高层建筑课件

高層建築8.1概述城市中的高層建築是反映整個城市經濟繁榮和社會進步的重要標誌。多少層的建築或多少高度的建築為高層建築，不同國家有不同的規定。我國《高層建築混凝土結構技術規程》規定，10層及10層以上或房屋高度超過28m的建築物為高層。建築物高度超過100m時，不論住宅建築或公共建築，均為超高層。8.1.1高層建築的特點

高層建築的特點有以下幾個方面：

（1）在相同的建設場地中，建造高層建築可以獲得更多的建築面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。

（2）在建築面積與建設場地面積相同比值的情況下，建造高層建築比多層建築能夠提供更多的空閒地面，將這些空閒地面用作綠化和休息場地，有利於美化環境，並帶來更充足的日照、採光和通風效果。

（3）從城市建設和管理的角度看，建築物向高空延伸，可以縮小城市的平面規模，縮短城市道路和各種公共管線的長度，從而節省城市建設與管理的投資。

（4）高層建築中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會增加建築物的造價，從建築防火的角度看，高層建築的防火要求要高於中低層建築，也會增加高層建築的工程造價和運行成本。

（5）從結構受力特性來看，側向荷載（風荷載和地震作用）在高層建築分析和設計中將起著重要的作用，特別是在超高層建築中將起主要作用。因此，高層建築的結構分析和設計要比一般的中低層建築複雜得多。高層建築的結構體系是隨社會生產的發展和科學技術的進步而不斷發展的。第二次世界大戰使高層建築的發展幾乎處於停頓狀態，直到20世紀50年代又開始了新的發展。高層建築結構的抗震研究，導致地震活動比較頻繁的日本在1963年取消了房屋高度不得超過31m的限制，使日本的高層建築得到了發展的空間。鋼筋混凝土高層建築是20世紀初出現的。8.1.2高層建築結構的發展概況

我國自行建造高層建築是從20世紀50年代開始的。高層建築結構體系的發展過程可以大致地歸納在表8.1中。根據高層建築的發展過程和目前世界經濟和科學技術的發展水準，可以預測今後高層建築結構的發展趨勢如下：

（1）新材料的開發和應用

（2）高層建築的高度將出現突破

（3）組合結構高層建築將增多

（4）新型結構形式的應用將增多

（5）耗能減震技術的應用將得到發展總之，高層建築的發展是以增量出現的，並且大體為技術發明、經濟條件和城市建設的需要所決定的。8.2高層建築結構體系

框架結構體系一般用於鋼結構和鋼筋混凝土結構中，由梁和柱通過節點構成承載結構，見圖8.1。框架形成可靈活佈置的建築空間，使用較方便。

鋼筋混凝土框架按施工方法的不同可分為：①梁、板、柱全部現場澆築的現澆框架；②樓板預製，梁、柱現場澆築的現澆框架；③梁、板預製，柱現場澆築的半裝配式框架；④梁、板、柱全部預製的全裝配式框架。8.2.1框架結構體系

圖8.1框架結構

剪力牆結構體系一般用於鋼筋混凝土結構中，由牆體承受全部水準作用和豎向荷載，見圖8.2。根據施工方法的不同，可以分為：（1）全部現澆的剪力牆；（2）全部用預製牆板裝配而成的剪力牆；（3）內牆現澆、外牆為預製裝配的剪力牆。剪力牆結構比框架結構剛度大，空間整體性好，用鋼量較省，結構頂點水準位移和層間位移通常較小，能夠滿足抗震設計變形要求。8.2.2剪力牆結構體系

圖8.2剪力牆結構

框架-剪力牆結構體系是把框架和剪力牆兩種結構共同組合在一起形成的結構體系，見圖8.3。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力牆共同承擔，而水準作用主要由抗側剛度較大的剪力牆承擔。這種結構既具有框架結構佈置靈活、使用方便等特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛應用於高層辦公建築和旅館建築中。8.2.3框架－剪力牆結構體系

圖8.3框架-剪力牆結構剪力牆在平面內圍合成箱形，形成一個豎向佈置的空間剛度很大的薄壁筒體；也可加密框架的柱距，並加強梁的剛度，形成空間整體受力的框筒等，從而形成具有很好的抗風和抗震性能的筒體結構體系，見圖8.4。該類體系根據筒的佈置、組成和數量等又可分為框架－筒體結構體系、筒中筒結構體系、成束筒結構體系。8.2.4簡體結構體系

（1）框架-筒體結構體系

一般中央佈置剪力牆薄壁筒，它承受大部分水準力；周邊佈置大柱距的普通框架，它的受力特點類似於框架剪力牆結構。也有把多個筒體佈置在結構的端部，中部為框架的框架筒體結構形式。（2）筒中筒結構體系

由內外幾層筒體組合而成，通常內筒為剪力牆薄壁筒，外筒是框筒。（3）成束筒結構體系又稱為組合筒結構體系。在平面內設置多個筒體組合在一起，形成整體剛度很大的結構形式。建築結構內部空間也較大，平面可以靈活劃分，適用於多功能、多用途的超高層建築。圖8.4筒體結構

巨型結構由兩級結構組成，一般有巨型框架結構和巨型桁架結構，見圖8.5。

巨型框架結構由樓梯、電梯井組成大尺寸箱形截面巨型柱，有時也可以是大截面實體柱，每隔若干層設置一道1~2層樓高的巨型梁，它們組成剛度極大的巨型框架，是承受主要的水準力和豎向荷載的一級結構；上下層巨型框架梁之間的樓層梁柱組成二級結構，其荷載直接傳遞到一級結構，其自身承受的荷載較小，構件截面較小，增加了建築佈置的靈活性和有效使用面積。8.2.5巨型結構體系

巨型桁架結構以大截面的豎杆和斜杆組成懸臂桁架，主要承受水準和豎向荷載。樓層豎向荷載通過樓蓋、梁和柱傳遞到桁架的主要杆件上。此外，其他高層建築結構體系如懸掛結構體系、板柱結構體系等也得到了應用。但目前最廣泛的還是框架、剪力牆、框架－剪力牆和筒體結構體系。圖8.5巨型結構8.3高層建築的垂直交通

電梯通常由轎廂（電梯廂）、電梯井道及運載設備三部分組成。電梯轎廂供載人或載貨物之用，要求造型美觀，經久耐用，轎廂沿導軌滑行。電梯井道內的平衡錘由金屬塊疊合而成，用吊索與轎廂相連保持轎廂平衡。運載設備包括動力、傳動及控制系統三部分。8.3.1電梯的組成

根據電梯的運行特點，要求建築設有井道、地坑和機房三部分。

（1）井道的大小應根據電梯的型號、機器設備的大小及檢修的需要確定，同時考慮施工誤差，井道尺寸每邊按每10層放大10mm；

（2）地坑位於井道最底部，考慮電梯停靠時的衝力，地坑底部設有彈簧緩衝器或油壓緩衝器；

（3）電梯機房一般設置在井道的頂部，機房樓板應按機器設備要求的部位預留孔洞。電梯的有關建築尺寸見表8.4和表8.5。8.3.2電梯的建築設計要求電梯井道的設計應滿足如下要求：

（1）井道的防火

（2）井道的隔振與隔聲

（3）井道的通風

（4）其他地坑應注意防水、防潮處理，坑壁應設爬梯和檢修燈槽。