1高层建筑结构概述

主讲丰振俭A.高层建筑结构概述

高层建筑---美丽的城市高层建筑结构与抗风抗震设计1、学习本门课程的重要性1)一门主要专业课之一；2〕与先修课程密切联系；3〕与毕业设计和毕业后从事专业工作密切相关；4〕培养实践能力和创新精神。2、本门课程的主要内容(五讲)A.高层建筑结构概述；B.建筑结构抗震设计根本知识；C.建筑结构抗震概念设计D.RC多高层结构的抗震设计E.建筑结构抗震设计总复习3、学习本门课程的突出矛盾与对策1〕工学矛盾〔挤时间，抓主线、突出重点〕2〕内容多，理论深，根底差〔理解原理、掌握思路〕1〕传统教学与多媒体教学相结合，认真研读课件；2)充分利用网络资源，积极主动自学；3)联系工程实际，理解有关概念和理论；4)多思多问多反复，多动手练习，不断总结提高。为帮助学友自学，特提供作业与答案及习题与答案，仅供参考。4、学习建议A.高层建筑结构简介内容

1.1高层建筑界定1.2高层建筑的结构特征1.3高层建筑结构的类型1.4高层建筑的开展概况中央气象台台风与海洋预报中心高级工程师高拴柱2021年8月7日在北京表示，台风“苏迪罗〞将于8日凌晨在台湾东部沿海登陆，8日黄昏到夜间在福建沿海二次登陆，预计台湾、福建、广东、江西、湖北、上海、浙江、安徽、江苏等9地将受到严重影响。中央气象台继续发布台风橙色预警。高拴柱在当日召开的第13号台风“苏迪罗〞预报媒体通气会上如是表述。他表示，受“苏迪罗〞影响，7日8时至11日8时，巴士海峡、台湾海峡、东海大部、钓鱼岛附近海域以及台湾沿海、福建沿海、浙江沿海、杭州湾、长江口区、上海沿海、江苏东南部沿海将有7—9级大风，阵风可达10—11级，其中台湾东部和北部沿海、福建沿海、浙江南部沿海将有10—12级大风，阵风可达12—14级，实达17级。【高层建筑结构设计】.话题导读【高层建筑结构设计】.话题导读2021年8月7日，酷暑刚刚消停，一股冷气流“苏迪罗〞强势登陆，狂风暴雨毫不客气的迎面而来!此次台风影响最大的是台湾、福州等地，福州两天损失40个亿，台北101以及观景台罕见暂停营业一天，台北101大楼内的防震阻尼器摆动幅度达100公分之大，摆动幅度创史上最大。台北101大楼

