素，抗側(cè)移高厚比。風(fēng)力要求體型流高厚比。風(fēng)力要求體型流 暢暢流體力學(xué)。流體力學(xué)。 4、周密考慮周圍環(huán)境因素、周密考慮周圍環(huán)境因素 規(guī)劃要求，第五立面（泰山規(guī)劃要求，第五立面（泰山 大酒店），陰影區(qū)對(duì)周圍的影響，縫隙縫和渦流。大酒店），陰影區(qū)對(duì)周圍的影響，縫隙縫和渦流。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系29 1、方形和棱主體 深圳國(guó)際貿(mào)易中心 ，邁阿米地鐵機(jī)關(guān) 大樓（結(jié)構(gòu)選型p63） 2、圓柱和橢圓柱體 p63a、e； 3、三棱主體 廣州汽車大廈、美國(guó) 4、角錐和收分體 芝加哥第一國(guó)家銀行60層（結(jié)構(gòu)選型 p61） 5、其它形式 十字型 新月型 加拿大多倫多市政廳 Y 型 北京便門住宅、大連勝利路住宅結(jié)構(gòu)選型 p105） L 型 圖2-16 梯 型 圖2-17 高層建筑結(jié)構(gòu)體系30 深圳 國(guó)際貿(mào)易中心 高層建筑結(jié)構(gòu)體系31 高層建筑結(jié)構(gòu)體系32 方形和棱主體 高層建筑結(jié)構(gòu)體系33 高層建筑結(jié)構(gòu)體系34 圓 柱 和 橢 圓 柱 體 高層建筑結(jié)構(gòu)體系35 高層建筑結(jié)構(gòu)體系36 高層建筑結(jié)構(gòu)體系37 角