高层建筑构造PPT课件

建筑构造 下 黄山学院建筑系 前言 建筑构造技术是建筑学专业重要的基础和支撑 建筑设计不仅是解决空间组合 立面造型和观感等问题 更重要的是重视建筑生态环境 人与自然和谐这样一个以人为本的设计理念 现代建筑的发展关键在于建筑技术水平的提高和突破 黄山学院建筑系 建筑构造上册以大量性民用建筑构造为主要内容 包括概论 墙体 楼板 装修 屋顶 门窗 基础等8部分 下册以大型公共建筑构造为主要内容 包括高层建筑 装修 大跨度建筑 工业化建筑等4部分 两部分内容联系紧密 需要我们融会贯通 黄山学院建筑系 建筑构造 下 是建筑学专业教学环节中的一个重要内容 在熟悉 建筑构造 上 的基础上 通过学习有关高层建筑 大跨建筑构造以及工业化建筑构造技术的原理和方法 进一步了解当今国内外建筑新材料 新产品和新技术的发展动态 以期提高大家对现代建筑建造技术的细部设计的技能 黄山学院建筑系 第一章高层建筑构造 黄山学院建筑系 1 高层建筑概况1 1高层建筑发展过程 高层建筑是19世纪中其产业革命后逐步发展起来的 1854年 美国人奥蒂斯发明了电梯 使高层建筑成为可能 1931年帝国大厦 高度381米 在纽约落成 进入了超高层领域 黄山学院建筑系 实例 1 帝国大厦 102层 高381m 20世纪前半叶世界最高的摩天大楼 纽约 1931年落成 是70年代以前世界上最高的建筑 纽约州的别名为 帝国州 故名 1945年7月 一架巨型轰炸机在大雾中撞上大厦第79层 飞机坠毁 大厦只有局部破损 总体未受影响 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 世贸中心双塔 1972年 412m 110层 世贸中心双塔 纽约 在9 11恐怖事件中倒塌 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 3 芝加哥希尔斯大厦 1974年 443m 110层芝加哥西尔斯大厦 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 1 2中国高层建筑发展概况 中国高层建筑在二十世纪八十年代后发展迅速 在建设规模和建筑高度上 其发展速度都十分惊人 在目前全球排前10位的高层建筑中 中国占有三个席位 他们分别是 金茂大厦 高度420米 上海 第3位中环广场大厦 高度374米 香港 第6位中国银行大厦 高度369米 香港 第7位 黄山学院建筑系 实例 1 上海金茂大厦 美国SOM事务所设计1998年 88层 高420m世界第三 中国最高 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 香港中国银行大厦 贝聿铭设计1989年 70层高369m 黄山学院建筑系 3 香港汇丰银行大楼 英国建筑师福斯特设计1985年地上48层 地下4层高178 8m 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 4 北京京广中心大厦 1990年高208m 52层 黄山学院建筑系 1 3高层建筑的发展趋势 高层建筑丰富城市空间 节约用地 综合适用 促进新型材料 新型结构的发展 也促进建筑技术迅猛发展 形成了规模巨大的城市综合体 高层建筑正向人性化 智能化 生态化方向发展 黄山学院建筑系 槟榔屿州MenaraUmno杨经文 黄山学院建筑系 沙特阿拉伯国家银行SOM事务所 黄山学院建筑系 实例 德国法兰克福商业银行 黄山学院建筑系 NormanForster设计事务所 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 高层建筑的分类2 1高层建筑按层数及高度分类 联合国教科文组织所属世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度分成四类 第一类 