强台风致使101大楼防震阻尼器晃动达100cm台北101在89楼观景台旁可看见世界上最大、最重，也是唯一外露的风阻尼器。超高层——台北101抗风利器：风阻尼器为减轻因台风吹拂造成的大楼摇晃，在楼顶、楼中、楼底各有一个，每个造价超过1.4亿台币，重660吨的风阻尼器，据说是能保证整个大楼的平衡和稳定。这也是目前全球最大、也是全世界惟一对游客开放可欣赏的巨型阻尼器，它向"保护神〞一般守护着这座大楼。图示是在88至92楼挂置的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。据台北101告示牌所言，这也是全世界唯一开放游客欣赏的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。防震措施方面，台北101采用新式的“巨型结构〞，在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱，共八支巨柱，每支截面长3公尺、宽2.4公尺，自地下5楼贯穿至地上90楼，柱内灌入高密度混凝土，外以钢板包覆。超高层建筑的高层区域，风速比地面大5—6级。风速较大时，建筑会产生晃动，使人有眩晕的感觉。发散思维想问题，找对策：除了上面提到的利用阻尼器抗风，高层建筑还可以采用哪些手段防风防震？大家说还有SSD液体减震器、TMD质量调节阻尼器、AMD主动减震系统、无粘结支撑、层压橡胶支座、延性阻尼墙都太不“通常〞了。大致说来，拿武侠小说做比照的话，这些差不多相当于狼牙棒、鳄鱼剪、流星锤，可以大大提高战斗力，但是并不是决定性因素。本来不行的，给他个狼牙棒还是不太行；本来就是萧峰，什么都不拿也可以很猛。当然了，在萧峰拿个狼牙棒，锦上添花，可能会更猛。我猜这跟大家对“高层建筑〞这个概念的认识有关。可能在很多人的印象中，所谓高层建筑指得就是那些动辄200米、300米甚至800米以上的摩天大楼。事实上，按照国家标准?GB50352民用建筑设计通那么?，高层建筑的正式定义是“10层及10层以上的住宅建筑和建筑高度大于24m的其他民用建筑〔不含单层公共建筑〕〞。按照这个标准，城市地区有大批大批的建筑物都属于高层建筑，而这些建筑物，绝大多数都没有采用那些“狼牙棒〞装置。本课程就来讨论高层建筑不采取“狼牙棒〞装置的根本抗风抗震的理论和措施。达不到高层建筑标准的，我们称之为多层建筑。这两者有什么区别呢？为什么要这么划分呢？原因是多方面的，比方消防、占地等等因素。具体到结构专业，简而言之，高层建筑需要更多的考虑抗水平力问题。对于相对低矮的多层建筑，一般而言，竖向重力荷载起到了主导作用。对于高层建筑，如何抵抗水平荷载那么变成了重中之重。风和地震作用是主要水平荷载。上图来自川口卫?建筑结构的奥秘?一书。左侧是高层框架抵抗竖向荷载时的变形，右侧那么是高层框架抵抗水平荷载时的变形。风和地震就是高层建筑最主要的两种水平荷载。这两者有共性，也有区别。确切的说，应该叫做“抗风抗震〞，而不是“防风防震〞。我们可以“防止〞火灾的发生，但我们无法“防止〞风和地震的发生。哪怕没有人类，地球上也一样有风有地震，防是防不了的，我们所能做的只是被动的“抗〞。〞抗震设防〞是人类使地震灾害降至最低的有效手段;不发生地震时,对髙层建筑〞抗风设计〞就显得十分突出。高层建筑如何抗风抗震？这个问题其实可以写整整一本书。不，是整整两本书，抗风一本，抗震一本。所以，无法指望一个简单的答复就能说清楚。高层建筑结构设计的全过程下面主要是说一下在设计过程的每一个步骤中，抗风抗震的要求是如何被考虑的，又是如何被付诸实施的。一、确定初步设计方案〔关键阶段)包括建筑和结构方案均按概念设计的原那么认真推敲，建筑师与结构师要密切合作，其他专业也要主动积极参与，如工艺、设备、水电暖通等。二、初步设计阶段一旦初步设计方案定下来了，设计就进入初步设计阶段。也就是说，要努力去接近天分那个下限了〔即合格的最低要求---标准规定〕。1.首先，按照高层建筑所在地区的情况，确定地震设防烈度、根本风压等设计参数。根据这些，在有限元计算软件里确定适宜的计算参数。2.其次，确定高层建筑的结构材料和型式。可用的材料有很多种，钢〔S〕、钢筋混凝土〔RC〕、型钢混凝土〔SRC〕。型式也有好多种，框架、剪力墙、支撑、框筒、筒体、巨型框架……材料和型式排列组合，结果有好多好多种，比方SRC筒体+RC框架，RC筒体+S框筒，RC剪力墙+S框架，SRC框架+S支撑……比方以以下图就是林同炎的?结构概念与体系?一书的插图，列举了15种结构型式，这还不包括不同材料的组合。这些结构型式选择并没有绝对的优劣之分，只是因地制宜、因工程而异，与投资多少、场地条件、工期要求等等直接相关。就像同样的程序，可以用多种程序语言到达差不多类似的效果，但效果、时间、本钱都需要权衡利弊。3.然后，就可以建模计算了。在有限元的数字化虚拟世界里，把你设想的这个高层建筑构建造出来，让它接受虚拟的数字地震和数字台风的洗礼〔可以参照我对问题“有些建筑是独一无二的设计，不像软件可以模拟测试，也无历史参考，那要如何保证其平安性？〞的答复〕。计算完成后，分析计算结果，看看是否满足抗震抗风的要求。比方说，地震作用下，RC剪力墙每层的侧向位移不能超过层高的1000分之一〔否那么这一层容易在地震中折断〕；每一层水平位移最大的那一点的位移不能超过每层平均位移的1.5倍〔否那么房子这一层会在地震中“扭腰〞〕；柱墙轴压比不能过大〔否那么会在地震中压碎〕；梁柱不能超筋〔否那么会被地震掰断〕；钢支撑的应力不能过大〔否那么会在地震中被压弯〕…；如果不满足这些条件，就要调整设计。比方剪力墙挪个地方，框架梁变粗一点，SRC柱里的型钢换大一号的，筒体的混凝土墙再厚一点……然后，重新计算，结果不满足，继续修改，继续计算，直到结果满足所有条件为止。同时，为了经济性考虑，结果又不能远远超过标准。事实上，因为地震力的大小直接与结构质量相关，柱子太大、墙太厚了也不行。最理想的情况是一个刚刚好的契合点，正好符合所有的要求。这就意味着结构工程师要不停的尝试，不停的试错，不够不行，超了也不行。因此，整个建模计算过程极其的繁琐、极其的消耗时间精力，是结构工程师日常两大苦逼工作之一。有同学问了，如果死活就是算不过怎么办呢？各种修改方案都试过了，就是满足不了抗震抗风的要求。这时候，就可以考虑用开头列举的那些“狼牙棒〞手段了。分析一下目前的设计、计算结果，结合业主的资金状况、工期要求，考虑一下用哪一种辅助抗侧力措施最合理。举个例子，比方说觉得TMD阻尼器最适宜，那就要赶紧去联系一个专门做TMD的技术团队，类似拍电影的时候制片组要找一家专门的3D技术团队。