高层建筑结构体系课件

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1、高 层 建 筑 结 构 体 系 1 第 二 节高 层 建 筑 结 构 与 造 型高 层 建 筑 造 型 设 计 与 结 构 密 切 相 关设 计 中 要 对 高 层 建 筑 的 受 力 特 点 和 结 构选 型 有 整 体 认 识 。结 构 构 思 也 可 成 为 高 层 建 筑 造 型 设 计 的基 点 与 灵 感 源 泉 。结 构 形 式 由 房 屋 性 质 、 层 数 、 高 度 和 在物 质 技 术 条 件 等 因 素 确 定 高 层 建 筑 结 构 体 系 2 一 、 从 建 筑 材 料 划 分 高 层 结 构 形 式 砌 体 结 构 普 通 砌 体 用 于 多 层 建 筑 ， 高

2、层 建 筑 用 配 筋 砌 体 钢 筋 混 凝 土 结 构 承 载 力 高 、 刚 度 好 、 抗 震 好 、 耐 火 耐 久 性 好 ； 自 重 大 、构 件 断 面 大 、 湿 作 业 、 施 工 周 期 长 。 钢 结 构 初 期 的 主 要 形 式 ， 自 重 轻 、 构 件 断 面 小 、 抗 震 好 、 施 工快 ； 用 钢 量 大 、 耐 火 性 差 、 造 价 高 。 钢 钢 筋 混 凝 土 混 合 结 构 钢 筋 混 凝 土 做 筒 体 或 剪 力 墙 ， 钢 框 架 依 附 其 上 承 受 竖 向荷 载 。 可 充 分 发 挥 两 种 材 料 的 优 势 。 高 层 建 筑

3、 结 构 体 系 3 二 、 高 层 建 筑 结 构 体 系 高 层 建 筑 结 构 特 点 ： 1、 高 度 大 、 竖 向 荷 载 大 ， 要 求 结 构 有 很 高 的 承 载力 。 2、 水 平 力 大 （ 风 和 地 震 产 生 ） ， 作 用 高 度 高 。 建筑 底 部 产 生 很 大 的 弯 矩 和 倾 覆 力 矩 。 3、 顶 部 位 移 大 。 会 造 成 轴 力 的 改 变 ， 偏 心 增 大 。要 求 具 有 很 好 的 抗 侧 力 抗 侧 向 位 移 的 性 能 。 4、 房 屋 易 产 生 扭 转 。 房 屋 刚 度 中 心 与 地 震 力 合 力作 用 线 相 距

4、 较 远 时 ， 则 产 生 附 加 扭 矩 。 要 求 结 构 中心 与 质 量 中 心 尽 量 接 近 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 4 设 计 要 求 结 构 要 有 足 够 得 强 度 和 抗 侧 推 刚 度 。 抗 震 设 计 到 达 到 “ 小 震 不 坏 、 大 震 不 倒 ” 结 构 要 有 一定 的 延 性 ， 即 塑 性 变 形 能 力 要 从 材 料 、 结 构 体 系 、 结 构 总 体 布 置 、 构 件 设 计 、 节点 连 接 构 造 上 采 取 措 施 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 5 高 层 建 筑 结 构 体 系 分 类 整 个 结 构 的 纵

5、向 与 横 向 全 部 由 框 架 单 一 构 件 组 成 的 体 系 1、 结 构 特 征 竖 向 承 重 由 框 架 组 成 ， 水 平 刚 度 小 、 承 载 力 低 、 位 移大 、 为 柔 性 结 构 体 系 。 2、 适 用 范 围 615层 ， 最 经 济 是 10层 ， 高 烈 度 地 区不 用 。 3、 特 点 空 间 较 大 、 平 面 布 置 灵 活 。 4、 柱 网 尺 寸 跨 度 49米 之 间 ， 梁 高 h=（ 1/151/10） L； 梁 宽 b=（ 1/21/3） h。 柱 截 面 高 不 小 于 300（ 矩 形 ） 350（ 圆 形 ） 高 宽 比不 大

6、于 3 5、 开 间 住 宅 3.34.5米 ， 公 建 6.67.5m 高 层 建 筑 结 构 体 系 6 高 层 建 筑 结 构 体 系 7 6、 纯 框 架 体 系 的 分 类 横 向 框 架 、 纵 向 框 架 、 纵 横 向 框 架 高 层 建 筑 结 构 体 系 8 竖 向 承 重 结 构 全 部 由 一 系 列 纵 或 横 向 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙组 成 1、 结 构 特 征 竖 向 承 重 由 纵 横 向 的 钢 筋 混 凝 土 墙 组 成 ， 类 似 与砖 混 结 构 的 砖 墙 换 成 钢 筋 混 凝 土 墙 ， 水 平 刚 度 大 、侧 位 移 小 、 为 刚

