建筑构造下一高层建筑构造建筑构造PPT课件.ppt

高层建筑构造 1 1高层建筑概况1 1 1高层建筑发展过程 高层建筑是19世纪中期产业革命后逐步发展起来的 1854年 美国人奥蒂斯发明了电梯 使高层建筑成为可能 1883 1885 詹尼设计了家庭保险公司大楼 被公认为是现代建筑史上第一座真正意义的高层建筑 1931年帝国大厦 高度381米 在纽约落成 进入了超高层领域 2 实例 帝国大厦 102层 高381m 20世纪前半叶世界最高的摩天大楼 纽约 1931年落成 是70年代以前世界上最高的建筑 纽约州的别名为 帝国州 故名 1945年7月 一架巨型轰炸机在大雾中撞上大厦第79层 飞机坠毁 大厦只有局部破损 总体未受影响 3 世贸中心双塔 1972年 412m 110层 世贸中心双塔 纽约 在9 11恐怖事件中倒塌 4 芝加哥希尔斯大厦 1974年 443m 110层 芝加哥西尔斯大厦 5 1 1 2中国高层建筑发展概况 中国高层建筑在二十世纪八十年代后发展迅速 在建设规模和建筑高度上 其发展速度都十分惊人 在目前全球排前10位的高层建筑中 中国占有三个席位 他们分别是 金茂大厦 高度420米 上海 第3位 中环广场大厦 高度374米 香港 第6位 中国银行大厦 高度369米 香港 第7位 6 实例 上海金茂大厦 美国SOM事务所设计 1998年 88层 高420m 世界第三 中国最高 7 香港中国银行大厦 贝聿铭设计 1989年 70层 高369m 8 香港汇丰银行大楼 1985年 香港汇丰银行大楼 地上48层 地下4层 高178 8m 英国建筑师福斯特设计 9 北京京广中心大厦 1990年 高208m 52层 10 1 1 3高层建筑的发展趋势及存在问题 高层建筑丰富城市空间 节约用地 综合适用 促进新型材料 新型结构的发展 也促进建筑技术迅猛发展 形成了规模巨大的城市综合体 高层建筑正向人性化 智能化 生态化方向发展 左图 沙特阿拉伯国家银行 SOM设计事务所 右图 槟榔屿州MenaraUmno 杨经文 11 1 1 4高层建筑的分类1 高层建筑按层数及高度分类 联合国教科文组织所属世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度分成四类 第一类 9 16层 最高到50m 第二类 17 25层 最高到75m 第三类 26 40层 最高到100m 第四类 40层以上 即超高层建筑 12 2014建筑设计防火规范 GB50016 2014 中规定 建筑高度大于27米的住宅建筑和建筑高度大于24m高的非单层厂房 仓库和其他民用建筑为高层建筑 2014建筑设计防火规范 GB50016 2014 中规定 建筑高度超过100米时 不论住宅及公共建筑均为超高层建筑 建筑高度 高规 指建筑物室外地面至其屋面面层的高度 2 我国对高层建筑的定义 13 3 其他分类 高层建筑按型分类 1 板式高层建筑2 塔式高层建筑4 按防火要求分类根据建筑物使用性质 火灾危险性 疏散及扑救难度等因素分类 14 1 2 1以建筑材料来划分高层建筑的结构形式砌体结构钢筋混凝土结构钢结构钢 混凝土混合结构 1 2 高层建筑结构体系 15 1 2 2 1以结构体系来划分高层建筑的标准层结构形式1 高层建筑结构受力特征2 高层建筑结构体系分类 16 1 结构特征 承重结构全部由框架组成 在水平荷载作用下 本体系强度低 刚度小 水平位移大 为柔性结构体系 