高层建筑讲解

1、高层建筑结构1)到建筑的顶部 v从主入口的人行道表面到建筑的顶部，包括建筑的尖顶，但不包括天线、标志、旗杆等。世界100最高建筑就是按这个方法确定的。2) 到建筑最高的楼面v从主入口的人行道表面到经常使用的最高楼面，不包括维护区域。按这一方法确定的到2007年底世界最高的5个建筑如图3)到建筑的顶尖v从主入口的人行道表面到建筑的最高点，不考虑材料或功能，因此包括天线、标志、旗杆。按这一方法确定的到2007年底世界最高的5个建筑如图。高层建筑定义：v中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。（不包含单层主体建筑超过24m的体育馆、会堂、剧院等 ）v 197

2、2年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类：第一类为916层（最高50米），第二类为1725层（最高75米），第三类为2640层（最高100米），第四类为40层以上（高于100米）。v我国高层民用建筑钢结构技术规程确定的建筑高度为室外地面到建筑檐口高度。 为将高层建筑与通讯塔区别开来，规定高度的50%以上是可用的楼面为高层建筑。如东方明珠就属于通讯塔高层建筑的结构体系概述高层建筑的结构体系概述结构形式结构形式：指建筑结构受力骨架的材料构成。一般区 分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构 和钢-混凝土组合结构。结构体系结构体系：指建筑结构受力骨架的构件形式和空间构 成形式。一般区分为：框架结构、剪力墙

3、 结构、框架-剪力墙结构、筒体结构和巨型 结构等。不同的结构体系适用于不同高度 、不同的楼层数和不同的建筑功能。 结构形式1.钢结构钢结构v钢材强度高、韧性大、易于加工。钢结构构件可以在工厂加工，缩短了现场施工工期，施工方便。高层钢结构具有结构断面小、自重轻、抗震性能好等优点。v但是，高层钢结构用钢量大，造价高，而且钢材的防火、防腐性能不好，需要大量的防火涂料和防腐处理，增加了工程工期和造价。大楼采用筒中筒结构体系，外墙承重，且由密集的钢柱组成，具有强大的抵抗水平荷载的能力。在每秒117米的最大风力袭击下，建筑最高点最多偏离中心25.6厘米。 2.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构v钢筋混凝土结构造

4、价低，材料来源丰富，可以浇注成各种复杂的断面形式，节省钢材，承载能力也不低。经过合理的设计，现浇钢筋混凝土结构具有较好的整体性和抗震性能。尤其是在防火和耐久性能方面，更是有着钢结构无法比的优势。v其缺点是自重较大，抗震性能不如钢结构，建造高度也不如钢结构。 钢钢混凝土组合结构混凝土组合结构v将型钢布置在构件内部，外部由钢筋混凝土做成，或者是在钢管内部填充混凝土，做成钢混凝土组合结构。此种形式使上述两种结构材料优势互补，结构具有很好的抗震性能，建造高度可与钢结构相当。经济合理、技术性能优良的钢混凝土组合结构，是目前的发展趋势。 框架结构体系框架结构体系（1）构成 由梁和柱这两类构件通过刚节点连接

5、而成。有钢筋混凝土框架和钢框架两类。（2）分类 现浇、半装配式、装配式（3）优缺点 建筑空间可灵活布置。 在水平荷载作用下，侧向刚度较小，侧向位移较大，适用的高度受到限制。 节点受力集中，为薄弱环节。（4）侧向位移特点剪力墙结构体系剪力墙结构体系（1）构成 全部由剪力墙组成。剪力墙以榀为单位，沿横向布置的剪力墙，称为横向剪力墙；沿纵向布置的剪力墙称为纵向剪力墙。（2）分类 现浇、半装配式（内墙现浇、外墙预制装配）、装配式（3）优缺点 侧向刚度较大，在水平荷载作用下，侧向位移较小，适用 的高度较框架结构和框架-剪力墙结构的高，抗震性能较好。适用于横墙间距较小的旅馆建筑。 建筑空间布置不够灵活。建

6、筑使用上往往受到限制。v剪力墙根据开洞大小分类又可分为：整截面剪力墙，壁式框柱，整体小开口剪力墙，双肢剪力墙。（4 4）侧向位移分布的特点）侧向位移分布的特点 剪力墙在水平荷载作用下的侧向位移由墙体的弯曲和剪切引起。位移曲线呈弯曲形，即曲线向内凸，层间位移底部小，顶部大，由底部向顶部有逐渐增大的趋势。实例 白 天 鹅 宾 馆 白天鹅宾馆v框支剪力墙结构框支剪力墙结构部分剪力墙落地，部分剪力墙在底部改为框架框架框架- -剪力墙结构体系剪力墙结构体系（1）构成 部分由框架、部分由剪力墙共同组成。框架和剪力墙通过楼板和连梁连接在一起，共同承受水平荷载，共同位移，称为共同工作或协同工作，因此刚度相对很

