建筑結(jié)構(gòu)選型之高層建筑結(jié)構(gòu)綜述三

第二章高層建筑結(jié)構(gòu)綜述2-1國(guó)內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況2-2高層的特點(diǎn)3-3高層建筑結(jié)構(gòu)的類型3-4高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系

高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有100余年的歷史。多年來(lái)，世界上最高的高層建筑集中在美國(guó)、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高層建筑的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美國(guó)占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲占了84%，成了當(dāng)前世界最高建筑的中心。

表1

2-1國(guó)內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況1.我國(guó)高層建筑的發(fā)展(1)我國(guó)古代高層建筑的發(fā)展(2)我國(guó)近代高層建筑的發(fā)展2.國(guó)外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展2-1國(guó)內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況1.我國(guó)高層建筑的發(fā)展(1)我國(guó)古代高層建筑的發(fā)展公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15層簡(jiǎn)筒結(jié)構(gòu)，高50m)公元704年在西安建造了大雁塔(7層磚木結(jié)構(gòu)，總高64m)1.我國(guó)高層建筑的發(fā)展(1)我國(guó)古代高層建筑的發(fā)展公元1055年在河北定縣建造了料敵塔(11層筒體結(jié)構(gòu)，高82m)公元1056年山西建造了應(yīng)縣木塔(9層，高67m)，堪稱世界木結(jié)構(gòu)的奇跡(2)我國(guó)近代高層建筑的發(fā)展第一階段從新中國(guó)成立到60年代末初步發(fā)展，20層以下的框架結(jié)構(gòu)1959年建成的北京民族飯店(12層，高47.4m)1964年建成了北京民航大樓，(15層，高60.8m)1966年建成了廣州人民大廈(18層，高63m)第二階段為70年代20—30層，主要用于住宅、旅館、辦公樓1974年建成的北京飯店新樓(20層，高87.4m，是當(dāng)時(shí)北京最高的建筑)1976年建成的廣州白云賓館(33層、高114.05m)上海漕溪路20幢1216層剪力墻住宅樓；北京前三門(mén)40幢916層大模板施工的剪力墻住宅樓)北京飯店新樓廣州白云賓館：36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國(guó)內(nèi)首棟百米高層。第三階段為80年代僅19801983年所建的高層建筑就相當(dāng)于1949年以來(lái)30多年中所建高層建筑的總和。深圳發(fā)展中中心大大廈，(43層，高165.3m，加上天天線的的高度度共185.3m)，是我國(guó)國(guó)第一一座大型高高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑。第三階階段為為80年代廣州國(guó)國(guó)際大大廈，(63層，高高200m)第三階階段為為80年代北京京京廣中中心大大廈，(57層，高高208m)第三階階段為為80年代上海新新錦江江賓館館是一座座現(xiàn)代代化的的高級(jí)級(jí)賓館館，(總建筑筑面積積66060m2，共43層，總總高153.52m)靜安希希爾頓頓飯店店，(建筑面面積69224m2，包括塔塔樓43層，總總高143.62m)第三階階段為為80年代第四階階段從從90年代開(kāi)開(kāi)始（1）高層層建筑筑興建建速度度加快快1990——1994年間，每年年建成10層以上建筑筑在1000萬(wàn)平方米以以上，占全全國(guó)已建成成的高層建建筑的40%（2）超高層建建筑的發(fā)展展高層建筑的的發(fā)展及層層數(shù)和高度度增長(zhǎng)更快快，建成了了多座200米以上的高高層建筑高層100b.doc上海明天廣廣場(chǎng)：60層，238m，最高的框架架—剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)，98年建成。上海金茂大大廈，(鋼結(jié)構(gòu)，88層，高420m，是我國(guó)目前前最高的建建筑)第四階段從從90年代開(kāi)始金茂大廈內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)2.國(guó)外現(xiàn)代高高層建筑的的發(fā)展第一階段是19世紀(jì)中期以前，由由于主要建筑材料料是磚石和木材，，以及設(shè)計(jì)手段和和施工技術(shù)的限制制，歐美國(guó)家一般般只能建造6層及以下的建筑。。