高层建筑结构选型

1、高层建筑结构的选定，国内外高层建筑结构的发展概况，18世纪末到19世纪末，欧洲和美国的工业革命19世纪初， 英国铸铁结构1840年的美国锻铁梁取代了铸铁梁的19世纪后半期的横向稳定能力而产生了全框架金属结构的幕墙概念在1920年代出现了空调系统在60年代美国给排水系统电气照明系统蒸汽供热系统和蒸汽机构通风系统1857年纽约城18世纪70年代，蒸汽电梯被更快的水力电梯取代了。 1890年奥迪发明了现代的电梯。 高层建筑的发源地芝加哥于1885年建造了10层的家庭生命保险大楼(1931年拆除)，通常被认为是世界上第一座高层建筑。 在中国高层建筑的发展50年代，中国开始自己建设高层建筑。 例如北京的

2、民族酒店(14层)、民航大楼(16层)等。 1975年广州白云酒店(剪墙结构33层，l12m )的建成，标志着中国没有自己建设的高层建筑的高度开始突破100m。 1985年建成的深圳国际贸易中心(简中筒结构，50层，160m )是80年代最高的建筑物。 九十年代我国高层建筑进入了飞跃发展阶段。 上海金茂大厦(88层、420m )、深圳地手大厦(8l层、325m )和广州中天广场(8o层、322m )、上海世界金融中心(492米、101层)、北京民族酒店广州白云酒店、深圳国际贸易中心中天大楼、高层建筑结构的选定，一、 结构型按材料分类的建筑结构：肋结构钢筋混凝土结构：整体性好，刚性大，变形小，阻

3、尼比高，舒适性好，耐腐蚀，耐火，保养容易，成本低。 但是，断面大，自重大。 钢结构：在强度大、韧性大、易加工截面小、自重轻、抗震性好的工厂加工，缩短工期、施工方便，但钢量多、成本高、耐火性差。 钢混凝土混合结构：有钢骨钢筋混凝土构件和剪力墙用混凝土墙、梁柱用钢两种组合方式，多用于超高层。 高层建筑结构体系、结构体系是建筑结构抵抗外部作用的构件构成形式。 在高层建筑中，水平载荷和垂直载荷对结构设计起着决定性的作用，载荷效果的最大值(轴力n、力矩m和位移)可以用下式表示： n=wh=f (h ) m=qh2/2=f (H2 )=qh4/8ei=f (H4 )，变形的特征，框架的力框架横向力变形、水

4、平荷载作用下的变形：主要为剪切形，底部层间唯一大，上部相对小，从底部向顶部逐渐减少的高层建筑结构选定框架体系，定义：梁、板、柱构件由刚节点连接的结构称为框架，结构单元整体的垂直和水平作用有钢筋混凝土框架、钢框架和混合结构框架三种，框架结构的特征框架结构的承重结构和围墙，隔墙完全分离，墙只起到围墙和隔墙的作用。 框架结构平面布置灵活，能满足生产技术和使用功能的要求。 框架结构采用型钢和钢筋混凝土，具有良好的抗压能力和弯曲阻力，梁与柱相连接，耐侧方移动和振动阻力强，抗震性、整体性和延通性好。 框架结构配置原则1 )建筑平面形状和立面体型简单、规则，应使各部分的刚性均匀对称。 2 )控制结构的纵横比

5、(一般的纵横比为57 )来减少结构在水平载荷下产生的横向移动。 3 )房屋全长应控制在最大伸缩缝间隔内，减少温度裂缝。 4 )框架梁应拉直，框架柱上下移动，梁柱的轴线应在同一垂直平面内。 5 )尽量统一柱网和层高，减少构件种类规格，简化设计和施工。 柱网和高层框架结构的柱网由柱间距和跨度构成。框架结构的柱网的尺寸和楼层高度主要由使用功能的要求决定，适合建筑模块，要求柱面简单规则，易于放置模板。 民生用建筑的柱网和层高的民生用建筑的类型很多，功能要求各不相同，柱网和层高的变化也很大，但可以对一般的民生用建筑进行定型化。 柱网一般以300mm为模块，如住宅、酒店框架结构柱网的尺寸，柱间距离可采用6

