高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計緒論

第一章緒論本章主要內(nèi)容高層建筑發(fā)展歷程高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點高層建筑概念典型的高層建筑高層建筑發(fā)展歷程高層建筑的意義——財富，技術(shù)，物質(zhì)文明高層建筑的發(fā)展歷程——

古代

近代

現(xiàn)代

當(dāng)代

高層建筑的發(fā)展古代（19世紀(jì)中葉以前）中國，以塔和寺的形式保留

大雁塔北宋瞭敵塔遼代釋迦塔西方（世界七大建筑）公元338年，巴貝爾塔（90米）公元前80年，亞歷山大塔（117米）公元3000年，埃及胡夫塔（146.5米）歐洲教堂建筑（超過100米）法國斯塔拉斯教堂（124米）德國烏爾姆教堂（161米）英國索爾茲伯里教堂（124米）意大利安東內(nèi)列納塔（164米）

大雁塔（GreatWildGoosePagoda），世界文化遺產(chǎn)、全國重點文物保護(hù)單位、國家AAAAA級旅游景區(qū)。被視為古都西安和陜西省的象征。大雁塔位于西安市的大慈恩寺內(nèi)，唐代永徽三年（公元652年），取經(jīng)歸來的玄奘法師為保存由天竺經(jīng)絲綢之路帶回長安的經(jīng)卷佛像而修建。大雁塔現(xiàn)存塔身七層，通高64.5米，作為現(xiàn)存最早、規(guī)模最大的唐代四方樓閣式磚塔。是佛塔這一印度佛寺的建筑形式隨著佛教傳播而東傳入中原地區(qū)并融入漢文化的典型物證，是凝聚了漢族勞動人民智慧結(jié)晶的標(biāo)志性建筑。胡夫金字塔它是一座幾乎實心的巨石體，成群結(jié)隊的人將這些大石塊沿著地面斜坡往上拖運，然后在金字塔周圍以一種腳手架的方式層層堆砌。100，000人共用了20年的時間才完成的人類奇跡。胡夫金字塔建于埃及第四王朝第二位法老胡夫統(tǒng)治時期（約公元前2670年），被認(rèn)為是胡夫為自己修建的陵墓。在古埃及，每位法老從登基之日起，即著手為自己修筑陵墓，以求死后超度為神。胡夫大金字塔的4個斜面正對東、南、西、北四方，誤差不超過圓弧的3分，底邊原長230米，由于塔外層石灰石脫落，現(xiàn)在底邊減短為227米，傾角為51度52分。塔原高146．59米，因頂端剝落，現(xiàn)高136．5米，相當(dāng)于一座40層摩天大樓，塔底面呈正方形，占地5．29萬平方米。胡夫金字塔的塔身由大小不一的230萬塊巨石組成，每塊重量在1．5噸至160噸，石塊間合縫嚴(yán)密，不用任何粘合物。如把這些石頭鑿成平均一立方英尺的小塊并排列成行，其長度相當(dāng)于地球周長的2/3。胡夫金字塔工程浩大，結(jié)構(gòu)精細(xì)，其建造涉及測量學(xué)、天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)等各領(lǐng)域，被稱之為人類歷史上最偉大的石頭建筑，至今還有許多未被揭開的謎。2002年9月，“金字塔漫游者”機器人對胡夫金字塔內(nèi)的王后殯室南通道進(jìn)行探秘。這座金字塔的入口在北側(cè)面離地18米高處，經(jīng)入口的一段甬道下行通往深邃的地下室，上行則抵達(dá)國王殯室。殯室長10．43米、寬5．21米、高5．82米，與地面的垂直距離為42．28米，室內(nèi)僅一紅色花崗巖石棺，別無他物。另外塔內(nèi)已知還有王后殯室和地下墓室。雖然胡夫的金字塔被廣泛的認(rèn)同其是法老的陵墓，但因為至今也沒有在里面找到胡夫法老(又稱基奧普斯國王)的遺體，這使得人們對這座偉大的建筑物的具體作用產(chǎn)生了懷疑，于是各種猜測一時間不絕于耳。這座巨大的金字塔是人類建筑史上的偉大奇跡，這一點是毋庸置疑的。無論是從技術(shù)上還是藝術(shù)上，它在技術(shù)上展示了復(fù)雜的美，藝術(shù)上則是簡單的美。