高层建筑结构体系.ppt

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1、第二节第二节高层建筑结构与造型高层建筑高层建筑造型造型设计与设计与结构结构密切相关密切相关设计中要对高层建筑的受力特点和设计中要对高层建筑的受力特点和结构结构选型选型有整体认识。有整体认识。结构构思也可成为高层建筑造型设计的结构构思也可成为高层建筑造型设计的基点与灵感源泉。基点与灵感源泉。结构形式结构形式由房屋性质、层数、高度和物由房屋性质、层数、高度和物质技术条件等因素确定质技术条件等因素确定 一一 、从建筑材料划分高层结构形式、从建筑材料划分高层结构形式砌体结构砌体结构 普通砌体用于多层建筑，高层建筑用配筋砌体。普通砌体用于多层建筑，高层建筑用配筋砌体。钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 承载力

2、高、刚度好、抗震好、耐火耐久性好；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。自重大、构件断面大、湿作业、施工周期长。钢结构钢结构 是初期的主要形式，自重轻、构件断面小、抗初期的主要形式，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。震好、施工快；用钢量大、耐火性差、造价高。钢钢钢筋混凝土混合结构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上承受竖向荷载。可充分发挥两种材料的优势。二、高层建筑结构体系二、高层建筑结构体系高层建筑结构特点：高层建筑结构

3、特点：1 1、高度大、竖向荷载大高度大、竖向荷载大，要求结构有很高的承，要求结构有很高的承载力。载力。2 2、水平力大水平力大（风和地震产生），作用高度高。（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。建筑底部产生很大的弯矩和倾覆力矩。3 3、顶部位移大顶部位移大。会造成轴力的改变，偏心增大。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。要求具有很好的抗侧力抗侧向位移的性能。4 4、房屋易、房屋易产生扭转产生扭转。房屋刚度中心与地震力合。房屋刚度中心与地震力合力作用线相距较远时，则产生附加扭矩。要求结力作用线相距较远时，则产生附加扭矩。要求结构中心与质量中

4、心尽量接近。构中心与质量中心尽量接近。 设计要求设计要求结构要有足够得强度和抗侧推刚度。结构要有足够得强度和抗侧推刚度。抗震设计要达到抗震设计要达到“小震不坏、中震可修、大震小震不坏、中震可修、大震不倒不倒”,结构要有一定的延性，即塑性变形能结构要有一定的延性，即塑性变形能力。力。要从材料、结构体系、结构总体布置、构件设要从材料、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。计、节点连接构造上采取措施。高层建筑结构体系分类高层建筑结构体系分类 整个结构的纵向与横向全部由框架单一构件组成的体系整个结构的纵向与横向全部由框架单一构件组成的体系1、结构特征、结构特征 竖向承重由框架组成，

5、水平刚度小、承载力低、位移大、为柔性结构体系。2、适用范围、适用范围615层，最经济是10层，高烈度地区不用。3、特、特 点点 空间较大、平面布置灵活。4、柱网尺寸、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）高宽比不大于35、开间、开间 住宅3.34.5米，公建6.67.5m6、纯框架体系的分类、纯框架体系的分类 横向框架、纵向框架、纵横向框架横向框架、纵向框架、纵横向框架1、结构特征、结构特征 竖向承重由纵横向的钢筋混凝土墙组成，类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

6、，水平刚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、为刚性结构体系。度大、侧位移小、为刚性结构体系。2 2、适用范围、适用范围 理论上可达理论上可达100100150150层，但过高墙会增厚，层，但过高墙会增厚，使用和经济不利，宜使用和经济不利，宜4040层以下。非地震区层以下。非地震区150m150m，7 7度区可达度区可达130m130m，8 8度区度区120m120m，9 9度区度区70m70m。3 3、 特特 点点 空间较小、平面布置欠灵活。空间较小、平面布置欠灵活。竖向承重结构全部由一系列纵或横向钢筋混凝土剪力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。墙组成

