高層建筑講解

1、高層建筑結構1)到建筑的頂部 v從主入口的人行道表面到建筑的頂部，包括建筑的尖頂，但不包括天線、標志、旗桿等。世界100最高建筑就是按這個方法確定的。2) 到建筑最高的樓面v從主入口的人行道表面到經(jīng)常使用的最高樓面，不包括維護區(qū)域。按這一方法確定的到2007年底世界最高的5個建筑如圖3)到建筑的頂尖v從主入口的人行道表面到建筑的最高點，不考慮材料或功能，因此包括天線、標志、旗桿。按這一方法確定的到2007年底世界最高的5個建筑如圖。高層建筑定義：v中國自2005年起規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。（不包含單層主體建筑超過24m的體育館、會堂、劇院等 ）v 197

2、2年國際高層建筑會議將高層建筑分為4類：第一類為916層（最高50米），第二類為1725層（最高75米），第三類為2640層（最高100米），第四類為40層以上（高于100米）。v我國高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程確定的建筑高度為室外地面到建筑檐口高度。 為將高層建筑與通訊塔區(qū)別開來，規(guī)定高度的50%以上是可用的樓面為高層建筑。如東方明珠就屬于通訊塔高層建筑的結構體系概述高層建筑的結構體系概述結構形式結構形式：指建筑結構受力骨架的材料構成。一般區(qū) 分為砌體結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構 和鋼-混凝土組合結構。結構體系結構體系：指建筑結構受力骨架的構件形式和空間構 成形式。一般區(qū)分為：框架結構、剪力墻

3、 結構、框架-剪力墻結構、筒體結構和巨型 結構等。不同的結構體系適用于不同高度 、不同的樓層數(shù)和不同的建筑功能。 結構形式1.鋼結構鋼結構v鋼材強度高、韌性大、易于加工。鋼結構構件可以在工廠加工，縮短了現(xiàn)場施工工期，施工方便。高層鋼結構具有結構斷面小、自重輕、抗震性能好等優(yōu)點。v但是，高層鋼結構用鋼量大，造價高，而且鋼材的防火、防腐性能不好，需要大量的防火涂料和防腐處理，增加了工程工期和造價。大樓采用筒中筒結構體系，外墻承重，且由密集的鋼柱組成，具有強大的抵抗水平荷載的能力。在每秒117米的最大風力襲擊下，建筑最高點最多偏離中心25.6厘米。 2.鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構v鋼筋混凝土結構造

4、價低，材料來源豐富，可以澆注成各種復雜的斷面形式，節(jié)省鋼材，承載能力也不低。經(jīng)過合理的設計，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構具有較好的整體性和抗震性能。尤其是在防火和耐久性能方面，更是有著鋼結構無法比的優(yōu)勢。v其缺點是自重較大，抗震性能不如鋼結構，建造高度也不如鋼結構。 鋼鋼混凝土組合結構混凝土組合結構v將型鋼布置在構件內(nèi)部，外部由鋼筋混凝土做成，或者是在鋼管內(nèi)部填充混凝土，做成鋼混凝土組合結構。此種形式使上述兩種結構材料優(yōu)勢互補，結構具有很好的抗震性能，建造高度可與鋼結構相當。經(jīng)濟合理、技術性能優(yōu)良的鋼混凝土組合結構，是目前的發(fā)展趨勢。 框架結構體系框架結構體系（1）構成 由梁和柱這兩類構件通過剛節(jié)點連接

5、而成。有鋼筋混凝土框架和鋼框架兩類。（2）分類 現(xiàn)澆、半裝配式、裝配式（3）優(yōu)缺點 建筑空間可靈活布置。 在水平荷載作用下，側向剛度較小，側向位移較大，適用的高度受到限制。 節(jié)點受力集中，為薄弱環(huán)節(jié)。（4）側向位移特點剪力墻結構體系剪力墻結構體系（1）構成 全部由剪力墻組成。剪力墻以榀為單位，沿橫向布置的剪力墻，稱為橫向剪力墻；沿縱向布置的剪力墻稱為縱向剪力墻。（2）分類 現(xiàn)澆、半裝配式（內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻預制裝配）、裝配式（3）優(yōu)缺點 側向剛度較大，在水平荷載作用下，側向位移較小，適用 的高度較框架結構和框架-剪力墻結構的高，抗震性能較好。適用于橫墻間距較小的旅館建筑。 建筑空間布置不夠靈活。建