6、.3m、6.6m和6.9m，跨度可采用4.8m、5.1m、6.0m、6.6m和6.9m，层高为3.0m、3.3m、3.6m 工业建筑的柱网和层高工业建筑的柱网的配置分为内廊式和跨度组合式两种。 内廊式柱网常用尺寸：柱间距离为6.0m，跨度通常为6.0m、6.6m和6.9m，走廊宽度通常为2.4m、2.7m和3.0m。 大跨度组合式柱网常用尺寸：柱网6.0m、大跨度6.0m、7.5m、9.0m和12m。 楼层高度一般为3.6m、3.9m、4.5m、4.8m、5.4m。 框架结构的优点和缺点：能灵活配合建筑平面的配置，容易安排必要的大空间，标准化、定型。 缺点：1) .框架节点的应力集中显着。 2

7、 ) .框架结构的横向刚性小，柔性结构3 ) .随着高度、层数的增加，梁、柱截面尺寸和配筋增大，影响建筑空间的合理使用。 适用高度：混凝土框架：一般15层左右钢框架：一般30层左右，框架结构体系(a )横框架体系(b )纵框架体系，框架架柱网配置简单，规则，有序，对结构非常有利，经济效益也很好。 然而，一些建筑平面以周边复杂的形式表现了建筑艺术的效果，而以复杂的建筑平面形式出现了谋求简单柱网配置的协调问题。 框架体系案例，北京长富宫中心建于26层，90.85m，89年。 优点：灵活配置缺点：横向刚性小。 高层建筑结构选定剪力墙系统，普通剪力墙结构定义了全部由剪力墙构成的结构体系，该墙的配置实际

8、上等于将结构的砌块承重壁更换为目前的钢筋混凝土墙。 普通剪力墙结构的结构配置原则是，相对于矩形、l形、t形平面，剪力壁是在正交的两个主轴方向上配置的三角形平面，t字形平面的情况下，剪力壁是在三个方向上配置的正方形、圆形、圆弧平面的情况下，剪力壁可以沿半径方向和环方向配置。 剪力墙的数量应在方案设计阶段合理确定，尽量对称、均匀、数量合适。 剪力墙的长度不应过长，过长的话，结构刚性就会变大，抗震能力就会变大，不经济。 剪力墙是67m大间距比33.9m的小间距经济，可以减少材料使用量，增加使用面积。 剪力墙的开口必须上下对准，并列配置。 普通剪力墙结构的适用范围是普通剪力墙结构均由纵横墙体构成，因此

9、其刚性比框架剪力墙结构好，非常适用于40层以下的高层住宅、高层酒店、公寓。 一般剪力墙结构的建筑物纵横比不能大于6。 那个高度必须考虑抗震要求。 在地震区，7度为139m左右，8度为120m左右，9度为70m左右。 普通剪力墙结构的优缺点：刚性大，横向移动小，空间整体性好的房间里没有梁柱的角，整体很美。 缺点：1) .剪力墙的间隔通常为38m 2.平面配置不灵活3 ) .自重大，剪力墙结构盒，广州白云酒店33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内第一座100米高层。 剪力墙结构的优点：侧向刚度的一大缺点：配置受到限制，剪力墙结构箱，北京国际饭店33层，112.45米，剪力墙结构，

10、1976年建，国内第一座100米高层。 高层建筑结构选定框架剪力墙系统，定义：框架剪力墙是框架和剪力墙相结合的结构体系。 在框架剪力墙结构体系中，框架和剪力墙同时存在，剪力墙承担大部分水平载荷，框架主要承担垂直载荷，两者共同受力，进行合理分工。框架剪力墙结构的结构配置原则上分散、均匀、周边、对称地震区纵横排列，非地震区横向排列。 对称地配置，设置在端部，平面形状变化，安静地变大的部位。 剪力墙的中心线与框柱载置面的重心体重相符。 框架剪力墙结构的应用范围是框架剪力墙以框架为主体，剪力墙为辅助，修复框架结构不足的一个组合体系，因此适用于25层以下的建筑物，最多不能超过30层。 框架剪力墙结构的优