如今，七大奇觀中只有為首的金字塔經(jīng)受住了歲月千年的考驗留存下來。難怪埃及有句諺語說：“人類懼怕時間，而時間懼怕金字塔?！焙蚪鹱炙纳衿孢€不止于它的宏偉壯大，更離奇的是胡夫留下的咒語，至今仍在考驗著科學(xué)家們的智慧。德國烏爾姆姆教堂德國烏爾姆姆教堂教堂堂位于德國國巴登-符騰堡州烏烏爾姆市。。烏爾姆位位于德國南南部，一座座11萬人口的現(xiàn)現(xiàn)代化城市市。整個城城市布局圍圍繞著市中中心的敏斯斯特教堂展展開。這這座教堂是是典型的哥哥特式建筑筑，高度為為世界第一一。這座磚磚石結(jié)構(gòu)的的教堂從設(shè)設(shè)計到建成成經(jīng)歷了近近600年人世滄桑桑．凝結(jié)了了數(shù)代工匠匠的智慧和和血汗。烏爾姆敏斯斯特大教堂堂長126米，寬52米，共有三三座塔樓。。東側(cè)雙塔塔并立，西西側(cè)教堂主主塔高聳入入云，這是是世界上最最高的教堂堂鐘樓，十十分壯觀。。烏爾姆建建造一座大大教堂的計計劃始于1377年，同年6月30日埋下基石石。1392──1419年當(dāng)?shù)亟ㄖ煻餍粮窀裰鞒纸ㄔ煸齑u石架構(gòu)構(gòu)的教堂主主，設(shè)計高高度156米，但經(jīng)過過恩辛格極極其兒孫三三代人接力力賽的努力力，仍未能能實現(xiàn)設(shè)計計者的愿望望。15世紀(jì)末以后后，該教堂堂的建造斷斷斷續(xù)續(xù)，，幾經(jīng)反覆覆，教堂主主塔高度達(dá)達(dá)161.6米，一代又又一代留下下姓名的建建筑師和難難以計數(shù)的的石匠參與與壘建教堂堂主塔，直直到1890年在建筑師師拜爾的主主持下終于于實現(xiàn)了恩恩辛格的設(shè)設(shè)想。古代高層建建筑的特點點王權(quán)宗教建建筑結(jié)構(gòu)合理，，工藝精良良根據(jù)經(jīng)驗建建造一般不具備備居住和生生活條件高層建筑的的發(fā)展近代（19世紀(jì)）特點：新型型材料出現(xiàn)現(xiàn)，技術(shù)理理論進(jìn)步標(biāo)志性變革革：硅酸鹽水泥泥（1824年）轉(zhuǎn)爐煉鋼（（1856年）鋼筋混凝土土發(fā)明（1849年）電梯發(fā)明（（1857年）設(shè)計理論進(jìn)進(jìn)步容許應(yīng)力法法（1825年）極限平衡法法（19世紀(jì)末）超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)計算（1864）1856年英國人貝貝斯麥就發(fā)發(fā)明了底吹吹酸性轉(zhuǎn)爐爐煉鋼法，，這種方法法是近代煉煉鋼法的開開端，它為為人類生產(chǎn)產(chǎn)了大量廉廉價鋼，促促進(jìn)了歐洲洲的工業(yè)革革命?；炷镣恋牡陌l(fā)發(fā)明明故故事事1．鋼鋼筋筋混混凝凝土土是是一一位位()發(fā)明明的的A教師師B木匠匠C花匠匠D醫(yī)生生鋼筋筋混混凝凝土土最最早早的的發(fā)發(fā)明明者者和和使使用用者者是是法法國國花花匠匠莫莫尼尼埃埃。。他他于于1867年申請了了一項在在混凝土土中預(yù)埋埋鐵絲網(wǎng)網(wǎng)以加強強混凝土土薄管的的專利，，并在1867年巴黎世世博會上上展出了了鋼筋混混凝土制制作的小小船和花花盆。莫尼埃是是法國一一名普通通的花匠匠，每天天都要和和花盆打打交道。。當(dāng)時的的花盆都都是由普普通泥土土和低級級陶土燒燒制而成成，也就就是常見見的瓦盆盆，不堅堅固，一一碰就破破，因此此莫尼埃埃就用水水泥摻上上沙子制制造花盆盆，按現(xiàn)現(xiàn)在的說說法就是是混凝土土花盆。。混凝土土花盆果果然堅固固了許多多，尤其其是不怕怕壓，但但和瓦盆盆一樣也也有缺點點，就是是經(jīng)不起起撞擊。。莫尼埃埃又動腦腦筋改進(jìn)進(jìn)。他先先用細(xì)鋼鋼筋編成成花盆的的形狀，，然后在在鋼筋里里外兩面面都糊上上水泥砂砂漿，干干燥后，，花盆果果然非常常堅固耐耐用。