7、性 结 构 体 系 。 2、 适 用 范 围 理 论 上 可 达 100150层 ， 但 过 高 墙 会 增 厚 ， 使 用和 经 济 不 利 ， 宜 40层 以 下 。 非 地 震 区 150m， 7度区 可 达 130m， 8度 区 120m， 9度 区 70m。 3、 特 点 空 间 较 小 、 平 面 布 置 欠 灵 活 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 9 4、 结 构 布 置 与 建 筑 设 计 原 则 （ 1） 、 横 向 布 置 剪 力 墙 间 距 36.6m ， 刚 度 好 、 空 间 小 ， 用 于 住 宅 、旅 馆 等 。 （ 2） 、 纵 向 布 置 剪 力 墙 （

8、3） 、 纵 横 向 布 置 剪 力 墙 （ 4） 、 建 筑 物 高 宽 比 h/b 6 高 层 建 筑 结 构 体 系 10 高 层 建 筑 结 构 体 系 11 （ 1） 结 构 特 征筒 体 结 构 由 框 架 或 剪 力 墙 围 合 成 竖 向 井 筒 ， 并 以 各 层楼 板 将 井 筒 四 壁 相 互 连 接 起 来 ， 形 成 一 个 空 间 构 架 ，比 单 片 框 架 或 剪 力 墙 的 空 间 刚 度 大 得 多 ， 不 仅 能 承 受竖 向 荷 载 ， 而 且 能 承 受 很 大 的 水 平 荷 载 。 筒 体 结 构 适用 于 超 高 层 建 筑 ， 尤 其 在 地

9、震 区 更 能 显 示 其 优 越 性 。实 腹 式 筒 体 ： 由 剪 力 墙 围 合 的 筒 体 （ 墙 式 筒 体 、 墙 筒 ）空 腹 式 筒 体 ： 由 密 集 立 柱 围 合 的 筒 体 （ 框 架 式 筒 体 、 框筒 ） （ 2） 适 用 范 围 超 高 层 建 筑 都 用 筒 体 结 构 高 层 建 筑 结 构 体 系 12 （ 3） 特 点 可 将 受 力 构 件 集 中 ， 创 出 较 大 的 室 内 空 间 。 （ 4） 筒 体 结 构 的 布 置 常 用 平 面 形 状 有 ： 圆 形 、 椭 圆 形 、 矩 形 、 三 角 形 、 多 边形 等 。 轴 对 称 或

10、中 心 对 称 。矩 形 框 筒 ：长 短 边 比 不 宜 大 于 1.5。 框 筒 柱 距 不 宜 大 于3m； 个 别 可 扩 大 到 4.5m，但 不 宜 大 于 层 高 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 13 高 层 建 筑 结 构 体 系 14 用 框 架 支 承 剪 力 墙 下 部 采 用 框 架 适 用 于 空 间 需 求 。适 用 于 高 层 旅 馆 、 综 合 楼 等 。上 部 刚 度 大 ， 底 部 刚 度 小 ； 交 接 处 易 产 生 突 变 。设 计 中 要 考 虑 减 力 的 向 下 传 递 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 15北 京 中 国 大 饭 店 高

11、层 建 筑 结 构 体 系 16 地 上 21层 ， 底 下 2层 ， 高 76m底 层 层 高 6m， 标 准 层 2.95m， 3层 以 下 框 架 剪 力 墙 ， 四 层 以 上 剪 力 墙 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 17 1、 结 构 特 征 框 架 中 布 置 剪 力 墙 ， 并 使 楼 板 与 框 架 有 可 靠 连 接 的 结构 体 系 。 竖 向 荷 载 由 剪 力 墙 和 框 架 承 担 ， 水 平 荷 载 由 剪力 墙 承 担 。 2、 适 用 范 围 绝 大 多 数 高 层 建 筑 都 为 框 架 剪 力 墙 结 构 。 1525层 较多 ， 非 地 震 区 1

12、20m ， 7度 区 可 达 100m ， 8度 区 90m ， 9度区 40m 。 3、 特 点 结 构 布 置 较 灵 活 ， 为 现 常 用 结 构 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 18 4、 结 构 布 置 与 建 筑 设 计 的 原 则 1） 剪 力 墙 平 面 位 置 应 使 建 筑 结 构 相 协 调 。 利 用 山 墙 、 楼梯 电 梯 井 周 围 的 墙 。 （ 1） 地 震 区 应 纵 、 横 两 方 向 布 置 ， 非 地 震 区 可 单 横 向 。 （ 2） 宜 对 称 布 置 ， 设 在 建 筑 端 部 ， 平 面 变 化 及 净 荷 载 大的 部 位 。 （ 3