第二階段是19世紀(jì)中期開(kāi)始的20世紀(jì)50年代初1855年發(fā)明了電梯系統(tǒng)統(tǒng)，使人們建造更更高的建筑成為可可能家庭保險(xiǎn)公司大樓樓(HomeInsuranceBuilding)，11層，高55m，建于18841886年，采用鑄鐵框架架承重結(jié)構(gòu)，標(biāo)志志著一種區(qū)別于傳傳統(tǒng)砌筑結(jié)構(gòu)的新新結(jié)構(gòu)體系的誕生生從1884年到19世紀(jì)，，高層層建筑筑已經(jīng)經(jīng)發(fā)展展到了了采用用鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，，建筑筑物的的高度度越過(guò)過(guò)了100m大關(guān)。。1898年建成成的紐紐約ParkRow大廈（（30層，118m）是19世紀(jì)世世界上上最高高的建建筑。。世界上上最早早的鋼鋼筋混混凝土土框架架結(jié)構(gòu)構(gòu)高層層建筑筑，是是1903年在美美國(guó)辛辛辛那那提建建造的的因格爾爾斯大大樓，16層，高高64m。1931年美國(guó)國(guó)紐約約曼哈哈頓建建造了了102層、高高381m的著名名的帝國(guó)大大廈(EmpireStateBuilding)，它保持持世界界最高高建筑筑達(dá)41年之久久這一時(shí)時(shí)期,雖然高高層建建筑有有了比比較大大的發(fā)發(fā)展,但受到到設(shè)計(jì)計(jì)理論論和建建筑材材料的的限制制,結(jié)構(gòu)材材料用用量較較多、、自重重較大大，且且僅限限于框框架結(jié)結(jié)構(gòu)，，建于于非抗抗震區(qū)區(qū)第三階階段從從20世界50年代開(kāi)開(kāi)始由于在在輕質(zhì)質(zhì)高強(qiáng)強(qiáng)材料料、抗抗風(fēng)抗抗震結(jié)結(jié)構(gòu)體體系、、施工工技術(shù)術(shù)及施施工機(jī)機(jī)械等等方面面都取取得了了很大大進(jìn)步步以及及計(jì)算算機(jī)在在設(shè)計(jì)計(jì)中的的應(yīng)用用，使使得高高層建建筑飛飛速發(fā)發(fā)展美國(guó)是是世界界上高高層建建筑最最多的的國(guó)家家1972年在紐約建造了了世界貿(mào)貿(mào)易中中心大大樓(WorldTradeCenterTowers)，110層，高402m，鋼結(jié)構(gòu)1974年美國(guó)在芝加加哥又建成了了當(dāng)時(shí)世界最最高的西爾斯大廈(SearsTower)，110層，高443m，鋼結(jié)構(gòu)。進(jìn)入90年代，亞洲成成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展展最快的地區(qū)區(qū)，西太平洋洋沿岸的日本本、朝鮮、韓韓國(guó)、中國(guó)大大陸、臺(tái)灣、、新加坡和馬馬來(lái)西亞等國(guó)國(guó)家和地區(qū)，，陸續(xù)建成了了超過(guò)200m、300m的高層建筑。。1990年至今，世界界上新建的最最高建筑，幾幾乎全部集中中在這一地區(qū)區(qū)。高層9.doc一般高度的高高層建筑（80—150米）更是大量量興建朝鮮平壤市的的柳京飯店，地面以上101層，高305．4m，鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)位于馬來(lái)西亞亞吉隆坡的雙塔高層建筑筑，85層，高450m，鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)預(yù)期21世紀(jì)，亞洲將將成為新的高高層建筑中心心馬來(lái)西亞雙塔塔樓：88層，450米，框—筒結(jié)構(gòu)，1996臺(tái)北101101層，508米。預(yù)計(jì)2004年9月完工(1)世界高層建筑筑委員會(huì)1972年建議，將高高層建筑劃分分為以下四類類：第一類：916層，高度不超超過(guò)50m;第二類：1725層，高度不超超過(guò)75m;第三類：2640層，高度不超超過(guò)100m;第四類：40層以上，高度度100m以上。2-2高層建筑的特特點(diǎn)1、高層建筑的的分類：我國(guó)《民用建筑設(shè)計(jì)計(jì)通則》(JGJ37-87)中規(guī)定：10層及10層以上的民用用建筑和總高高度超過(guò)24m的公共建筑及及綜合性建筑筑為高層建筑。建筑高度超過(guò)過(guò)100m的建筑均為超高層建筑。(2)我國(guó)對(duì)高層建建筑的分類：：2高層建筑的特特點(diǎn)A.高層建筑中，，水平荷載和和地震作用對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起起著決定性的的作用。B.動(dòng)力反應(yīng)不可可低估；C.結(jié)構(gòu)軸向變形形、剪切變形形以及溫度、、沉降的影響響加劇；D.材料用量、工工程造價(jià)呈拋拋物線關(guān)系增增長(zhǎng)。