1867年巴黎黎世博博會上上展出出了莫莫尼埃埃的成成果，，各國國的建建筑商商親眼眼目睹睹了鋼鋼筋混混凝土土的優(yōu)優(yōu)點，，這種種復(fù)合合材料料立刻刻受到到廣泛泛青睞睞，并并迅速速成為為世界界上木木工工工程建建筑中中的主主角之之一。。近代高高層建建筑代代表性性成果果美國芝加加哥保險險公司大大樓，生生鐵柱，，熟鐵梁梁標(biāo)志著現(xiàn)現(xiàn)代高層層的誕生生（1884年，11層）1882年建成的的Capital大樓，22層1894年建成的的公園街街大樓，，30層，118米高層建筑筑的發(fā)展展現(xiàn)代（19世紀(jì)末至至上世紀(jì)紀(jì)50年代）結(jié)構(gòu)體系系，計算算理論進(jìn)進(jìn)步結(jié)構(gòu)體系系方面，，純框架架結(jié)構(gòu)框框架剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)計算理論論方面，，力矩分分配法（（1932），破損階段段強度計計算法（（1922）此時期代代表作：：美國大都都會保險險公司大大樓（1909年，50層，206米）美國渥爾爾華斯大大樓（1913年，60層，241米）克萊斯勒勒大樓（（1929年，77層，319米）帝國大廈廈（1931年，102層，381米）上海國際際飯店（（1934年，23層，86米）高層建筑筑的發(fā)展展當(dāng)代（世世紀(jì)50年代至今今）結(jié)構(gòu)體系系，計算算理論進(jìn)進(jìn)步結(jié)構(gòu)體系系方面，，筒體結(jié)結(jié)構(gòu)，空空間桁架架理論方面面，隔震震減震，，空間結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計理論，，特別是是計算機機輔助設(shè)設(shè)計的出出現(xiàn)此時期代代表作：我國的成成就（上上海，香香港）中東地區(qū)區(qū)（英里里塔）本章主要要內(nèi)容高層建筑筑發(fā)展歷歷程高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計的主主要特點點高層建筑筑概念典型的高高層建筑筑高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計的主主要特點點荷載作用：豎向荷載載，水平荷荷載，地震震作用作用特點低層結(jié)構(gòu)：：水平荷載載可忽略高層建筑：：水平荷載載和地震作作用成為控控制因素建筑物的高高度對內(nèi)力力，位移的的影響線性關(guān)系二次關(guān)系四次關(guān)系隨著高度增增大，位移移增加最快快，彎矩次次之，軸力力最小高層建筑設(shè)設(shè)計要點較大的承載載能力較大的剛度度較小的側(cè)向向變形過大的側(cè)向向變形使人人感覺不舒舒服，影響響使用過大的側(cè)向向變形使得得二次結(jié)構(gòu)構(gòu)出現(xiàn)裂縫縫過大的側(cè)向向變形使主主體結(jié)構(gòu)出出現(xiàn)裂縫過大的側(cè)向向變形使結(jié)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)附附加內(nèi)力，，引起嚴(yán)重重后果抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)是設(shè)計的的關(guān)鍵高層建筑的的結(jié)構(gòu)類型型鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點：強度高，易易加工，斷斷面小，自自重輕，抗抗震好，工工期短。缺點：造價高，耐耐火性能不不好。