6、筑使用上往往受到限制。v剪力墻根據(jù)開洞大小分類又可分為：整截面剪力墻，壁式框柱，整體小開口剪力墻，雙肢剪力墻。（4 4）側向位移分布的特點）側向位移分布的特點 剪力墻在水平荷載作用下的側向位移由墻體的彎曲和剪切引起。位移曲線呈彎曲形，即曲線向內(nèi)凸，層間位移底部小，頂部大，由底部向頂部有逐漸增大的趨勢。實例 白 天 鵝 賓 館 白天鵝賓館v框支剪力墻結構框支剪力墻結構部分剪力墻落地，部分剪力墻在底部改為框架框架框架- -剪力墻結構體系剪力墻結構體系（1）構成 部分由框架、部分由剪力墻共同組成?？蚣芎图袅νㄟ^樓板和連梁連接在一起，共同承受水平荷載，共同位移，稱為共同工作或協(xié)同工作，因此剛度相對很

7、大的剪力墻將承擔主要部分的水平作用，少部分由框架承擔。豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔。（2）優(yōu)點 既具有框架結構的建筑空間可靈活布置的優(yōu)點，又有較大的側向剛度，在水平荷載作用下，側向位移可得到較好控制，抗震性能比框架結構好。廣泛應用于高層辦公建筑和旅館建筑等；在結構受力特性上，剪力墻承擔了大部分剪力，框架的受力狀況和內(nèi)力分布得到改善。(1)剪力墻的平面布置必須對稱、均勻，盡量使抗側力結構的剛度中心與水平荷載的合力重心相重合或接近，以減少或避免在水平荷載下使整幢建筑產(chǎn)生扭轉，導致結構內(nèi)力的增加。(2)為了提高建筑的抗扭能力，剪力墻宜布置在建筑物的兩端，或直接將兩端山墻做為剪力墻。(3)剪力墻

8、最好能連成一起，可組成若干形式，因此，可利用樓梯間、電梯間組成較強的剪力墻群體。剪力墻的合理布置剪力墻的合理布置(4)建筑平面剛度有變化處，最好設置剪力墻，以加強建筑在該處的薄弱環(huán)節(jié)。(5)剪力墻在豎向宜對齊并直通到頂。如設計中不能全部直通到頂時，也應宜沿高度向上逐漸減少，避免剛度突變，以防止地震時因此產(chǎn)生局部擺動而引起震害。(6)剪力墻的中心線應通過柱網(wǎng)軸線，即通過柱截面重心線。(7)為了有效地增強整幢建筑的側向剛度和抗扭剛度，在平面中宜將剪力墻的位置盡量拉開距離，且盡可能將縱橫兩個方向剪力墻組合在一起上海希爾頓酒店此酒店大樓建筑面積為71460m2，地下1層，地上43層，高度14362m，

9、平面形狀為切角的三角形，鋼框架加鋼筋混凝土剪力墻筒體的框剪結構，三角形平面短向尺寸為32。7m，此大樓高寬比值為4.39。利用酒店中心部分的服務豎井，做成多邊形鋼筋混凝土芯筒，作為主要抗側力構件。壁厚底層為500mm，22層以上為300mm，沿芯筒的外圈設置兩排鋼柱與壓型鋼板上再澆鋼筋混凝土樓面的鋼梁組成鋼框架。山西大同的應縣木塔，塔建在4米高的兩層石砌臺基上，內(nèi)外兩槽立柱，構成雙層套筒式結構，柱頭間有欄額和普柏枋，柱腳間有地伏等水平構件，內(nèi)外槽之間有梁枋相連接，使雙層套筒緊密結合。暗層中用大量斜撐，結構上起圈梁作用，加強木塔結構的整體性。塔建成三百多年至元順帝時，曾經(jīng)歷大地震七次，仍巍然不動

