《高層建筑構造》課件

1、 第1章 高層建筑構造 第1章 高層建筑構造第2節(jié) 高層建筑結構第1個問題：高層建筑的結構形式按建筑材料怎樣分類？第2個問題：對高層建筑的結構設計起控制性作用的荷載是什么？第3個問題：高層建筑結構體系的分類有哪些？第4個問題：高層中常見的多體系組合有哪幾種？第5個問題：結構體系如何來選擇？第6個問題：剪力墻的相關常識第2節(jié) 高層建筑結構第1個問題：高層建筑的結構形式按建筑材料第2節(jié) 高層建筑結構第1個問題：高層建筑的結構形式按建筑材料怎樣分類？(P8)a.砌體結構b.鋼筋混凝土結構（目前我國高層建筑運用最廣的結構形式）c.鋼結構（西方國家高層建筑普遍采用的結構形式）d.鋼-混凝土混合結構（與鋼

2、結構相比，更適合我國國情）第2節(jié) 高層建筑結構第1個問題：高層建筑的結構形式按建筑材料砌體結構砌體結構砌體結構配筋砌體結構的出現(xiàn)改變了無筋砌體結構承載力低、延性差的缺點。由于其節(jié)省鋼材、降低造價等優(yōu)勢，在美國得到了廣泛的運用。砌體結構配筋砌體結構的出現(xiàn)改變了無筋砌體結構承載力低、延性差鋼筋混凝土結構優(yōu)點：造價較低，材料來源豐富，可澆注成各種復雜斷面形狀；可節(jié)省鋼材，承載能力較高，經過合理設計，可獲得較好的抗震性能。缺點：構件斷面大，占據(jù)面間大，自重大，施工周期較長，由于其建筑材料基本不可再生循環(huán)，對環(huán)境的負面影響較大。廣州廣東國際大廈(63層，200m)底層柱尺寸已達1.8*2.2m鋼筋混凝土

3、結構優(yōu)點：造價較低，材料來源豐富，可澆注成各種復雜鋼結構的特點鋼結構與其他材料的結構相比具有以下優(yōu)點：（1）材料強度高，鋼材質量輕。（2）韌性、塑性好。（3）材質均勻。（4）制造簡單，施工周期短。（5）抗震性能好（6）環(huán)境污染小鋼結構的特點鋼結構與其他材料的結構相比具有以下優(yōu)點：鋼結構的缺點有：（1）耐熱但不耐火 150攝氏度時強度無變化，600攝氏度時強度約為0。（2）鋼材耐腐蝕性能差，維護費用高。（3）造價高鋼結構的缺點有：高層建筑構造課件高層建筑構造課件(1)優(yōu)點： 在鋼筋混凝土結構基礎上,充分發(fā)揮鋼結構優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結構的抗壓性能,剛度大，用鋼量小、造價較低、防火性能好。(2

4、)類型a.鋼骨鋼筋混凝土構件b.鋼管鋼筋混凝土構件c.一部分用鋼結構，另一部分用鋼筋混凝土結構鋼-混凝土組合結構(1)優(yōu)點：鋼-混凝土組合結構鋼骨鋼筋混凝土構件鋼骨鋼筋混凝土構件鋼-混凝土組合結構鋼-混凝土組合結構鋼管混凝土結構 工程實例美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱直徑3.05m管壁厚30mm承受60%豎向荷載鋼管混凝土結構 工程實例美國西雅圖3.部分抗側力結構用鋼結構，另一部分采用鋼筋混凝土結構由鋼筋混凝土筒體或剪力墻以及鋼框架組成抗側力體系。以剛度很大的鋼筋混凝土部分承受風力和地震作用。以鋼框架主要承受豎向荷載。3.部分抗側力結構用鋼結構，另一部分采用鋼筋混凝土結構由鋼上

5、部為四個三角形巨型空間桁架平面52m52m第二層為轉換層，設置跨度為52m的周邊空腹桁架和中部四角錐桁架作為巨型框架梁，最后傳遞給四根巨型角柱香港中國銀行上部為四個三角形巨型空間桁架香港中國銀行第2節(jié) 高層建筑結構第2個問題：對高層建筑的結構設計起控制性作用的荷載是什么？（P9）在低層建筑中，一般是豎向荷載控制著結構設計；在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻往往起著控制性的作用。所以，高層建筑結構分水平承重結構、豎向承重結構。水平承重結構主要承擔風荷載和水平地震作用。豎向承重結構主要承擔以重力為代表的豎向荷載。第2節(jié) 高層建筑結構第2個問題：對高層建筑的結構設計起控

