《多高層建筑結(jié)構(gòu)》課件

多高層建筑結(jié)構(gòu)本課程將深入探討多高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理、施工技術(shù)和安全規(guī)范。了解不同類型的多高層建筑結(jié)構(gòu)，并學(xué)習(xí)如何設(shè)計和建造安全可靠的結(jié)構(gòu)。課程大綱高層建筑的特點高聳的建筑結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的施工流程，多樣的設(shè)計理念。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式框架結(jié)構(gòu)，核心筒結(jié)構(gòu)，斜柱結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，外包鋼結(jié)構(gòu)。高層建筑的荷載計算水平荷載，垂直荷載，溫度荷載，地震荷載，風(fēng)荷載。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計受壓構(gòu)件設(shè)計，受拉構(gòu)件設(shè)計，抗剪構(gòu)件設(shè)計，構(gòu)件連接設(shè)計。高層建筑的特點高聳高層建筑通常比周圍建筑高得多，它們可以是城市天際線的標(biāo)志性特征。復(fù)雜高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮各種因素，如風(fēng)荷載、地震荷載和溫度變化。高效高層建筑可以有效地利用土地，在有限的空間內(nèi)容納更多的人口或商業(yè)活動。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)由柱和梁組成，承受著建筑物的主要荷載。它具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價低廉等優(yōu)點。核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)部的鋼筋混凝土核心筒支撐，承受著建筑物的主要荷載。它具有抗震性能強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。斜柱結(jié)構(gòu)斜柱結(jié)構(gòu)由斜柱和橫梁組成，可以有效地提高建筑物的抗震性能，降低建筑物的整體重量。剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土墻體組成，可以有效地抵抗水平荷載，提高建筑物的抗震性能。框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。它由鋼筋混凝土柱、梁、板組成，通過節(jié)點連接在一起，形成一個整體的承重體系。框架結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能和抗風(fēng)性能，同時施工方便，造價相對較低。常見的框架結(jié)構(gòu)形式有：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)等。近年來，為了提高建筑的抗震性能，框架結(jié)構(gòu)中也常采用部分鋼結(jié)構(gòu)或混凝土剪力墻等形式，形成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。核心筒結(jié)構(gòu)抗側(cè)力核心筒結(jié)構(gòu)作為建筑物的主要抗側(cè)力構(gòu)件，能夠有效地抵抗風(fēng)荷載和地震荷載。空間利用率核心筒結(jié)構(gòu)將電梯、樓梯等功能區(qū)域集中布置，有效地提高了建筑空間利用率。斜柱結(jié)構(gòu)斜柱結(jié)構(gòu)是指將傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中的部分豎向柱子改為傾斜的柱子，以提高建筑物的抗側(cè)剛度和承載能力。斜柱結(jié)構(gòu)主要用于高層建筑的抗震設(shè)計，其主要特點是：結(jié)構(gòu)形式靈活，抗震性能好，美觀大方，但施工難度較大。剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。它主要由垂直于地面的墻體組成，具有良好的抗側(cè)力性能。剪力墻結(jié)構(gòu)能夠有效地抵抗水平荷載，如地震荷載和風(fēng)荷載。它通常與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，以提高建筑物的整體抗震能力。剪力墻結(jié)構(gòu)的施工較為復(fù)雜，需要使用特殊的模板和鋼筋，但其造價相對較低。在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)通常作為核心筒結(jié)構(gòu)的補充，以提高建筑物的抗震性能。外包鋼結(jié)構(gòu)美觀性外包鋼結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)各種建筑造型和設(shè)計，提升建筑美觀度。