高層建筑結(jié)構(gòu)PPT課件

1、.,1,建筑構(gòu)造（下）,建筑構(gòu)造（下）教學(xué)課件 彭義,第1章 高層建筑構(gòu)造,.,2,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第1個問題：高層建筑的結(jié)構(gòu)形式按建筑材料怎樣分類？ 第2個問題：對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制性作用的荷載是什么？ 第3個問題：高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類有哪些？ 第4個問題：高層中常見的多體系組合有哪幾種？ 第5個問題：結(jié)構(gòu)體系如何來選擇？ 第6個問題：剪力墻的相關(guān)常識,.,3,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第1個問題：高層建筑的結(jié)構(gòu)形式按建筑材料怎樣分類？(P8) a.砌體結(jié)構(gòu) b.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（目前我國高層建筑運用最廣的結(jié)構(gòu)形式） c.鋼結(jié)構(gòu)（西方國家高層建筑普遍采用的結(jié)構(gòu)形式） d.鋼-混凝土混

2、合結(jié)構(gòu)（與鋼結(jié)構(gòu)相比，更適合我國國情）,.,4,砌體結(jié)構(gòu),.,5,砌體結(jié)構(gòu),配筋砌體結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)改變了無筋砌體結(jié)構(gòu)承載力低、延性差的缺點。由于其節(jié)省鋼材、降低造價等優(yōu)勢，在美國得到了廣泛的運用。,.,6,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),優(yōu)點：造價較低，材料來源豐富，可澆注成各種復(fù)雜斷面形狀；可節(jié)省鋼材，承載能力較高，經(jīng)過合理設(shè)計，可獲得較好的抗震性能。 缺點：構(gòu)件斷面大，占據(jù)面間大，自重大，施工周期較長，由于其建筑材料基本不可再生循環(huán)，對環(huán)境的負(fù)面影響較大。 廣州廣東國際大廈(63層，200m)底層柱尺寸已達(dá)1.8*2.2m,.,7,鋼結(jié)構(gòu)的特點,鋼結(jié)構(gòu)與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點： （1）材料強度高，鋼材

3、質(zhì)量輕。 （2）韌性、塑性好。 （3）材質(zhì)均勻。 （4）制造簡單，施工周期短。 （5）抗震性能好 （6）環(huán)境污染小,.,8,鋼結(jié)構(gòu)的缺點有： （1）耐熱但不耐火 150攝氏度時強度無變化，600攝氏度時強度約為0。 （2）鋼材耐腐蝕性能差，維護(hù)費用高。 （3）造價高,.,9,.,10,.,11,(1)優(yōu)點： 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu) 優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能,剛度大，用鋼量小、造價較低、防火性能好。 (2)類型 a.鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件 b.鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件 c.一部分用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),.,12,鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件,.,13,鋼

4、-混凝土組合結(jié)構(gòu),.,14,鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 工程實例,美國西雅圖 雙聯(lián)廣場大廈 58層 四根大鋼管混凝土柱 直徑3.05m 管壁厚30mm 承受60%豎向荷載,.,15,3.部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),由鋼筋混凝土筒體或剪力墻以及鋼框架組成抗側(cè)力體系。 以剛度很大的鋼筋混凝土部分承受風(fēng)力和地震作用。 以鋼框架主要承受豎向荷載。,.,16,上部為四個三角形巨型空間桁架 平面52m52m 第二層為轉(zhuǎn)換層，設(shè)置跨度為52m的周邊空腹桁架和中部四角錐桁架作為巨型框架梁，最后傳遞給四根巨型角柱,香港中國銀行,.,17,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第2個問題：對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制性

5、作用的荷載是什么？（P9） 在低層建筑中，一般是豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計； 在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻往往起著控制性的作用。 所以，高層建筑結(jié)構(gòu)分水平承重結(jié)構(gòu)、豎向承重結(jié)構(gòu)。 水平承重結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)風(fēng)荷載和水平地震作用。 豎向承重結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)以重力為代表的豎向荷載。,.,18,高層建筑中，水平荷載（風(fēng)荷載、地震力）對結(jié)構(gòu)設(shè)計起著決定性的作用。,=側(cè)移 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的承載力，還要有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移被控制在一定限度內(nèi)，這是因為側(cè)移與高層建筑的安全和使用都有密切關(guān)系。,.,19,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第3個問題：高層

