結(jié)構(gòu)概念、體系與選型

1、第四章 結(jié)構(gòu)的豎向分體系 (The Vertical System of Structure),4.2 關(guān)于“框架作用”的推理（Discussion on Frame Action）,4.4 提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力和抗側(cè)移能力的有效措施（Some Effective Ways to Improve the Carrying Capacity and Stiffness of High-rise Building Structure）,4.1 框架作用（略）(Frame Action),4.5 未來超高層建筑結(jié)構(gòu)（略） (High-rise Building Structure in Fut

2、ure ),4.3 結(jié)構(gòu)豎向分體系的主要類型和特點 (The Major Styles and Characteristics of Vertical Structural System),4.4 提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力和抗側(cè)移能力的有效措施,適當加強結(jié)構(gòu) 受力最大部位,設(shè)置剛性橫梁（或桁架）,把豎向荷載集中在 主要承重構(gòu)件上,利用合理的體形,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,4.4 有效措施 一、 Using Reasonable Shape of Building,從整體來看，房屋可以看作是錨固在地面上的懸臂梁，板式結(jié)構(gòu)具有最大

3、的迎風面，對體系的抗側(cè)移是很不利的。若把一字形平面彎折一下，形成像角鋼、槽鋼或工字形截面，其剛度就大多了。,結(jié)構(gòu)平面形狀對剛度的影響,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,上海 華亭飯店 S型平面，建筑面積 100 000 m2。,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,北京 國際飯店,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,廣州 花園酒店 高 112 m，地上 31層，地下1層，三叉型平面，剪力墻結(jié)構(gòu)。,加拿大 多倫多電視塔(CN To

4、wer) 當今世界最高的獨立結(jié)構(gòu)。它采用Y形平面的預應(yīng)力混凝土塔身，天線高 度達 553 m，并在 350 m處設(shè)有旋轉(zhuǎn)餐廳，在 447 m處設(shè)有觀光平臺。,一、Using Reasonable Shape of Building,加拿大多倫多電視塔（CN Tower）,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,上述房屋平面形狀的影響對各種結(jié)構(gòu)形式都 適 用 。,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,一、混合結(jié)構(gòu) 二、排架體系 三、框架體系 四、結(jié)構(gòu)墻（剪力墻）體系 五、框架-結(jié)構(gòu)墻（框-剪

5、）體系 六、筒體 七、巨型框架 八、巨型桁架 九、蒙皮結(jié)構(gòu) 十、其他組合體系,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,在立面和豎向構(gòu)件布置時若采用傾斜的豎向構(gòu)件，對剛度是十分有利的。計算表明，一棟40層框架結(jié)構(gòu)房屋，若邊柱傾斜8%，其側(cè)移可減小約50%。,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,美國：體形逐漸收縮,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,若將結(jié)構(gòu)寬度沿房屋高度做成上窄下寬，與懸臂柱的彎矩圖相似，則無論對結(jié)構(gòu)承載力或結(jié)構(gòu)剛度都

6、有很好的效益。,美國芝加哥：體形逐漸收縮,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,把房屋體形做成三角形或金字塔形還降低了水平力作用點，對提高抗側(cè)能力也是很有效的。,美國紐約 房屋臺階式收縮,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,4.4 有效措施 一、Using Reasonable Shape of Building,美國紐約：房屋臺階式收縮,4.4 提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力 和抗側(cè)移能力的有效措施,適當加強結(jié)構(gòu) 受力最大部位,設(shè)置剛性橫梁（或桁架）,豎向荷載集中在 主要承重構(gòu)件上,利用

7、合理的體形,1根據(jù)內(nèi)力大小，改變構(gòu)件截面尺寸及承載力,4.4 有效措施 Proper Strengthening Maximum Stress Parts,如果房屋體形不變，也可從結(jié)構(gòu)構(gòu)件上來加強受力最大的部位。最常見的是沿高度改變柱截面尺寸、結(jié)構(gòu)墻厚度、混凝土強度等級以及配筋量，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化。,2采用帶邊框的剪力墻，盡可能為剪力墻設(shè)置翼墻 剪力墻的工作狀態(tài)是以受彎為主，剪力墻的邊柱和翼墻對提高剪力墻的剛度十分有效；如果條件允許，將縱橫方向剪力墻連在一起，形成像角鋼或槽鋼一樣的截面，則更為有效。,4.4 有效措施 二、Proper Strengthening Maximum Stres