与这个技术团队合作，把他们的虚拟TMD阻尼器添加到你的虚拟结构模型里，调整结构的整体阻尼，然后再计算，然后不断调整结构设计和TMD的参数，直到结果满足各项要求为止。三、施工图设计阶段结构模型计算完成，所有的抗震抗风问题都尘埃落定了。剩下的就是画施工图了，这就是结构工程师日常两大苦逼工作之二。比方说，混凝土梁端部的钢筋不能不够，也不能超过太多。因为地震来了，如果一定要有东西破坏的话，我们希望是梁断了，而不是柱子断了。梁断了只影响这一层的局部区域，柱子断了，就是从上到下的垮塌。所以，梁端的钢筋不能无限制的配太多，否那么，其实际承载力过大，地震的时候梁端不会坏，与它相连的柱端会破坏。同时，梁里的钢筋直径种类不能太多，要不然施工的兄弟会崩溃的，在工地很容易弄错弄混。但如果都用一种直径的钢筋，又不容易做到配的刚刚好。怎么取舍，这也是个很头疼的问题……施工图绘制完成，交给审图单位审核，然后会接到审图单位的修改意见。按他们的要求改好，再交回去，直到审图单位的工程师满意为止。至此，结构工程师的主要工作就完成了。综合来看，一个高层建筑的抗震抗风设计，包括了方案阶段的体型优化、初步设计阶段的建模计算、施工图阶段的具体落实。过程非常冗长，也非常复杂。但总的来说，经过正式勘察、设计、审图过程的结构设计，一般而言，在抗震抗风方面不会有太大问题。这也是我们这些结构工程师工作的意义。【发散思维】发散思维〔DivergentThinking〕，又称辐射思维、放射思维、扩散思维或求异思维，是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，它表现为思维视野广阔，思维呈现出多维发散状。如“一题多解〞、“一事多写〞、“一物多用〞等方式，培养发散思维能力。不少心理学家认为，发散思维是创造性思维的最主要的特点，是测定创造力的主要标志之一。【发散型认知方式】是指个体在解决问题过程中常表现出发散思维的特征，表现为个人的思维沿着许多不同的方向扩展，使观念发散到各个有关方面，最终产生多种可能的答案而不是唯一正确的答案，因而容易产生有创见的新颖观念。【什么是思维？】思维是人脑对客观事物本质属性和内在联系的概括和间接反映.以新颖独特的思维活动揭示客观事物本质及内在联系并指引人去获得对问题的新的解释，从而产生前所未有的思维成果称为创意思维，也称创造性思维.它给人带来新的具有社会意义的成果，是一个人智力水平高度开展的产物.创意思维与创造性活动相关联，是多种思维活动的统一，但发散思维和灵感在其中起重要作用.创意思维一般经历准备期，酝酿期，豁朗期和验证期四个阶段.几种主要的创意思维模型：斯滕伯格“创造力三维模型理论〞，假设宾的基于“关系复杂性〞的模型。【逻辑思维】像竹竿。一节一节的延伸，环环相扣。逻辑思维主要应用是在建立“关系〞。领域除了现实的物质之外，在心灵领域应该也有一种。现实中的主要是用于科学推导，理科的计算等。在心灵之间，主要是感情“程度〞的把握。有时可能一时半刻看不到，那是因为情感这类问题的变化细致的时候没有规律性，但大的方向是不会变的。只是过程的途径不尽相同，这也是心理学为什么碰到具体问题时容易出错的原因。心理学也只能在“普遍的、正常的面〞上定结论，不可能针对某一个具体的人，有精细准确的判断。所以，心理逻辑思维，主要是感情“度〞的把握，至于精确的具体动向，就应该根据“度〞的轻重推出其存在的几种可能。逻辑思维对生活积淀的要求不高，对思维活力而言，有时候甚至需要固执，要持之以恒，其好处就在于论证的严密性和连续性。【两种思维的结合】发散思维与逻辑思维的结合就像一垄竹子一样，是种局域范围内的散状结构。逻辑思维是“主线〞，发散思维组成“副线〞。在事件开始时，按事件与其它事物的"相通点"类比发散成各种相对此情况比较单一而具有此情况某一相似面的具体对象，这些对象如果比为竹子，每一种对象据逻辑思维开展成其紧后的相对更小但更集中精练的事物，类比竹子时如果前面的情况开始时发散成的各种对象为竹子第一节，那后面就是第一节后紧跟的竹子的第二节，也就是说第二节是第一节缩影；而每一个节与节递进时的交接点处那么可以分别以更小的对象〔即第一节和第二节所包容的组成因素影响因素等等〕按直接发散成叶子和在逻辑思维后再发散成枝桠，从而对此交接处的两"节"进行补充阐述.在小范围内枝桠也是按逻辑思维建立的关系然后一节一节的推，在每一个小节点处再一局部发散成叶子，一局部再逻辑推断成枝桠的后面一节.竹子主体对应的对象那么和前面说的一样逐步缩小精简，也在每一节点处生叶子枝桠，这样反复重复递进扩张，由大到小，由主到次,最终此对象开展演变成了一个独立完整的竹子，而最终事件最初类比牵连出的多种对象都这样开展便构成了整垄的竹林，也就是说，针对某一事件的具体而完整的思维网络就建设完成。这样就可以把事件所能牵连的各个领域各种知识尽可能笼络起来，以便分清楚事件在各种具体情况背后的意义主旨\过程偏重\局限区域等等，从而椐己所需用之.但这两种思维对思维本身的要求一个偏重于定向一个偏重于无定向，加上其作用不同，注定了它们的影响因素很大不同。所以，能同时灵活应用这两种思维的人，必定是冷静的心胸开阔的人，也必定是注意细节阅历丰富的人.以上两种思维，自然而然，才算是真正拥有。目录1概念▪思维分类▪发散型认知方式▪作用2特点▪流畅性▪变通性▪独特性▪多感官性3举例▪立体思维▪平面思维▪逆向思维▪侧向思维▪横向思维▪多路思维▪组合思维4方法▪逻辑思维▪两种思维的结合导论1.4建筑结构课程的要求、特点及学习方法建筑物的建造过程立项.评估.方案任务书概念设计.选址.前期地勘初步方案(关键阶段)技术设计.详勘施工图设计详勘，施工图设计施工.补勘中间验收竣工验收交付使用维护本章目录作图思考问题：1.多高为高层建筑？P1世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。1〕国外：〔1〕美国规定：高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑；〔2〕英国规定：高度为24.3m以上的建筑为高层建筑；〔3〕日本规定：8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。2〕我国：?高层建筑混凝土结构技术规程?〔JGJ3-2021〕规定：≥10层或H>28m的住宅建筑以及H>24m的其他民用建筑。按照国家标准?GB50352民用建筑设计通那么?，高层建筑的正式定义是“10层及10层以上的住宅建筑和建筑高度大于24m的其他民用建筑〔不含单层公共建筑〕〞。〔本课程内容的依据〕1.1高层建筑界定