靈活性和可變性外包鋼結(jié)構(gòu)的靈活性和可變性，允許在施工過程中進(jìn)行調(diào)整和修改。施工效率外包鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制化程度高，施工速度快，可以縮短工期。高層建筑的荷載計算1水平荷載風(fēng)荷載、地震荷載等2垂直荷載自重荷載、活荷載等3溫度荷載溫度變化引起的膨脹和收縮水平荷載風(fēng)荷載風(fēng)力對高層建筑產(chǎn)生顯著的水平推力，會影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計時需要考慮不同高度、方向和風(fēng)速對建筑物的風(fēng)壓影響。地震荷載地震發(fā)生時，會產(chǎn)生水平方向的地震力，對高層建筑造成極大的破壞?？拐鹪O(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，需要滿足抗震規(guī)范的要求。其他荷載除了風(fēng)荷載和地震荷載外，高層建筑還會受到其他水平荷載的影響，例如車輛撞擊荷載、施工荷載等，設(shè)計時也需要考慮。垂直荷載自重荷載建筑物本身的重量，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝飾裝修等。活荷載使用過程中產(chǎn)生的可變荷載，例如人員、家具、設(shè)備等。雪荷載寒冷地區(qū)考慮的雪的重量，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件確定。溫度荷載太陽輻射建筑物表面吸收太陽熱量，引起溫度變化，進(jìn)而產(chǎn)生溫度荷載?；馂?zāi)影響火災(zāi)發(fā)生時，結(jié)構(gòu)溫度急劇升高，影響結(jié)構(gòu)的承載力。季節(jié)變化不同季節(jié)氣溫差異導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度變化，需要考慮其影響。地震荷載地震力地震力是由于地面運動引起的慣性力，它會對建筑物產(chǎn)生水平和垂直方向的沖擊。地震烈度地震烈度是指地震對地面和建筑物的影響程度，通常用地震烈度表來表示。抗震設(shè)計抗震設(shè)計旨在使建筑物在發(fā)生地震時能夠抵抗地震力，并確保建筑物的安全。風(fēng)荷載1風(fēng)壓風(fēng)荷載的大小與風(fēng)速的平方成正比。2風(fēng)向風(fēng)向會影響風(fēng)荷載的分布和作用點。3建筑形態(tài)建筑物的形狀和高度也會影響風(fēng)荷載的大小和方向。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1受壓構(gòu)件柱，墻等2受拉構(gòu)件梁，板等3抗剪構(gòu)件剪力墻，框架梁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)建筑物的荷載和使用要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計算，確定構(gòu)件的尺寸、配筋，以及連接方式等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的強度和耐久性，并且成本相對較低，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式。受壓構(gòu)件設(shè)計軸心受壓考慮材料強度、截面尺寸、荷載大小等因素進(jìn)行設(shè)計，確保構(gòu)件安全可靠。偏心受壓考慮偏心距、力矩等因素的影響，進(jìn)行相應(yīng)的計算和驗算，保證構(gòu)件的穩(wěn)定性?？箯澇休d力考慮構(gòu)件的彎曲強度和變形能力，確保構(gòu)件在荷載作用下能夠承受彎曲應(yīng)力并保持穩(wěn)定。穩(wěn)定性考慮構(gòu)件的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性，確保構(gòu)件在荷載作用下不會發(fā)生失穩(wěn)。受拉構(gòu)件設(shè)計鋼筋配置根據(jù)受拉構(gòu)件的截面尺寸、荷載大小和材料強度等因素，選擇合適的鋼筋配置。錨固措施確保鋼筋在受拉構(gòu)件中牢固地錨固，防止鋼筋滑移或斷裂。裂縫控制控制受拉構(gòu)件的裂縫寬度，避免對建筑物造成不利影響。抗剪構(gòu)件設(shè)計剪力墻抗剪能力強，用于抵抗水平荷載，提高建筑物的整體穩(wěn)定性。梁承受彎矩和剪力，連接柱子，傳遞荷載。柱子承受軸向壓力和剪力，支撐樓板和梁，傳遞荷載。構(gòu)件連接設(shè)計連接類型常見的連接類型包括焊接、螺栓連接和鉚接，每種類型都有其優(yōu)點和缺點。強度要求連接的強度必須滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，確保建筑物的安全和穩(wěn)定性。施工工藝連接的施工過程需要嚴(yán)格控制，確保連接的質(zhì)量和可靠性。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計材料選擇鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要根據(jù)建筑物的具體情況選擇合適的鋼材。