10、。筒體結構在我國古代的高塔建筑中早已采用，開始是磚砌單筒體系，以后逐步發(fā)展到磚砌雙筒體和木結構雙筒體。概念：概念：由一個或多個豎向筒體(由剪力墻圍成的薄壁筒或由密柱框架構成的框筒)組成的結構。特點：特點：主要抗側力，四周的剪力墻圍成豎向薄壁筒和柱框架組成豎向箱形截面的框筒，形成整體，整體空間作用的抗側力構件稱為筒體（由密柱框架組成的筒體稱為框筒；由剪力墻組成的筒體稱為薄壁筒）。由一個或數(shù)個筒體作為主要抗側力構件而形成的結構稱為筒體結構，它適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。筒體結構筒體結構v框筒結構v群筒結構v框架核心筒結構筒體結構的分類框筒結構概念：框筒結構是指由密排柱與每層樓板

11、處的較高的窗裙墻梁拉結而組成的一種結構。優(yōu)點：可以設計成較高的結構(至55層以上)，而且可以減少筒中空間柱子的數(shù)量，從而在使用上具有更大的靈活性?？蛲步Y構體系尤其適用于商業(yè)建筑 框筒密排柱校沿建筑物周邊布置，為保證翼緣框架在抵抗側向荷載中的作用。以充分發(fā)揮筒的空間工作性能一般要求墻面上孔洞積不大于墻面總面積的50，周邊柱軸線間距為2.0-3.0m，不宜大于4.5m。窗裙梁截面高度一般為0.6-1.2m截面寬度為0.3-0.5m整個結構的高寬比宜大于3結構平面的長寬比不宜大于2。中央彩電中心該大樓于1986年建成，共27層，其中地下室3層，建筑面積為27000m2，矩形平面43m225m，四周為

12、外框筒，內(nèi)有鋼筋混凝土薄壁墻組成的內(nèi)筒，是框筒結構中央彩電中心標準層群筒結構雙筒（筒中筒）結構成組筒結構多重筒結構束筒結構雙筒結構（筒中筒結構）雙筒結構（筒中筒結構）：由外筒和內(nèi)筒通過剛度很大的樓板平面結構連接成整體而組成，外筒體往往多為由密排柱(一般柱距為1.23.0m，最大可增為4.5m)以及連結密排柱的截面較大的窗裙墻梁所組成?？梢姡馔簿褪峭獠靠蚣芡布纯蛲?。內(nèi)筒體一般是由電梯間、樓梯間等組成的薄壁井筒，常稱它為中央服務豎井。成組筒結構：成組筒結構：由若于個單筒聯(lián)合組合而成，具有更強大的抗側力的剛度，層數(shù)可達100層以上。筒中筒結構束筒結構多重筒結構瑪麗娜雙塔（Marina City）該

13、建筑為圓形多瓣平面的玻璃公寓，高177m，60層，于1967年建成。雙塔的下面18層是停車場，可停車450輛，第19層為機房，以上有40層為居住層。此圓形塔樓沿四周布置16根柱子，自圓心放射等距而設，兩住之間的夾角為2230，中心部分則為圓形的鋼筋混凝土核心筒，與外筒組成筒中筒結構。居住層每層8戶，二室戶、三室戶各4戶。有給排水的房間不靠外墻，圍繞里面的環(huán)形走道布置，便于管道集中。西爾斯大廈位于芝加哥的西爾斯大廈高443米，是當今世界最高建筑物之一。總建筑面積418000平方米，地上110層，地下3層。底部平面68.768.7米，由9個22.9米見方的正方形組成。由SOM事務所設計，為束筒空間