7、。4、 结构布置与建筑设计原则结构布置与建筑设计原则 （1 1）横向布置剪力墙）横向布置剪力墙 间间距距 3 36.6m6.6m，刚度好、空间，刚度好、空间小，用于住宅、旅馆等。小，用于住宅、旅馆等。（2 2）纵向布置剪力墙）纵向布置剪力墙 （3 3）纵横向布置剪力墙）纵横向布置剪力墙 （4 4）建筑物高宽比）建筑物高宽比 h/bh/b6 6（1 1）结构特征）结构特征筒体结构由筒体结构由框架框架或或剪力墙剪力墙围合成竖向井筒，并以各围合成竖向井筒，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，不仅架，比单

8、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。能承受竖向荷载，而且能承受很大的水平荷。 筒体结构适用于超高层建筑，尤其在地震区更能筒体结构适用于超高层建筑，尤其在地震区更能显示优越性。显示优越性。实腹式筒体：实腹式筒体：由剪力墙围合的筒体（墙式筒体、墙由剪力墙围合的筒体（墙式筒体、墙筒）筒）空腹式筒体：空腹式筒体：由密集立柱围合的筒体（框架式筒体、由密集立柱围合的筒体（框架式筒体、框筒）框筒）矩形框筒矩形框筒：长短边比不宜大于长短边比不宜大于1.51.5。 框筒柱距不宜大框筒柱距不宜大于于3m3m；个别可扩大；个别可扩大到到4.5m4.5m，但不宜大，但不宜大于层

9、高。于层高。 （2 2）适用范围）适用范围 超高层建筑都用筒体结构超高层建筑都用筒体结构（3 3）特点）特点可将受力构件集中，创出较大的室内空间。可将受力构件集中，创出较大的室内空间。（4 4） 筒体结构的布置筒体结构的布置 常用平面形状有：圆形、椭圆形、矩形、三角形、常用平面形状有：圆形、椭圆形、矩形、三角形、多边形等。轴对称或中心对称。多边形等。轴对称或中心对称。 用框架支承剪力墙用框架支承剪力墙 下部采用框架适用于空间需求。下部采用框架适用于空间需求。 适用于高层旅馆、综合楼等。适用于高层旅馆、综合楼等。 上部刚度大，底部刚度小；交接处易产上部刚度大，底部刚度小；交接处易产生突变。设计中

10、要考虑剪力的向下传递。生突变。设计中要考虑剪力的向下传递。北京中国大饭店北京中国大饭店地上地上2121层，层，底下底下2 2层，层，高高76m76m底层层高底层层高6m6m，标准层标准层2.95m2.95m，3 3层以下框层以下框架架剪力剪力墙，四层以墙，四层以上剪力墙。上剪力墙。 1 1、结构特征、结构特征 框架中布置剪力墙，并使楼板与框架有可靠框架中布置剪力墙，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，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。水平荷载由剪力墙承担。2 2、适用范围、适用范围 绝大多数高层建筑都为框架剪力墙结构。绝大多数高层建筑

11、都为框架剪力墙结构。15152525层较多，非地震区层较多，非地震区120m120m，7 7度区可达度区可达100m100m，8 8度区度区90m90m，9 9度区度区40m40m。3 3、特、特 点点 结构布置较灵活，为现常用结构。结构布置较灵活，为现常用结构。（1 1）剪力墙平面位置剪力墙平面位置 应使建筑结构相协调。利用应使建筑结构相协调。利用山墙、楼梯电梯井周围的墙。山墙、楼梯电梯井周围的墙。 1 1）地震区应纵、横两方向布置，非地震区可单）地震区应纵、横两方向布置，非地震区可单横向。横向。 2 2）宜对称布置宜对称布置，设在建筑端部，平面变化及净，设在建筑端部，平面变化及净荷载大的部

