我国超高层建筑分析

我国超高层建筑发展分析名称：学位：指导老师：日期：摘要：近年来我国超高层建筑发展迅速，本文对我国超高层建筑的发展现状、发展新特点进行了研究分析，揭示了超高层建筑结构设计、分析中的重要问题。关键词：超高层建筑结构体系发展趋势结构分析0引言随着我国经济和科学技术的发展，超高层建筑兴起来了。 作为现代城市的地标，摩天大楼已经显示出卓越的作用，成为国家、民族和城市经济崛起的象征。 近几十年来，中国陆续建造了包括金茂大厦(地上88层，总高420m )、广州西塔(地上103层，总高432m )、上海全球金融中心(地上101层，总高492m )在内的超高层建筑。 随着社会经济的发展，超高层建筑向上海中心(地上124层，总高632m )、武汉绿地中心(地上125层，总高606m )、深圳平安国际金融中心(地上120层，总高648m )等更高的方向发展。 超高层建筑结构体系的创新不仅对超高层建筑的安全性和经济性有很大影响，对开拓建筑空间形式和使用功能也有着重要作用，是超高层建筑设计和建设中的核心技术。 在超高层建筑快速发展的同时，结构分析与设计面临新的挑战。1超高层建筑的定义所谓的高层建筑、超高层建筑有着历史的局限性，其定义随着社会的发展、科学技术的进步而变化。 因此，高层建筑是相对的概念，迄今为止没有统一的划分标准，根据国家和时期的不同规定也不同：在美国，将2225米以上或7层以上的普通住宅，将10层以上的住宅定义为高层建筑的英国，将24.3米以上的房子定义为高层建筑的法国， 在将50米以上的居住建筑、28米以上的其他建筑定义为高层建筑的日本，将8层或31米以上的住宅定义为高层建筑，将30层以上的旅行、办公建筑和20层以上的住宅建筑定义为超高层建筑的旧苏联，将1116层以上的住宅定义为中高层住宅，将16层以上的建筑定义为高层建筑。在我国，高层民用建筑设计防火规范 (GBJ45-82 )规定10层和10层以上的住宅和建筑高度超过24米的其他民间建筑为高层建筑，钢筋混凝土高层建筑结构设计规程 (JGJ3-91 )规定8层和8层以上的建筑为高层建筑，住宅建筑设计规范 (GBJ96-86 )规定79层的住宅为中高层住宅根据教科文组织所属世界高层建筑委员会的建议，一般将高层建筑分为四类：一类高层建筑：916层，高度不超过50米两类高层建筑： 1725层，高度不超过75米三类高层建筑： 2640层，高度不超过100米四类高层建筑： 40层以上，高度超过100米因此，在我国一般将8层(包括8层)以上的房屋建筑定义为高层建筑，将高100米以上的房屋建筑定义为超高层建筑。2超高层建筑的优势分析超高层建筑是现代经济社会建筑业发展的主流，是经济发展的标志，它不断改变着城市经济结构和城市景观，其高速发展具有历史必然性和积极意义。首先，超高层建筑建设以高新技术、新材料为背景，推动人类科技水平的不断提高、经济实力的不断增强、新型建筑材料的不断出现、相关产业的不断进步。 作为中华第一大厦世界第三大厦上海金茂大厦，作为国家级乃至国际级建筑科学技术的展示，金茂大厦的完成不仅创造了申城，更重要的是它的建设模式为中国建筑史揭开了新的一页。其次，高层建筑和超高层建筑可以缓和大、中城市用地紧张矛盾，在有限的“黄金地带”发挥最大的经济效益。 建筑界相关人士认为：是地价高的地区，建造高层楼有助于平衡地价。第三，高层建筑，特别是超高层建筑，可以创造景点和人文景观。 例如上海没有名山大川，近年来建成的金茂大厦、东方明珠电视塔等象征性建筑创造了壮观的城市景色，让中外登高旅游者心情愉悦。 