3〕国际上1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类：第一类为9～16层〔最高50米〕第二类为17～25层〔最高75米)第三类为26～40层〔最高100米〕第四类为40层以上(高于100米〕注：高层建筑的高度H，一般是指从室外地面至檐口或主要屋面的距离，不包括局部突出屋面的楼电梯间、水箱间、构架等高度。4〕超高层建筑最初来源于日本，1995年出现英文词条Super-tallbuilding；没有明确的分界线和规定，一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑；通常将高度超过100m或层数在30层以上的高层建筑称为超高层建筑。本节小结：1〕多少层数或多少高度以上的建筑为高层建筑，全世界至今没有一个统一的划分标准，不同的国家、不同的年代，其规定也不一样2〕高层建筑的规定与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设备、消防装置等许多因素有关。3〕超高层建筑也没有统一划分标准，一般一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑。请注意，世界各主要国家都将高层建筑高度H界定在25~30米范围，为什么?这需要从力学原理和结构理论上作深入探讨。问题：2.与多层建筑相比高层建筑有哪些特征？1、水平荷载成为设计的决定性因素(水平风力和地震作用)1〕竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比；2〕水平荷载产生的倾覆力矩以及轴力与高度的二次方成正比。1.2高层建筑的结构特征P2

2、侧移成为设计的控制指标，抗侧结构设计是关键1〕结构顶点的侧移ut与结构高度H的四次方成正比；2〕结构的侧移与结构的使用功能和平安有着密切的关系；过大侧移会使人产生不平安感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏；在水平力的作用下，振动频率过快或振幅过大使人不舒适。3〕必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。3、轴向变形的影响在设计中不容无视1〕竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响；Houston75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。3〕水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响水平荷载作用下，使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。表中为某剪力墙的计算结果。