14、結構的高層建筑采用束筒結構的西爾斯大廈框架核心筒結構 筒中筒結構外部柱距較密，常常不能滿足建筑沒計中的要求。有時建筑布置上要求外部柱距在4-5m或更大，這時，周邊柱已不能形成筒的工作狀態(tài)，而相當于空間框架的作用，這種結構稱為框架核心筒結構框架核心筒結構承載能力和抗變形能力比筒中筒結構差，但避免了結構豎向抗側力構件的轉換，滿足了建筑立面效果和使用要求。圖為上海浦東國際金融大廈總建筑面積12萬平方米，工程結構為鋼框架與鋼砼核心筒混合體系，地上53層，總高226米，鋼結構總量9242噸。結構形式為框筒結構，中央核心筒為鋼筋混凝土結構，變截面轉換部分為勁性鋼筋混凝土結構；框架為鋼結構；地下部分為鋼筋混

15、凝土結構。上海浦東國際金融大廈HSB旋轉中心 HSB turning torsoHSB旋轉中心（HSB Turning Torso）是瑞典馬爾默的一座高層住宅建筑。由西班牙建筑師圣地亞哥卡拉特拉瓦設計，樓高190米，共54層。是歐洲第二高的住宅大廈，斯堪的納維亞最高的建筑物。建筑圍繞中央的核心筒建設turning torso 平面圖巨型框架結構巨型結構體系是一種新型結構體系，它由兩級結構組成，在一座建筑物中由幾個大型結構單元所組成的主結構與其他結構單元組成的次結構共同工作，從而獲得更大的整體穩(wěn)定性和更高的效能優(yōu)點優(yōu)點v便于滿足建筑功能的復雜要求便于滿足建筑功能的復雜要求v剛度和整體性能好，傳力

16、明確，有利于抗震剛度和整體性能好，傳力明確，有利于抗震v巨型結構有更大的穩(wěn)定性和更高的效能，可節(jié)省材料，巨型結構有更大的穩(wěn)定性和更高的效能，可節(jié)省材料，降低造價降低造價v巨型結構體系施工速度快巨型結構體系施工速度快大樓地上70層，地下4層，總建筑面積12.9萬平方米。樓高315米，加頂上兩桿的高度共有367.4米，建成時為香港最高的建筑物，也是世界第五高建筑物。其設計靈感源自竹子的“節(jié)節(jié)高升”香港中銀大廈主體結構為主體結構為8 8榀巨型桁架，榀巨型桁架，各巨型桁架交各巨型桁架交點設型鋼混凝點設型鋼混凝土大型立柱，土大型立柱，四角立柱底面四角立柱底面尺寸尺寸4.8X4.1m4.8X4.1m，正方

17、形中心立正方形中心立柱從屋頂向下柱從屋頂向下通到通到2525層。層。金字塔形復合柱金字塔形復合柱角柱反力角柱反力來自來自25層中央復合柱的荷載層中央復合柱的荷載上海證券大廈上海證券大廈外型呈凱旋門式，建筑高度為109米，地上27層，地下3層，總建筑面積約10萬平方米。是一個多功能性質的綜合建筑，主要由證券交易廳和綜合辦公樓以及其他商業(yè)、服務設施等組成，地上建筑30層，地下3層，總高128m，總投資1.48億美元，地上建筑面積為79086m，地面以下建筑面積16753m，為巨型框架-支撐外露體系得益于巨型框架結構的特點，上海貿(mào)易中心在保證外立面通透的基礎上，得到了開敞的室內(nèi)環(huán)境。其3600平方米的無柱交易大廳，可提供1810個交易席位，能滿足3000多位交易員同時交易，堪稱亞洲之最重慶重慶“城市森林城市森林”建筑師：建筑師： MAD建筑事務所建筑事務所高度：高度：385米米 該該“城市森林城市森林”的設計的設計方案由方案由MAD建筑事務所設計建筑事務所設計，位于中國重慶。設計師的，位于中國重慶。設計師的設計