纯框架体系在高烈度地震区不宜采用 用于10层左右住宅楼及办公楼 2 框架梁跨度通常在4 9m之间 梁高h 1 10 1 15 梁宽b取梁高的 1 2 1 3 h 1 纯框架体系 17 2 纯剪力墙体系 1 结构特征 由一系列横向和纵向钢筋混凝土剪力墙所组成 这种体系侧向刚度大 侧移小 为刚性结构体系 适用于小开间的高层住宅 旅馆 办公楼等 一般控制在35层 总高110米以内 2 剪力墙的结构布置 1 横向布置剪力墙 2 纵向布置剪力墙 3 纵横向布置剪力墙 18 1 布置特点 建筑的周边楼电梯间平面的转角剪力墙间距较大处需增加布置2 优缺点优点 1 整体性好 侧向刚度好 2 由于没有粱柱 等外漏与突出 便于布置房间缺点空间小 分隔墙多 19 1 结构特征 筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒 并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来 形成一个空间构架 比单片框架或剪力墙的空间刚度大得多 不仅能承受竖向荷载 而且能承受很大的水平荷载 筒体结构适用于超高层建筑 尤其在地震区更能显示其优越性 2 筒体结构的类型 1 单筒结构 单筒很少单独使用 通常和框架组合 根据二者位置关系的不同 有外筒内框架和内筒外框架两种布置方式 2 筒中筒结构 内外套置的几层筒体 内外筒之间通过楼板连成整体 筒中筒比单筒有更好的抗推能力 如世贸中心 香港合和中心和深圳国贸大厦等均采用该结构体系 3 束筒结构 若干个筒体相并列 美国芝加哥西尔斯大厦就是采用的束筒结构 3 筒体体系 20 筒体体系平面实例 21 4 体系组合 根据建筑功能的需要和结构受力的特点 可将上述基本体系重新组合 形成框支剪力墙 框架 剪力墙 框架 筒体 筒中筒 束筒等结构体系 22 实例1 框架支撑剪力墙体系 23 实例2 框架 剪力墙体系 24 实例3 框架 筒体体系 25 实例4 筒中筒体系 26 实例5 束筒体系 27 1 2 2 2高层建筑的裙房结构形式 28 29 30 裙房结构形式 裙房从结构形式来看 属于多层建筑 控制其结构的主要因素是竖向荷载 从使用功能来看 裙房功能为商业 服务 娱乐 餐厅等内容为主 适合布置大开间的框架柱网结构形式 柱网布置应尽量规整 结构合理 有利于充分利用空间 31 1 2 2 3高层建筑的地下室结构形式 高层建筑上部结构荷载很大 可将整个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土梁或板 形成片筏式基础 片筏基础根据使用的条件和断面形式 有板式和梁板式两种 片筏基础整体性好 具有提高地基承载力和调整地基不均匀沉降的能力 广泛用于多层高层住宅 办公楼等民用建筑中 32 当建筑设有地下室 且基础埋深较大时 可将地下室做成整浇的钢筋混凝土箱型基础 它能承受很大的弯矩 可用于特大荷载的建筑 33 地下室结构形式 地下室从结构形式来看 属于多层建筑 控制其结构的主要因素是竖向荷载 从使用功能来看 地下室功能为设备用房 地下车库等内容为主 适合布置框架柱网结构形式 柱网选择必须尽量增大车库有效停车面积 减少因柱产生的空间浪费 34 35 36 建筑结构形式总结 37 1 2 3高层建筑结构的发展趋势与建筑造型 1 竖向抗推体系支撑化 周边化 空间化从平面体系到空间体系的抗推体系转变2 