由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。4、延性成为结构设计的重要指标1〕延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。2〕延性系数μ：用来衡量延性的大小。3〕结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散〞能力的大小，即决于结构延性的大小。4〕为了保证结构具有较好的抗震性能，高层结构应具有足够的承载力、适宜的刚度，良好的延性且满足舒适度要求。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。5、结构材料用量显著增加1〕对于高层建筑结构，随高度增大，材料用量增大较多，造价提高。2〕特别是水平荷载对材料用量影响较大。3〕结构方案对材料用量影响很大，水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。如筒体结构可使结构用钢量大幅度减小，高381m的帝国大厦，采用平面框架结构体系，用钢量为206kg/m2，采用筒体结构,高344m的约翰.汉考克大厦用钢量仅为146kg/m2，高443m的西尔斯大厦用钢量仅为161kg/m2。本节小结1〕高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要的影响，但水平荷载〔水平风荷载和地震作用〕已成为结构设计的控制因素。水平荷载产生的内力与高度的二次方成正比，侧移与高度的四次方成正比。2〕对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的轴力均很大，不容忽略。3〕为了保证结构具有较好的抗震性能，高层建筑结构应具有足够的承载力、适宜的刚度，良好的延性且满足舒适度要求。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。4〕高层建筑的材料用量随高度增加而加大，可通过优化设计减小材料用量。问题：3.按使用的材料，高层建筑结构的类型有哪些？1、砌体结构

优点：取材容易、施工简便、造价低廉；缺点：脆性材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差；配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。公元524年的河南嵩岳寺塔(15层简筒结构，高50m)公元704年的西安大雁塔(7层砖木结构，总高64m)

公元1055年的河北定县料敌塔(11层筒体结构，高82m)

按使用的材料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。P2-31.3高层建筑结构的类型2、混凝土结构优点：取材容易、良好耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好；缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复杂、建造周期较长且受季节的影响；应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用混凝土结构，今后仍将是高层建筑开展的主流。最早混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑为香港中环广场达78层374m、其次是平壤柳京饭店达105层300m香港中环广场3、钢结构优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好；缺点：用钢量大、造价高、防火性能差、刚度差；应用情况：采用钢结构的高层建筑不断的增多；美国、日本等从钢结构起步建造高层建筑的国家已转向开展混凝土结构。目前世界上最高的钢结构建筑为美国芝加哥西尔斯大厦，110层、高443m。芝加哥西尔斯大厦(SearsTower)，110层，高443m，钢结构世界贸易中心〔WorldTradeCenter〕，是位于美国纽约曼哈顿岛西南端的一个建筑群，由2座110层并立的塔式摩天楼与1座8层、2座9层、1座22层、1座47层的大楼组成。其中世界贸易中心一号楼和世界贸易中心二号楼曾为美国纽约最高的建筑物及标志性建筑。2001年9月11日，两架遭到恐怖分子劫持的飞机分别撞向世界贸易中心一号楼和二号楼，两座大楼在两个小时内相继坍塌，导致包括世贸中心其余5栋大楼、德意志银行大楼在内的多栋建筑物严重受损。2002年，一个新的世界贸易中心建筑群在世界贸易中心遗址上开工建设定义：钢-混凝土组合结构、钢-混凝土混合结构〔1〕组合结构：将钢骨放在构件内部，外部，采用外包或内填混凝土，称为钢骨混凝土或钢管混凝土。〔形成组合构件〕〔2〕混合结构：指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土组合构件一起组成的空间结构。〔形成混合结构〕4、钢-混凝土组合结构或混合结构不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好等特点，同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、造价低的优点。近年来，这种结构形式逐渐增多，而且开展前景非常好。41

筒体结构上海金茂大厦是88层，建筑高度420.5m，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。RC核心筒+外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高420.5m，7度抗震设防上海金茂大厦办公层平面客房平面第88层平面剖面金茂大厦内部结构

上海金贸大厦采用的是框架－核心筒结构，建筑物88层，高420.5米。钢筋混凝土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土柱底部截面1.5m×5m，柱中配置2根焊接H型钢。上海环球金融中心RC核心筒+外伸桁架和巨型〔型钢〕柱(三重结构体系)，101层，高492m，7度抗震设防核芯筒底部剪力墙南京紫峰大厦450m台北101金融大楼高508米，超过美国芝加哥的西尔斯大楼，马来西亚双塔等大楼，曾成为新的全球第一高楼。

