高层建筑课件

1、2021-10-18高层建筑1第十八章第十八章 高层建筑简介高层建筑简介本文主要介绍高层建筑的发展、高层建筑的特点、本文主要介绍高层建筑的发展、高层建筑的特点、高层建筑的结构体系的特点以及高层建筑的垂直交通。高层建筑的结构体系的特点以及高层建筑的垂直交通。其中重点介绍高层建筑结构体系的特点。其中重点介绍高层建筑结构体系的特点。 本章提要本章提要2021-10-18高层建筑2本本 章章 内内 容容18.1 概述概述18.2 高层建筑结构体系高层建筑结构体系18.3 高层建筑的垂直交通高层建筑的垂直交通2021-10-18高层建筑318.1 概述概述多少层的建筑或多少高度的建筑为高层建筑，不同多少

2、层的建筑或多少高度的建筑为高层建筑，不同国家有不同的规定。国家有不同的规定。我国我国高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程规定，规定，10层层及及10层以上或房屋高度超过层以上或房屋高度超过28m的建筑物为的建筑物为高层高层。建筑物高度超过建筑物高度超过100m时，不论住宅建筑或公共建筑，时，不论住宅建筑或公共建筑，均为均为超高层超高层。 一、一、 高层建筑的特点高层建筑的特点 2021-10-18高层建筑4高层建筑的特点有以下几个方面：高层建筑的特点有以下几个方面：（1）在相同的建设场地中，建造高层建筑可以在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更获得更多的建筑面积多的建筑面积

3、，这样可以部分解决城市用地紧张和地，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。价高涨的问题。（2）在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。 2021-10-18高层建筑5（3）从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以伸，可以缩小城市的平面规模

4、缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。资。 （4）高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层建筑的防火要求要高于中低层建筑，也会高层建筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加增加高层建筑的工程造价和运行成本高层建筑的工程造价和运行成本。 2021-10-18高层建筑6（5）从结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地从结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在

5、高层建筑分析和设计中将起着重要的作震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，特别是在超高层建筑中将起主要作用。因此，用，特别是在超高层建筑中将起主要作用。因此，高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂复杂得多。得多。2021-10-18高层建筑7高层建筑的结构体系是随社会生产的发展和科学技术的高层建筑的结构体系是随社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的。进步而不断发展的。 第二次世界大战使高层建筑的发展几乎处于停顿状态，第二次世界大战使高层建筑的发展几乎处于停顿状态，直到直到20世纪世纪50年代又开始了新的发展。年代又开始了新的发展

6、。高层建筑结构的抗震研究，导致地震活动比较频繁的日高层建筑结构的抗震研究，导致地震活动比较频繁的日本在本在1963年取消了房屋高度不得超过年取消了房屋高度不得超过31m的限制，使日的限制，使日本的高层建筑得到了发展的空间。本的高层建筑得到了发展的空间。钢筋混凝土高层建筑是钢筋混凝土高层建筑是20世纪初出现的。世纪初出现的。 二、高层建筑结构的发展概况二、高层建筑结构的发展概况 2021-10-18高层建筑8我国自行建造高层建筑是从我国自行建造高层建筑是从20世纪世纪50年代开始的。年代开始的。 高层建筑结构体系的发展过程可以大致地归纳在高层建筑结构体系的发展过程可以大致地归纳在表表8.1中中。

7、 根据高层建筑的发展过程和目前世界经济和科学技术根据高层建筑的发展过程和目前世界经济和科学技术的发展水平，可以预测今后高层建筑结构的的发展水平，可以预测今后高层建筑结构的发展趋势发展趋势如下：如下： （1）新材料的开发和应用新材料的开发和应用 2021-10-18高层建筑9（2）高层建筑的高度将出现突破高层建筑的高度将出现突破（3）组合结构高层建筑将增多组合结构高层建筑将增多（4）新型结构形式的应用将增多新型结构形式的应用将增多（5）耗能减震技术的应用将得到发展耗能减震技术的应用将得到发展总之，高层建筑的发展是以增量出现的，并且大总之，高层建筑的发展是以增量出现的，并且大体为技术发明、经济条件

8、和城市建设的需要所决定的。体为技术发明、经济条件和城市建设的需要所决定的。 2021-10-18高层建筑1018.2 高层建筑结构体系高层建筑结构体系框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，见图中，由梁和柱通过节点构成承载结构，见图18.1。框。框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同可分为：钢筋混凝土框架按施工方法的不同可分为：梁、梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架；板、柱全部现场浇筑的现浇框架；楼板预制，梁、楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；

9、柱现场浇筑的现浇框架；梁、板预制，柱现场浇筑梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；的半装配式框架；梁、板、柱全部预制的全装配式梁、板、柱全部预制的全装配式框架。框架。 一、框架结构体系一、框架结构体系 2021-10-18高层建筑11图图18.1 框架结构框架结构 2021-10-18高层建筑12图18.1 框架结构示意图2021-10-18高层建筑13剪力墙结构体系剪力墙结构体系一般用于钢筋混凝土结构中，由一般用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。墙体承受全部水平作用和竖向荷载。根据施工方法的不同，可以分为：根据施工方法的不同，可以分为：（1）全部现全部现浇的剪力墙；浇的剪

10、力墙；（2）全部用预制墙板装配而成的剪力全部用预制墙板装配而成的剪力墙；墙；（3）内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。剪力墙结构比框架结构刚度大，空间整体性好，剪力墙结构比框架结构刚度大，空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，能够满足抗震设计变形要求。能够满足抗震设计变形要求。二、剪力墙结构体系二、剪力墙结构体系 2021-10-18高层建筑14图图18.2剪力墙结构剪力墙结构墙板墙板剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙2021-10-18高层建筑15剪力墙剪力墙图图8.2 剪力墙结构剪力墙结构 202