9 16层 最高到50m 第二类 17 25层 最高到75m 第三类 26 40层 最高到100m 第四类 40层以上 100m 即超高层建筑 黄山学院建筑系 2 2我国对高层建筑的定义 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 2005 中规定 10层和超过10层的居住建筑和超过24m高的公共建筑为高层建筑 不包括单层主体建筑超过24m的公共建筑 民用建筑设计通则 GB50352 2005 规定 建筑高度超过100米时 不论住宅及公共建筑均为超高层建筑 建筑高度 高规 指建筑物室外地面至其屋面面层的高度 黄山学院建筑系 2 3其他分类 高层建筑按型分类 1 板式高层建筑2 塔式高层建筑按防火要求分类根据建筑物使用性质 火灾危险性 疏散及扑救难度等因素分类 黄山学院建筑系 3 高层建筑结构体系 以建筑材料来划分高层建筑的结构形式砌体结构钢筋混凝土结构钢结构钢 混凝土混合结构采用何种结构形式 将决定采用何种建筑构造与之相配合 黄山学院建筑系 3 1纯框架体系 1 结构特征 承重结构全部由框架组成 在水平荷载作用下 本体系强度低 刚度小 水平位移大 为柔性结构体系 纯框架体系在高烈度地震区不宜采用 用于10层左右住宅楼及办公楼 黄山学院建筑系 2 框架梁跨度通常在4 9m之间 梁高h 1 10 1 15 梁宽b取梁高的 1 2 1 3 h 3 2纯剪力墙体系 1 结构特征 由一系列横向和纵向钢筋混凝土剪力墙所组成 这种体系侧向刚度大 侧移小 为刚性结构体系 适用于小开间的高层住宅 旅馆 办公楼等 一般控制在35层 总高110米以内 2 剪力墙的结构布置 1 横向布置剪力墙 2 纵向布置剪力墙 3 纵横向布置剪力墙 黄山学院建筑系 3 3筒体体系 1 结构特征 筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒 并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来 形成一个空间构架 比单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载 筒体结构适用于超高层建筑 尤其在地震区更能显示其优越性 黄山学院建筑系 2 筒体结构的类型 1 单筒结构 单筒很少单独使用 通常和框架组合 根据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 2 筒中筒结构 内外套置的几层筒体 内外筒之间通过楼板连成整体 筒中筒比单筒有更好的抗推能力 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 3 束筒结构 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 黄山学院建筑系 筒体体系平面实例 黄山学院建筑系 根据建筑功能的需要和结构受力的特点 可将上述基本体系重新组合 形成 框支剪力墙 框架 剪力墙 框架 筒体 筒中筒 束筒 等结构体系 黄山学院建筑系 实例1 框支剪力墙体系 黄山学院建筑系 实例2 框架 剪力墙体系 黄山学院建筑系 实例3 框架 筒体体系 黄山学院建筑系 实例4 筒中筒体系 黄山学院建筑系 实例5 束筒体系 黄山学院建筑系 4 高层建筑楼板构造4 1高层建筑楼板形式 常用形式有钢筋混凝土平板 无梁楼板 肋梁楼板 压型钢板组合楼板等 建筑物高度大于50米时应采用现浇楼板 小于50米时可采用预制楼板 黄山学院建筑系 4 2压型钢板组合楼板构造 压型钢板组合楼板的类型 1 压型钢板只作为永久性模板使用 2 压型钢板承受全部静荷载和动荷载 3 压型钢板既是模板 又是底面受拉配筋 黄山学院建筑系 4 2压型钢板组合楼板构造 连接构造连接构造是由栓钉 又称抗剪螺钉 将钢筋混凝土 型钢板和钢梁组合成整体 