2第二章高層建筑結(jié)構(gòu)綜述

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第二章 高層建筑結(jié)構(gòu)綜述,2-1,國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況,2-2,高層的特點(diǎn),3-3,高層建筑結(jié)構(gòu)的類型,3-4,高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,1,高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有,100,余年的歷史。,多年來，世界上最高的高層建筑集中在美國、加拿大，直到,80,年代末，北美洲一直是世界高層建筑的中心。按,1991,年公布的排行表，在世界上最高的,100,座最高建筑中，美國占了,78,座，加拿大,5,座，墨西哥,1,座，即北美洲占了,84%,，成了當(dāng)前世界最高建筑的中心。,2-1,國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況,2,1.,我國高層建筑的發(fā)展,(1),我國古代高層建筑的發(fā)展,(2),我國近代高層建筑的發(fā)展,2.,國外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展,2-1,國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況,3,1.,我國高層建筑的發(fā)展,(1),我國古代高層建筑的發(fā)展,公元,524,年在河南建造了,嵩岳寺塔,(15,層簡筒結(jié)構(gòu)，高,50m),公元,704,年在西安建造了,大雁塔,(7,層磚木結(jié)構(gòu)，總高,64m),4,1.,我國高層建筑的發(fā)展,(1),我國古代高層建筑的發(fā)展,公元,1055,年在河北定縣建造了,料敵塔,(11,層筒體結(jié)構(gòu)，高,82m),公元,1056,年山西建,造了,應(yīng)縣木塔,(9,層，高,67m),，堪稱世界木結(jié)構(gòu)的奇跡,5,(2),我國近代高層建筑的發(fā)展,第一階段從,新中國成立到,60,年代末,初步發(fā)展，,20,層以下的框架結(jié)構(gòu),1959,年建成的,北京民族飯店,(12,層，高,47.4m),1964,年建成了,北京民航大樓,，,(15,層，高,60.8m),1966,年建成了,廣州人民大廈,(,18,層，高,63m),6,第二階段為,70,年代,20,30,層，主要用于住宅、旅館、辦公樓,1974,年建成的,北京飯店新樓,(,20,層，高，是當(dāng)時(shí)北京最高的建筑,),1976,年建成的,廣州白云賓館,(33,層、高,114.05m),上海漕溪路,20,幢,12,16,層剪力墻住宅樓；,北京前三門,40,幢,9,16,層大模板施工的剪力墻住宅樓,7,北京飯店新樓,8,廣州白云賓館,3600,4000,8000,8000,66000,3000,36000,3000,66000,8000,8000,4000,3600,70000,7850,7850,2300,33,層，米，剪力墻結(jié)構(gòu)，,1976,年建成，國內(nèi)首棟百米高層。,9,第三階段為,80,年代,僅,1980,1983,年所建的高層建筑就相當(dāng)于,1949,年以來,30,多年中所建高層建筑的總和。,10,深圳,發(fā)展中心大廈,，,(43,層，,高，加上天線的高度,共,185.3m),，是我國第一座,大型高層,鋼結(jié)構(gòu),建筑,。,11,廣州國際大廈,，,(63,層，高,200m),12,北京京廣中心大廈,，,(57,層，高,208m),13,上海新錦江賓館,是一座現(xiàn)代化的高級賓館，,(,總建筑面積,66060m,2,，共,43,層，總高,153.52m),靜安希爾頓飯店,，,(,建筑面積,69224m,2,，包括塔樓,43,層，總高,143.62m),14,第四階段從,90,年代開始,（,1,）高層建筑興建速度加快,19901994,年間，每年建成,10,層以上建筑在,1000,萬平方米以上，占全國已建成的高層建筑的,40%,（,2,）超高層建筑的發(fā)展,高層建筑的發(fā)展及層數(shù)和高度增長更快，建成了多座,200,米以上的高層建筑,15,16,上海明天廣場,：,60,層，,238m,，最高的框架,剪力墻結(jié)構(gòu)，,98,年建成。,17,上海金茂大廈,，,(,鋼結(jié)構(gòu)，,88,層，高,420.5m),國際金融中心大廈（二期），,420,米，位于中國香港。,中信廣場大廈，,391,米，位于中國廣州。,信興廣場大廈，,384,米，位于中國深圳。,中央廣場大廈，,374,米，位于中國香港。,18,金茂大廈內(nèi)部結(jié)構(gòu),19,20,臺北,101,（,Taipei 101,，,508,米），是目前世界第二高樓（,2010,年）。位于我國,臺灣省,臺北市,信義區(qū),，由建筑師,李祖原,設(shè)計(jì)，,KTRT,團(tuán)隊(duì)建造。臺北,101,曾是世界第一高樓，以實(shí)際建筑物高度來計(jì)算已在,2007,年,7,月,21,日被當(dāng)時(shí)興建到,141,樓的,迪拜塔,（,阿聯(lián)酋,迪拜）所超越，,2010,年,1,月,4,日迪拜塔的建成（,828,米）使得臺北,101,退居世界第二高樓。,21,2.,國外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展,第一階段,是,19,世紀(jì)中期以前，由于主要建筑材料是磚石和木材，以及設(shè)計(jì)手段和施工技術(shù)的限制，歐美國家一般只能建造,6,層及以下的建筑。