因此，大楼旅游成为上海的特色旅游项目。 金茂大厦整体由主楼和裙子组成，主楼看起来像钢笔，裙子刚好像开着的书，是距离地面341米的上海最高观光楼，从西面看是东方明珠电视塔的三颗红珠，黄浦江像白丝带，外滩建筑群是更细致的雕塑缩略图据介绍，金茂大厦每天接待参观、观光等约10万人以上，上海每年都在这里举行大型登高比赛。3我国超高层建筑的发展现状3.1建筑高度截止到2012年底，中国建造了94栋高度超过250m的超高层建筑，其高度分布的比例如图1所示。 高度250300m的超高层建筑数量最多，占建筑总数约59%的高度500m以上的超高层建筑只有1栋，港澳地区的超高层建筑共计18栋，约占总数的20%。 此阶段国内典型的超高层建筑有上海全球金融中心(高492m )和深圳京基金融中心(高442m )。从2013年到2018年，我国计划共建造164栋高度在250m以上的超高层建筑，如图2所示。 与图1相比，高300400m的摩天大楼的数量约占整体的43%。 港澳地区超高层建筑共2栋，约占总数的1.2%。摩天大楼的数量不仅在增加，而且近年来摩天大楼的高度也在增加。 高500米以上的超高层建筑增加了，一部分的建筑高度突破了600米。 像上海中心大楼一样，总高632米。 建成后，将建成420m高的金茂大厦，492m的世界金融中心和浦东陆家嘴金融城新三角。 建设中的深圳平安金融中心塔桅杆高度为648m。图1我国建造的超高层建筑高度统计(截至2012年底共94栋)图二我国计划建设的超高层建筑高度统计(2013-2018年底，共计164栋)3.2分布地区截止到2012年底，我国已经发现高度超过250m的超高层建筑区域分布如图3所示，超高层建筑主要集中在经济发达的珠三角和长三角地区的主要城市是上海、香港、广州和深圳。2013年至2018年，我国规划建设高度在250m以上的摩天大楼分布如图4所示，摩天大楼分布区域明显增加，其中渤海地区成为摩天大楼的集中地，二线城市摩天大楼的数量也显着增加。图3中国建造了超高层建筑分布(截至2012年底)图4我国计划建设的超高层建筑分布(2013-2018年)4超高层建筑结构发展的新特点4.1体系结构高度超过250m的超高层建筑结构一般采用框架-核心筒、框架-核心筒、巨型框架-核心筒和巨型框架-核心筒-巨型支撑4种结构体系，分别适用于不同高度的超高层建筑。 框架-核心筒、框架筒-核心筒适用于高250-400m的超高层建筑，巨大框架-核心筒-巨大支撑适用于高300m以上的超高层建筑。框架-核心筒结构是目前高层和超高层结构中应用最广泛的结构形式之一。 核心筒除了周围的剪力墙外，内部还有楼梯间！ 阶梯间的隔壁，芯筒的刚性和承载力大，成为耐侧力的主体，框架承受的水平剪切力小。 为了使周边的框架柱与阻力有关，增大构造的阻力矩，在芯筒和框架柱之间设置了水平伸臂部件。 伸臂桁架压迫一方的框架柱，拉伸另一方的框架柱，减小结构的横向移动和伸臂部件所在层以下的芯筒的弯曲力矩。 为了进一步增大构造刚性，在设置伸臂部件的阶段设置周边的环带部件，以使周边的框架柱与阻力矩无关。 加固层设置后，框架芯筒结构的建设高度接近筒中筒结构的建设高度。巨型框架-核心筒-巨型支撑结构具备多条抗震防线。 设置巨大支撑体可以提高结构的抗侧刚度，减小刚度突变，受水平地震的影响，巨大支撑可以提高外框架的刚度，显着提高框架底部的剪切力和弯矩。4.2结构材料超高层建筑采用的材料分为3种：钢结构、混凝土结构和钢-混凝土混合结构。 