建筑体型的革新变化方盒子到体型多样化的转变连体高层的出现3 轻质高强材料的运用高强材料 高强钢 高强砼轻型材料 轻质外墙 GRC隔墙 轻骨料砼 38 1 3高层建筑楼板构造1 3 1高层建筑楼板形式 常用形式有钢筋混凝土无梁楼板 肋梁楼板 叠合楼板 压型钢板组合楼板等 建筑物高度大于50米时应采用现浇楼板 小于50米时可采用预制楼板 39 压型钢板组合楼板的类型 1 压型钢板只作为永久性模板使用 2 压型钢板承受全部静荷载和动荷载 3 压型钢板既是模板 又是底面受拉配筋连接构造连接构造是由栓钉 又称抗剪螺钉 将钢筋混凝土 型钢板和钢梁组合成整体 栓钉是组合楼板的剪力连接件 1 3 2压型钢板组合楼板构造 40 装配整体式工艺 压型钢板组合楼板 压型钢板组合楼板断面 注意搁置方向 41 1 3 3高层建筑楼盖结构布置 楼盖布置与建筑平面形状 结构体系有关 还与使用功能 内部空间造型及合理的经济技术性能有关联 42 方形筒体结构的三种楼盖布置方法 思考 以下哪种布置方法 梁的高度最高 板的厚度最大 梁的高度最小 板的厚度最薄 43 1 4高层建筑外墙构造1 4 1高层建筑外墙特点1 4 2高层建筑外墙类型 同多层建筑相比 高层建筑外墙的造价较高 对其保温隔热性能和防风雨性能的要求也较高 多采用轻质薄壁和高档饰面材料 1 填充墙 外挂石材 铝板或粘贴面砖等 2 幕墙 幕墙是以板材型式悬挂于主体结构上的外墙 犹如悬挂的幕而得名 幕墙按材料区分为轻质幕墙和重质幕墙 轻质幕墙如玻璃幕墙 金属板材幕墙 纤维水泥板幕墙 复合板材幕墙等 钢筋混凝土外墙挂板则属于重质幕墙 44 45 1 4 3高层建筑外墙设计流程 建设单位 邀请或公开招标确定 建筑设计单位 设计方案通过审查后 进入施工图阶段 外立面有设计 但不详细 邀请或公开招标确定 外装修设计单位 专业设计资质 确定外墙形式 石材 玻璃 铝板等 根据项目所在地情况对幕墙构造进行力学计算并确定外墙做法 出具详细的外墙计算书 绘制幕墙图纸 如平立面图 大样图 节点图等 业主及建筑设计审核 设计结束 46 玻璃幕墙的立面划分系指竖梃和横档组成的框格形状和大小的确定 立面划分与幕墙使用的材料规格 风荷载大小 室内装修要求 建筑立面造型等因素密切相关 通常竖梃间距不宜超过1 5m 横档间距一般不宜超过2m 2 立面划分 47 玻璃幕墙以其构造方式分为有框和无框两类 玻璃幕墙以施工方法分为现场组装 构件式幕墙 和预制装配 单元式幕墙 两种 1 4 4玻璃幕墙类型 48 构件式玻璃幕墙是在施工现场将金属边框 玻璃 填充层和内衬墙 以一定顺序进行安装组合而成 1 4 5构件式玻璃幕墙构造 49 框支承玻璃幕墙安装 明框玻璃楼板竖挺横档隐框玻璃 L角钢等连接件 角铝连接或焊接 结构胶 密封胶 密封层 50 1 金属框的断面与连接方式a 金属框常用断面形式 51 b 竖梃与楼板的连接c 竖梃与竖梃的连接 52 d 竖梃与横档的连接 53 在选择玻璃时 应主要考虑玻璃的安全性能和热工性能 从热工性能方面来看 可考虑选择吸热玻璃 镜面玻璃 中空玻璃等 从安全性能方面来看 可考虑选择钢化玻璃 夹层玻璃 夹丝玻璃等 2 玻璃的选择与镶嵌a 玻璃的种类 性能与选择 54 b 明框幕墙的玻璃安装 55 3 隐框幕墙玻璃板块的制作与安装 56 1 幕墙内衬墙 2 幕墙防火构造 3 幕墙排冷凝水构造 4 玻璃幕墙的内衬墙和细部构造 57 这是一种工厂预制组合系统 铝型材加工 墙框组合 镶装玻璃 