8、s Parts,3適當加強房屋的角柱 在高層結(jié)構(gòu)中，由于風荷載和地震力的性質(zhì)不同，設(shè)計中很難使荷載中心和結(jié)構(gòu)剛度中心完全重合，結(jié)構(gòu)有一定的扭轉(zhuǎn)變形是不可避免的。扭轉(zhuǎn)中角柱的附加側(cè)移和附加內(nèi)力最大，加強角柱對結(jié)構(gòu)抗扭十分 有效，高層建筑結(jié)構(gòu)中有 時把角柱做成筒體，效果 就更為明顯。,4.4 有效措施 二、Proper Strengthening Maximum Stress Parts,4.4 提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力和抗側(cè)移能力的有效措施,適當加強結(jié)構(gòu) 受力最大部位,設(shè)置剛性橫梁（或桁架）,把豎向荷載集中在 主要承重構(gòu)件上,利用合理的體形,4.4有效措施 三、Concentrate the

9、Vertical load on the Principal Bearing Structure,美國 早期的懸掛結(jié)構(gòu) 荷載全部掛在 核心筒上,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層把荷載全部作用在核心筒上。,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,香港匯豐銀行大廈懸掛結(jié)構(gòu)（ 1985年建成）,香港匯豐銀行大廈,4.4有效措施 三、Concentrate the

10、 Vertical load on the Principal Bearing Structure,香港匯豐銀行懸掛結(jié)構(gòu) 平面為 72 m55 m，高 180 m，地面以上 43層，采用巨型桁架，分五層懸掛在八根巨型格構(gòu)式柱上。,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,每根格構(gòu)柱為 4.8 m5.1 m，四角為四根圓形鋼管，底層鋼管為1 400 mm100 mm，向上逐漸減小，頂層鋼管為800 mm40 mm。,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical lo

11、ad on the Principal Bearing Structure,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,每根格構(gòu)柱為 4.8 m5.1 m，四角為四根圓形鋼管，底層鋼管為1 400 mm100 mm，向上逐漸減小，頂層鋼管為800 mm40 mm。,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,香港匯豐銀行：懸掛體系,4.4有效措施 三、Concentrate the V

12、ertical load on the Principal Bearing Structure,匯豐銀行懸掛體系側(cè)面 多層多跨框架結(jié)構(gòu)體系,4.4有效措施 三、Concentrate the Vertical load on the Principal Bearing Structure,香港匯豐銀行1985年建成，由諾爾曼福斯特設(shè)計，預算達10億美元。由于其獨特的外形和新型的結(jié)構(gòu)體系，受到世人關(guān)注。甚至有報道稱它為“仿佛是在引人注目的港口停放的一艘宇宙飛船”。,4.4提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力和抗側(cè)移能力的有效措施,適當加強結(jié)構(gòu) 受力最大部位,設(shè)置剛性橫梁（或桁架）,豎向荷載集中在 主要承重

13、構(gòu)件上,利用合理的體形,當沒有剛性橫梁時，筒體和外框架都是獨立彎曲變形，側(cè)移較大；若設(shè)置頂層剛性橫梁，當筒體在水平力作用下產(chǎn)生彎曲變形時，剛性橫梁的轉(zhuǎn)動會受到兩側(cè)外柱的約束，從而在外柱中產(chǎn)生很大的軸力，一側(cè)受拉，一側(cè)受壓，形成與傾覆力矩反向的抵抗力矩。由于這兩個軸力的力臂很大(等于結(jié)構(gòu)總寬)，這個反向力矩大大減小了核心筒的彎矩和側(cè)移。對于以核心筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的體系，橫梁需要更大的剛度，通常利用一至二個樓層高度作為橫梁(或桁架)高度。,4.4 有效措施 四、Setting Stiffness Megagirder （or Truss ）,四、Setting Stiffness Megagir

14、der （or Truss ）,深圳 國貿(mào)大廈 高 160 m，共50層，采用筒中筒結(jié)構(gòu)，頂層設(shè)剛性大梁以協(xié)調(diào)內(nèi)外筒的變形，剛性橫梁截面高達 6.9 m。,第四章 結(jié)構(gòu)的豎向體系 (The Vertical System of Structure),4.2 關(guān)于“框架作用”的推理（Discussion on Frame Action）,4.4 提高高層結(jié)構(gòu)體系整體承載力和抗側(cè)移能力的有效措施（Some Effective Ways to Improve the Carrying Capacity and Stiffness of High-rise Building Structure）,4.1 框架作用1qz（Frame Action）,4.5 未來超高層建筑結(jié)構(gòu)（略） （High-rise Building Structure in Future）,4.3 結(jié)構(gòu)豎向分體系的主要類型和特點 （The Majo