高層建筑的概述

高層建筑結(jié)構(gòu)設計主講人：謝孝副教授

電話:68598194移動:1教材：高層建筑結(jié)構(gòu)設計－霍達主編

參考書目：

結(jié)構(gòu)概念和體系－－林同炎

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設計

－－高立人，方鄂華主編

高層建筑結(jié)構(gòu)設計

－－方鄂華主編

主要規(guī)范：

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2002

高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-98

高層民用建筑設計防火規(guī)范GB50045-95(2001年版)

2高層建筑結(jié)構(gòu)設計

主要內(nèi)容第一章高層建筑結(jié)構(gòu)概述第二章高層建筑結(jié)構(gòu)受力特點和結(jié)構(gòu)概念設計第三章結(jié)構(gòu)設計的一般原則第四章框架結(jié)構(gòu)設計第五章剪力墻設計框架剪力墻第六章框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設計第七章筒體結(jié)構(gòu)設計第八章高層結(jié)構(gòu)其他類型等3CHAPTERONE概述4第1章高層建筑結(jié)構(gòu)概述1.1高層建筑結(jié)構(gòu)的概念1.2國內(nèi)外高層建筑的歷史和現(xiàn)狀1.3高層建筑結(jié)構(gòu)的特點1.4現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展結(jié)構(gòu)總體布置51.1高層建筑結(jié)構(gòu)的概念1高層建筑結(jié)構(gòu)的定義2最早的高層建筑3最高的高層建筑610層及10層以上或房屋高度大于24米的建筑物房屋高度——自室外地面至房屋主要屋面的高度高層建筑TallbuildingHigh-risebuildingSkyscraper78世界最早的高層建筑：美國芝加哥的10層的家庭保險大樓，建于1885年，采用鋼柱和磚墻為結(jié)構(gòu)體系。9世界最高臺北101大樓508米高10臺北101大樓囊括了高度項目中3個第一，包括“世界最高建筑物”、“世界最高使用樓層”、“世界最高屋頂高度”，美國芝加哥的席爾斯大樓（SearsTower）僅保有“世界最高天線高度”的最高紀錄。世界高樓協(xié)會指出，世界10大高樓有6棟出現(xiàn)在亞洲，除了臺北101之外，其它五棟分別是上海金茂大廈88樓、香港國際金融中心II期88樓、廣州中信廣場80樓與深圳信興廣場69層，顯見亞洲建筑實力驚人。11佩重納斯大廈——國家石油公司雙峰塔摩天大（稱為歷史世界最高）國油雙峰塔樓高452米、95層位于馬來西亞首都吉隆坡市中心鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)12我國最高的高層建筑：上海的金茂大廈，1998年建成88層，420.5米，辦公和賓館鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)131.2國內(nèi)外高層建筑的歷史和現(xiàn)狀

1、產(chǎn)生緣由產(chǎn)業(yè)革命，大工業(yè)興起，城市人口劇增，地價昂貴

優(yōu)點：節(jié)省城建投資缺點：防火要求其他因素計算理論，新材料，計算機應用，電梯的發(fā)明高層2、發(fā)展史古代（國內(nèi)古建筑）公元523年，河南登封縣磚砌筒體和木樓板建筑的嵩岳寺塔，嵩岳寺塔為密檐式磚塔，平面為十二邊形。共10層，塔高37.6米，底層直徑10.16米，內(nèi)徑5米余，壁體厚2.5米2/8/202414公元704年（唐代）西安大雁塔，磚木結(jié)構(gòu)，磚砌塔身，木樓板，大雁塔是樓閣式磚塔，共7層，高64.517米，底層邊長25米,塔身呈方形角錐體，坐落在底面積42.5×48.5米，高4.2米的方形磚臺上

河北省定縣開元寺料敵塔，建于公元1001～1055年（北宋咸平年間），用于監(jiān)視敵情。平面為正八角形，底部邊長9.8m，采用磚砌雙層筒體，即筒中筒體系，外筒壁厚3m，共11層，總高82m古代2/8/202415近代（形成期）

1819年美國芝加哥16層Monadnock大樓，磚承重墻體系，底部八層磚墻1.8m厚1801年美國曼徹斯特7層棉紡廠房，廠房內(nèi)部采用鑄鐵框架承重1854美國長島黑港采用熟鐵建造燈塔1883美國11層保險公司，生鐵柱，熟鐵梁18899層SecondRandMerally大樓，全鋼框架（世界第一棟高層建筑）2/8/202416現(xiàn)代（發(fā)展期）20世紀，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進步、電梯的發(fā)明，房屋建筑高度越來越高框架抗側(cè)力體系－加豎向支撐或剪力墻來增強抗側(cè)剛度和強度1905年50層Metrop

Litann大樓1913年60層高234m的沃爾沃斯（Woolworth）大樓1929年319m的Charysler大廈1931年102層381m帝國大廈（采用平面結(jié)構(gòu)理論，用鋼量為206kg/m2）帝國大廈（Empire

State

Building）是長時期以來象征著紐約的摩天大樓，與自由女神像同為紐約的標志，曾40年享受世界最高建筑的美譽。大廈高達102層，381米。在美國經(jīng)濟最蕭條、最不景氣之際之時，僅用兩年時間完工，耗資