7、大的剪力墙将承担主要部分的水平作用，少部分由框架承担。竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担。（2）优点 既具有框架结构的建筑空间可灵活布置的优点，又有较大的侧向刚度，在水平荷载作用下，侧向位移可得到较好控制，抗震性能比框架结构好。广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑等；在结构受力特性上，剪力墙承担了大部分剪力，框架的受力状况和内力分布得到改善。(1)剪力墙的平面布置必须对称、均匀，尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合力重心相重合或接近，以减少或避免在水平荷载下使整幢建筑产生扭转，导致结构内力的增加。(2)为了提高建筑的抗扭能力，剪力墙宜布置在建筑物的两端，或直接将两端山墙做为剪力墙。(3)剪力墙

8、最好能连成一起，可组成若干形式，因此，可利用楼梯间、电梯间组成较强的剪力墙群体。剪力墙的合理布置剪力墙的合理布置(4)建筑平面刚度有变化处，最好设置剪力墙，以加强建筑在该处的薄弱环节。(5)剪力墙在竖向宜对齐并直通到顶。如设计中不能全部直通到顶时，也应宜沿高度向上逐渐减少，避免刚度突变，以防止地震时因此产生局部摆动而引起震害。(6)剪力墙的中心线应通过柱网轴线，即通过柱截面重心线。(7)为了有效地增强整幢建筑的侧向刚度和抗扭刚度，在平面中宜将剪力墙的位置尽量拉开距离，且尽可能将纵横两个方向剪力墙组合在一起上海希尔顿酒店此酒店大楼建筑面积为71460m2，地下1层，地上43层，高度14362m，

9、平面形状为切角的三角形，钢框架加钢筋混凝土剪力墙筒体的框剪结构，三角形平面短向尺寸为32。7m，此大楼高宽比值为4.39。利用酒店中心部分的服务竖井，做成多边形钢筋混凝土芯筒，作为主要抗侧力构件。壁厚底层为500mm，22层以上为300mm，沿芯筒的外圈设置两排钢柱与压型钢板上再浇钢筋混凝土楼面的钢梁组成钢框架。山西大同的应县木塔，塔建在4米高的两层石砌台基上，内外两槽立柱，构成双层套筒式结构，柱头间有栏额和普柏枋，柱脚间有地伏等水平构件，内外槽之间有梁枋相连接，使双层套筒紧密结合。暗层中用大量斜撑，结构上起圈梁作用，加强木塔结构的整体性。塔建成三百多年至元顺帝时，曾经历大地震七次，仍巍然不动

10、。筒体结构在我国古代的高塔建筑中早已采用，开始是砖砌单筒体系，以后逐步发展到砖砌双筒体和木结构双筒体。概念：概念：由一个或多个竖向筒体(由剪力墙围成的薄壁筒或由密柱框架构成的框筒)组成的结构。特点：特点：主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。筒体结构筒体结构v框筒结构v群筒结构v框架核心筒结构筒体结构的分类框筒结构概念：框筒结构是指由密排柱与每层楼板

11、处的较高的窗裙墙梁拉结而组成的一种结构。优点：可以设计成较高的结构(至55层以上)，而且可以减少筒中空间柱子的数量，从而在使用上具有更大的灵活性。框筒结构体系尤其适用于商业建筑 框筒密排柱校沿建筑物周边布置，为保证翼缘框架在抵抗侧向荷载中的作用。以充分发挥筒的空间工作性能一般要求墙面上孔洞积不大于墙面总面积的50，周边柱轴线间距为2.0-3.0m，不宜大于4.5m。窗裙梁截面高度一般为0.6-1.2m截面宽度为0.3-0.5m整个结构的高宽比宜大于3结构平面的长宽比不宜大于2。中央彩电中心该大楼于1986年建成，共27层，其中地下室3层，建筑面积为27000m2，矩形平面43m225m，四周为

12、外框筒，内有钢筋混凝土薄壁墙组成的内筒，是框筒结构中央彩电中心标准层群筒结构双筒（筒中筒）结构成组筒结构多重筒结构束筒结构双筒结构（筒中筒结构）双筒结构（筒中筒结构）：由外筒和内筒通过刚度很大的楼板平面结构连接成整体而组成，外筒体往往多为由密排柱(一般柱距为1.23.0m，最大可增为4.5m)以及连结密排柱的截面较大的窗裙墙梁所组成。可见，外筒就是外部框架筒即框筒。内筒体一般是由电梯间、楼梯间等组成的薄壁井筒，常称它为中央服务竖井。成组筒结构：成组筒结构：由若于个单筒联合组合而成，具有更强大的抗侧力的刚度，层数可达100层以上。筒中筒结构束筒结构多重筒结构玛丽娜双塔（Marina City）该