荷載效應(yīng)的最最大值(軸力N、彎矩M和位移)可用下列式子子表達(dá)：N=WH=f(H)M=qH2/2=f(H2)=qH4/8EI=f(H4)高層建筑中，，水平荷載和和地震作用對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起起著決定性的的作用。內(nèi)力或位移=f(H4)M=f(H2)N=f(H)H結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位位移與高度H的關(guān)系2-3高層建筑的結(jié)結(jié)構(gòu)類型1鋼結(jié)構(gòu)2鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)3組合結(jié)構(gòu)1、鋼結(jié)構(gòu)的的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)是由由鋼板、熱熱軋型鋼和和冷加工成成型的薄壁壁型鋼制造造而成。與與其他材料料的結(jié)構(gòu)相相比具有以以下優(yōu)點(diǎn)：（1）材料強(qiáng)度度高，鋼材材質(zhì)量輕。。（2）韌性、塑塑性好。（2）材質(zhì)均勻勻。（3）制造簡(jiǎn)單單，施工周周期短。（4）密封性好好。鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有：（1）耐熱但不不耐火150攝氏度時(shí)強(qiáng)強(qiáng)度無(wú)變化化，600攝氏度時(shí)強(qiáng)強(qiáng)度約為0。（2）鋼材耐腐腐蝕性能差差，維護(hù)費(fèi)費(fèi)用高。2、鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用（1）大跨度鋼鋼結(jié)構(gòu)鋼屋架網(wǎng)架、網(wǎng)殼殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)拱架結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)建筑體形形上像鳥(niǎo)巢巢?？扇菁{納8萬(wàn)人。平面面為橢圓形形,長(zhǎng)軸340m短軸292m。屋蓋中間有有一個(gè)146m××76m的開(kāi)口，這這部分將設(shè)設(shè)計(jì)成開(kāi)合合屋蓋。采采用加肋薄薄壁箱形截截面，總總用鋼量達(dá)達(dá)16萬(wàn)t。天津奧林匹匹克體育場(chǎng)場(chǎng)俯瞰效果果圖“綠色奧運(yùn)運(yùn)”、“科科技奧運(yùn)””、“人文文奧運(yùn)”建筑底面面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點(diǎn)點(diǎn)高度53.00m，可容納觀眾眾數(shù)60,000。屋頂結(jié)構(gòu)采采用鋼桁架架懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)。屋面面桁架落地地，形似露露珠。國(guó)家大劇院院位于北京人人民大會(huì)堂堂西側(cè)，西西長(zhǎng)安街以以南，總占占地面積近近12公頃，總建建筑面積近近15萬(wàn)平方米，，總投資26.88億元，目前前已進(jìn)行過(guò)過(guò)網(wǎng)殼部分分設(shè)計(jì)與施施工驗(yàn)收審審查會(huì)議。。該工程外部部圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)網(wǎng)殼，是是半橢圓球球形，東西西長(zhǎng)軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設(shè)歌劇劇院（2416席）、音樂(lè)樂(lè)廳（2017席）及戲劇劇院（1040席）及公共共大廳等。。屋面采用用鈦金屬板板，整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)殼外環(huán)繞繞人工湖（（35500m2）,各種通道及及入口均設(shè)設(shè)在水下。設(shè)計(jì)為法國(guó)國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)場(chǎng)公司安德德魯建筑師師，北京市市建筑設(shè)計(jì)計(jì)研究院參參與主體設(shè)設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)構(gòu)用鋼量達(dá)達(dá)6750t，195kg/m。（2）重型廠房房結(jié)構(gòu)西安變壓器器廠（400t吊車）（3）高層建筑筑80年代我國(guó)建建造的11棟高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)基本上上都是國(guó)外外設(shè)計(jì)、施施工承建。。目前我國(guó)已已建和在建建的高度超超過(guò)100m的鋼結(jié)構(gòu)有有48棟。