钢结构强度高，自身质量轻！ 抗震性能好，施工速度快，但成本高！ 防火性能差异等问题限制了钢结构在高层建筑中的广泛应用，“混凝土结构塑性强，钢用量少，采访方便，维护成本低，混凝土和钢筋强度等级不断提高，混凝土结构在超高层建筑中得到了广泛应用。 但是，混凝土结构存在自身质量大、结构构件尺寸大等问题，“钢-混凝土混合结构是钢和混凝土组合的结构类型，能够有效发挥钢和混凝土自身的优点。5超高层建筑结构分析进展5.1风阻优化设计研究随着建筑高度的增加，结构抗侧刚度变软，衰减下降，结构对风敏感，建筑形态成为超高层建筑结构设计的重要控制因素。 建筑形态空气动力学优化，减少结构风荷载，控制建筑舒适性，降低结构成本。 超高层建筑的空气力学优化主要体现在平面上！ 立面或局部形态等。5.1.1选择适当的平面形状一般的高层建筑采用矩形平面，而超高层建筑采用矩形平面不利于结构阻力。 相比之下，平面为圆形、椭圆形、三角形、y形、月牙形建筑物，对横向力的敏感性不如矩形平面强。 另外，角部修正也是建筑平面形状优化的另一个重要方面。 拐角修改主要包括倒角、倒角和圆形。 角部修正剪切层的流动特性，促进分离流的再附着，减小尾流宽度，有效降低阻力和脉动升力。5.1.2根据高度的变化调整截面沿高度变化的调整平面可以分为锥形立面和阶梯压缩平面两种：一种是平面形状随高度的变化而变化。 锥形立面和楼梯收缩平面的建筑物的平面宽度随着建筑物高度的增加而减小，产生涡旋共振的临界风速也减小。 表明风速越高，边界层内的风断面越大，涡共振得到有效控制。 依高度改变平面形状的方法主要是改变建筑物高度不同的平面形状。 不同的平面形状对应不同的吹风数，影响涡共振引起的临界风速。 同时，平面形状的变化可以破坏脉动风荷载沿高度的相关性，减弱协同效应，减弱风的响应。5.1.3改变局部形态改变局部形态的优化方法通常基于前两种方法。 这种方法具体可分为在建筑物上开洞，安装挡风墙，使塔冠形态复杂化。5.2长周期地震作用研究超高层建筑的长期特点是结构设计的重点。 超高层建筑结构设计应考虑不同长周期地震运动参数的影响。 受模拟式强震器频率特性的限制，长期地震记录的数量少或不准确。 正确的记录往往集中在3s以内。 因此，本文的长周期定义为3s以上。针对超高层建筑，以高宽度大、自振频率低、结构低阶自振频率的响应构成结构动力响应的主要成分，结构长周期效应3个超高层结构为算例进行了分析，探讨了长周期效应对超高层抗震设计的影响。5.3能源减震技术研究消能减震结构在结构上增加了阻尼功能，通过地震吸收了地震能量，实现了消能减振。 用于消能减震结构的消能部件分为利用：位移依赖性的消能部件和利用速度依赖性的消能部件。 粘性阻尼器是速度相关性消能部件，该消能部件通过速度相关性产生的内力来吸收能量。六结论一是超高层建筑数量不断增加，分布地区从长三角、珠三角向全国其他地区扩展，渤海地区和部分二线城市的超高层建筑发展迅速。2 )随着建筑结构高度的增加，巨大框架和巨大支撑的应用越来越多，钢和混凝土的混合结构广泛应用于超高层建筑结构。3 )超高层建筑施工成本约占施工成本的30%-40%，随着塔的高度增加，施工成本上升。4 )在超高层建筑中通过具体的建筑和结构设计实现适当的空气动力学优化方法，可以减少建筑的风致响应，同时达到保证建筑形态优美的目的。5 )结构高度越高，长周期模式越多的超高层建筑总动力响应中，长周期模式基础剪力占结构地震总响应的50%以上的长周期模式霸权矩占地震总响应的90%以上。 长周期地震作用对超高