發(fā)達(dá)國家多多采用鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，我國國隨著建筑筑高度增加加，也開始始采用鋼結(jié)結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)點：造價低，組組成組合結(jié)結(jié)構(gòu)，承載載能力高，，設(shè)計合理理抗震性能能好，剛度度大，防火火性能好。。我國和發(fā)發(fā)展中國家家多采用混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)。缺點：自重大，污污染環(huán)境，，斷面大本章主要內(nèi)內(nèi)容高層建筑發(fā)發(fā)展歷程高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的的主要特點點高層建筑概概念典型的高層層建筑高層建筑的的概念中國《高層建筑混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》《民用建筑設(shè)設(shè)計通則》《高層民用建建筑設(shè)計防防火規(guī)范》美國，7層或25米以上為高高層建筑法國，住宅50米以上，其其他28米以上日本，10層以上10層及10層以上，或或高度大于于28米住宅建筑筑，或者高高度大于24米的其他民民用建筑本章主要內(nèi)內(nèi)容高層建筑發(fā)發(fā)展歷程高層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的的主要特點點高層建筑概概念典型的高層層建筑典型的高層層建筑哈利法塔金茂大廈天津高銀117大廈上海中心哈利法塔介介紹迪拜的哈利利法塔是目目前世界上上最高的建建筑，由美美國SOM公司設(shè)計，，工程總承承包單位是是韓國三星星公司，我我國江蘇南南通六建集集團(tuán)承包土土建施工。。幕墻分別別由香港遠(yuǎn)遠(yuǎn)東，上海海力進(jìn)，陜陜西恒遠(yuǎn)三三家公司承承包。2004年9月開工，2010年1月竣工?？偪傇靸r15億美元。哈利利法法塔塔建建筑筑總總高高度度828米，混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)高度601米，基礎(chǔ)埋深深30米，總建筑面面積526700平方米，有效效層數(shù)162層，可容納12000人。高度之謎哈利法塔為保保持世界最高高的地位，鋼鋼結(jié)構(gòu)頂部設(shè)設(shè)置了直徑為為1200mm可活動的中心心鋼桅桿，可可由底部不斷斷加長，用油油壓設(shè)備不斷斷頂升，其預(yù)預(yù)留高度為200米。為此哈利利法塔始終不不宣布建筑高高度，直到2009年底，確認(rèn)5年內(nèi)世界各國國都不可能建建成更高的建建筑，才最后后確定828米的高度。2010年1月4日，哈利法塔塔舉行了開幕幕式，宣布正正式建成。結(jié)構(gòu)體系全鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)于于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，適合于超超高層建筑，，這是20世紀(jì)70年代的普遍共共識。這個時時期大量建造造300米以上的超高高層鋼結(jié)構(gòu)建建筑，如紐約約雙塔（412米），芝加哥哥西爾斯大廈廈（442米）。到了20世紀(jì)80年代，人們發(fā)發(fā)現(xiàn)純鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)不能滿足建建筑高度進(jìn)一一步升高的要要求，主要原原因是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗側(cè)剛度度提高難以跟跟上建筑高度度的增長。從從此，鋼筋混混凝土核心筒筒加外圍鋼結(jié)結(jié)構(gòu)成為超高高層的基本形形式。