栓钉是组合楼板的剪力连接件 黄山学院建筑系 5 高层建筑外墙构造 5 1高层建筑外墙特点同多层建筑相比 高层建筑外墙的造价较高 对其保温隔热性能和防风雨性能的要求也较高 从施工的角度考虑应尽量采用预制装配体系 加快施工进度 黄山学院建筑系 5 2高层建筑外墙类型 1 填充墙 2 幕墙 幕墙是以板材型式悬挂于主体结构上的外墙 犹如悬挂的幕而得名 幕墙按材料区分为轻质幕墙和重质幕墙轻质幕墙如玻璃幕墙 金属板材幕墙 纤维水泥板幕墙 复合板材幕墙等 钢筋混凝土外墙挂板则属于重质幕墙 黄山学院建筑系 建筑幕墙是建筑物各部件中将现代建筑技术与艺术结合得完美的典范 早在20世纪初 建筑大师们追求形体简洁 新颖的建筑风格 提出将外墙和窗合二为一的设想终于在新材料 新结构 新技术不断涌现和发展中变为现实 使传统的建筑外墙形式从结构承重体系中分离了出来 黄山学院建筑系 先将幕墙有关术语归纳如下 供大家参考 玻璃幕墙金属幕墙石材幕墙 点支式玻璃幕墙斜建筑幕墙明框玻璃幕墙半隐框玻璃幕墙隐框玻璃幕墙全玻幕墙 黄山学院建筑系 组合幕墙单元建筑幕墙小单元建筑幕墙双层 通风 玻璃幕墙光电玻璃幕墙 屋顶 黄山学院建筑系 结构胶耐候密封胶接触腐蚀相容性 黄山学院建筑系 5 3玻璃幕墙类型玻璃幕墙以其构造方式分为有框和无框两类 玻璃幕墙以施工方法分为 现场组装 构件式幕墙 预制装配 单元式幕墙 两种 黄山学院建筑系 5 4构件式玻璃幕墙构造 黄山学院建筑系 构件式玻璃幕墙是在施工现场将金属边框 玻璃 填充层和内衬墙 以一定顺序进行安装组合而成 1 金属框的断面与连接方式 黄山学院建筑系 a 金属框常用断面形式 黄山学院建筑系 b 竖梃与楼板的连接c 竖梃与竖梃的连接 黄山学院建筑系 d 竖梃与横档的连接 5 5单元式玻璃幕墙构造 黄山学院建筑系 这是一种工厂预制组合系统 铝型材加工 墙框组合 镶装玻璃 嵌条密封等工序都在工厂进行 使玻璃幕墙的产品标准化 生产自动化 最重要的是容易严格控制质量 预制组合好的幕墙板 运到现场直接与建筑结构连接而成 为便于安装 板的规格应与结构相一致 当幕墙板悬挂在楼板或梁上时 板的高度为层高 若与柱连接 板的宽度为一个柱距 2 玻璃的选择与镶嵌 黄山学院建筑系 a 玻璃的种类 性能与选择在选择玻璃时 应主要考虑玻璃的安全性能和热工性能 从安全性能方面来看 可考虑选择钢化玻璃 夹层玻璃 夹丝玻璃等 从热工性能方面来看 可考虑选择吸热玻璃 镜面玻璃 中空玻璃等 二 明框式玻璃幕墙构造这类幕墙构造是由铝合金立柱和横梁组成的框架 先通过与建筑主体结构预埋铁件的定位固定 然后将幕墙固定玻璃及开启窗再嵌入铝制金属框架内 并能再外立面显示这些框架的玻璃幕墙 这类幕墙一般有现场组装式和单元组装式两种 黄山学院建筑系 b 明框幕墙的玻璃安装 1 现场组装式明框式玻璃幕墙 图2 4所示为单层玻璃明框玻璃幕墙的立面和纵横剖面 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 图2 5现场组装式玻璃幕墙支座构造 图2 6幕墙固定支座可三维调整的连接件 黄山学院建筑系 图2 7现场组装式玻璃幕墙局部剖面构造 图2 8带热阻断的 幕墙 铝合金骨架断面防止冷桥现象 2 单元组装式玻璃幕墙建筑物中 大部分的幕墙墙面可以预先设计划分成若干种类的幕墙标准单元 由工厂将幕墙的骨架和玻璃预先组装标准单元 再运送到现场 可直接安装在建筑物主体结构的外侧 图2 9 图2 9单元组装式玻璃幕墙 黄山学院建筑系 三 隐框式和半隐框式玻璃幕墙构造隐框式玻璃幕墙的出现 主要有赖于结构硅酮胶技术的发展 隐框玻璃幕墙是把幕墙的金属骨架全部隐藏于幕墙玻璃的背面 而玻璃的安装固定 主要依靠硅酮胶结构与背面的幕墙金属骨架直接粘接 以达到整幢建筑物外表全部是玻璃 看不到任何幕墙金属骨架的亮丽景象 图2 10 黄山学院建筑系 图2 10隐框式玻璃幕墙节点 图2 11半隐框式玻璃幕墙构造 