嵌条密封等工序都在工厂进行 使玻璃幕墙的产品标准化 生产自动化 最重要的是容易严格控制质量 预制组合好的幕墙板 运到现场直接与建筑结构连接而成 为便于安装 板的规格应与结构相一致 当幕墙板悬挂在楼板或梁上时 板的高度为层高 若与柱连接 板的宽度为一个柱距 1 4 6单元式玻璃幕墙构造 58 这种玻璃幕墙在视线范围不出现铝合金框料 又称为全玻璃幕墙 为增强玻璃刚度 每隔一定距离用条形玻璃板作为加强肋板 玻璃板加强肋垂直于玻璃幕墙表面设置 因其设置的位置如板的肋一样 又称为肋玻璃 玻璃幕墙称为面玻璃 此种类型的玻璃幕墙所使用的玻璃多为钢化玻璃和夹层钢化玻璃 以增大玻璃的刚度和加强其安全性能 1 4 7无框式玻璃幕墙构造 59 1 上部悬挂式 2 下部支承式 玻璃的两种固定方式 60 上部悬挂式无框幕墙构造节点 61 1 4 7点接式幕墙 点支承玻璃幕墙由以下三部分组成 1 玻璃面板2 支承结构3 支承装置 62 支撑体系 63 驳接件 64 1 4 8铝板幕墙结构 材料选择铝板板面与墙体的联系构件构造形式 65 高层建筑从结构安全考虑 建筑埋入地下的深度较大 地下室的深度和层数也进一步加大 这就为高层建筑的某些功能提供了足够的空间 就高层建筑设计而言 地下室设计是其不可分割的一部分 也是较为复杂而重要的一部分 地下室设计是否合理 直接影响工程造价乃至正常使用 地下室按照其功能可划分 1 地下车库2 设备用房3 人防工程 部分地下室有人防要求 专章另讲 1 5高层建筑地下室 1 5 1高层建筑地下室简介 66 某项目地下室设计 67 地下车库 由于高层建筑宝贵和高价的基地地面面积不能满足大规模的的停车要求 因此在高层建筑功能布局中 大多将车库至于地下层 68 摘自2014成都市规划管理技术规定 69 车库设计出入口和坡道车位设计柱网层高防火设计 70 1 车库出入口和坡道 摘自车库防火规范 71 1 车库出入口和坡道 坡道类型 72 1 车库出入口和坡道 坡道位置 坡道坡度 73 坡道宽度 1 车库出入口和坡道 74 1 车库出入口 曲线坡道宽度 坡道转弯半径 汽车最小转弯半径 汽车回转时汽车的前轮外侧循圆曲线行走轨迹的半径 75 2 车位 各种停车位尺寸及通车道宽度 76 3 层高 层高确定原则 各类层高计算的基本内容 77 4 柱网 双边停车柱网 78 5 防火设计 1 地下汽车库的防火分区防火分区2000m2 设自喷后4000m2 2 安全疏散 人员安全出口和汽车疏散出口应分开设置 每个防火分区内 人员安全出口不应少于两个 符合下列条件之一的可设一个 a 同一时间的人数 25人b 类汽车库 汽车库内最远工作点及安全出口距离应 60m 无喷淋时为45m 79 地下室防水做法 1 防水混凝土防水 2 卷材防水 3 弹性材料防水 1 5 3地下室防水 1 防水混凝土防水 1 普通防水混凝土 混凝土材料自身憎水性和密实性 特点 施工简单 进度快普通混凝土 掺外加剂混凝土 防水等级提高2 3倍 水灰比 0 55 塌落度 3 5mm 水泥用量 320kg m 灰沙比1 1 5 1 2 5 1结构厚度 250 强度等级为C30 使用水泥强度等级不得低于32 5Mpa2裂缝宽度不得大于0 2mm 并不得贯通3钢筋保护层迎水面不应小于50mm 80 2 卷材防水 a 外防水 b 内防水 如下图 81 3 弹性材料防水 适应基层伸缩开裂变形 基础埋置深度较深的工程 有振动 有较大变形的工程 类型 1 三元乙丙橡胶卷材 