13、） 剪 力 墙 中 心 线 应 与 柱 形 心 重 合 ， 利 于 传 力 。 2） 剪 力 墙 高 度 布 置 上 应 贯 通 全 高 、 厚 度 不 变 ； 尽 量 不 开 洞 ，必 开 时 面 积 应 小 于 16% 3） 剪 力 墙 间 距 不 宜 过 大 L/B 4。 现 浇 板 , L/B 2。 5 装 配 板 （ L剪 力 墙 间 距 ， B房 屋 宽 度 ） 4） 建 筑 高 宽 比 不 宜 大 于 h/b=45 高 层 建 筑 结 构 体 系 19 高 层 建 筑 结 构 体 系 20 高 层 建 筑 结 构 体 系 21 有 筒 体 和 框 架 共 同 组 成 的 结 构

14、体 系1、 结 构 特 征 发 挥 筒 的 抗 侧 推 刚 度 强 特 点 ， 作 为 主 要 抗 侧 力 构 件 ， 承担 水 平 力 ， 框 架 承 担 重 力 荷 载 。 通 常 将 公 共 设 施 及 服 务 用 房 集 中 在 筒 内 ， 框 架 创 造 较大 使 用 空 间 。2、 结 构 类 型 核 心 筒 框 架 体 系 筒 布 置 在 核 心 框 架 布 置 在 外 围 。 p11图 1-10 多 筒 框 架 体 系 两 个 以 上 的 筒 与 框 架 组 合 。 p11图 1-11两 个 端 筒 +框 架 p12图 1-12核 心 筒 +端 筒 +框 架 p12图 1-13

15、核 心 筒 +角 筒 +框 架p11图 1-10 高 层 建 筑 结 构 体 系 22 核 心 筒 框 架 体 系 高 层 建 筑 结 构 体 系 23 有 两 个 及 以 上 的 筒 内 外 嵌 套 组 成1、 结 构 特 征 筒 筒 嵌 套 抗 侧 力 性 能 好 ， 形 成 的 内 部 空 间 较 大 ， 一 般内 筒 用 实 腹 筒 外 筒 用 空 腹 筒 。 内 外 筒 之 间 通 过 楼 板 连成 整 体 如 世 贸 中 心 、 香 港 合 和 中 心 和 深 圳 国 贸 大 厦 等 均 采 用该 结 构 体 系 。 外 筒 开 窗 面 积 不 宜 大 于 50%， 不 得 大 于

16、 60% 内 筒 长 宽 均 不 应 小 于 外 筒 的 1/32、 适 用 范 围 30层 以 上 。 办 公 旅 馆 等 超 高 层 建 筑 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 24 高 层 建 筑 结 构 体 系 25 （ 5） 筒 体 结 构 的 类 型（ 1） 单 筒 结 构 ： 单 筒 很 少 单 独 使 用 ， 通 常 和 框 架 组 合 ，根 据 二 者 位 置 关 系 的 不 同 ， 有 外 筒 内 框 架 和 内 筒 外 框架 两 种 布 置 方 式 。 （ 2） 筒 中 筒 结 构 ： 内 外 套 置 的 几 层 筒 体 ， 内 外 筒 之 间 通 过 楼 板 连 成 整

17、 体 ， 筒 中 筒 比 单 筒 有 更 好 的 抗 推 能 力 。如 世 贸 中 心 、 香 港 合 和 中 心 和 深 圳 国 贸 大 厦 等 均 采 用 该结 构 体 系 。外 筒 开 窗 面 积 不 宜 大 于 50%， 不 得 大 于 60% 内 筒 长 宽 均 不 应 小 于 外 筒 的 1/3（ 3） 束 筒 结 构 ： 若 干 个 筒 体 相 并 列 ， 美 国 芝 加 哥 西 尔斯 大 厦 就 是 采 用 的 束 筒 结 构 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 26 若 干 个 筒 体 相 并 列 ， 连 结 成 一 个 结 构 体 系 。1、 结 构 特 征 束 筒 抗 弯

18、 能 力 抗 剪 能 力 及 抗 侧 移 刚 度 得 到 极大 提 高 。 每 一 个 筒 单 元 可 以 是 不 同 的 平 面 形 式 ， 可 以 在不 同 的 高 度 终 止 ， 不 影 响 结 构 完 整 性 。2、 适 用 范 围 高 烈 度 110层 以 下 建 筑 美 国 芝 加 哥 西 尔 斯 大 厦 就 是 采 用 的 束 筒 结 构 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 27 高 层 建 筑 结 构 体 系 28 三 、 高 层 建 筑 造 型 设 计 结 构 与 工 程 技 术 ， 功 能 ， 气 流 与 地 震 因 素 ， 环 境 规 划与 艺 术 ， 采 光 1、 满