6、制性高層建筑中，水平荷載（風荷載、地震力）對結構設計起著決定性的作用。=側移高層建筑結構設計不僅要求結構有足夠的承載力，還要有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載作用下的側移被控制在一定限度內，這是因為側移與高層建筑的安全和使用都有密切關系。高層建筑中，水平荷載（風荷載、地震力）對結構設計起著決定性的第2節(jié) 高層建筑結構第3個問題：高層建筑結構體系的分類有哪些？(P9)基本體系分為：a.純框架體系b.純剪力墻體系c.筒體體系d.體系組合第2節(jié) 高層建筑結構第3個問題：高層建筑結構體系的分類有哪些鋼筋混凝土框架承重的某商業(yè)建筑，墻體為填充墻鋼筋混凝土框架承重的某商業(yè)建筑，墻體為填充墻框架結構的特點、

7、優(yōu)缺點和適用范圍一、特點受力特點框架結構的變形特征二、框架結構的優(yōu)缺點和適用范圍框架結構的特點、優(yōu)缺點和適用范圍一、特點1框架結構的特點（）受力特點：剛結點，受力性能好（梁、柱）1框架結構的特點（）受力特點：剛結點，受力性能好（梁、柱）變形特征1框架結構的特點框架的層數(shù)越多，產生的水平位移越大，框架的內力也隨層數(shù)的增加而迅速增長，層數(shù)超過一定程度時，水平荷載產生的內力遠遠大于豎向荷載產生的內力。這時，水平荷載對設計起主要控制作用。柔性結構體系變形特征1框架結構的特點框架的層數(shù)越多，產生的水平位移越大優(yōu)點： 建筑平面布置靈活、易于設置較大房間、使用方便構件類型少，易于標準化、定型化； 現(xiàn)澆結構的

8、整體性好，抗震性能好。缺點：抗側剛度低，多用于層以下建筑（一般10-12層）適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等?？蚣芙Y構的優(yōu)缺點及適用范圍優(yōu)點：框架結構的優(yōu)缺點及適用范圍框架承重體系建筑內、外墻布置均較靈活框架承重體系建筑內、外墻布置均較靈活框架結構建筑施工工藝示意框架結構建筑施工工藝示意框架的布置按承重框架布置方向分為三種：1.主要承重框架橫向布置2.主要承重框架縱向布置3.主要承重框架縱橫兩向布置（P10,圖1-4）框架的布置按承重框架布置方向分為三種：1.主要承重框架橫向布置特點：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：承重框架橫向布置可有效提高縱房屋橫向的抗側力強度

9、和剛度；有利于立面處理和室內采光1.主要承重框架橫向布置特點：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連2.主要承重框架縱向布置特點：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：有利于樓層凈高的有效利用，房屋的使用劃分比較靈活；缺點：橫向剛度很差；適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房2.主要承重框架縱向布置特點：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連柱網（一）基本要求：框架的柱網布置應力求簡單、規(guī)則、整齊要滿足生產工藝和建筑平面布置的要求要使結構受力合理，施工方便柱網尺寸應符合經濟原則和盡量符合模數(shù)柱網（一）基本要求：結構受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）結構受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量

10、避免缺梁抽柱）高層建筑構造課件對稱三跨。房間進深：6m、6.6m、6.9m走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m開間方向柱距：3.68m適用范圍：旅館、教學、辦公、醫(yī)院內廊式對稱三跨。房間進深：6m、6.6m、6.9m走廊跨度：2客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道7500200075003900客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道75002000750039003900500050007000390050005000700060004000500020007000600040006000400050002000700060004000教室走道6000600039002400走道600060007800240

