高層建筑課件

高層建筑8.1概述城市中的高層建筑是反映整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。多少層的建筑或多少高度的建筑為高層建筑，不同國家有不同的規(guī)定。我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，10層及10層以上或房屋高度超過28m的建筑物為高層。建筑物高度超過100m時(shí)，不論住宅建筑或公共建筑，均為超高層。8.1.1高層建筑的特點(diǎn)

高層建筑的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）在相同的建設(shè)場地中，建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價(jià)高漲的問題。

（2）在建筑面積與建設(shè)場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場地，有利于美化環(huán)境，并帶來更充足的日照、采光和通風(fēng)效果。

（3）從城市建設(shè)和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以縮小城市的平面規(guī)模，縮短城市道路和各種公共管線的長度，從而節(jié)省城市建設(shè)與管理的投資。

（4）高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會(huì)增加建筑物的造價(jià)，從建筑防火的角度看，高層建筑的防火要求要高于中低層建筑，也會(huì)增加高層建筑的工程造價(jià)和運(yùn)行成本。

（5）從結(jié)構(gòu)受力特性來看，側(cè)向荷載（風(fēng)荷載和地震作用）在高層建筑分析和設(shè)計(jì)中將起著重要的作用，特別是在超高層建筑中將起主要作用。因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)要比一般的中低層建筑復(fù)雜得多。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是隨社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的。第二次世界大戰(zhàn)使高層建筑的發(fā)展幾乎處于停頓狀態(tài)，直到20世紀(jì)50年代又開始了新的發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震研究，導(dǎo)致地震活動(dòng)比較頻繁的日本在1963年取消了房屋高度不得超過31m的限制，使日本的高層建筑得到了發(fā)展的空間。鋼筋混凝土高層建筑是20世紀(jì)初出現(xiàn)的。8.1.2高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況

我國自行建造高層建筑是從20世紀(jì)50年代開始的。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展過程可以大致地歸納在表8.1中。根據(jù)高層建筑的發(fā)展過程和目前世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，可以預(yù)測今后高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢如下：

（1）新材料的開發(fā)和應(yīng)用

（2）高層建筑的高度將出現(xiàn)突破

（3）組合結(jié)構(gòu)高層建筑將增多

（4）新型結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用將增多

（5）耗能減震技術(shù)的應(yīng)用將得到發(fā)展總之，高層建筑的發(fā)展是以增量出現(xiàn)的，并且大體為技術(shù)發(fā)明、經(jīng)濟(jì)條件和城市建設(shè)的需要所決定的。8.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系

框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過節(jié)點(diǎn)構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)，見圖8.1?？蚣苄纬煽伸`活布置的建筑空間，使用較方便。

鋼筋混凝土框架按施工方法的不同可分為：①梁、板、柱全部現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架；②樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架；③梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場澆筑的半裝配式框架；④梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架。8.2.1框架結(jié)構(gòu)體系

圖8.1框架結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載，見圖8.2。根據(jù)施工方法的不同，可以分為：（1）全部現(xiàn)澆的剪力墻；（2）全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻；（3）內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制裝配的剪力墻。剪力墻結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)剛度大，空間整體性好，用鋼量較省，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)水平位移和層間位移通常較小，能夠滿足抗震設(shè)計(jì)變形要求。8.2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

圖8.2剪力墻結(jié)構(gòu)

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的結(jié)構(gòu)體系，見圖8.3。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔(dān)，而水平作用主要由抗側(cè)剛度較大的剪力墻承擔(dān)。這種結(jié)構(gòu)既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便等特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛應(yīng)用于高層辦公建筑和旅館建筑中。8.2.3框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系

圖8.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻在平面內(nèi)圍合成箱形，形成一個(gè)豎向布置的空間剛度很大的薄壁筒體；也可加密框架的柱距，并加強(qiáng)梁的剛度，形成空間整體受力的框筒等，從而形成具有很好的抗風(fēng)和抗震性能的筒體結(jié)構(gòu)體系，見圖8.4。該類體系根據(jù)筒的布置、組成和數(shù)量等又可分為框架－筒體結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、成束筒結(jié)構(gòu)體系。8.2.4簡體結(jié)構(gòu)體系

