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高层建筑结构设计第1页/共58页第2页/共58页绪 论 一、高层建筑（tall building）的定义1、高层建筑的定义 10层及10层以上； 或房屋高度（建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度）大于28m的建筑物（结构）；建筑高度超过24m的公共建筑（消防）。 第3页/共58页2、高层建筑分类1972年国际高层会议将世界高层建筑划分为四大类：第一类高层建筑为：9－15层，不超过50m高度者；第二类高层建筑为：16－25层，不超过75m高度者；第三类高层建筑为：26－40层，不超过100m高度者；第四类高层建筑为：40层以上，高度超过100m以上者（超高层）第4页/共58页3.高层结构的特点(1)建筑结构所承受的荷载和作用由以竖向力作用为主转变为以水平力作用为主。 (2)高层建筑结构的动力反应不可低估。(3)结构轴向变形，剪切变形以及温度、沉降因素的影响加剧。(4)由此而带来的材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。第5页/共58页二、高层建筑的概况第6页/共58页第7页/共58页第8页/共58页第9页/共58页第10页/共58页第11页/共58页第12页/共58页金茂大厦 环球金融中心 帝国大厦 世界贸易中心 第13页/共58页三、高层建筑优缺点优点：极大的提高了土地的利用率，可节省土地买价，增加绿化面积，改善城市环境；相对集中的高层建筑群便于人们相互间的联系，也可减少建筑物的管理费用；办公、居住、商业、娱乐等多用途的综合性办公楼的出现，可使人们方便地在同一座楼内工作和生活，免除了上下班的长途奔波，减少城市的交通流量，节省市政建设投资。缺点：造价昂贵，管理复杂，施工周期长，能量消耗大；难以充分利用天然采光、通风等自然环境，使人与自然的联系减少；刮风时建筑物摆动会使人感觉眩晕，电梯损坏时上下楼梯困难；高层建筑的巨大阴影影响附近建筑物的采光和日照；以外灾害比一般建筑物严重第14页/共58页四、世界高层建筑发展方向1、在建筑规模和建筑高度上都将有新的突破，强调建筑物的多功能和高效益。2、在结构设计方面，着重技术深化。除广泛普及计算机辅助设计的手段外，更应该发展智能设计，建立全面完整的数据库系统，建立可靠的专家系统，利用网络传输实现设计数据共享。3、创造新的设计概念，采用新的结构形式：巨型结构 蒙皮结构 带加强层结构 立面设置大洞口 设置减震装置4、新材料新设备的应用。高强砼 我国C50-C60，美国C80-C100，钢管砼、轻骨料砼、纤维砼、预应力砼。消防云梯 香港40m5、采用更先进的施工技术和机具第15页/共58页五、本课程学习的目的、内容要求1、目的：了解和掌握钢筋混凝土高层结构的设计原理和设计方法，为今后的毕业设计、工作奠定基础。2、内容： 了解高层建筑结构的常用结构体系及应用范围； 掌握高层建筑结构风荷载及地震作用计算方法； 掌握框架、剪力墙、框架剪力墙结构体系的内力及位移计算； 掌握上述三种体系的配筋及构造要求； 了解《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3- 2002（简称《高规》）第16页/共58页第二章 抗侧力结构与布置高层建筑结构设计要求 具有足够的承载能力和刚度，保证其正常使用安全可靠，还应满足“合理”和“经济”的原则。 必须要有精确的力学计算和受力分析。但一些复杂的部位或不确定因素的作用下是无法通过数值计算来进行设计，这就需要通过概念设计的方法解决问题。 “概念设计”可以包括确定结构方案、进行合理的结构布置(含基础)、选取正确的结构分析模型，判断薄弱部位，加强构造措施等，其内容十分广泛。第17页/共58页1、框架结构体系 纯框架结构体系（ 柱、梁）是一种以承受竖向荷载为主的柔性抗侧力结构体系。其抗侧能力差．但能形成较大的空间，使建筑平面布置灵活，立面变化多。柱距4～5m（小），7～8m （大），一般6～8m为经济柱网。第18页/共58页第19页/共58页第20页/共58页第21页/共58页2、剪力墙结构体系 剪力墙亦称为抗震墙或结构墙，主要是用以抵抗水平力，目前我国剪力墙全部采用钢筋混凝土墙体(图为典型剪力墙结构布置)。 第22页/共58页第23页/共58页 剪力墙属刚性抗侧力结构，现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好、施工速度快、抗侧刚度大、侧向变形小，因此其抗震性能好。其优点是： ①整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强；　　　　②抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。因而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。 其缺点是：受楼板跨度的限制（一般为3～8m），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。第24页/共58页第25页/共58页剪力墙结构的平面布置 (1)剪力墙应双向或多向