质院高层建筑结构类型

质院高层建筑结构类型第1页，课件共72页，创作于2023年2月按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，高层建筑结构体系，一般常用包括：框架结构；剪力墙结构；框架—剪力墙结构；筒体结构及框筒结构等。A、结构类型第2页，课件共72页，创作于2023年2月第3页，课件共72页，创作于2023年2月20世纪70年代以前，我国的高层建筑多采用钢筋混凝土框架结构、框架－剪力墙结构和剪力墙结构。进入20世纪80年代，由于建筑功能以及高度和层数等要求，筒中筒结构、筒体结构、底部大空间的框支剪力墙结构以及大底盘多塔楼结构在工程中逐渐采用。进入21世纪以后，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架－筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。第4页，课件共72页，创作于2023年2月

为适应结构体系的多样化，结构材料向多样性发展。早期高层建筑主要为钢筋混凝土结构。现在，钢结构、钢－混凝土组合结构逐渐采用，如金茂大厦、地王大厦。此外，型钢－混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。第5页，课件共72页，创作于2023年2月（一）框架结构体系1、概念：由梁、柱构件组成的结构称为框架。整栋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成称为框架结构体系，有时称为纯框架结构。横向主梁柱纵向连系梁第6页，课件共72页，创作于2023年2月框架结构体系框架结构是我国采用最早的结构类型。在非地震区可做到15层，最高可做到20层。不宜超过60米。(??)常用于综合办公楼、旅馆、医院、学校、商店等建筑第7页，课件共72页，创作于2023年2月第8页，课件共72页，创作于2023年2月第9页，课件共72页，创作于2023年2月2、分类：按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式（结合了现浇式的整体性与装配式的便利快速性优点）三种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预制的方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制的方案。

第10页，课件共72页，创作于2023年2月框架结构体系3、优缺点：

1）优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等），也可按需要隔成小房间；外墙用非承重构件，建筑立面设计灵活多变；若采用轻质隔墙和外墙，节省材料，结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。

第11页，课件共72页，创作于2023年2月2）缺点：由于框架梁、柱截面较小，截面惯性矩也小，抵抗水平荷载能力低，侧向刚度较低，水平位移较大，限制了框架结构的使用高度。（以15~20层以下为宜）第12页，课件共72页，创作于2023年2月4、适用范围框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。第13页，课件共72页，创作于2023年2月（二）剪力墙结构体系1、概念

由承重墙体与楼板组成的承重结构，是以承重墙体取代框架结构中的梁、柱承受建筑物的竖向和水平荷载。由于高层建筑的承重墙除承受垂直荷载产生的压力外，还要承受水平荷载所产生的剪力和弯矩，所以称为剪力墙。

利用建筑物墙体作为承受竖向荷载，抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。第14页，课件共72页，创作于2023年2月第15页，课件共72页，创作于2023年2月当剪力墙的高宽比比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型。经过合理设计，剪力墙结构可以成为抗震性能良好的延性结构。从历次国内外大地震的震害情况分析可知，剪力墙结构的震害一般比较轻。因此，剪力墙结构在非地震区或地震区的高层建筑中都得到了广泛的应用。此外，也可以做成平面比较复杂，体型优美的建筑物，如下图。第16页，课件共72页，创作于2023年2月第17页，课件共72页，创作于2023年2月第18页，课件共72页，创作于2023年2月2、优缺点：

1）优点：现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求出容易满足，建造层数较框架结构多。（结构高度：几十米~100多米）

第19页，课件共72页，创作于2023年2月2）缺点：由于承重墙较多，结构自重较大；建筑平面布置局限性大，平面布置不灵活，较难获得大的建筑空间（一般剪力墙间距3~8m）。第20页，课件共72页，创作于2023年2月3、适用范围：

剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。适合建造较高的高层建筑。第21页，课件共72页，创作于2023年2月（三）框架-剪力墙结构1、概念

在框架结构中设置部分剪力墙，使框架与剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载与竖向荷载，就组成了框架－剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架－筒体结构体系。框架－剪力墙结构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙将承担大部分水平力（有时可达80－90%），是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高。框架结构承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时承担少部分水平力。第22页，课件共72页，创作于2023年2月剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙框架-剪力墙结构第23页，课件共72页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构第24页，课件共72页，创作于2023年2月框架-剪力墙结构第25页，课件共72页，创作于2023年2月2、优点：兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于10～20层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。3、框架-剪力墙结构中剪力墙的数量和布置：