13、建筑为圆形多瓣平面的玻璃公寓，高177m，60层，于1967年建成。双塔的下面18层是停车场，可停车450辆，第19层为机房，以上有40层为居住层。此圆形塔楼沿四周布置16根柱子，自圆心放射等距而设，两住之间的夹角为2230，中心部分则为圆形的钢筋混凝土核心筒，与外筒组成筒中筒结构。居住层每层8户，二室户、三室户各4户。有给排水的房间不靠外墙，围绕里面的环形走道布置，便于管道集中。西尔斯大厦位于芝加哥的西尔斯大厦高443米，是当今世界最高建筑物之一。总建筑面积418000平方米，地上110层，地下3层。底部平面68.768.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。由SOM事务所设计，为束筒空间

14、结构的高层建筑采用束筒结构的西尔斯大厦框架核心筒结构 筒中筒结构外部柱距较密，常常不能满足建筑没计中的要求。有时建筑布置上要求外部柱距在4-5m或更大，这时，周边柱已不能形成筒的工作状态，而相当于空间框架的作用，这种结构称为框架核心筒结构框架核心筒结构承载能力和抗变形能力比筒中筒结构差，但避免了结构竖向抗侧力构件的转换，满足了建筑立面效果和使用要求。图为上海浦东国际金融大厦总建筑面积12万平方米，工程结构为钢框架与钢砼核心筒混合体系，地上53层，总高226米，钢结构总量9242吨。结构形式为框筒结构，中央核心筒为钢筋混凝土结构，变截面转换部分为劲性钢筋混凝土结构；框架为钢结构；地下部分为钢筋混

15、凝土结构。上海浦东国际金融大厦HSB旋转中心 HSB turning torsoHSB旋转中心（HSB Turning Torso）是瑞典马尔默的一座高层住宅建筑。由西班牙建筑师圣地亚哥卡拉特拉瓦设计，楼高190米，共54层。是欧洲第二高的住宅大厦，斯堪的纳维亚最高的建筑物。建筑围绕中央的核心筒建设turning torso 平面图巨型框架结构巨型结构体系是一种新型结构体系，它由两级结构组成，在一座建筑物中由几个大型结构单元所组成的主结构与其他结构单元组成的次结构共同工作，从而获得更大的整体稳定性和更高的效能优点优点v便于满足建筑功能的复杂要求便于满足建筑功能的复杂要求v刚度和整体性能好，传力

16、明确，有利于抗震刚度和整体性能好，传力明确，有利于抗震v巨型结构有更大的稳定性和更高的效能，可节省材料，巨型结构有更大的稳定性和更高的效能，可节省材料，降低造价降低造价v巨型结构体系施工速度快巨型结构体系施工速度快大楼地上70层，地下4层，总建筑面积12.9万平方米。楼高315米，加顶上两杆的高度共有367.4米，建成时为香港最高的建筑物，也是世界第五高建筑物。其设计灵感源自竹子的“节节高升”香港中银大厦主体结构为主体结构为8 8榀巨型桁架，榀巨型桁架，各巨型桁架交各巨型桁架交点设型钢混凝点设型钢混凝土大型立柱，土大型立柱，四角立柱底面四角立柱底面尺寸尺寸4.8X4.1m4.8X4.1m，正方

17、形中心立正方形中心立柱从屋顶向下柱从屋顶向下通到通到2525层。层。金字塔形复合柱金字塔形复合柱角柱反力角柱反力来自来自25层中央复合柱的荷载层中央复合柱的荷载上海证券大厦上海证券大厦外型呈凯旋门式，建筑高度为109米，地上27层，地下3层，总建筑面积约10万平方米。是一个多功能性质的综合建筑，主要由证券交易厅和综合办公楼以及其他商业、服务设施等组成，地上建筑30层，地下3层，总高128m，总投资1.48亿美元，地上建筑面积为79086m，地面以下建筑面积16753m，为巨型框架-支撑外露体系得益于巨型框架结构的特点，上海贸易中心在保证外立面通透的基础上，得到了开敞的室内环境。其3600平方米的无柱交易大厅，可提供1810个交易席位，能满足3000多位交易员同时交易，堪称亚洲之最重庆重庆“城市森林城市森林”建筑师：建筑师： MAD建筑事务所建筑事务所高度：高度：385米米 该该“城市森林城市森林”的设计的设计方案由方案由MAD建筑事务所设计建筑事务所设计，位于中国重庆。设计师的，位于中国重庆。设计师的设计