第1章 高层建筑结构概述.ppt

武汉大学土建学院土木工程专业课程高 层 建 筑 结 构 设 计 讲授者：何英明 2008.09 第1章 高层建筑结构概述 1.1 高层建筑的一般概念 (1)高层建筑的范围：国际标准 (2)高层建筑的范围：我国标准 1.2 高层建筑结构的特点 1.2.1 荷载效应(见下图1-1) 1.3 高层建筑的发展概况 1.3.1 古代高层建筑 典型建筑照片 1.3.4 展望 (1)酝酿高度上的突破 (4)新型结构形式的应用将增多 1.4 本课程的教学内容与要求 (2)要求 作业 网上查询国内外高层建筑的建成必威体育精装版动态。 （形成书面材料提交） 台湾高雄东帝士大厦 美国纽约帝国大厦 美国纽约帝国大厦：102层，381m，1931年建成 美国纽约世界贸易中心：110层，417m，1972年建成 香港九龙站第7期：102层，480m，2007年建成 (2)新材料的开发和应用 高性能混凝土材料 高强度且具有良好可焊性的厚钢板 耐火钢材FR钢 (3)组合结构高层建筑将增多 采用组合结构可以建造比混凝土结构更高的建筑。 外包混凝土组合柱的应用， 钢管混凝土组合柱应用， 外包混凝土的钢管混凝土双重组合柱的应用。 上海金茂大厦结构中也成功地应用了巨型组合柱。 桁架筒体——已建成的香港中国银行大厦和正在筹划中的芝加哥532m高的摩天大楼方案，都采用了桁架筒体，并将全部垂直荷载传至周边结构，特别节省钢材。预计这种结构体系今后在300m以上的高层建筑中将得到更多的应用。 (5)耗能减震技术的应用将得到发展 多束筒体系——已表明在适应建筑场地、丰富建筑造型、满足多种功能和减小剪力滞后等方面具有很多优点，预计今后也将扩大应用。 巨型框架体系——由于其刚度大，便于在内部设置大空间，今后也将得到更多的应用。 (1)主要内容 结构的体系和布置； 结构的荷载作用及其组合； 结构的设计原则和设计方法； 结构的静力和动力分析方法以及实用简化分析方法； 结构的抗震分析和抗震设计； 框架梁、柱和剪力墙等抗侧力构件的性能和设计； 结构的节点构造和设计等。 了解高层建筑结构的常用结构体系、特点以及应用范围； 熟练掌握风荷载及地震作用计算方法； 掌握框架结构、剪力墙结构、框剪结构三种基本结构内力及位移计算方法，理解这三种结构内力分布及侧移变形的特点及规律，学会这三种结构体系中所包含的框架及剪力墙构件的配筋计算方法及构造要求。 掌握高层钢筋混凝土结构的抗震设计原则及方法，区别抗震设计与非抗震设计的不同要求。 * * 第一类高层建筑：9~16层 （最高到50m） 第二类高层建筑：17~25层 （最高到75m） 第三类高层建筑：26~40层 （最高到100m） 第四类高层建筑（超高层建筑）：40层以上（高度100m以上）。 防火规范（GB50045-95）规定10层及10层以上的居住建筑、或高度超过24m的公共建筑为高层建筑； 高层规程（JGJ3-2002）规定10层及10层以上，或房屋高度超过28m的为高层建筑。 习惯上，1～2层称低层；3～9层称多层；10层及以上称高层。 对钢结构房屋,《抗震规范》GB 50011-2001规定的抗震措施，一般以12层为界区分。所以习惯上称超过12层为高层建筑。 (1)轴向力—主要由垂直荷载qv引起：N=qvH B/h∝H (1)水平荷载为主导作用(风荷载、地震作用)； 1.2.2 受力特点(见下图1-2) —?满足结构正常使用要求 —?过大位移对外装修的影响 —?过大位移会使主体结构产生裂缝 —?过大位移会产生P?Δ效应 (2)水平侧移作为结构设计的控制指标。 (3)顶点水平位移—主要由水平荷载qH引起：Δ=qHH4/8EI∝H4 (2)底部倾覆力矩—主要由水平荷载qH引起：M=0.5qHH2∝H2 图1-1 结构内力、位移与高度的关系 图1-2 高层建筑结构材料用量与高度的关系 (1)高层建筑结构需要较大的承载力。 1.2.3 设计要求 (2)高层建筑结构需要较大的刚度，以满足侧移要求。 (3)抗震概念设计的重要性 防止填充墙及装修损坏； 防止主体结构开裂； 防止过大附加内力导致建筑物倒塌。 不影响正常使用； 1.3.2 现代高层建筑（大体经历了三个时期） (1)酝酿成形期（整个19世纪） (2)发展成熟期（20世纪初到第二次世界大战） (3)繁荣时期（第二次世界大战以后～现在） 1884～1986年，美国芝加哥建成家庭保险公司大楼，11层，55m，铸铁框架，该大楼被认为是的一栋现代高层建筑。 (1)酝酿成形期（整个19世纪） 1895年，奥提斯(OTIS)安全电梯首次用于美国纽约某16层宾馆。 1898年，美国建成了19世纪最高建筑——纽约PARK ROW大厦，30层，高118m，钢结构。 电梯和钢结构的应用，推动了高层建筑的发展。