,22,第二階段：,19,世紀(jì)中期,20,世紀(jì),50,年代初,1855,年發(fā)明了電梯系統(tǒng)，使人們建造更高的建筑成為可能,家庭保險(xiǎn)公司大樓,(Home Insurance Building),，,11,層，高,55m,，建于,1884,1886,年，采用鑄鐵框架承重結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著一種區(qū)別于傳統(tǒng)砌筑結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)體系的誕生,從,1884,年到,19,世紀(jì)，高層建筑已經(jīng)發(fā)展到了采用鋼結(jié)構(gòu)，建筑物的高度越過了,100m,大關(guān)。,1898,年建成的紐約,Park Row,大廈（,30,層，,118m,）是,19,世紀(jì)世界上最高的建筑。,23,世界上最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，是,1903,年在美國辛辛那提建造的,因格爾斯大樓,，,16,層，高,64m,。,1931,年美國紐約曼哈頓建造了,102,層、高,381m,的著名的,帝國大廈,(Empire State Building),，它保持世界最高建筑達(dá),41,年之久,這一時(shí)期,雖然高層建筑有了比較大的發(fā)展,但受到設(shè)計(jì)理論和建筑材料的限制,結(jié)構(gòu)材料用量較多、自重較大。,24,第三階段從,20,世界,50,年代開始,由于在輕質(zhì)高強(qiáng)材料、抗風(fēng)抗震結(jié)構(gòu)體系、施工技術(shù)及施工機(jī)械等方面都取得了很大進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得高層建筑飛速發(fā)展,美國成為世界上高層建筑最多的國家,25,1972,年在,紐約,建造了,世界貿(mào)易中心大樓,(World Trade Center Towers),，,110,層，高,402m,，鋼結(jié)構(gòu),26,1974,年美國在芝加哥又建成了當(dāng)時(shí)世界最高的,西爾斯大廈,(Sears Tower),，,110,層，高,443m,，鋼結(jié)構(gòu)。,27,進(jìn)入,90,年代，亞洲成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的地區(qū)，西太平洋沿岸的日本、朝鮮、韓國、中國大陸、臺灣、新加坡和馬來西亞等國家和地區(qū)，陸續(xù)建成了超過,200m,、,300m,的高層建筑。,1990,年至今，世界上新建的最高建筑，幾乎全部集中在這一地區(qū)。,一般高度的高層建筑（,80,150,米）更是大量興建,朝鮮平壤市的,柳京飯店,，地面以上,101,層，高,305,4m,，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),位于馬來西亞吉隆坡的,雙塔高層建筑,，,85,層，高,450m,，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),阿聯(lián)酋迪拜塔，總高,828,米，,160,層。,21,世紀(jì)，亞洲將成為新的高層建筑中心,28,柳京飯店的現(xiàn)狀與想象圖,柳京飯店（高,105,層,330,米），預(yù)計(jì)在,1989,年開幕。大廈工程,1982,年起展開，,1992,年完成結(jié)構(gòu)工程后停工近,20,年后，于,2008,年,4,月,恢復(fù)興建。如果建成，它將是世界上最高的飯店、第,7,高的大樓、還是世界上位于臺北、紐約、上海,迪拜和芝加哥以外的首個(gè)高于,100,層的建筑。又可以額外再擁有世界最高飯店、世界最大金字塔型建筑等,2,項(xiàng)建筑紀(jì)錄。柳京飯店平頂后一直是平壤最顯眼的地標(biāo)建筑，不過這個(gè)工程在朝鮮成為禁忌，平壤的地圖上都沒有標(biāo)簽。,29,迪拜塔，是位于,阿拉伯聯(lián)合酋長國,迪拜的一棟已經(jīng)建成的摩天大樓，有,160,層，總高,828,米，比臺北,101,足足高出,320,米。迪拜塔由韓國三星公司負(fù)責(zé)營造，,2004,年,9,月,21,日開始動工，,2010,年,1,月,4,日竣工啟用，同時(shí)正式更名哈利法塔。,30,馬來西亞雙塔樓,：,88,層，,450,米，框,筒結(jié)構(gòu)，,1996,年建成。,31,32,(1),世界高層建筑委員會,1972,年建議，將高層建筑劃分為以下四類：,第一類：,9,16,層，高度不超過,50m;,第二類：,17,25,層，高度不超過,75m;,第三類：,26,40,層，高度不超過,100m;,第四類：,40,層以上，高度,100m,以上。,2-2,高層建筑的特點(diǎn),1,、高層建筑的分類：,33,我國,民用建筑設(shè)計(jì)通則,(JGJ37-87),中規(guī)定：,10,層及,10,層以上的民用建筑和總高度超過,24m,的公共建筑及綜合性建筑為,高層建筑,。,建筑高度超過,100m,的建筑均為,超高層建筑,。,(2),我國對高層建筑的分類：,34,2,高層建筑的特點(diǎn),A.,高層建筑中，水平荷載和地震作用對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著決定性的作用。,B.,動力反應(yīng)不可低估；,C.,結(jié)構(gòu)軸向變形、剪切變形以及溫度、沉降的影響加??；,D.,材料用量、工程造價(jià)呈拋物線關(guān)系增長。,35,荷載效應(yīng)的最大值,(,軸力,N,、彎矩,M,和位移,),可用下列式子表達(dá)：,N=WH=f(H),M=qH,2,/2 = f(H,2,),=qH,4,/8EI =f(H,4,),水平荷載和地震作用對,高層,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著決定性的作用。