采用方钢管混凝土柱，混凝土核心筒混合结构。大楼历时5年多，耗资600亿币。总面积7万多平方米，共容纳了160多家商店。(包括地下5层、其中B2到B5为地下停车场、地上101层，其中有78层是办公大楼，裙楼局部那么是购物中心。1998年在马来西亚吉隆坡建成的彼得罗纳斯大厦〔PetronasTower〕，88层，高452m，为当时世界最高的建筑。哈利法塔〔阿拉伯文：برجخليفة‎，拉丁化：burjkhalifah‎，英文：Khalīfatower〕，原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是世界第一高楼与人工构造物。哈利法塔高828米，楼层总数162层，造价15亿美元，大厦本身的修建耗资至少10亿美元，还不包括其内部大型购物中心、湖泊和稍矮的塔楼群的修筑费用。哈利法塔总共使用33万立方米混凝土、6.2万吨强化钢筋，14.2万平方米玻璃。为了修建哈利法塔，共调用了大约4000名工人和100台起重机，把混凝土垂直泵上逾606米的地方，打破上海环球金融中心大厦建造时的492米纪录。大厦内设有56部升降机，速度最高达17.4米/秒，另外还有双层的观光升降机，每次最多可载42人。哈利法塔始建于2004年，当地时间2021年1月4日晚，迪拜酋长穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆揭开被称为“世界第一高楼〞的“迪拜塔〞纪念碑上的帷幕，宣告这座建筑正式落成，并将其更名为“哈利法塔〞。哈利法塔由美国芝加哥公司的美国建筑师阿德里安·史密斯〔AdrianSmith〕设计，由美国建筑工程公司SOM，比利时建筑商Besix，阿拉伯建筑工程公司Arabtec和韩国三星公司联合负责实施，景观局部那么由美国SWA进行设计，中国江苏南通六建集团公司承包土建施工，幕墙分别由香港远东、上海力进、陕西恒远三家公司承包。建筑设计采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形。哈利法塔施工现场本节小结：1〕高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土相应的结构构件〔以材料分类〕可分为：钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件〔包括钢骨混凝土构件和钢管混凝土构件〕。相应的结构分类〔以材料分类〕：钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构〔两种或两种以上材料的构件组成的结构，如钢构件+钢筋混凝土构件等〕2〕钢结构具有强度高，自重轻〔有利于根底〕，延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业。但价格高，防火材料〔增加造价〕，侧向刚度小。3〕钢筋混凝土是应用最广的建筑材料，绝大局部高层建筑为钢筋混凝土结构。具有价格低〔地方材料〕，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大，占用空间大，自重大，不利于根底、抗震，延性不如钢结构。高强混凝土是近40年来建筑材料最重要的创造创造。高强可减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高耐久性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝土变形能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。4〕组合结构是以钢骨为骨架，外包钢筋混凝土，钢骨、混凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。5〕还有其他角度分类，如按结构体系分类有：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、筒体结构体系等。近年内，1000m左右高度的建筑会不断出现；规划中的工程已达4000m之高。1.框架结构2.剪力墙结构3.框架—剪力墙结构4.筒体结构5.其他：巨型桁架结构、悬吊结构、壳体结构、网架结构等问题：4.按结构体系高层结构分几类？P9-17结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中，抵抗水平力是设计的主要矛盾，因此抗侧力结构体系确实定和设计成为结构设计的关键问题。主要类型有：高层建筑中根本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒〔又称井筒〕、框筒及支撑由这几种单元可以组成多种结构体系。材料多用钢筋混凝土，也可用钢材或工程塑料及它们的组合。1、框架结构体系。由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。2．剪力墙结构体系。由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。3．框架－剪力墙结构〔框架－筒体结构〕体系。由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。4、板柱-剪力墙结构。由无梁楼板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。5、异形柱结构：是一种特殊的柱子，一般混凝土柱子是矩形截面，异形柱可以做成T型，L型，十字型，这种柱子承载力没有矩形截面好，但是可以满足住宅内部不希望出现凸角的要求。6．筒中筒结构。筒体分实腹筒、框筒及桁架筒。由剪力墙围成的筒体称为实腹筒，在实腹筒墙体上开有规那么排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒；筒体四壁由竖杆和斜杆形成的衍架组成那么称为衍架筒。筒中筒结构由上述筒体单元组合，一般心腹筒在内，框筒或桁架筒在外，由内外筒共同抵抗水平力作用。7．多筒体系——成束筒及巨型框架结构。由两个以上框筒或其他筒体排列成束状，称为成束筒。巨形框架是利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连，这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。这种多筒结构可更充分发挥结构空向作用，其刚度和强度都有很大提高，可建造层数更多、高度更高的高层建筑。8.巨型框架结构，由主框架+次框架组成。一、框架结构体系由梁、柱〔多用刚结点〕组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。优点：建筑室内空间布置灵活，平面和立面变化丰富。

缺点：在水平荷载作用下，结构的侧向刚度较小，水平位移较大，故称其为柔性结构体系。框架结构抗震性能较差，一般适用于建造高度不超过60m的建筑中。变形为剪切型，上小下大。走廊式和套间式的平面组合，当房间的面积较大、层高较高、荷载较重，或建筑物的层数较多时，通常采用钢筋混凝土或钢的框架结构。二、剪力墙结构〔抗震墙〕组成：由钢筋混凝土的墙体，组成房屋的结构体系。特点：钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载，有很大的抗侧刚度。但房屋被剪力墙分割成较小空间，不适用于需大空间的建筑物。变形为弯曲型，上大下小应用：15-50层，用于高层住宅、旅馆、写字楼等。剪力墙结构体系适用于房间开间和进深尺寸较小、层数较多的民用建筑。现浇钢筋混凝土剪力墙体系的高层住宅楼框支剪力墙结构底部1~4层为商店需较大空间，上部为住宅，纵横墙可较多。于是，下部抽墙抽柱，作成框架，只留少数横墙，缺点是底部抗侧能力很差，而上部抗侧能力好得多。整体抗震性能弱。框架-剪力墙结构三.框架—剪力墙结构框剪结构的主要特点是：竖向荷载主要由框架承担，水平荷载主要由剪力墙承担。结合了框架结构和剪力墙结构的优点。变形为弯剪型。框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构体系框架－剪力墙结构体系平面〔北京饭店新楼，18层〕框架－筒体结构体系平面〔上海联谊大厦〕四、筒体结构组成：由钢筋混凝土墙或框架柱〔框筒〕组成。特点：将剪力墙集中到房屋内部或外围，形成空间封闭筒体，使结构既有极大的抗侧刚度，同时又能获得较大的空间。有剪力滞后问题。应用：一般用于>60m、45层左右甚至更高的建筑。