1）剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。

2）剪力墙的布置：不宜过长；不宜少于3道，最好作成筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯通全高，上下刚度连贯而均匀。第26页，课件共72页，创作于2023年2月第27页，课件共72页，创作于2023年2月（四）筒体结构体系是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系筒体结构平面图第28页，课件共72页，创作于2023年2月第29页，课件共72页，创作于2023年2月第30页，课件共72页，创作于2023年2月分类：实腹筒、框筒和桁架筒。1）实腹筒：钢筋混凝土剪力墙围成的筒体。2）框筒：在实腹筒的墙体上开出许多规则排列的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒。实际上由布置在房屋四周的密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。3）桁架筒：将筒体的四壁做成桁架，就形成桁架筒。第31页，课件共72页，创作于2023年2月筒体结构第32页，课件共72页，创作于2023年2月筒体结构第33页，课件共72页，创作于2023年2月第34页，课件共72页，创作于2023年2月筒中筒结构将实腹筒体置于建筑物的内部，空腹筒体作为建筑物的外框，利用楼板将二者连为一体，共同承受竖向荷载和水平荷载的结构承重体系----筒中筒结构第35页，课件共72页，创作于2023年2月筒中筒结构第36页，课件共72页，创作于2023年2月组合筒体结构将几个筒体组合成一个整体，共同承担竖向和水平荷载的结构承重体系----组合筒体结构常用于75层左右的高层建筑中第37页，课件共72页，创作于2023年2月组合筒体结构第38页，课件共72页，创作于2023年2月第39页，课件共72页，创作于2023年2月第40页，课件共72页，创作于2023年2月第41页，课件共72页，创作于2023年2月巨型框架利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连，筒体和巨型梁即构成巨型框架。巨型框架具有很大的承载能力和侧向刚度。由于它可以看作是由两级框架组成，第一级为巨型框架，是承载的主体；第二级是位于巨型框架单元内的辅助框架（只承受竖向荷载），也起承载作用。因此，这种结构是具有两道抗震防线的抗震结构，具有良好的抗震性能。第42页，课件共72页，创作于2023年2月

上海证券交易所第43页，课件共72页，创作于2023年2月第44页，课件共72页，创作于2023年2月B、结构材料（一）钢结构优点：强度高、韧性大、抗震性能好、易于加工，能缩短现场施工工期，施工方便。缺点：用钢量大，造价很高，而且耐火性能差深圳地王大厦，(81层，383.95m)北京的京广中心(56层，208m)、第45页，课件共72页，创作于2023年2月深圳地王大厦第46页，课件共72页，创作于2023年2月北京的京广中心第47页，课件共72页，创作于2023年2月第48页，课件共72页，创作于2023年2月第49页，课件共72页，创作于2023年2月优点：造价较低，材料来源丰富，可浇注成各种复杂断面形状，可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力较高，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。缺点：构件断面大，占据面间大，自重大广州广东国际大厦(63层，200.18m)底层柱尺寸已达1.8*2.2m（二）钢筋混凝土结构第50页，课件共72页，创作于2023年2月第51页，课件共72页，创作于2023年2月第52页，课件共72页，创作于2023年2月（1）优点：在钢筋混凝土结构基础上，充分发挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能，进一步减轻结构重量，提高结构延性（2）类型1)用钢材加强钢筋混凝土构件钢骨钢筋混凝土构件钢管钢筋混凝土构件2)部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构（或部分采用钢骨钢筋混凝土结构）（三）组合结构第53页，课件共72页，创作于2023年2月钢骨钢筋混凝土构件