,36,內(nèi)力或位移,=f(H,4,),M=f(H,2,),N=f(H),H,結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度,H,的關(guān)系,37,2-3,高層建筑的結(jié)構(gòu)類型,1,鋼結(jié)構(gòu),2,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),3,組合結(jié)構(gòu),38,1,）鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、熱軋型鋼和冷加工成型的薄壁型鋼制造而成。與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下,優(yōu)點(diǎn),：,（,1,）材料強(qiáng)度高，鋼材質(zhì)量輕。,（,2,）韌性、塑性好。,（,2,）材質(zhì)均勻。,（,3,）制造簡單，施工周期短。,（,4,）密封性好。,39,鋼結(jié)構(gòu)的,缺點(diǎn),有：,（,1,）耐熱但不耐火,150,攝氏度時(shí)強(qiáng)度無變化，,600,攝氏度時(shí)強(qiáng)度約為,0,。,（,2,）鋼材耐腐蝕性能差，維護(hù)費(fèi)用高。,40,41,42,2,）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,（,1,）大跨度鋼結(jié)構(gòu),鋼屋架,網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),懸索結(jié)構(gòu),拱架結(jié)構(gòu),橋梁結(jié)構(gòu),43,國家體育場,國家體育場建筑體形上像鳥巢?？扇菁{,8,萬人。平面為橢圓形,長軸,340m,短軸,292m,。屋蓋中間有一個(gè),146m×76m,的開口，這部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面 ，總用鋼量達(dá),16,萬,t,。,44,天津奧林匹克體育場俯瞰效果圖,“,綠色奧運(yùn),”,、,“,科技奧運(yùn),”,、,“,人文奧運(yùn),”,建筑底面面積為,80,000m2,，屋頂面積,76,719m2,，地上層數(shù),6,層，最高點(diǎn)高度，可容納觀眾數(shù),60,000,。,屋頂結(jié)構(gòu)采用鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu) 。屋面桁架落地，形似露珠 。,45,國家大劇院,位于北京人民大會堂西側(cè)，西長安街以南，總占地面積近,12,公頃，總建筑面積近,15,萬平方米，總投資億元，目前已進(jìn)行過網(wǎng)殼部分設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)收審查會議。,該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸，南北短軸，總高度。內(nèi)設(shè)歌劇院（,2416,席）、音樂廳（,2017,席）及戲劇院（,1040,席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個(gè)網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（,35500m2,）,各種通道及入口均設(shè)在水下,。,設(shè)計(jì)為法國巴黎機(jī)場公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院參與主體設(shè)計(jì),，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá),6750t,，,195kg/m,。,46,（,2,）重型廠房結(jié)構(gòu),西安變壓器廠（,400t,吊車）,47,（,3,）高層建筑,80,年代我國建造的,11,棟高層鋼結(jié)構(gòu)基本上都是國外設(shè)計(jì)、施工承建。,目前我國已建和在建的高度超過,100m,的鋼結(jié)構(gòu)有,48,棟。,48,上海環(huán)球金融中心,由日本森大廈株式會社的全額子公司森海外株式會社及日本具有代表性的銀行、保險(xiǎn)公司、商社等,36,家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金,(OECF),聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾,750,億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積,335,420,平方米，地下,3,層，地上,94,層。建成后的高度達(dá),460,米 。總用鋼量,26000t,，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，目前正在施工基礎(chǔ)。,49,上海金茂大廈,金茂大廈是由中國上海對外貿(mào)易中心股份獨(dú)家投資億美元建設(shè)的一座88層的超高層大廈，建筑高度米，建筑面積萬平方米，于1998年8月28日竣工。 總用鋼量14000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。設(shè)計(jì)者為美國事務(wù)所。,50,央視新臺址,央視新臺址建設(shè)工程位于北京朝陽區(qū)東三環(huán)中路、北京商務(wù)中心區(qū)的核心地段，占地面積萬平方米，總建筑面積,55,萬平方米, 230m,。央視新臺址建設(shè)工程總投資約,50,億元人民幣，,2003,年,10,月開工建設(shè)，,2008,年正式運(yùn)行 。,51,大連遠(yuǎn)洋大廈,大連遠(yuǎn)洋大廈由大連遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司、中遠(yuǎn)房地產(chǎn)開發(fā)公司與美國,ESPIRIT,公司聯(lián)合投資億人民幣開發(fā)的集五星級酒店和甲級寫字樓為一體的智能大廈。 