6、建筑結(jié)構(gòu)體系的分類有哪些？(P9),基本體系分為：,a.純框架體系,b.純剪力墻體系,c.筒體體系,d.體系組合,.,20,鋼筋混凝土框架承重的某商業(yè)建筑，墻體為填充墻,.,21,框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)缺點和適用范圍,一、特點 受力特點 框架結(jié)構(gòu)的變形特征 二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和適用范圍,.,22,1框架結(jié)構(gòu)的特點,（）受力特點：剛結(jié)點，受力性能好（梁、柱）,.,23,變形特征,1框架結(jié)構(gòu)的特點,框架的層數(shù)越多，產(chǎn)生的水平位移越大，框架的內(nèi)力也隨層數(shù)的增加而迅速增長，層數(shù)超過一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。這時，水平荷載對設(shè)計起主要控制作用。,柔性結(jié)構(gòu)體系,.,24,優(yōu)點

7、： 建筑平面布置靈活、易于設(shè)置較大房間、使用方便構(gòu)件類型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化； 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性好，抗震性能好。 缺點：抗側(cè)剛度低，多用于層以下建筑（一般10-12層） 適用范圍：辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等。,框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及適用范圍,.,25,框架承重體系建筑內(nèi)、外墻布置均較靈活,.,26,框架結(jié)構(gòu)建筑施工工藝示意,.,27,框架的布置,按承重框架布置方向分為三種： 1.主要承重框架橫向布置 2.主要承重框架縱向布置 3.主要承重框架縱橫兩向布置（P10,圖1-4）,.,28,1.主要承重框架橫向布置,特點：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）,優(yōu)點： 承重框架橫向布置可

8、有效提高縱房屋橫向的抗側(cè)力強度和剛度； 有利于立面處理和室內(nèi)采光,.,29,2.主要承重框架縱向布置,特點：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）,優(yōu)點：有利于樓層凈高的有效利用，房屋的使用劃分比較靈活； 缺點：橫向剛度很差； 適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房,.,30,柱網(wǎng),（一）基本要求： 框架的柱網(wǎng)布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、整齊 要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求 要使結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便 柱網(wǎng)尺寸應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)原則和盡量符合模數(shù),.,31,結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）,.,32,.,33,對稱三跨。房間進(jìn)深：6m、6.6m、6.9m走廊跨度：2.4m、2.7m、

9、3.0m開間方向柱距：3.68m適用范圍：旅館、教學(xué)、辦公、醫(yī)院,內(nèi)廊式,.,34,客房與衛(wèi)生間,客房與衛(wèi)生間,走道,7500,2000,7500,3900,.,35,3900,5000,5000,7000,.,36,6000,4000,5000,2000,7000,6000,4000,.,37,教室,走道,6000,6000,3900,2400,走道,6000,6000,7800,2400,教室,.,38,三、構(gòu)件截面尺寸（P10） 框架橫梁截面： 梁高h(yuǎn)=(1/101/15)l梁跨 梁寬b=(1/21/3)h梁高 框架柱截面的寬與高=(1/151/20)H層高,.,39,.,40,剪力墻結(jié)

10、構(gòu)體系,A.剪力墻結(jié)構(gòu)的概念和結(jié)構(gòu)效能 B.剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型、特點 和適用范圍,剛性結(jié)構(gòu)體系,.,41,第一節(jié) 剪力墻結(jié)構(gòu)的概念和結(jié)構(gòu)效能,.,42,.,43,剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型、特點和適用范圍,剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型： （純）剪力墻結(jié)構(gòu) 框支剪力墻結(jié)構(gòu) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu),.,44,1、概念 利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。,純剪力墻結(jié)構(gòu),.,45,優(yōu)點:整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，承載力(強度)要求也容易滿足，房間內(nèi)無梁柱外露。 缺點:剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的使用要求,結(jié)構(gòu)自重往往也較大。 適用范圍：從理

