土木工程設(shè)計(jì)專題-1-高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn).ppt

土木工程設(shè)計(jì)專題 高層建筑設(shè)計(jì)專題,黃真 Prof. Dr.-Ing., FICE, CEng, M.ASCE 教學(xué)參考書,現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念與方法 黃真，林少培，中國建筑工業(yè)出版社，2010, (ISBN7-5608-1788-2) 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-2012,課程安排：,第五周 高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)參考規(guī)范 第六周 清明放假 第七周 高層建筑結(jié)構(gòu)體系計(jì)算作業(yè) 第八周 高層建筑設(shè)計(jì)案例分析結(jié)題報(bào)告,課程考核要求：,課程總成績組成： 平時(shí)課堂表現(xiàn)（出勤與回答問題）40% 作業(yè)報(bào)告成績（作業(yè)+結(jié)題報(bào)告）60%,課程背景： 傳統(tǒng)土木工程教學(xué)，分門授課多，綜合歸納少； 帶來問題：面對實(shí)際問題，不知如何下手分析。 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要“從整體著眼，從局部著手” 應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念和簡化計(jì)算方法整體分析問題。 結(jié)構(gòu)工程師要培養(yǎng)對結(jié)構(gòu)的感覺，看到建筑的骨架，眼睛可以測量，手算可以審圖與報(bào)價(jià)，終身學(xué)習(xí)。,結(jié)構(gòu)工程是藝術(shù)+技術(shù)？ 使用材料 (這些材料屬性只能估算), 建立真實(shí)的結(jié)構(gòu) (這些真實(shí)的結(jié)構(gòu)只能近似分析), 來承受外力 (這些外力不能準(zhǔn)確得知), 以滿足公眾安全使用的要求.,從整體著眼，從局部著手！ 功能 形態(tài) 結(jié)構(gòu) （沒有唯一解） 技術(shù) + 藝術(shù) + 可持續(xù)發(fā)展 受力合理的結(jié)構(gòu)最美觀！,設(shè)計(jì)流程和反饋： 1. 概念設(shè)計(jì) Schematic design level 2. 初步設(shè)計(jì) Preliminary design level 3. 詳圖設(shè)計(jì) Final design level,Structural Engineer,Architect,Activity,3D,2D,1D,3D,建筑設(shè)計(jì)流程,3D Analysis,Vertical structure,Horizontal structure,2D-Vertical force flow directing,1D-Horizontal force flow directing,具體設(shè)計(jì)流程： 總平面布置圖報(bào)規(guī)劃局批準(zhǔn)（容積率，綠化率 建筑概念設(shè)計(jì) 美學(xué)，功能。 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì) 建立3D簡化計(jì)算模型，確定荷載，估算主要構(gòu)件受力，大致確定截面，造價(jià)估算。 建筑初步設(shè)計(jì) 內(nèi)部空間關(guān)系。 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)建立2D簡化計(jì)算模型，確定荷載，計(jì)算構(gòu)件受力，確定截面和節(jié)點(diǎn)連接，造價(jià)概算。 建筑詳圖設(shè)計(jì)確定構(gòu)件幾何尺寸。 結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)建立1D計(jì)算模型，確定荷載，確定構(gòu)件受力，確定截面和節(jié)點(diǎn)詳圖，造價(jià)預(yù)算。,Three key points in design * System for activity needs, (Spatial form organization) * System for physical needs, (Structure, construction, energy, equipment) * System for symbolic needs (Aesthetics, sociality, humanity, culture etc.),如何評判下述方案：功能-結(jié)構(gòu)-美學(xué) 綜合考慮？,建筑與結(jié)構(gòu)完美結(jié)合,建筑與結(jié)構(gòu)完美結(jié)合,設(shè)計(jì)早期階段融入結(jié)構(gòu)概念將取得事半功倍的效果,設(shè)計(jì)早期階段融入結(jié)構(gòu)概念將取得事半功倍的效果,設(shè)計(jì)早期階段融入結(jié)構(gòu)概念將取得事半功倍的效果,沈陽方圓大廈入選CNN最丑建筑,The Chicago Spire, USA 610m,重慶人人大樓方案,巴黎新凱旋門,蘇州秋褲大樓,土木工程設(shè)計(jì)專題 高層建筑設(shè)計(jì)專題,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010（修訂版）,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2010（修訂版） 總則 術(shù)語和符號(hào) 荷載與地震作用 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本規(guī)定 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)， 高層建筑施工 附錄,規(guī)程適用范圍：,本規(guī)程適用于10層及10層以上的住宅建筑結(jié)構(gòu)和房屋高度大于24m（原為28m）的其他民用高層建筑結(jié)構(gòu)。 本規(guī)程不適用于建造在危險(xiǎn)地段場地的高層建筑結(jié)構(gòu)。,強(qiáng)調(diào)抗震性能設(shè)計(jì)：,抗震設(shè)計(jì)的高層（原為超高層）建筑混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)其房屋高度、規(guī)則性、結(jié)構(gòu)類型、場地條件或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等有特殊要求時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析和論證。,強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)： 高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)的選型和平、立面布置的規(guī)則性，加強(qiáng)構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。 在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有必要的承載能力、剛度和延性。,強(qiáng)調(diào)風(fēng)荷載影響： 基本風(fēng)壓應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定采用。對于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，承載力設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按100年（原為50年）重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。 增加了橫風(fēng)向風(fēng)振效應(yīng)計(jì)算要求。,強(qiáng)調(diào)風(fēng)荷載影響： 對結(jié)構(gòu)平面及立面形狀復(fù)雜、開洞或連體建筑及周圍地形環(huán)境復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，都建議進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，取消了原規(guī)程中150m以上才建議考慮的要求。 對風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果，當(dāng)其與規(guī)范建議荷載存在較大差距時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行分析判斷，合理確定建筑物的風(fēng)荷載取值。,強(qiáng)調(diào)豎向地震影響： 增加了大跨度、長懸挑結(jié)構(gòu)，7度時(shí)也應(yīng)考慮豎向地震作用的規(guī)定。大跨度指跨度大于 24m的樓蓋結(jié)構(gòu)、跨度大于8m的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、懸挑長度大于2m的懸挑結(jié)構(gòu)。 對高層建筑，由于豎向地震作用效應(yīng)放大比較明顯，因此增加抗震設(shè)防烈度為7度（0.15g）時(shí)也考慮豎向地震作用計(jì)算。,強(qiáng)調(diào)用高強(qiáng)輕質(zhì)材料： 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)宜采用高強(qiáng)高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋；柱內(nèi)力較大或抗震性能有較高要求時(shí)，宜采用型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱。 高層建筑的填充墻、隔墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜采用各類輕質(zhì)材料。,高層建筑結(jié)構(gòu)體系： 1.框架結(jié)構(gòu)frame structure 由梁柱為主要構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 2.剪力墻結(jié)構(gòu)shear wall structure 由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)frame-shear wall str. 由框架剪力墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu) 4.板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)slab-column shear wall 由無梁樓板與柱組成的板柱框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。,高層建筑結(jié)構(gòu)體系： 5.筒體結(jié)構(gòu)tube structure 由豎向筒體為主組成的承受豎向和水平作用的高層建筑結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的筒體分剪力墻圍成的薄壁筒和由密柱框架圍成的框筒等。 5.1框架-核心筒結(jié)構(gòu)frame-corewall str. 由核心筒與外圍稀柱框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu) 5.2筒中筒結(jié)構(gòu)tube i