上海環(huán)球金金融中心由日本森大大廈株式會(huì)會(huì)社的全額額子公司森森海外株式式會(huì)社及日日本具有代代表性的銀銀行、保險(xiǎn)險(xiǎn)公司、商商社等36家企業(yè)，偕同政政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)協(xié)力基金(OECF)聯(lián)合投資的上海海環(huán)球金融中心心，總投資逾750億日元。位于陸陸家嘴金融貿(mào)易易區(qū)，建筑總面面積335,420平方米，地下3層，地上94層。建成后的高高度達(dá)460米?？傆娩摿苛?6000t，鋼筋混凝土核心心筒，外框鋼骨骨混凝土及鋼柱柱，目前正在施施工基礎(chǔ)。上海金茂大廈金茂大廈是由中中國(guó)上海對(duì)外貿(mào)貿(mào)易中心股份有有限公司獨(dú)家投投資5.6億美元建設(shè)的一一座88層的超高層大廈廈，建筑高度420.5米，建筑面積28.9萬(wàn)平方米，于1998年8月28日竣工?？傆糜娩摿?4000t，鋼筋混凝土核心心筒，外框鋼骨骨混凝土及鋼柱柱。設(shè)計(jì)者為美美國(guó)S.O.M事務(wù)所。央視新臺(tái)址央視新臺(tái)址建設(shè)設(shè)工程位于北京京朝陽(yáng)區(qū)東三環(huán)環(huán)中路、北京商商務(wù)中心區(qū)的核核心地段，占地地面積18.7萬(wàn)平方米，總建建筑面積55萬(wàn)平方米,230m。央視新臺(tái)址建設(shè)設(shè)工程總投資約約50億元人民幣，2003年10月開(kāi)工建設(shè)，2008年正式運(yùn)行。央視新臺(tái)址大連遠(yuǎn)洋大廈大連遠(yuǎn)洋大廈由由大連遠(yuǎn)洋運(yùn)輸輸公司、中遠(yuǎn)房房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司司與美國(guó)ESPIRIT公司聯(lián)合投資14.8億人民幣開(kāi)發(fā)的的集五星級(jí)酒店店和甲級(jí)寫(xiě)字樓樓為一體的智能能大廈?？偨ńㄖ娣e14.8萬(wàn)平方米。其中中：A座為五星級(jí)酒店店，地上51層，總高200.8m。鋼筋混凝土核心心筒，外框鋼框框架。設(shè)計(jì)、加加工、安裝全部部國(guó)產(chǎn)化。臺(tái)北101長(zhǎng)寬各150m，總面積30277m2，塔高508m，世界第一高，26層以上以8層為一單元。主主要由巨柱、核核心系統(tǒng)及外伸伸桁架梁。巨柱柱自地下5層至地上90層，最大尺寸為為2.4mx3m。直徑5.5m，中670t的阻尼器（4）高聳建筑電視塔、微波塔塔、通訊塔等東方明珠電視塔塔東方明珠廣播電電視塔座落在上上海浦東新區(qū)黃黃浦江畔，以其其468米的高度成為亞亞洲第一高塔塔。她于1991年3月開(kāi)始建造，1994年11月完工，總重量量達(dá)12萬(wàn)噸，總投資8.3億元人民幣。東方明珠塔由三三根直徑為九米米的擎天立柱、、太空艙、上球球體、下球體、、五個(gè)小球、塔塔座和廣場(chǎng)組成成。一.世界貿(mào)易中心簡(jiǎn)簡(jiǎn)介（1）1.世界貿(mào)易中心的的建筑形式1.撞機(jī)12.撞機(jī)21.倒塌瞬間1二、世界貿(mào)易中中心倒塌過(guò)程（（7）優(yōu)點(diǎn)：：造價(jià)價(jià)較低低，材材料來(lái)來(lái)源豐豐富，，可澆澆注成成各種種復(fù)雜雜斷面面形狀狀，可可以組組成多多種結(jié)結(jié)構(gòu)體體系；；可節(jié)節(jié)省鋼鋼材，，承載載能力力較高高，經(jīng)經(jīng)過(guò)合合理設(shè)設(shè)計(jì)，，可獲獲得較較好的的抗震震性能能。缺點(diǎn)：構(gòu)件件斷面大，，占據(jù)面間間大，自重重大廣州廣東國(guó)際大大廈(63層，200.18m)底層柱尺寸寸已達(dá)1.8*2.2m2鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)（1）優(yōu)點(diǎn)：在鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)基基礎(chǔ)上，充充分發(fā)揮鋼鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)良良的抗拉性性能以及混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗壓性性能進(jìn)一步減輕輕結(jié)構(gòu)重量量，提高結(jié)結(jié)構(gòu)延性（2）類型1)用鋼材加強(qiáng)強(qiáng)鋼筋混凝凝土構(gòu)件鋼骨鋼筋混混凝土構(gòu)件件鋼管鋼筋混混凝土構(gòu)件件2)部分抗側(cè)力力結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)，另另一部分采采用鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)（或部分分采用鋼骨骨鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)））3組合結(jié)構(gòu)鋼骨鋼筋混混凝土構(gòu)件件組合結(jié)構(gòu)鋼