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 C 隐框幕墙玻璃板块的制作与安装 黄山学院建筑系 图2 12隐框玻璃幕墙在玻璃内侧填嵌结构硅酮胶 图2 13单元组装式隐框玻璃幕墙构造 图2 14防止冷桥作用的隐框玻璃幕墙 2 设计可以通过 采用部分铝板或石材 部分玻璃的组合式幕墙形式 如图2 15所示 以减少光污染的矛盾 图2 15玻璃和铝板组合的半隐框幕墙 四 钢管骨架玻璃幕墙体系 这种幕墙体系与铝合金骨架玻璃幕墙体系区别在于 整个幕墙均采用钢管或不锈钢钢管作骨架 它既可以成为建筑钢结构的一部分 也可以单独用作玻璃幕墙的骨架 钢管骨架玻璃幕墙体系 其立柱与横梁外观非常细巧 钢管断面宽度一般为50mm或60mm 长度不等 它具有强度高 玻璃分隔尺寸大 适用于大跨度的玻璃幕墙 图2 16钢管骨架玻璃幕墙体系 图2 17钢管骨架幕墙构造 图2 18德国 插入 锁紧 无焊接装配式幕墙骨架 3 立面划分 黄山学院建筑系 玻璃幕墙的立面划分系指竖梃和横档组成的框格形状和大小的确定 立面划分与幕墙使用的材料规格 风荷载大小 室内装修要求 建筑立面造型等因素密切相关 通常竖梃间距不宜超过1 5m 横档间距一般不宜超过2m 4 玻璃幕墙的内衬墙和细部构造 黄山学院建筑系 1 幕墙内衬墙 2 幕墙防火构造 3 幕墙排冷凝水构造 5 6无框式玻璃幕墙构造 全玻幕墙 黄山学院建筑系 这种玻璃幕墙在视线范围不出现铝合金框料 又称为全玻璃幕墙 为增强玻璃刚度 每隔一定距离用条形玻璃板作为加强肋板 玻璃板加强肋垂直于玻璃幕墙表面设置 因其设置的位置如板的肋一样 又称为肋玻璃 玻璃幕墙称为面玻璃 此种类型的玻璃幕墙所使用的玻璃多为钢化玻璃和夹层钢化玻璃 以增大玻璃的刚度和加强其安全性能 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 全玻幕墙玻璃的两种固定方式 1 上部悬挂式 玻璃肋 金属肋 2 下部支承式 座地式 1 上部悬挂式 吊挂式 全玻幕墙高度在4 5m以上的全玻式幕墙 必须采用吊挂式 这是因为全玻式玻璃幕墙高度高 玻璃面积大 重量重 从安全角度考虑 需通过钢结构支架将其吊挂 结构受力性能合理 如图2 22所示 吊挂式全玻幕墙的吊挂高度可达12m 宽度小于2米 厚度通常12 25mm 玻璃肋与面玻璃均为整块的 单片玻璃自重在400 1200kg 因此运输 吊装需格外小心 黄山学院建筑系 上部悬挂式无框幕墙构造节点 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 下部支承式 坐地式 全玻幕墙这类幕墙是指高度不超过4 5m的全玻式幕墙 其支承点可设在下部 即楼地面上 坐地式全玻幕墙的构造主要解决玻璃落地处 两侧的端部及顶部需设置不锈钢压型凹槽 槽内设氯丁橡胶垫块定位 缝隙用泡沫橡胶嵌实候再用透明结构硅酮胶封口 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 转角为避免碰撞 可采用立柱形式 5 7点接式幕墙简介为了能充份地表现玻璃的通透 轻盈效果 反映建筑物内外空间的相互渗透 点支式玻璃幕墙以其独特的富有现代高新技术与艺术表现力的支承方式 将玻璃幕墙的外形设计推到了极点 人们透过玻璃可以清晰地看到支承玻璃的整个钢结构系统 使幕墙骨架体系由单纯的支承作用改变为支承和表现结构美学的双重作用 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 1 点支式玻璃幕墙的分类及结构特征第一代 夹板式或补丁式装配系统第二代 平式装配系统第三代 绞接螺拴连接 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 点支式玻璃幕墙的组成点支式玻璃幕墙的结构由玻璃面板 支承结构 连接玻璃面板与支承结构的支承装置等组成 