学习高层建筑结构设计课件.ppt
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1、高层建筑结构设计,台北101大楼是当今第一高楼,高508米,正在建造中的迪拜楼,高度已达688米,纽约帝国大厦,高381米,吉隆坡双子塔楼高452米,上海金茂大厦,高420米,绪言,一、多、高层的定义及高层建筑的结构类型1、定义高层民用建筑设计防火规范GB50045-95规定十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅);建筑高度超过24m的公共建筑高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002为10层及10层以上或高度超过28m的混凝土结构高层民用建筑2、类型钢筋砼和钢结构两类。钢结构自重轻、强度高、抗震性能好、施工方便等特点。钢筋砼造价低、材料来源丰富,便于作成各种形状,结构刚
2、度大,耐火性能好.缺点自重大。,图1-1,二、高层建筑的发展1885年出现第一幢高层建筑-芝加哥家庭保险大楼,框架结构,10层55M。到1989年,全世界10幢超过300M的高层建筑中,美国有9幢。英、法两国高层建筑占城市建筑的40%左右。据国外有关资料介绍,9-10层的建筑比5层的节约占地2328%,1617层的建筑比5层的节约用地3249%。由于高层建筑的受力和变形状态十分复杂,因此其设计与施工需要考虑的因素很多,涉及许多学科和部门,而且随着层数和高度的逐渐增加,它的建筑难度也越来越大。高层建筑的高度竞争,实际,是整个建筑科学技术和人才的竞争,它不仅反应一个国家科学技术水平,而且也反应一个
3、国家精神文明、物质文明和经济发展程度和水平。与此同时,高层建筑的高度竞争,必将不断推动和促进整个建筑科学、建筑材料和设备的发展,改变传统的设计概念、计算理论和施工方法,从而使现代高层建筑日臻完善,适应世界城市化的发展,满足人们的需求。现在,高层建筑的发展已成为历史的必然和时代的潮流。,图1-2,世界超高层建筑排名一、佩重纳斯大厦(1、2号大厦),高度452米,位于吉隆坡;二、西尔斯大厦,高度443米,位于芝加哥;三、金茂大厦,高度420米,位于上海;四、世界贸易中心大厦(1、2号大厦),高度417米,位于纽约;(在9.11恐怖分子袭击事件中倒塌)五、帝国大厦,高度381米,位于纽约;六、中环广
4、场大厦,高度374米,位于香港;七、中国银行大厦,高度369米,位于香港;八、TC大厦,高度374米,位于高雄;九、阿摩珂大厦,高度346米,位于芝加哥;十、约翰汉考克大厦,高度344米,位于芝加哥。,国内高层的特点1、层数增多,高度加大。2、结构体系日益多样化。悬挑结构、巨型框架结构。3、平面布置与竖向体型更加复杂。常用不对称、曲线型平面(城市规划、建筑功能的要求,计算机的广泛应用)。在竖向布置上,一方面竖向体型趋于多变,阶梯形内收、上部楼层外挑,突出的建筑物增多;另一方面,高低不等的组合体型更广泛地得到应用。4、向多功能、综合性发展上层布置旅馆、公寓;中间是中、小空间办公楼;下层大空间的商
5、店、银行、娱乐等公共设施;地下部分为商业街、地下铁道车站。5、高强轻质材料的应用C60砼、高强钢管砼、陶粒砼、火山渣砼。6、钢结构高层兴建,三、高层出现的原因1、十八世纪末的产业革命带来了生产力发展与经济繁荣。大工业兴起使人口集中到城市中来,以致造成用地紧张,地价高涨,城市范围逐步扩大仍感局促,为了在较小的土地范围内建造更多的建筑面积,建筑物不得不向高空发展,这是发展高层建筑最根本的原因。2、可以缩短道路以及各项管线设施的长度,从而节约大量城建的总投资,经济上具有优越性。3、增加人们的聚集密度,缩短互相联系的距离,把横向水平交通与竖向交通相结合,使人们在地面,上的分布方式空间化,节约了时间,增
6、加了效率。4、在同样的建筑面积与基地面积比值下,高层建筑能提供更多的地面自由空间,作为绿化休息场所或公共服务设施之用,有利于美化城市环境。5、近几十年来,科学技术的飞跃使高层建筑的实现具备了必要条件,提供了多种轻质高强建筑材料,新型结构方式,与水暖、电梯、空调、供电、自控等现代设施、先进的施工技术及机械设备,特别计算机应用于设计中。,四、本课程的教学目的和任务 主要介绍高层结构的三大常规结构体系的概念设计和相应的分析与设计方法。应达到如下基本要求1、掌握三大体系的合理使用范围和相应的结构体系布置原则;2、能够掌握对高层结构设计的一般规定,包括基本假定,抗风设计、抗震设计原则及相应荷载(及作用)
7、的计算方法;3、掌握三大结构体系的受力特点和性能,并能熟练地借助于相应表格的手算分析方法进行三大常规结构体系的设计。五、学习方法,第一章 结构体系及布置,高层建筑的受力特点,内力及位移,当建筑物高度增加时,水平荷载对结构的作用将愈来愈大。结构内力明显加大,结构侧移增加更快。当建筑物高度增加时,水平荷载对结构的作用将愈来愈大。结构内力明显加大,结构侧移增加更快。多、高层建筑结构要抵抗水平力和竖向力。在高层建筑中,结构要使用更多的材料来抵抗水平力,抗侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。多层建筑可采用砖石和钢筋砼建造。高层建筑可采用钢筋砼和钢建造。,第一节 结构体系及典型布置,一、框架结构体系(适用
8、公共建筑)当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构,并同时承受水平荷载时,称其为框架结构体系。此种结构体系优点是建筑平面布置灵活,可作成需要较大空间的建筑,加隔墙后,也可作成小房间。建筑立面易于处理,构件便于标准化。,缺点是框架结构的侧向刚度较小,水平位移大。因此,框架结构适用于多层及高度不大的高层建筑,一般高度不宜超过60M。根据使用要求和建筑布置确定的柱网和层高来布置梁和柱。在高层建筑中,梁柱必须作成刚接,梁柱布置要整齐、规则。,图1-3,图1-4,二、剪力墙结构体系(适用于公寓、住宅、旅馆)利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构,称为剪力墙结构体系。此种结构体系优点是整体性好
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