美国西尔斯大厦为成束筒结构。位于芝加哥市。由9个22.9米见方的正方形组成。大厦平面随层数增加而分段收缩，在51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另外两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶。筒体结构体系(a)框架—筒体结构

(b)筒中筒结构

(c)多重筒结构

(d)成束筒结构

〔a〕框架核心筒结构〔b〕筒中筒结构〔c〕成束筒结构几种筒体结构：69

筒体结构上海金茂大厦是88层，建筑高度420.5m，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。混凝土组合柱组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体金茂大厦：钢筋混凝土主体局部柱配置钢骨哈利法塔，有161层，总高828米。建筑设计采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成。哈利法塔的设计为伊斯兰教建筑风格，楼面为“Y〞字形，并由三个建筑部份逐渐连贯成一核心体，从沙漠上升，以上螺旋的模式，减少大楼的剖面使它更如直往天际，至顶上，中央核心逐转化成尖塔。7273桁架筒结构

香港新中银大厦香港中国银行大厦〔1990〕平面为52m×52m的正方形，70层，高315m，至天线顶高为367.4m。上部结构为4个巨型三角形桁架，斜腹杆为钢结构，竖杆为钢筋混凝土结构。钢结构楼面支承在巨型桁架上。4个巨型桁架支承在底部三层高的巨大钢筋混凝土框架上，最后由4根巨型柱将全部荷载传至根底。4个巨型桁架延伸到不同的高度，最后只有一个桁架到顶。巨型框架结构

根据结构的相似原理，可按照建筑的平面尺寸，布置由巨型框架柱〔由多柱通过水平杆及斜撑形成的筒体〕及巨型框架梁〔大多为水平桁架〕形成巨型结构体系，该体系受力明确，使用功能灵活且强度及刚度均较大，能很好地解决竖向构件的差异变形。巨型框架结构也称为主次框架结构，主框为【巨型框架】，次框架为【普通框架】。壳体悉尼歌剧院主、次拱均采用钢管网架由网架结构覆盖的交通空间屋盖用悬索结构的冰球馆悬索结构屋面覆盖的世博会展厅水立方充气结构充气结构又称充气薄膜结构，是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部充气形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。。“水立方〞是世界上最大的膜结构工程，建筑外围采用世界上最先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。“水立方〞整体建筑由3000多个气枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆盖面积到达10万平方米，堪称世界之最。除了地面之外，外表都采用了膜结构。安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡〞，整个充气过程由电脑智能监控，并根据当时的气压、光照等条件使“气泡〞保持最正确状态。某体育场由半透明的充气膜结构覆盖，可根据不同球队的比赛改变外观颜色膜结构的空间研究大楼应力膜皮结构应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。1959年建于美国巴顿鲁治的应力膜皮屋盖，直径为117m，高35.7m，由一个外部管材骨架形成的短程线桁架系来支承804个双边长为4.6m的六角形钢板片单元，钢板厚度大于3.2mm，钢管直径152mm，壁厚3.2mm。这是膜皮结构应用于大跨度的第一个例子。高层建筑是近代经济开展和科学技术进步的产物，至今已有100余年的历史，是城市现代化的象征。尽管历史较短，但其开展速度很快。近30年来，世界各地兴建的高层建筑，其规模之大，数量之多，技术之先进，形式之多样，外观之新颖，无一不让人惊叹称奇。国外开展概况：1〕19世纪中期至19世纪末为高层建筑的形成期。1851年创造了电梯系统，使人们建造更高的建筑成为可能。高层建筑从最初采用铸铁框架到钢框架，建筑物的高度越过了100m大关，1898年纽约建造了ParkRow大厦〔30层118m〕。1.4高层建筑的开展概况P4-72〕20世纪末至20世纪50年代初为高层建筑的开展期。在结构理论方面突破了纯框架抗侧力体系，提出在框架结构中设置竖向支撑或剪力墙，来增加高层建筑的侧向刚度。这一时期，混凝土作为建筑材料开始进入高层建筑领域。但由于仅采用平面结构〔框架结构〕设计理论，且材料强度较低，开展受到限制，仅建造于非地震区。这一时期的典型建筑：1902年在美国的辛辛那提市建造了16层、高64m的英格尔斯〔Ingalls〕大楼，为世界第一幢钢筋混凝土高层建筑。1905年建造了50层的MetropLitann大楼；1907年在纽约建造了辛尔大楼，47层，高187m，为第一幢超过金字塔高度的高层建筑；1913年纽约又建造了60层、高242m的乌尔瓦斯〔Woolworth〕大楼；1923年建造了高319m的Charysler大厦；1931年，建造了著名的帝国大厦，102层、高381m，它保持世界最高建筑达41年之久，现今仍为世界上有名的高层建筑之一。