12、位。荷载大的部位。 3 3）剪力墙中心线应与柱形心重合，利于传力。）剪力墙中心线应与柱形心重合，利于传力。（2 2）剪力墙高度布置上应贯通全高、厚度不变；剪力墙高度布置上应贯通全高、厚度不变；尽量不开洞，必开时面积应小于尽量不开洞，必开时面积应小于16%16%（3 3）剪力墙间距不宜过大剪力墙间距不宜过大 现浇板现浇板, L/B, L/B4 4。装配板。装配板L/B L/B 2.5 2.5 （L L剪力墙间距，剪力墙间距，B B房屋宽度）房屋宽度）（4 4）建筑高宽比不宜大于建筑高宽比不宜大于h/b=4h/b=45 54 4、结构布置与建筑设计的原则、结构布置与建筑设计的原则 上海华亭宾馆上海

13、华亭宾馆地下层、地上地下层、地上29层，部分纵横墙为剪力墙，纵向框架层，部分纵横墙为剪力墙，纵向框架由筒体和框架共同组成的结构体系由筒体和框架共同组成的结构体系1 1、结构特征、结构特征 发挥筒的抗侧推刚度强特点，作为主要抗侧力构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。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。造较大使用空间。2 2、结构类型、结构类型 核心筒框架体系核心筒框架体系筒布置在核心框架布置在外围。筒布置在核心框架布置在外围。p11p11图图1-101-1

14、0 多筒框架体系多筒框架体系两个以上的筒与框架组合。两个以上的筒与框架组合。 p11p11图图1-111-11两个端筒两个端筒+ +框架框架 p12p12图图1-121-12核心筒核心筒+ +端筒端筒+ +框架框架 p12p12图图1-131-13核心筒核心筒+ +角筒角筒+ +框架框架核心筒框架体系核心筒框架体系 筒在核心框架在外筒在核心框架在外多筒框架体系多筒框架体系 - 两个端筒两个端筒+框架框架核心筒核心筒+端筒端筒+框架框架核心筒核心筒+角筒角筒+框架框架核心筒框架剪力墙体系核心筒框架剪力墙体系 有两个及以上的筒内外嵌套组成有两个及以上的筒内外嵌套组成1、结构特征、结构特征筒筒嵌套抗

15、侧力性能好，形成的内部空间较大，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。均采用该结构体系。 外筒开窗面积不宜大于外筒开窗面积不宜大于50%50%，不得大于，不得大于60%60% 内筒长宽均不应小于外筒的内筒长宽均不应小于外筒的1/31/32 2、适用范围、适用范围 3030层以上。办公旅馆等层以上。办公旅馆等超高层超高层建筑。建筑。（1 1）单筒结构单筒结构：单筒很少单独使用，通常

16、和框架：单筒很少单独使用，通常和框架组合，根据组合，根据 二者位置关系的不同，有外筒内框架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。和内筒外框架两种布置方式。 （2 2）筒中筒结构筒中筒结构：内外套置的几层筒体，内外筒：内外套置的几层筒体，内外筒之间之间 通过楼板连成整体，筒中筒比单筒有更好的通过楼板连成整体，筒中筒比单筒有更好的抗推能力。抗推能力。 如世贸中心、香港合和中心和深圳国贸大厦等如世贸中心、香港合和中心和深圳国贸大厦等均采用该结构体系。均采用该结构体系。外筒开窗面积不宜大于外筒开窗面积不宜大于50%50%，不得大于，不得大于60%60% 内筒长宽均不应小于外筒的内筒长宽均不应小于外筒的1/31/3（3 3）束筒结构束筒结构：若干个筒体相并列，美国芝加哥：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西尔斯大厦就是采用的束筒结构。3 筒体结构的类型筒体结构的类型筒中筒结构筒中筒结构1、结构特征、结构特征 束筒抗弯能力抗剪能力及抗侧移刚度得到极大束筒抗弯能力抗剪能力及抗侧移刚度得到极大提高。提高。 每一个筒单元可以是不同的平面形式，可以在每一个筒单元可