11、0教室教室走道6000600039002400走道60006000三、構件截面尺寸（P10）框架橫梁截面：梁高h=(1/101/15)l梁跨梁寬b=(1/21/3)h梁高框架柱截面的寬與高=(1/151/20)H層高三、構件截面尺寸（P10）高層建筑構造課件剪力墻結構體系A.剪力墻結構的概念和結構效能B.剪力墻結構體系的類型、特點和適用范圍剛性結構體系剪力墻結構體系A.剪力墻結構的概念和結構效能剛性結構體系第一節(jié) 剪力墻結構的概念和結構效能第一節(jié) 剪力墻結構的概念和結構效能高層建筑構造課件剪力墻結構體系的類型、特點和適用范圍剪力墻結構體系的類型：（純）剪力墻結構框支剪力墻結構框架-剪力墻結構剪

12、力墻結構體系的類型、特點和適用范圍剪力墻結構體系的類型：1、概念利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構，稱為剪力墻結構。純剪力墻結構1、概念純剪力墻結構優(yōu)點:整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側向變形小，承載力(強度)要求也容易滿足，房間內無梁柱外露。缺點:剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求,結構自重往往也較大。適用范圍：從理論上講，可建造上百層的民用建筑(如朝鮮平壤的柳京大廈)，但從技術經濟的角度看，一般控制在35層，總高110米為宜。剪力墻的優(yōu)缺點及適用范圍優(yōu)點:整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側向變形小，承載力(柳京大廈柳京大廈柳京大廈 柳京大廈

13、位于朝鮮首都平壤，是一幢未完工的摩天大樓，整體結構成三角金字塔型，斜面角度為75度，共105層，高330米。據(jù)稱，柳京大廈原計劃成為擁有3000間客房的超級大廈，并成為全球最高的飯店之一，計劃于1989年開始營業(yè)。然而自從1982年開始建設之后，1992年完成結構工程后便一直停工，成為世界上最大的“爛尾樓”。目前，這僅是一座混凝土空殼結構，未安裝窗戶以及外墻模板，更沒有任何內部裝置。柳京大廈 柳京大廈位于朝鮮首都平壤，是一幢未完工的摩天剪力墻結構的變形特征彎曲型自底層向上，位移增量 越來越大，與懸臂梁的彎曲變形曲 線類似。故稱“彎曲型”剪力墻結構的變形特征彎曲型自底層向上，位移增量 變形特點（

14、柔性結構、剛性結構）變形特點（柔性結構、剛性結構）筒體結構.特點：將剪力墻集中到房屋的內部或外部形成封閉的筒體筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體，結構空間剛度極大，抗扭性能也好剪力墻集中布置不妨礙房屋的使用空間，建筑平面布置靈活，適用于各種高層公共建筑和商業(yè)建筑筒體結構.特點： 實腹筒 框筒 桁架筒 筒中筒筒體的基本形式(P11) 實腹筒 框筒 桁架筒 3 筒體結構的類型根據(jù)建筑高度不同，可采用不同筒體結構形式內筒體：將電梯井、樓體井、管道井、服務間等集中成為一個核心筒體。外筒體：四周外墻由密排窗框諸與窗間墻梁組成-多孔墻體。建筑物內部可不設剪力墻。筒中筒：內筒體與外筒體相結合多筒體

15、組合：根據(jù)建筑平面要求可采用：多重套筒，組合筒-幾個筒體由樓板聯(lián)合束筒-若干個筒體成束狀結構，筒體可錯落不齊。3 筒體結構的類型根據(jù)建筑高度不同，可采用不同筒體結構形式內筒體中央核心筒式利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務間作為核心筒體內筒體中央核心筒式盡端核心筒式利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務間作為核心筒體外筒體盡端核心筒式外筒體利用四周外墻作為外筒體，形成外筒的墻是由外圍間距較密的柱子與每層樓面處的身量剛性連接在一起組成矩形網格樣子的墻體框架筒外圍柱距：深梁高度：層以下外筒體利用四周外墻作為外筒體，形成外筒的墻是由外圍外筒體體系組合（p12）幾種體系的組合：1.框支-剪力