1 玻璃面板 2 支承装置 螺拴 活动式 固定式 沉头式 浮头式 爪件 3 支撑结构 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 3 爪件构造点支式玻璃幕墙的支承爪件按固定点数和外形可分为下列五类 如图2 26所示 1 四点爪 X型和H型 2 三点爪 Y型 3 两点爪 U型 V型 I型和K型 4 单点爪 I 2型和V 2型 5 多点爪 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 孔径 孔位 孔矩的具体规定 1 孔径不小于5mm 且不小于玻璃厚度t 2 孔径不大于玻璃面板短边长度的1 3 3 孔边缘至玻璃面板边缘的距离不小于2t 且不小于孔径 4 位于玻璃面板角部的钻孔 孔边缘至玻璃面板角部定点的距离不小于4t 5 玻璃面板短边长度不小于8t 4 支撑结构体系点支式玻璃幕墙 其支承结构体系有杆件体系和索杆体系两种 杆件体系一般采用刚性构件 即钢结构框架 组成的结构体系 索杆体系是由拉索 拉杆和刚性构件等组成的预应力结构体系 如图2 24所示 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 支撑体系 黄山学院建筑系 驳接件 黄山学院建筑系 构造详图 黄山学院建筑系 5 建筑构造设计要求点支式玻璃幕墙的支承结构的形式灵活多样 应综合建筑物的使用功能 立面造型设计 节能要求和工程投资等技术经济条件来确定幕墙的构造类别和结构形式 并于建筑整体和周围环境相协调 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 七 高性能组合玻璃幕墙 1 双层通风玻璃幕墙由德国 Gartner 建筑幕墙研究中心经过长达10年研究推出的新型双层通风玻璃幕墙高新技术 在20世纪90年代在欧洲的许多国家已有一大批建筑成功地得到了应用 采用双层玻璃幕墙最大的好处就是节能 具统计 据统计 比单层玻璃幕墙采暖时节能40 60 其次隔声效果好 大大改善了室内工作环境 造价昂贵 加工 制作比普通玻璃幕墙复杂得多 面积损失2 5 3 5 1 双层通风玻璃幕墙的组成它由内 外两道玻璃幕墙所组成 其间形成一个空气夹层 外层的玻璃幕墙用作防风雨抵制气候变化的屏障 可采用有框玻璃幕墙或点支式玻璃幕墙 2 双层通风玻璃幕墙的构造特点由于双层通风玻璃幕墙功能区分明确 因此 幕墙在节点构造技术上的处理更简单 更具有针对性 内 外幕墙间的夹层空间宽度常为150mm 300mm 也有将宽度设计为500 600mm 便于日后检修及清洗 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 1 开敞式外通风幕墙这种形式的幕墙内层为中空玻璃幕墙 可以开创或开设检修门 其外层采用单层玻璃 并在每层上下均设有进出风口 为提高玻璃幕墙的节能效果 一般在夹层空间内设置遮阳百叶 黄山学院建筑系 2 封闭式内通风幕墙封闭式内通风幕墙内层采用单层玻璃幕墙或单层铝合金门窗 外层通常为封闭的双层中空玻璃幕墙 夹层空间内的空气从地板下的风道进入 上升至楼板下吊顶内的风道排走 这一循环过程均在室内进行 如图2 29所示 黄山学院建筑系 黄山学院建筑系 2 光电玻璃幕墙光电玻璃幕墙是将普通玻璃幕墙 屋顶 与光电原理相结合的一种技术含量较高的新型建筑幕墙 它通过在玻璃幕墙中安装由太阳能电池组成的光电板 只要有光照 有能见度 光电板就能将光能转化为电能 1 光电板的组成光电幕墙 屋顶 的基本单元为光电板 而光电板是由若干个光电电池 即太阳能电池 进行串 并联组合而成的 结合幕墙设计 可将光电板安装在玻璃幕墙建筑物相应的结构上就构成了光电幕墙 屋顶 图2 30光电板构造示意 2 光电幕墙构造技术光电玻璃幕墙的技术骨架 铝合金立柱与横梁 均采用断热铝型材 光电板一般朝南 倾斜布置 因而接受