11、点和缺点：由于框架和剪力墙的协同工作，与框架结构相比，耐侧刚性和承载能力大幅度提高，地震时侧方移动小，非结构性破坏一般较轻，抗震性能美丽。 缺点：1) .不能提供大空间房屋2 ) .结构延展性差，框架剪力墙结构剪力墙配置典型平面，上海华亭酒店工程总建筑面积101456平方米，包括主楼、辅助楼、辅助楼用住宅等5个单位工程和整体工程。 主体结构现在是钢筋混凝土框架的剪力墙系统。 主楼建筑呈“s”形，地下一层，地面二十九层，建筑总高度九十米，框架剪力墙系统案例分析，上海华亭酒店，高层建筑结构选定筒体系统，定义：筒体系统是框架和剪力墙结构发展的空间系统。 用框架或剪力壁合成纵井简，用各层地板连接井壁，

12、形成空间框架。 特征：承受很大的水平负荷。 根据其平面配置、组成数，可分为框架筒体、筒中筒、组合筒(束筒)三个体系。 筒体结构在抵抗水平力方面具有良好的刚性，能形成大空间，建筑平面配置灵活。 适用于超过100-400m、层数超过30-40层的建筑物。 筒体分类实腹式：剪壁周围合成空腹式：框筒(密柱)周围合成。 筒体结构分类单筒结构：单筒不太单独使用，通常与框架组合，根据两者的位置关系，有外筒内框架和内筒外框架两种配置方式。 筒中筒构造：设置有内外筒的多层筒体，内外筒之间通过地板一体化，筒中筒比单筒具有更强的阻力。 例如世界贸易中心、香港合和中心、深圳国贸大楼等都采用了这一结构体系。 束筒构造：

13、几个筒体并列，美国芝加哥的锡尔斯维尔是采用的束筒构造。 左图的各种筒体构造(a )筒体框架构造(内筒式) (b )筒体框架构造(外移动式) (c )框筒构造(d )筒中筒构造缺点：结构负荷，框架重，结构成本高。 筒体构造体系例，南京金陵饭店37层，108米，框架-筒体构造，建于1983年。 广东国际大楼建于1990年，63层，基础层高4米，标准层3米，总高200.18米。 外筒的平面尺寸为35.1m37m，由24根中柱和4根异形棱柱组成的内筒为16.8m22.8m的矩形平面，壁厚为300700mm。 香港中环中心广场建于60层、374米、92年。 希尔大厦的造型好像聚集了9个高低不同的四角中空

14、奶酪，可以在减小风压的同时，获得外部造型的变化效果的束筒结构体系是建筑设计与结构革新相结合的成果，高层建筑结构选定了巨大结构，定义：产生于20世纪60年代， 巨大结构体系或超结构体系是指在一个建筑物中，由几个大型结构单元构成的主结构和普通结构构件构成的子结构共同构成建筑的结构体系。 特征：大型结构单元通常是由不同于普通梁柱概念的大型构件巨柱和巨大梁组成的简单巨大的桁架和框架等结构，巨梁、柱是中空格构式立体构件，它们的截面尺寸通常是大型的。巨大构件：1) .巨大柱：其断面尺寸超过普通框架柱的间隔，也可以是由楼梯之间或楼梯之间构成的钢筋混凝土井筒。 2 ) .巨大钢结构：通常是一个空间格构式桁架。 3 ) .巨梁：其截面尺寸通常达到从1层到2层的高度，沿着建筑物的高度方向通常每多层设有巨梁，因此整个建筑物只有几根巨梁。 巨大结构类型：1) .建筑材料类别：巨大钢筋混凝土结构、巨大钢筋混凝土结构、巨大钢筋混凝土混合结构、巨大钢结构。 2 )以主要受力形式分为巨大框架结构(包括巨大钢筋混凝土框