$4000萬之多.2/8/202417二戰(zhàn)結(jié)束后地價昂貴、平面結(jié)構(gòu)理論－三維立體結(jié)構(gòu)理論、輕質(zhì)材料

1972年世界貿(mào)易中心(TwinTowers)高402m110層——鋼結(jié)構(gòu)1974年西爾斯大廈442m（立體結(jié)構(gòu)－框筒束體系，用鋼量161kg/m2,與帝國大廈相比減少20％）——鋼結(jié)構(gòu)希爾斯大廈，美國芝加哥，442米（1974賣了將近90億美元，希爾斯大廈成功成為芝加哥的運轉(zhuǎn)的樞紐，有13000名雇員在芝加哥這個大屋頂下工作。希爾斯吹牛說，這座大廈的高度已經(jīng)是聯(lián)邦航空局所能允許的極限！事實上，直到現(xiàn)在，它依然是北美大陸的第一高樓。當年的說法是在一個好天氣登上頂樓，你能看到四個州1996年吉隆坡建成石油大廈，88層，高450m，是鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)，目前世界最高建筑。2/8/202418繁榮期中國：（60年代末開始建高層）1968年廣州賓館27層(60年代最高建筑）1976年白云賓館（廣州）33層（76~85年最高建筑）中國銀行（香港）72層，高364m位于香港中西區(qū)花園道與金鐘道交界處。由貝聿銘建筑師事務所設計?？偨ㄖ娣e12.9萬平方米，地上70層，總高367.4米（其中建筑高度315.4米，頂層天線高度52米），居世界第5位（1993年為止）。大廈平面為邊長52米的正方形，對角線分成的4個三角形各不相同，樓頂傾斜，整個建筑像一個富有變化的多面體。結(jié)構(gòu)采用4角12層高的巨形鋼柱支撐，斜撐采用鋼—混凝土，室內(nèi)無一根柱子2/8/202419深圳賽格廣場70多層，近300m深圳賽格廣場是目前世界最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑，這幢深圳第二高建筑物共72層、總高度353．8米，是目前國內(nèi)唯一由我國自己設計、自己總承包施工的高智能超高層建筑。據(jù)專家稱，其技術(shù)含量高、施工難度大，國外尚無此類結(jié)構(gòu)體系的超高層建筑，賽格廣場的順利建成，標志著我國在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑領域里已步入世界先進行列2/8/202420香港匯豐銀行大樓48層，179m2/8/202421繁榮期中國：廣東國際大廈63層200m中信廣場80層340m上海金茂大廈88層420.5m（世界第三高層）421米（1999金茂大廈是中國最高的大廈，也是世界第三高樓。這座大樓充分顯示了上海上升為現(xiàn)代城市的雄心。金茂大廈融合了西方標準和東方神韻，最初的設計中建筑頂部有個圓環(huán)，后來為中國的權(quán)威人士所否定，原因是圓環(huán)看上去象個升起的太陽，讓人聯(lián)想起日本帝國主義。結(jié)果，就成了現(xiàn)在的樣子金茂大廈于1992年12月17日被批準立項，1994年5月10日動工，1997年8月28日結(jié)構(gòu)封頂，至1999年3月18日開張營業(yè)，當年8月28日全面營業(yè)。金茂大廈占地2.3公頃，塔樓高420.5米，總建筑面積29萬平方米2/8/2024221.3高層建筑結(jié)構(gòu)的基本特點1、水平力是設計主要因素2、側(cè)移成為控制指標——過大的位移對結(jié)構(gòu)的影響3、抗震設計要求更高4、概念設計與理論計算同等重要5、減輕高層建筑自重比多層建筑更重要6、軸向變形不容忽略2324Δ=2526結(jié)構(gòu)內(nèi)力/位移27概念設計概念設計:以功能優(yōu)越、造型美觀、技術(shù)先進的總體方案為目標的設計階段。是指一些難以作出精確力學分析或在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題，必須由工程師運用“概念”進行分析，作出判斷，以便采取相應措施。例如結(jié)構(gòu)破壞機理的概念、力學概念以及由震害和試驗現(xiàn)象等總結(jié)提供的各種宏觀的和具體的經(jīng)驗，也包括一些教訓，以及建筑要求和造價、施工要求等。281.4高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展展望目前我國高層建筑的發(fā)展特點：層數(shù)不斷增多，高度不斷加大高層建筑向多用途、多功能方向發(fā)展平面布置和立面體型日益復雜化結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化高強材料和新技術(shù)的應用玻璃幕墻的廣泛應用計算機應用水平迅速提高設計規(guī)程的不斷完善2921世紀高層建筑的高新技術(shù)預測1．高層建筑復雜大系統(tǒng)2．高性能建筑材料3．計算機仿真4．專家系統(tǒng)5．參數(shù)控制與決策準則[軟設計理論]6．結(jié)構(gòu)控制與控制結(jié)構(gòu)7．結(jié)構(gòu)可靠性識辯和檢測治理8．超高層建筑的先進消防系統(tǒng)9．智能性服務系統(tǒng)10．節(jié)能