第54页，课件共72页，创作于2023年2月组合结构第55页，课件共72页，创作于2023年2月钢管混凝土结构工程实例（1）美国西雅图双联广场大厦58层四根大钢管混凝土柱混凝土抗压强度133Mpa直径3.05m管壁厚30mm承受60%竖向荷载第56页，课件共72页，创作于2023年2月第57页，课件共72页，创作于2023年2月第58页，课件共72页，创作于2023年2月四、高层建筑新技术的发展高层建筑由于对抗震、抗风的要求高，且建筑多样化，层数、高度日益提高，近几年来国内高层建筑的施工方法是以全现浇钢筋混凝土施工为主体。另外还有钢结构和钢－混凝土组合结构。高层现浇钢筋混凝土施工技术着重解决了模板、混凝土、钢筋三个方面的施工新技术。国内采用四种类型的支模方法，即采用中、小模板，大模板，滑模、爬模。各种模板均有其优缺点和适用范围，并向标准化、工具化方向发展。第59页，课件共72页，创作于2023年2月高层建筑采用的混凝土强度等级已由常用的C30、C40逐步向C50、C60、C80及更高强度等级发展。高强高性能混凝土的生产要有严格的质量控制与管理措施，应由工厂预拌生产。普及C50、C60级混凝土的工程应用，扩大C70、C80级工程试点的同时，开发配制C100级高强混凝土。主要手段是在常规水泥、砂石的基础上，依靠化学外加剂和矿物掺和料降低混凝土用水量和改善微观结构，使混凝土更加致密并获得高强。第60页，课件共72页，创作于2023年2月大体积混凝土施工技术有很大的提高，主要措施为：减少水泥水化热，采用较低水化热水泥，掺粉煤灰和减水剂，提高混凝土抗拉强度；采用泵送预拌混凝土，分段、分层连续作业的合理浇筑方法，并及时养护及进行测温监控。近年来，超长混凝土结构的无缝设计与施工技术在实践中得到发展。第61页，课件共72页，创作于2023年2月钢筋的连接技术也得到了飞速发展，尤其是粗钢筋的连接。现在常用的4种连接技术为：电渣压力焊接、套筒挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接，均在工程中得到应用，并在运用中不断改善。第62页，课件共72页，创作于2023年2月五、高层建筑主要施工新技术（一）基础工程施工技术的发展在桩基运用方面，混凝土灌注桩、混凝土方桩、预应力管桩、钢桩等现浇、预制桩皆有应用。在基坑支护方面，常用的挡土结构有灌注桩、钢板桩、土钉支护、土锚支护及地下连续墙等。在深基坑施工降低地下水位方面，已能利用轻型井点、喷射井点、深井泵等技术进行深层降水，对于因降水而引起附近地面严重沉降的问题，也研究了防止措施。第63页，课件共72页，创作于2023年2月在大体积混凝土裂缝控制方面，计算理论日益完善。为了减少或避免温度裂缝，各地都采用了一些有效措施。如大连和平现代城D座工程，地下2层，地上55层，属超高建筑。该工程基础面积3104M3，基础底板2m厚，是典型的大体积混凝土结构。在工程施工中，采用了温控防裂施工技术。在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取了保温防裂施工技术措施，取得很好的效果。第64页，课件共72页，创作于2023年2月（二）主体结构施工技术的发展1.模板工程我国目前已经形成组合模板、木模板、爬升模板和滑升模板的成套工艺，组合模板方面除55系列刚模板外，还推广了肋高70、75mm的中型组合刚模板；还有55.63.70、75.78、90系列的钢框（木）胶合板，板块尺寸更大，使用更方便。还研究推广了早拆体系，大大提高了模板的周转次数。大模板工艺在剪力墙结构和筒体结构中已广泛应用，已形成“全现浇”、“内浇外挂”、“内浇外砌”成套工艺，且已向大开间建筑方向发展。第65页，课件共72页，创作于2023年2月2.钢筋工程钢筋技术方面，推广了钢筋对焊、电渣压力焊、气压焊以及机械连接（套筒挤压、锥螺纹和直螺纹套筒连接）。在钢筋混凝土剪力墙结构大模板施工中，还使用了点焊网片，它可以节约钢材，减少钢筋绑扎时间，加快施工速度。另外，在植筋方面已有不少发展。第66页，课件共72页，创作于2023年2月3.混凝土工程在混凝土技术方面除大力发展预拌混凝土外，近年来还推广预拌砂浆。预拌混凝土可以避免出现施工现场砂石堆放困难、混凝土搅拌噪声大、混凝土强度不稳定等问题。预拌混凝土搅拌站，装备成套的运送设备，如搅拌车、混凝土输送泵、布料泵车等，从而使混凝土施工的机械化水平有了迅速提高。另外，高性能混凝土和特种混凝土得到了更广泛的应用。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)，以耐久性为基本要求，强化某些性能的混凝土，如补偿收缩混凝土、自密实免振混凝土等，实现高工作度、高体积稳定性和高抗渗性。特种混凝土（纤维混凝土、聚合物混凝土、防辐射混凝土、水下不分散混凝土等）的应用方面亦有所提高。第67页，课件共72页，创作于2023年2月4.脚手架工程以钢管脚手架为主，出现了包括扣件式、门架式、碗扣式等的多种新型脚手架；特别是爬架，由于它能沿着建筑物攀升和下降，不受建筑物高度的限制，即可用于结构施工，又可用于外装饰作业。脚手架的功能多样化，脚手架的搭设、安装和设计计算也逐步趋向规范化。建设部重点推广碗扣式脚手架。这是一种新型的承插式钢管脚手架。该脚手架独创了带齿碗扣接头，结构简单，受力稳定可靠；施工时不仅拼拆迅速，省力，而且完全避免了螺栓作业，具有不易丢失零散件、系列构件配套较完善，功能多且使用安全等特点。第68页，课件共72页，创作于2023年2月碗扣式脚手架可以根据实际施工的具体要求组成不同组架尺寸、形状和承载能力的单、双排脚手架，是一种多功能的脚手架体系；碗扣式脚手架拼拆速度比普通钢管脚手架快5倍左右；碗扣式脚手架承载力比普通钢管脚手架提高20%以上。第69页，课件共72页，创作于2023年2月5、高层建筑裂缝的控制(1)设计措施

a.“放”的措施。设置永久性伸缩缝；外墙面适当位置留分隔缝等。

b.“抗”的措施。避免结构断面突变带来的应力集中,重视对构造钢筋的配置；对采用混凝土小型空心砌块等轻质墙体,增设间距不大于3m的构造柱,每层墙高的中部增设厚度120mm与墙等宽的混凝土腰梁；砌体无约束端增设构造柱；预留的门窗洞口采用钢筋混凝土框加强；两种不同基体交接处,用钢丝网(每边搭接不小于150m