11、論上講，可建造上百層的民用建筑(如朝鮮平壤的柳京大廈)，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度看，一般控制在35層，總高110米為宜。,剪力墻的優(yōu)缺點及適用范圍,.,46,柳京大廈,.,47,柳京大廈,柳京大廈位于朝鮮首都平壤，是一幢未完工的摩天大樓，整體結(jié)構(gòu)成三角金字塔型，斜面角度為75度，共105層，高330米。據(jù)稱，柳京大廈原計劃成為擁有3000間客房的超級大廈，并成為全球最高的飯店之一，計劃于1989年開始營業(yè)。然而自從1982年開始建設(shè)之后，1992年完成結(jié)構(gòu)工程后便一直停工，成為世界上最大的“爛尾樓”。目前，這僅是一座混凝土空殼結(jié)構(gòu)，未安裝窗戶以及外墻模板，更沒有任何內(nèi)部裝置。,.,48,剪力墻結(jié)構(gòu)的

12、變形特征,彎曲型,自底層向上，位移增量 越來越大， 與懸臂梁的彎曲變形曲 線類似。故稱“彎曲型”,.,49,變形特點（柔性結(jié)構(gòu)、剛性結(jié)構(gòu)）,.,50,筒體結(jié)構(gòu),.特點： 將剪力墻集中到房屋的內(nèi)部或外部形成封閉的筒體 筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體，結(jié)構(gòu)空間剛度極大，抗扭性能也好 剪力墻集中布置不妨礙房屋的使用空間，建筑平面布置靈活，適用于各種高層公共建筑和商業(yè)建筑,.,51,實腹筒 框筒 桁架筒 筒中筒,筒體的基本形式(P11),.,52,3 筒體結(jié)構(gòu)的類型,根據(jù)建筑高度不同，可采用不同筒體結(jié)構(gòu)形式 內(nèi)筒體：將電梯井、樓體井、管道井、服務(wù)間等集中成為一個核心筒體。 外筒體：四周外

13、墻由密排窗框諸與窗間墻梁組成-多孔墻體。建筑物內(nèi)部可不設(shè)剪力墻。 筒中筒：內(nèi)筒體與外筒體相結(jié)合 多筒體組合：根據(jù)建筑平面要求可采用： 多重套筒，組合筒-幾個筒體由樓板聯(lián)合 束筒-若干個筒體成束狀結(jié)構(gòu)，筒體可錯落不齊。,.,53,內(nèi)筒體,中央核心筒式 利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務(wù)間作為核心筒體,.,54,盡端核心筒式 利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務(wù)間作為核心筒體,外筒體,.,55,利用四周外墻作為外筒體，形成外筒的墻是由外圍 間距較密的柱子與每層樓面處的身量剛性連接在一起 組成矩形網(wǎng)格樣子的墻體框架筒 外圍柱距： 深梁高度： 層以下,外筒體,.,56,體系組合（p12）

14、,幾種體系的組合：,1.框支-剪力墻體系,2.框架-剪力墻體系,3.框架-筒體體系,4. 筒中筒體系,第4個問題：高層中常見的多體系組合有哪幾種？,5.多筒體系：束筒，巨型框架,.,57,框支剪力墻結(jié)構(gòu)（P13）,底層作商店或停車場而需要大空間的旅館或住宅,.,58,缺點：房屋剛度突變,.,59,概念：在框架體系的房屋中設(shè)置一些剪力墻來代替部分框架 特點：以框架結(jié)構(gòu)為主，以剪力墻為輔助補救框架結(jié)構(gòu)的不足的半剛性結(jié)構(gòu)。 剪力墻承擔(dān)大部分的水平荷載，框架以負(fù)擔(dān)豎向荷載為主,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(P13),.,60,受力變形特點,.,61,、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的類型,(1)框架剪力墻結(jié)構(gòu),適用范圍：層，H/