3〕20世纪50年代初至目前为高层建筑的繁荣期。钢筋混凝土高层建筑得到了空前的开展；焊接和高强螺栓在钢结构制造中的推广和进一步应用；60年代首次提出了筒体结构设计概念等。同时，轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技术及施工机械等方面都取得了很大进步，计算机在设计中的应用使得高层建筑飞速开展。20世纪60年代末至70年代，美国高层建筑开展到顶峰，成为世界高层建筑的中心。20世纪80年代至目前，我国及东南亚地区的高层建筑得到空前开展，成为高层建筑的中心。这一时期，高层建筑在世界各地都得到不同程度的开展。

这一时期的典型建筑：1968年建造的芝加哥约翰.汉考克中心〔JohnHancockCenter〕，100层高344m，采用对角支撑桁架型筒体结构体系；1973年建造的纽约世界贸易中心〔WorldTradeCenter〕双塔楼，北楼高417m，南楼高415m，均110层，采用钢结构框筒结构，该工程首次进行了模型风洞试验，首次采用了压型钢板组合楼板，首次在楼梯井道采用了轻质防火隔板，首次采用粘弹性阻尼器进行风振效应控制等，并对以后高层建筑结构的设计和建造具有重要的参考价值。2001年9月11日世界贸易中心突遭恐怖分子消灭性袭击，因高温下钢结构失效，造成两座大楼先后竖向逐层座塌，对全世界高层建筑的开展产生了很大的影响。1974年建造的芝加哥西尔斯大厦〔SearsTower〕，110层，高443m，采用钢结构成束框架筒体结构，曾保持世界最高建筑达20多年。日本于1964年废除了建筑高度不得超过31m的限制，于1968年首次建成了36层，高147m的霞关大厦，1978年在东京建造了60层、高226m的阳光大厦等。90年代以后，由于亚洲经济的崛起，西太平洋沿岸的日本、朝鲜、韩国、中国大陆、香港、台湾、新加坡和马来西亚等国家和地区，陆续建造了高度超过200m、300m、400m的高层建筑，成为继美国之后新的高层建筑中心。目前，世界各地还有一些高层建筑正在酝酿中，相信不久还有可能出现更高的高层建筑。国家石油双子星座大厦

位于马来西亚吉隆坡，混合结构，451.9米。西尔斯大厦位于芝加哥，钢结构，1974年建成,高443米，是目前美国最高建筑物，由SOM建筑设计事务所设计，大厦的造型有如9个上下不一的方形空心筒子集束在一起。金茂大厦

位于上海，混合结构，共88层，建筑高度420.5米大厦由著名的美国芝加哥SOM设计事务所设计，是目前中国上海三高之一的大楼。截面从1.5*4.9~1*3.5m结构体系是一个用外伸桁架与外侧8个巨型组合柱连接的混凝土核心筒。混凝土核心筒纽约世界贸易中心大楼

位于纽约曼哈顿闹市区的南部，钢结构，110层，高约415米，是美国纽约市最高、楼层最多的摩天大楼。

位于芝加哥，是美国第三高度，1969年建成，100层，343.51米，几何形状为上小下大的截锥体。结构型式为钢斜撑周边桁筒体系，在每个建筑立面形成巨大的X形斜向支撑。是世界最早的巨型钢桁架结构。汉考克大厦中环广场大厦

位于香港，混凝土结构，374米。中银大厦

位于香港，混合结构，369米。位于中国台北，混合结构，高508米，超过美国芝加哥的西尔斯大楼，马来西亚双塔等大楼，成为新的全球第一高楼。

该楼有世界最大且最重的“风阻尼器〞，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。还拿下了“世界高楼〞四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物〞(508米)、“最高使用楼层〞(438米)和“最高屋顶高度〞(448米)。“世界最高天线高度〞仍为芝加哥西尔斯大厦。国际金融中心大厦广州新地标—广州西塔阿联酋BurjAl-Arab酒店，又称又称阿拉伯塔

—世界上唯一的建筑高度最高的七星级酒店，共有56层，321米高，由英国设计师设计