總建筑面積萬平方米。其中：,A,座為五星級酒店，地上,51,層，總高。鋼筋混凝土核心筒，外框鋼框架。設(shè)計(jì)、加工、安裝全部國產(chǎn)化。,52,臺北,101,長寬各,150m,，總面積,30277m2,，塔高,508m,，世界第一高，,26,層以上以,8,層為一單元。主要由巨柱、核心系統(tǒng)及外伸桁架梁。巨柱自地下,5,層至地上,90,層，最大尺寸為。,直徑，中,670t,的阻尼器,53,（,4,）高聳建筑：,電視塔、微波塔、通訊塔等,東方明珠電視塔,東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔，以其,468,米的高度成為亞洲第一高 塔。她于,1991,年,3,月開始建造，,1994,年,11,月完工，總重量達(dá),12,萬噸，總投資億元人民幣。,東方明珠塔由三根直徑為九米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個(gè)小球、塔座和廣場組成。,54,55,一,.,世界貿(mào)易中心簡介（,1,）,1.,世界貿(mào)易中心的建筑形式,56,1,.,撞機(jī),1,57,2,.,撞機(jī),2,58,1,.,倒塌瞬間,1,59,二、世界貿(mào)易中心倒塌過程（,7,）,60,優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)較低，材料來源豐富，可澆注成各種復(fù)雜斷面形狀，可以組成多種結(jié)構(gòu)體系；可節(jié)省鋼材，承載能力較高，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可獲得較好的抗震性能。,缺點(diǎn)：構(gòu)件斷面大，占據(jù)面間大，自重大,廣州,廣東國際大廈,(63,層，,200.18m),底層柱尺寸已達(dá),2,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),61,62,（,1,）優(yōu)點(diǎn)：,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能,進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，提高結(jié)構(gòu)延性,（,2,）類型,1),用鋼材加強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件,鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件,鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件,2),部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）,3,組合結(jié)構(gòu),63,鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件,64,組合結(jié)構(gòu),65,鋼管屈曲破壞,鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件,66,鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 工程實(shí)例（,1,）,美國西雅圖,雙聯(lián)廣場大廈,58,層,四根大鋼管混凝土柱,混凝土抗壓強(qiáng)度,133Mpa,直徑,管壁厚,30mm,承受,60%,豎向荷載,67,2),部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）,上海靜安,希爾頓飯店,（鋼筋混凝土筒體，鋼框架）,香港中國銀行,(,鋼骨鋼筋混凝土角柱，橫梁及斜撐為鋼結(jié)構(gòu),),68,上部為四個(gè)三角形巨型空間桁架,平面,52m,52m,第二層為轉(zhuǎn)換層，設(shè)置跨度為,52m,的周邊空腹桁架和中部四角錐桁架作為巨型框架梁，最后傳遞給四根巨型角柱,香港中國銀行,69,2,結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件單元組成方式,2-4,高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,框架,剪力墻,筒體,1,高層建筑的,基本的抗側(cè)力單元,70,2,類型,框架結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,框架,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,筒中筒結(jié)構(gòu)體系,多筒體系,2-4,高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,71,由梁、柱構(gòu)件通過結(jié)點(diǎn)連接組成的結(jié)構(gòu)稱為框架,框架結(jié)構(gòu)體系,純框架結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu)體系,72,框架結(jié)構(gòu)是多層房屋的主要結(jié)構(gòu)形式，也是高層建筑的基本結(jié)構(gòu)單元。,73,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,74,框架,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,75,筒中筒,結(jié)構(gòu)體系,深圳發(fā)展中心大廈,76,多筒結(jié)構(gòu)體系,成 束 筒,77,多筒結(jié)構(gòu)體系,巨形框架結(jié)構(gòu),78,