防水附加层2 聚氨酯涂膜防水 1一般规定 变形缝应满足密封防水 适应变形 施工方便 检修容易等要求用于伸缩的的变形缝宜不设或少设 可采用诱导缝 加强带 后浇带代替变形缝处混凝土厚度不应小于3002设计要点 沉降缝宜20 30 超过时应采取涉及措施 一般采用复合防水构造 82 1 6高层建筑设备层 所谓设备层 是指高层建筑的某一楼层 其有效面积全部或大部分用来作为空调 给排水 电气 电梯机房等设备的布置 83 1 合理利用建筑空间2 满足设备布置的要求3 与结构布置相结合4 与避难层相结合 1 5 1高层建筑设备层布置原则 1 5 2超高层中间设备层 84 设备用房 高层建筑中为了保障舒适 安全的生活与工作环境 需要设置复杂的设备系统 包括空调系统 给排水系统 电气系统 消防系统等 这些建筑设备 大部分放置在建筑的地下室设备用房内 85 高层建筑的空调系统的设备用房主要有 冷冻机房 锅炉房 空调机房 排风机房 送风机房等 1 空调系统 冷冻机房 30层以下的高层建筑可利用地下室设置冷冻机房 30层以上的超高层建筑的冷冻机房可分别设置在地下室 中间设备层及顶层 冷冻机房应紧靠配电室 冷冻机房应设控制室和值班室 冷冻机房需考虑减震 吸音 墙壁四周所用吸音材料应为不燃烧体 地面应有一定坡度和排水沟 应设置两个尽量远的出口 门朝外开 冷冻机房面积按总建筑面积的0 5 0 8 计算 净高4 50 5m 冷却塔宜放在顶层 置于群楼屋面噪音对本建筑及周围环境均有干扰 应保证基排风顺畅 86 1 空调系统 锅炉房 应靠近热负荷集中的地方 宜设在底层或地下室 避开人员密集房间的上下层及贴邻 应靠外墙布置 考虑排烟道的合理布置 应有泄压要求 空调机房 空调机房尽量布置在负荷中心 要求有一面布置在外墙以利进新风 集中式大型空调机房宜设在底层或地下室 高层宜每层设置一个 功能复杂 面积较大的可增设 每层在同一位置有利于管道设置及外墙风口处理 不宜穿过防火分区 空调机房须有独立的通向室外的设备出入口 机房应有减震消音措施 87 通风机房地下车库既有火灾时的机械排烟 又有平常使用的通风问题 故应设置进风机房和排风 烟 机房 每个防火分区至少应设置一个进风机房 一个排风机房 面积应有25 30m2的通风机房 88 2 给排水系统 高层建筑的给排水系统的分为生活给水 消防给水 生产给水系统 设备用房主要有 蓄水池 水泵房 布置原则 宜设置在地下室生活水池 消防水池应分开设置 但宜相邻 生活水池和结构底板脱开 侧板若和结构紧挨 侧壁留缝50 必须设顶板 消防水池和结构不须脱开 可利用结构构件 一般不设顶板 池壁厚度一般200 布置集水坑和排水沟 高层建筑的蓄水池分为生活水池和消防水池 89 1 生活泵房和消防泵房一般合建 由于场地原因才分开设置 2 小区分期建设时 则有可能建一个以上的水泵房 分建与合建的基本原则 当一 二期规划已经确定 泵房合建 当二期建筑性质和高度等都无法确定时 泵房分开建 3 多层地下室 水泵房及水池宜都设置在地下室的底层 4 水泵房尽可能避免在住宅下设置 以减小噪音对住户的影响 5 水泵房最好靠近配电间 靠近水专业主管井 水泵房 2 给排水系统 90 3 电气系统 高层建筑的电气系统的分为强电和弱电系统 设备用房主要有 变配电室 发电机房 弱电室 变配电室主要设备为 高压开关柜 变压器 低压配电柜 1 宜设置在地下室 2 接近负荷中心 进出线方面 3 避开有剧烈震动 高温 高湿 4 