15、B不宜大于45,.,62,框架-剪力墻體系（P14）,框架-剪力墻體系中，剪力墻布置的四準(zhǔn)則 分散、均勻、周邊、對稱,.,63,.,64,框架-筒體體系,由筒體和框架共同組成的結(jié)構(gòu)體系稱為框架-筒體體系。 根據(jù)筒體的數(shù)量和位置，可分為： a.核心筒-框架體系（P14,圖1-11） b.多筒-框架體系（P15,圖1-12-14）,.,65,筒中筒結(jié)構(gòu)(P12,圖1-8),層以上，不宜超過層,筒中筒結(jié)構(gòu)：薄壁內(nèi)筒與密柱外框筒相結(jié)合 為了保證內(nèi)外同共同工作，內(nèi)筒長度不應(yīng)小于外筒長度的1/3,.,66,多筒體系束筒及巨形框架結(jié)構(gòu),使用條件：當(dāng)建筑高度或其平面尺寸進(jìn)一步加大，以至于框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)無法滿

16、足抗側(cè)力剛度要求時，必須采用多筒體系 1、束筒 兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起成束狀，稱為成束筒。,.,67,優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力比筒中筒結(jié)構(gòu)有所提高，沿高度方向，還可以逐個減少筒的個數(shù)，分段減少建筑平面尺寸，結(jié)構(gòu)剛度逐漸變化,.,68,.,69,巨形框架 利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨形梁相連，巨型梁每隔幾層或十幾層樓設(shè)置一道，截面一般為一層或幾層高，筒體和巨型梁即形成巨型框架,.,70,巨型結(jié)構(gòu)體系,特點： 超越一般結(jié)構(gòu)概念 一般結(jié)構(gòu)的截面尺寸與層高相關(guān) 巨型結(jié)構(gòu)：由兩級結(jié)構(gòu)組成 第一級：結(jié)構(gòu)超越樓層劃分，形成跨越幾個樓層的巨柱以及一層、幾層空間的巨梁 第二級：巨

17、型框架或桁架間為一般框架結(jié)構(gòu)（小型柱、梁與樓板）。 在巨型層底下，可設(shè)無柱大空間。,.,71,巨型結(jié)構(gòu)外露與建筑立面相結(jié)合 空間利用靈活 施工速度快，巨型主框架施工后，各層可同時施工,巨型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,.,72,巨型框架結(jié)構(gòu),新加坡華僑銀行,.,73,1 巨型框架結(jié)構(gòu)（9）,新加坡華僑銀行,.,74,上海證券大廈位于浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，是一個多功能性質(zhì)的綜合建筑，主要由證券交易廳和綜合辦公樓以及其他商業(yè)、服務(wù)設(shè)施等組成，地上建筑30層，地下3層，總高120m，總投資1.48億美元，地上建筑面積為79086m2，地面以下建筑面積16753m2，為巨型框架-支撐外露體系。,上海證券大廈（P21

18、）,.,75,圖例：巨型結(jié)構(gòu)（深圳新華大廈）,.,76,深圳新華大廈結(jié)構(gòu)形式,1 。正方形平面，地上35層。 2。主體結(jié)構(gòu)芯筒與外圈大型框架組成。 3。平面四角大截面柱作為四邊主框架四根角柱 在主框架大梁間設(shè)置310層框架。,.,77,第5個問題：結(jié)構(gòu)體系如何來選擇？,主要考慮因素 建筑物高度-結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度與抗震性能 建筑物用途-建筑平面布置，空間利用要求 高層的控制因素 水平荷載和剛度而不是豎向荷載和強度 抗側(cè)移能力 磚混結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框剪結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu),.,78,各種結(jié)構(gòu)體系的適用層數(shù)： 框架結(jié)構(gòu)15層以下（最經(jīng)濟(jì)為10層） 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)30層以下（最適宜為1125層） 剪力墻結(jié)構(gòu)-40層以下（最適宜為1640層） 框筒結(jié)構(gòu)30層以下 筒中筒結(jié)構(gòu)30層以上的超高層,.,79,第6個問題：剪力墻的相關(guān)常識,一、剪力墻的形狀 開口的1型、L型、Z型、槽型、I型、T型 封閉的方形、三角形、圓形