19、足 功 能 要 求 功 能 为 建 筑 之 根 本 ， 但 不 可 机 械 的 依附 ， 否 则 成 为 功 能 主 义 。 2、 创 造 美 的 空 间 环 境 建 筑 内 部 空 间 外 部 形 象 尺 度 、对 比 、 体 量 、 虚 实 、 韵 律 、 均 衡 。 3、 符 合 结 构 及 受 力 特 点 不 同 于 低 层 和 多 层 建 筑 ， 水 平力 成 为 主 要 因 素 ， 抗 侧 移 高 厚 比 。 风 力 要 求 体 型 流畅 流 体 力 学 。 4、 周 密 考 虑 周 围 环 境 因 素 规 划 要 求 ， 第 五 立 面 （ 泰 山大 酒 店 ） ， 阴 影 区

20、对 周 围 的 影 响 ， 缝 隙 缝 和 涡 流 。 高 层 建 筑 结 构 体 系 29 1、 方 形 和 棱 主 体 深 圳 国 际 贸 易 中 心 ， 迈 阿 米 地 铁 机 关大 楼 （ 结 构 选 型 p63）2、 圆 柱 和 椭 圆 柱 体 p63a、 e；3、 三 棱 主 体 广 州 汽 车 大 厦 、 美 国4、 角 锥 和 收 分 体 芝 加 哥 第 一 国 家 银 行 60层 （ 结 构 选 型 p61）5、 其 它 形 式 十 字 型 新 月 型 加 拿 大 多 伦 多 市 政 厅 Y 型 北 京 便 门 住 宅 、 大 连 胜 利 路 住 宅 结 构 选 型 p105

21、） L 型 图 2-16 梯 型 图 2-17 高 层 建 筑 结 构 体 系 30 深 圳 国 际 贸 易 中 心 高 层 建 筑 结 构 体 系 31 高 层 建 筑 结 构 体 系 32 方 形 和 棱 主 体 高 层 建 筑 结 构 体 系 33 高 层 建 筑 结 构 体 系 34 圆柱和椭圆柱体 高 层 建 筑 结 构 体 系 35 高 层 建 筑 结 构 体 系 36 高 层 建 筑 结 构 体 系 37 角锥和收分体 高 层 建 筑 结 构 体 系 38 1、 其 它 形 式 高 层 建 筑 结 构 体 系 39 高 层 建 筑 结 构 体 系 40 高 层 建 筑 结 构 体

22、 系 41 高 层 建 筑 结 构 体 系 42 高 层 建 筑 结 构 体 系 43 高 层 建 筑 结 构 体 系 44 高 层 建 筑 结 构 体 系 45 高 层 建 筑 结 构 体 系 46 高 层 建 筑 的 发 展 原 因一 种 是 确 因 土 地 紧 张 向 高 发 展 香 港 、 东 京 、 新 加 坡 一 种 是 为 某 种 象 征 ， 或 轰 动 效 果 中 国 上 海 、 迪 拜 、 双 塔结 构 的 发 展 趋 势 有 以 下 几 方 面 ： 高 层 建 筑 结 构 体 系 47 高层建筑结构设计要解决的核心问题是建立有效的抗水平力的竖向抗推系统。 框 架 剪 力 墙

23、 筒 体 框 筒 框 筒 中 增 设 支 撑 或 斜 向 抗 剪 墙 板 高 层 建 筑 结 构 体 系 48 高 层 建 筑 结 构 体 系 49 高 层 建 筑 结 构 体 系 50 高 层 建 筑 结 构 体 系 51 高 层 建 筑 结 构 体 系 52 建 筑 越 高 结 构 面 积 比 重 大 ， 不 经 济 自 重 大 地 震 水 平 作 用 大 ， 对 结 构 不 利 苯 大 的 构 件 影 响 建 筑 创 作 和 美 观轻 质 材 料 ： 轻 骨 料 混 凝 土 、 轻 型 隔 墙 、 轻 质 外 墙 板高 强 材 料 ： 高 强 钢 、 高 强 混 凝 土 （ 多 层 中 常 用 C25、 C30 高 强 C80C120， C400。 我 国 可 生 产 C60C80） 型 钢 混 凝 土 ： 钢 筋 混 凝 土 中 的 钢 筋 换 成 型 钢钢 管 混 凝 土 ： 在 钢 管 内 灌 注 混 凝 土 。轻 骨 料 混 凝 土 ： 骨 料 强 度 大 密 度 小高 性 能 混 凝 土 ： 抗 弯 、 折 能 力 强 ， 弹 性 韧 性 强