如金茂茂大廈（420米），臺北101（508米），上海環(huán)環(huán)球金融中心心（492米），上海中中心（632米）哈利法塔的結(jié)結(jié)構(gòu)體系哈利法塔結(jié)構(gòu)構(gòu)上做了前所所未有的重大大突破，采用用了下部混凝凝土結(jié)構(gòu)，上上部鋼結(jié)構(gòu)的的全新結(jié)構(gòu)體體系。601米以下為鋼筋筋混凝土剪力力墻結(jié)構(gòu)體系系，601~828米為鋼結(jié)構(gòu)，，其中601~760采用帶斜撐的的鋼框架。側(cè)移比比較：：紐約約世貿(mào)貿(mào)中心心，出出鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，，412米處最最大側(cè)側(cè)移1000mm；哈利利法塔塔混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)，，601處最大大側(cè)移移僅為為450mm。結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計按照照美國國規(guī)范范ACI318-02進(jìn)行混凝土土強度度等級級：127層以下下，C80；127層以上上，C60。地基基基礎(chǔ)：：樁基基礎(chǔ)，，194根現(xiàn)場場灌注注樁，，樁長長43米，直直徑1500mm，迪拜拜地下下水有有腐蝕蝕性，，樁混混凝土土采用用C60等級，，加25%粉煤灰灰和7%硅灰，，水灰灰比0.32。筏板基基礎(chǔ)：：厚度度3.75米，采采用C50自密實實混凝凝土，，加40%粉煤灰灰，水水灰比比0.34。典型的的高層層建筑筑哈利法法塔金茂大大廈天津高高銀117大廈上海中中心金茂大大廈【建設(shè)地地點】：中國國上海海浦東東新區(qū)區(qū)世紀(jì)紀(jì)大道道88號【開工日日期】：1994年5月【竣工日日期】：1999年4月【占地面面積】：2.3公頃【建筑面面積】：29萬平方方米【建筑層層數(shù)】：地上上88層，地地下3層【建筑高高度】：420.5米【結(jié)構(gòu)形形式】：鋼筋筋混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)【建筑造造價】：50億【投資單單位】：中國國金茂茂（集集團(tuán)））股份份有限限公司司【建筑設(shè)設(shè)計】：美國國芝加加哥SOM設(shè)計事事務(wù)所所,、主創(chuàng)創(chuàng)建筑筑師AdrianSmith【中方配配合設(shè)設(shè)計】：上海?，F(xiàn)代代建筑筑設(shè)計計（集集團(tuán)））有限限公司司典型的的高層層建筑筑哈利法法塔金茂大大廈天津高銀銀117大廈上海中心心天津高銀銀117大廈高銀中國國117大廈項目目總投資資為80億元，項項目選址址位于天津新技技術(shù)產(chǎn)業(yè)業(yè)園區(qū)（環(huán)外））中央商務(wù)務(wù)區(qū)內(nèi)，海泰泰東西大大街以北北、海泰泰南北大大街以西西、規(guī)劃劃路以南南、海泰泰內(nèi)環(huán)一一路以東東，大廈廈南面為為含有中中央商務(wù)務(wù)區(qū)地下下車庫出出入口的的廣場，，北面為為規(guī)劃的的二層特特色商店店區(qū)，東東西兩面面為規(guī)劃劃的商業(yè)街，總占地地面積33858平方米。。總建筑筑面積約約83萬m2。主要建設(shè)設(shè)一棟地地上117層的塔樓樓、東西西兩側(cè)附附帶4層裙樓。。首層至至92層將用作作甲級寫字字樓，93層至頂層層將用作作六星級級豪華商商務(wù)酒店店。建成成后預(yù)計計辦公人人數(shù)將達(dá)達(dá)到17590人；酒店店設(shè)置300間客房10項工程之之最