土木概论之高层与超高层建筑.ppt

1、4.3 高层与超高层建筑,联合国1972年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类： 916层(最高为50m)； 1725层(最高到75m)； 2640层(最高到100m)； 40层以上(即超高层建筑)。 我国规定超过100m的为超高层。无疑，现代超高层建筑从一定意义上是城市现代化标志。,1.框架结构,概念：由梁、柱构件通过结点连接组成的竖向承重结构框架体系，同时承受水平荷载的结构 受力特点：采用梁、柱组成的框架作为房屋的竖向结构，并同时承受水平荷载。,1.框架结构,工程实践表明：框架的合理层数是615层，最经济的是10层左右。 框架结构的优点：强度高，自重轻，整体性和抗震性好，建筑平面布置灵

2、活，可形成大的使用空间；施工简便，较经济； 框架结构的弱点：但抗侧移刚度小，侧移大；对支座不均匀沉降较敏感等。 根据分析，框架房屋高度增加时，侧向力作用急剧地增长，当建筑物达到一定高度时，侧向位移将很大，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。,框架结构柱网布置举例,2.框架-剪力墙结构,框剪结构就是在框架体系的房屋中设置一些剪力墙来代替部分框架。框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力，就成为框架剪力墙结构。,在整个体系中，剪力墙负担绝大部分的水平荷载，而框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力，合理分工，物尽其用。 这种结构体系属半刚性结构体系。剪力墙的高度一般与整个房屋高度相同，自基础至

3、屋顶。 这种结构适用于25层以下的房屋，最高不宜超过30层。建筑物的高宽比不宜大于45。 框架剪力墙结构既有框架结构布置灵活、延性好的特点，也有剪力墙结构刚度大、承载力大的特点，是一种比较好的抗侧力体系，广泛应用于高层建筑，其适用高度与剪力墙结构大致相同。,2.框架-剪力墙结构,概念是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构，称为剪力墙结构。 此结构是全部由剪力墙承重而不设框架的结构体系。,3、剪力墙结构（shear wall）,剪力墙：房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。剪力墙是

4、由钢筋混凝土浇成的墙体。防止结构剪切破坏。又称抗风墙或抗震墙、结构墙。,受力特点：剪力墙结构的刚度、强度都比较高，有一定延性，结构传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强。剪力墙作为竖向承重和抵抗水平荷载（风、地震荷载等）。同时墙体也作为维护及房间分隔的构件。 主要用于高层建筑中，它的缺点是空间划分不灵活。 全剪力墙结构体系用于40层以下比较合适。在非地震区建筑物高度可到150m左右。建筑物高宽比不宜大于。目前我国1030层的高层住宅和旅馆大多采用这种结构体系。,3、剪力墙结构,剪力墙结构的平面布置举例,短肢剪力墙结构,当剪力墙结构的底部需要有大空间，剪力墙无法全部落地时，就需要采用底部框支剪力墙

5、的框支剪力墙结构。这种结构体系由于以框架代替了若干片剪力墙，所以房屋的抗侧力刚度比全剪体系有所削弱，不过比框剪体系要好。就墙片本身来看，框支剪力墙的墙片相当于大开洞的剪力墙。,底层大空间部分框支剪力墙结构的典型平面（a）首层平面；（b）标准层平面,4、框支剪力墙结构,美国工程师Fazlur Khan创造了高效的简体结构，包括框筒、筒中筒、桁架筒和束筒结构。后来出现了多筒和多重筒结构等筒体结构。 概念：利用房间四周墙体形成的封闭筒体（也可利用房屋外围由间距很密的柱与截面很高的梁组成一个形式上像框架，实质上是一个有许多窗洞的筒体）作为主要抵抗水平荷载的结构。,5、筒体结构,5、筒体结构,框架内单筒

6、结构,单筒外移式框架单筒结构,框架外单筒结构,筒中筒,组成筒,纽约世界贸易中心大楼,框筒结构实例,5、筒体结构,框筒结构： 指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。,深圳华联大厦,5、筒体结构,筒中筒体系： 当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒体系。,广东国际大厦,5、筒体结构,用框筒作为外筒，将楼（电）梯间、管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心做成内筒，就成为筒中筒结构。 采用钢筋混凝土结构时，一般外筒采用框筒，内筒为剪力墙围成的井筒；采用钢结构时，外筒用框筒，内筒一般也采用钢框筒或钢支撑框架。 图为1989年建成的北京中国国际贸易大厦的结构平

7、面图和剖面图。国贸大厦高153m，39层，钢筒中筒结构，13层为钢骨混凝土结构。在内筒4个面两端的柱列内，沿高度设置中心支撑；在20和38层，内、外筒周边各设置一道高54m的钢桁架，以减小剪力滞后，增大整体侧向刚度。,5、筒体结构,香港中银大厦,桁架筒体结构： 在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，以进一步提高结构承受水平荷载的能力，增加体系的刚度。这种结构体系称为桁架筒体系。,5、筒体结构,成束简结构 两个或者两个以上框筒排列在一起，即为束筒结构。束筒结构中的每一个框筒，可以是方形、矩形或者三角形等；多个框筒可以组成不同的平面形状；其中任一个筒可以根据需要在任何高度中止。,芝加哥西尔斯大厦,

8、5、筒体结构,框架核心筒结构 框架核心筒结构由结构的外框筒为密柱深梁，影响对外视线，景观较差，建筑外形比较单调。加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架，与内筒一起，组成了。框架核心筒结构的周边框架与核心筒之间形成的可用空间较大，广泛用于写字楼、多功能建筑。,广州中信大厦（a）转换层结构平面图； （b）典型层结构平面； （c）结构剖面图,5、筒体结构,4.4 特种结构,4.4.1 烟囱 4.4.2 水塔 4.4.3 水池 4.4.4 筒仓 4.4.5 核电站,4.5 未来展望,展望建筑技术未来 中国建筑学会2000年会学术主题报告主旨先睹 报告人 吴良镛：著名建筑教育家、城市和建筑问题理论家、建筑师和规划师 报告主题：北京宪章“北京之路”与中国之路（内容