不宜设置在地下室最底层 91 1 一般设在地下一层 至少有一面靠外墙 建筑物的背面 2 靠近低压配电室且尽量远离高压配电设备 3 不要设在厕 浴等潮湿性场所的下方或相邻 4 避开主要出入口及主要通道 以便机组定期运行保养时 影响客人的进出 发电机房 3 电气系统 92 变配电所和发电机房 B 发电机房大小 1 发电机房大小跟装机容量有关 2 纯高层住宅 多层不设 发电机估算容量 15 x25xS w 3 电气系统 93 消防控制室应设置在首层 用防火墙和楼板与其它部位隔开 耐火等级一级 并应有直通室外的安全出口 消防控制室应有容纳消防控制设备和值班 操作及维修设备的必要空间 约为30m2 消防控制室可与自动管理 BAS 监控室合建 面积约60m2 4 消防系统 消防控制室 94 高层办公 酒店建筑设备用房面积及位置一览表 95 96 1 7 1楼梯1 布置要求 与电梯相临2 安全疏散设计高层每个建筑防火分区安全出入口 楼梯 门 一般不应少于两个 口部距离不小于5m 1 7高层建筑的楼梯 电梯和防火要求 97 3 疏散楼梯的设置1 疏散楼梯的布置方式接近电梯 有双向疏散口2 楼梯的类型 1 开敞楼梯间特点 适用于11层及11层以下的单元式高层住宅 要求开向楼梯间的门应为乙级防火门 楼梯应靠近外墙 并应有直接天然采光和自然通风 2 封闭楼梯间24m以下的裙房和建筑高度不超过32m的二类高层建筑以及12层至18层的单元式住宅 11层及11层以下的通廊式住宅特点 楼梯间应靠近外墙 并应有直接天然采光和自然通风楼梯间应设成乙级防火门 并应向疏散方向开启底层可以做成扩大的封闭楼梯间 98 99 3 防烟楼梯间 一类高层建筑 建筑高度超过32m的二类高层建筑以及塔式住宅 19层及19层以上的单元式住宅 超过11层的通廊式住宅特点 1楼梯间入口处应设前室 公共建筑面积不小于6 居住建筑不应小于4 5 前室和楼梯间门均为乙级防火门 朝疏散方向开启 100 4 剪刀楼梯 剪刀楼梯应为防烟楼梯间提段之间应用耐火极限不低于1 0h的实体墙分割剪刀楼梯应分别设置前室 确有困难时可以设置一个前室 但应分别设置加压送风系统 101 1 电梯及电梯厅布置 1 布置原则位置要适当集中 服务半径均等分层分区主要通道与电梯厅分开设置 避免干扰安全可靠 方便电梯高峰60 90s 1 7 2电梯 102 2 电梯厅的位置 103 2 电梯的类型 1 使用性质 客梯 货梯 消防电梯 2 行驶速度 高速电梯2 5m s 中速电梯2 5 1 5m s 低速电梯1 5m s 3 其他分类 单台 双台 开门方式 4 观光电梯把竖向交通和登高流动观景结合 104 3 消防电梯 火灾时运送消防人员 消防器材以及抢救伤员的垂直交通工具 设置原因 1 普通电梯火灾后切断电源 2消防员徒步等高能力有限 50 的消防员带着水袋水枪攀8层 9层范围 一类公共建筑 塔式住宅 12层及12层以上的单元式住宅和通廊住宅 高度超过32m的其他二类公共建筑要求 1建筑面积每1500设置一台2前室面积 居住4 5公建63与防烟楼梯间合用时居住6公建104行驶速度 首层到顶层不超过60s5宜设置在不同的防火分区6可与客梯或工作电梯兼用 但应符合消防电梯要求 105 7消防电梯前室门应采用乙级防火门或带停滞功能的防火卷帘8消防电梯装修应采用不燃烧材料9动力与控制电缆 电线应采取防火措施10设置专用电话 首层设置供消防员使用的专用按钮11门口前宜设置挡水措施12不能将水