（1）框架-筒體結(jié)構(gòu)體系

一般中央布置剪力墻薄壁筒，它承受大部分水平力；周邊布置大柱距的普通框架，它的受力特點(diǎn)類似于框架剪力墻結(jié)構(gòu)。也有把多個(gè)筒體布置在結(jié)構(gòu)的端部，中部為框架的框架筒體結(jié)構(gòu)形式。（2）筒中筒結(jié)構(gòu)體系

由內(nèi)外幾層筒體組合而成，通常內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒是框筒。（3）成束筒結(jié)構(gòu)體系又稱為組合筒結(jié)構(gòu)體系。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)筒體組合在一起，形成整體剛度很大的結(jié)構(gòu)形式。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間也較大，平面可以靈活劃分，適用于多功能、多用途的超高層建筑。圖8.4筒體結(jié)構(gòu)

巨型結(jié)構(gòu)由兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成，一般有巨型框架結(jié)構(gòu)和巨型桁架結(jié)構(gòu)，見圖8.5。

巨型框架結(jié)構(gòu)由樓梯、電梯井組成大尺寸箱形截面巨型柱，有時(shí)也可以是大截面實(shí)體柱，每隔若干層設(shè)置一道1~2層樓高的巨型梁，它們組成剛度極大的巨型框架，是承受主要的水平力和豎向荷載的一級(jí)結(jié)構(gòu)；上下層巨型框架梁之間的樓層梁柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，其荷載直接傳遞到一級(jí)結(jié)構(gòu)，其自身承受的荷載較小，構(gòu)件截面較小，增加了建筑布置的靈活性和有效使用面積。8.2.5巨型結(jié)構(gòu)體系

巨型桁架結(jié)構(gòu)以大截面的豎桿和斜桿組成懸臂桁架，主要承受水平和豎向荷載。樓層豎向荷載通過樓蓋、梁和柱傳遞到桁架的主要桿件上。此外，其他高層建筑結(jié)構(gòu)體系如懸掛結(jié)構(gòu)體系、板柱結(jié)構(gòu)體系等也得到了應(yīng)用。但目前最廣泛的還是框架、剪力墻、框架－剪力墻和筒體結(jié)構(gòu)體系。圖8.5巨型結(jié)構(gòu)8.3高層建筑的垂直交通

電梯通常由轎廂（電梯廂）、電梯井道及運(yùn)載設(shè)備三部分組成。電梯轎廂供載人或載貨物之用，要求造型美觀，經(jīng)久耐用，轎廂沿導(dǎo)軌滑行。電梯井道內(nèi)的平衡錘由金屬塊疊合而成，用吊索與轎廂相連保持轎廂平衡。運(yùn)載設(shè)備包括動(dòng)力、傳動(dòng)及控制系統(tǒng)三部分。8.3.1電梯的組成

根據(jù)電梯的運(yùn)行特點(diǎn)，要求建筑設(shè)有井道、地坑和機(jī)房三部分。

（1）井道的大小應(yīng)根據(jù)電梯的型號(hào)、機(jī)器設(shè)備的大小及檢修的需要確定，同時(shí)考慮施工誤差，井道尺寸每邊按每10層放大10mm；

（2）地坑位于井道最底部，考慮電梯?？繒r(shí)的沖力，地坑底部設(shè)有彈簧緩沖器或油壓緩沖器；

（3）電梯機(jī)房一般設(shè)置在井道的頂部，機(jī)房樓板應(yīng)按機(jī)器設(shè)備要求的部位預(yù)留孔洞。電梯的有關(guān)建筑尺寸見表8.4和表8.5。8.3.2電梯的建筑設(shè)計(jì)要求電梯井道的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：

（1）井道的防火

（2）井道的隔振與隔聲

（3）井道的通風(fēng)

（4）其他地坑應(yīng)注意防水、防潮處理，坑壁應(yīng)設(shè)爬梯和檢修燈槽。