11、1-10-18高层建筑16框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系，见图共同组合在一起形成的结构体系，见图18.3。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。这种而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便等特点，又结构既具有框架结构布置灵活、使用方便等特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。层办公建筑和旅馆建筑中。三

12、、三、 框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系 2021-10-18高层建筑17图图18.3a 框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 2021-10-18高层建筑18图图18.3b 部分框支部分框支-剪力墙结构剪力墙结构 2021-10-18高层建筑19剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间刚度很大的薄壁筒体；也可加密框架的柱距，的空间刚度很大的薄壁筒体；也可加密框架的柱距，并加强梁的刚度，形成空间整体受力的框筒等，从而并加强梁的刚度，形成空间整体受力的框筒等，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系，见形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体

13、系，见图图18.4。该类体系根据筒的布置、组成和数量等又可分为该类体系根据筒的布置、组成和数量等又可分为框架筒体结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构框架筒体结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构体系体系。四、四、 简体结构体系简体结构体系 2021-10-18高层建筑20（1）框架框架-筒体结构体系筒体结构体系一般中央布置剪力墙薄壁筒，它承受大部分水一般中央布置剪力墙薄壁筒，它承受大部分水平力；周边布置大柱距的普通框架，它的受力特点平力；周边布置大柱距的普通框架，它的受力特点类似于框架剪力墙结构。也有把多个筒体布置在结类似于框架剪力墙结构。也有把多个筒体布置在结构的端部，中部为框架的框架构的端部

14、，中部为框架的框架筒体结构形式。筒体结构形式。（2）筒中筒结构体系筒中筒结构体系由内外几层筒体组合而成，通常内筒为剪力墙由内外几层筒体组合而成，通常内筒为剪力墙薄壁筒，外筒是框筒。薄壁筒，外筒是框筒。2021-10-18高层建筑21（3）成束筒结构体系成束筒结构体系又称为组合筒结构体系。在平面内设置多个筒体又称为组合筒结构体系。在平面内设置多个筒体组合在一起，形成整体刚度很大的结构形式。建筑结组合在一起，形成整体刚度很大的结构形式。建筑结构内部空间也较大，平面可以灵活划分，适用于多功构内部空间也较大，平面可以灵活划分，适用于多功能、多用途的超高层建筑。能、多用途的超高层建筑。 2021-10-

15、18高层建筑22图8.4a 筒体结构 2021-10-18高层建筑23图18.4b 筒体结构2021-10-18高层建筑24 图图18.4c 几种筒体结构透视图几种筒体结构透视图 （a）框架核心筒结构；（）框架核心筒结构；（ b）筒中筒结构；（）筒中筒结构；（c）成束筒结构）成束筒结构 2021-10-18高层建筑25巨型结构巨型结构由两级结构组成，一般有由两级结构组成，一般有巨型框架结构巨型框架结构和和巨型桁架结构巨型桁架结构，见图，见图18.5。巨型框架结构巨型框架结构由楼梯、电梯井组成大尺寸箱形截由楼梯、电梯井组成大尺寸箱形截面巨型柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层面巨型柱，有时也

16、可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道设置一道12层楼高的巨型梁，它们组成刚度极大的层楼高的巨型梁，它们组成刚度极大的巨型框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结巨型框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构；上下层巨型框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，构；上下层巨型框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构，其自身承受的荷载较小，其荷载直接传递到一级结构，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑布置的灵活性和有效使用构件截面较小，增加了建筑布置的灵活性和有效使用面积。面积。 五、五、 巨型结构体系巨型结构体系 2021-10-18高层建筑26巨型桁架结构以大截面的竖

17、杆和斜杆组成悬臂巨型桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通桁架，主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通过楼盖、梁和柱传递到桁架的主要杆件上。过楼盖、梁和柱传递到桁架的主要杆件上。此外，其他高层建筑结构体系如悬挂结构体系、此外，其他高层建筑结构体系如悬挂结构体系、板柱结构体系等也得到了应用。但目前最广泛的还板柱结构体系等也得到了应用。但目前最广泛的还是框架、剪力墙、框架剪力墙和筒体结构体系。是框架、剪力墙、框架剪力墙和筒体结构体系。2021-10-18高层建筑27图8.5 巨型结构 2021-10-18高层建筑282021-10-18高层建筑298.3

18、高层建筑的垂直交通高层建筑的垂直交通电梯电梯通常由通常由轿厢（电梯厢）、电梯井道及运载设轿厢（电梯厢）、电梯井道及运载设备备三部分组成。电梯轿厢供载人或载货物之用，要求三部分组成。电梯轿厢供载人或载货物之用，要求造型美观，经久耐用，轿厢沿导轨滑行。电梯井道内造型美观，经久耐用，轿厢沿导轨滑行。电梯井道内的平衡锤由金属块叠合而成，用吊索与轿厢相连保持的平衡锤由金属块叠合而成，用吊索与轿厢相连保持轿厢平衡。运载设备包括动力、传动及控制系统三部轿厢平衡。运载设备包括动力、传动及控制系统三部分。分。一、一、 电梯的组成电梯的组成 2021-10-18高层建筑30根据电梯的运行特点，要求建筑设有根据电梯的运行特点，要求建筑设有井道、地井道、地坑和机房坑和机房三部分。三部分。（1）井道的大小应根据电梯的型号、机器设备井道的大小应根据电梯的型号、机器设备的大小及检修的需要确定，同时考虑施工误差，井的大小及检修的需要确定，同时考虑施工误差，井道尺寸每边按每道尺寸每边按每10层放大层放大10mm；（2）地坑位于井道最底部，考虑电梯停靠时的地坑位于井道最底部，考虑电梯停靠时的