通常需要考慮鋼材的強度、韌性、抗腐蝕性等因素。結(jié)構(gòu)分析對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定其承載能力和穩(wěn)定性，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。節(jié)點設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點是連接不同構(gòu)件的關(guān)鍵部位，需要進(jìn)行精心設(shè)計，確保連接的強度和可靠性。施工圖紙根據(jù)設(shè)計方案繪制施工圖紙，為施工提供詳細(xì)的指導(dǎo)。柱與梁的連接柱與梁的連接是高層建筑結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點，直接影響著整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。常用的連接方式包括焊接、螺栓連接和預(yù)埋件連接，選擇合適的連接方式取決于結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和施工條件。連接節(jié)點的強度、剛度和耐久性是保證高層建筑安全和耐久性的關(guān)鍵要素。節(jié)點設(shè)計1承載力節(jié)點需要承受來自梁柱的集中力，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2構(gòu)造復(fù)雜高層建筑的節(jié)點設(shè)計往往需要考慮多種力學(xué)因素，設(shè)計方案復(fù)雜。3施工工藝節(jié)點的施工需要精確的尺寸控制和高水平的焊接技術(shù)?；A(chǔ)設(shè)計1地基承載力確定地基承載力，確?；A(chǔ)安全2基礎(chǔ)類型選擇合適的類型，如獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等3基礎(chǔ)尺寸根據(jù)荷載計算和地基情況確定基礎(chǔ)尺寸地基處理地基加固對于承載力不足的軟弱地基，需要進(jìn)行地基加固處理，例如：樁基礎(chǔ)、地基注漿、CFG樁等。地基改良通過添加材料或改變土壤結(jié)構(gòu)來提高地基承載力，例如：碎石樁、粉噴樁、深層攪拌樁等。地下水控制對于地下水位較高的情況，需要采取降水措施或設(shè)置防水層，防止地下水對地基的影響?？拐鹪O(shè)計抗震等級根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防烈度和重要性等級，確定其抗震等級。結(jié)構(gòu)體系選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，例如框架結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)，以提高抗震性能。抗震構(gòu)造措施采取一系列抗震構(gòu)造措施，例如節(jié)點設(shè)計、鋼筋配置和混凝土強度控制，以增強結(jié)構(gòu)的抗震能力。隔震和減震技術(shù)采用隔震和減震技術(shù)，可以有效地減少地震對建筑物的影響?？拐饦?gòu)造要求構(gòu)件連接確保構(gòu)件連接牢固，并能有效地傳遞地震荷載。節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計應(yīng)考慮抗震性能，避免因節(jié)點破壞而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)失效。開洞控制墻體和樓板開洞應(yīng)控制尺寸和位置，避免削弱結(jié)構(gòu)的抗震能力。墻體加固對薄弱部位的墻體進(jìn)行加固，提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。隔震設(shè)計隔震支座隔震支座是一種常用的隔震裝置，它可以有效地降低地震對建筑物的沖擊?；瑒痈粽鹣到y(tǒng)滑動隔震系統(tǒng)利用摩擦力和滑移原理來隔絕地震能量，適用于高層建筑和大型設(shè)施。減震設(shè)計減少地震造成的結(jié)構(gòu)破壞提高建筑物的安全性和舒適性保護(hù)建筑物內(nèi)部人員和設(shè)施BIM技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用BIM技術(shù)在高層建筑設(shè)計、施工和運營中發(fā)揮著越來越重要的作用。BIM可以提高設(shè)計效率，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，減少施工成本和時間，以及提高建筑運營效率和安全性。BIM技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：建筑信息模型的建立和應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計施工模擬和進(jìn)度控制建筑運營和維護(hù)管理案例分析本課程將以上海中心大廈為例，分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題。上海中心大廈是