16、墻體系2.框架-剪力墻體系3.框架-筒體體系4. 筒中筒體系第4個問題：高層中常見的多體系組合有哪幾種？5.多筒體系：束筒，巨型框架體系組合（p12）幾種體系的組合：1.框支-剪力墻體系2.框框支剪力墻結構（P13）底層作商店或停車場而需要大空間的旅館或住宅框支剪力墻結構（P13）底層作商店或停車場而需要大空間的旅館缺點：房屋剛度突變缺點：房屋剛度突變概念：在框架體系的房屋中設置一些剪力墻來代替部分框架特點：以框架結構為主，以剪力墻為輔助補救框架結構的不足的半剛性結構。剪力墻承擔大部分的水平荷載，框架以負擔豎向荷載為主框架-剪力墻結構(P13)概念：在框架體系的房屋中設置一些剪力墻來代替部分框

17、架框架-受力變形特點受力變形特點、框架剪力墻結構的類型(1)框架剪力墻結構適用范圍：層，H/B不宜大于45、框架剪力墻結構的類型(1)框架剪力墻結構適用范圍：框架-剪力墻體系（P14）框架-剪力墻體系中，剪力墻布置的四準則分散、均勻、周邊、對稱框架-剪力墻體系（P14）框架-剪力墻體系中，剪力墻布置的四高層建筑構造課件框架-筒體體系由筒體和框架共同組成的結構體系稱為框架-筒體體系。根據(jù)筒體的數(shù)量和位置，可分為： a.核心筒-框架體系（P14,圖1-11） b.多筒-框架體系（P15,圖1-12-14）框架-筒體體系由筒體和框架共同組成的結構體系稱為框架-筒體體筒中筒結構(P12,圖1-8)層以

18、上，不宜超過層筒中筒結構：薄壁內筒與密柱外框筒相結合為了保證內外同共同工作，內筒長度不應小于外筒長度的1/3筒中筒結構(P12,圖1-8)層以上，不宜超過層筒中多筒體系束筒及巨形框架結構使用條件：當建筑高度或其平面尺寸進一步加大，以至于框筒或筒中筒結構無法滿足抗側力剛度要求時，必須采用多筒體系1、束筒兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起成束狀，稱為成束筒。多筒體系束筒及巨形框架結構使用條件：當建筑高度或其平面尺優(yōu)點：結構的剛度和承載能力比筒中筒結構有所提高，沿高度方向，還可以逐個減少筒的個數(shù)，分段減少建筑平面尺寸，結構剛度逐漸變化優(yōu)點：高層建筑構造課件巨形框架利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔

19、數(shù)層用巨形梁相連，巨型梁每隔幾層或十幾層樓設置一道，截面一般為一層或幾層高，筒體和巨型梁即形成巨型框架巨形框架巨型結構體系 特點： 超越一般結構概念一般結構的截面尺寸與層高相關 巨型結構：由兩級結構組成第一級：結構超越樓層劃分，形成跨越幾個樓層的巨柱以及一層、幾層空間的巨梁第二級：巨型框架或桁架間為一般框架結構（小型柱、梁與樓板）。在巨型層底下，可設無柱大空間。巨型結構體系 特點：巨型結構外露與建筑立面相結合空間利用靈活施工速度快，巨型主框架施工后，各層可同時施工巨型結構的優(yōu)點巨型結構外露與建筑立面相結合巨型結構的優(yōu)點 巨型框架結構新加坡華僑銀行 巨型框架結構新加坡華僑銀行1 巨型框架結構（9

20、）新加坡華僑銀行1 巨型框架結構（9）新加坡華僑銀行上海證券大廈位于浦東新區(qū)陸家嘴金融貿易區(qū)，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120m，總投資1.48億美元，地上建筑面積為79086m2，地面以下建筑面積16753m2，為巨型框架-支撐外露體系。 上海證券大廈（P21） 上海證券大廈位于浦東新區(qū)陸家嘴金融貿易區(qū)，是一個多功能性質的圖例：巨型結構（深圳新華大廈）圖例：巨型結構（深圳新華大廈）深圳新華大廈結構形式1 。正方形平面，地上35層。2。主體結構芯筒與外圈大型框架組成。3。平面四角大截面柱作為四邊主框架四根角柱在主框架大梁間設置310層框架。 深圳新華大廈結構形式1 。正方形平面，地上35層。第5個問題：結構體系如何來選擇？主要考慮因素建筑物高度-結構抗側剛度與抗震性能建筑物用途-建筑平面布置，空間利用要求