高层建筑结构设计 第1章 绪论.ppt
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1、第第1章章 绪论绪论教学提示:本章介绍了高层建筑的范畴与主要特点;简要介绍了高层建筑的发展历史与现状以及发展过程中表现出来的主要特点,介绍了本课程的主要内容与学习方法。教学要求:本章要求学生掌握高层建筑的结构特点,了解高层建筑的发展概况及其发展过程中的主要特点1.1高层建筑结构特点1.1.1高层建筑定义理论上应按房屋的受力特性来划分,即按水平作用对建筑的影响程度来划分。高层民用建筑设计防火规范(GB5044595)定义为:10层及10层以上的居住建筑以及建筑高度超过24米的公共建筑。高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)定义为:10层及10层以上或房屋高度超过28米的建筑物(1.0.
2、2条)。高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ9998)只规定其适用高度,对下限未作规定。(1.0.2条)建筑抗震设计规范(GB500112001)只规定了钢结构适用高度,但12层为一界限,体系与支撑要求不同。(8.1节)本课程以高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)的规定为依据。1.1.2高层建筑结构特点水平荷载成为决定性因素轴向变形不容忽视侧移成为控制指标结构延性是重要的设计指标体形要求重视概念设计扭转效应水平荷载成为决定性因素水平荷载成为决定性因素轴向变形不容忽视对连续梁弯矩的影响未考虑柱的压缩变形考虑各柱差异压缩后的变形对连续梁弯矩的影响对预制件下料长度的影响对构件剪力和侧移的影
3、响侧移成为控制指标结构在阵风作用下的振动加速度超过0.15g时,会影响使用人员的正常生活和工作,而a=A(2f),当振动频率一定时,加速度a与振幅A成正比过大的侧移会使隔墙及饰面材料出现裂缝或损坏,使电梯因轨道变形不能正常使用过大的侧移使结构因P-效应产生较大的附加应力,甚至因侧移与应力的恶性循环导致结构倒塌结构延性是重要的设计指标相对于低层建筑而言,高层建筑更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取适当的措施,来保证结构具有足够的延性。体型要求体型要求选择抗风能力好的体形重视概念设计重视概念设计概念设计:对一些难以
4、作出精确的力学分析或在规范中难以具体规定的问题,必须运用“概念”进行分析,作出判断,并采取相应的措施。“概念”包括一些力学概念,结构破坏机理的概念,以及由震害调查和试验现象等总结出的各种宏观的和具体的经验教训;“概念”应贯穿在方案确定和结构布置的过程中,在计算简图与计算结果的处理中,在确定薄弱部位和连接构造的处理中,等等。1.1.3高层建筑设计内容结构方案的选择与布置结构分析与构件内力计算构件及节点的设计与构造措施1.2 高层建筑的历史和现状高层建筑的历史和现状1.2.1高层建筑发展的原因可缓解城市用地紧张的问题:国外资料介绍,9-10层的建筑比5层节约用地23-28%,16-17层比5层节约
5、用地32-49%;前苏联资料介绍,5层的建筑增加到9层,其建筑密度可提高35%,小区市政设施费用可降低32%。科学技术的进步轻质高强材料的应用电气化、计算机在建筑中的广泛应用1.2.2高层建筑发展历史我国的许多寺,塔是古代多层和高层建筑的典型代表特点:木,砖结构,材料强度低空间很小,墙壁厚度大,空间受到限制但结构合理。嵩岳寺塔由北魏在公元523年建于河南登封县境的嵩山南麓,总高41M左右,为砖砌单层筒体。千寻塔公元836年唐朝中叶的南诏国(即今云南)建于大理城北苍山崇圣寺,顶高71M。为16层密檐式方塔,砖砌单层筒体。坐落在西藏拉萨的布达拉宫是海拔最高,集宫殿,寺院,城堡和藏汉建筑风格于一体的
6、宏伟建筑。最高点是达赖灵塔的金顶,相对高度为115.7M,海拔3756.5M。1.2.3高层建筑发展现状近代高层建筑的起点:1884年美国芝加哥建造的11层家庭保险公司大楼(HomeInsuranceBuilding),采用生铁柱和熟铁梁构成的框架,外围砖墙仅是填充墙。始用年代始用年代结构体系和特点结构体系和特点1885砖墙,铸铁柱,钢梁1889钢框架1903钢筋混凝土框架20世纪初钢框架支撑二次世界大战后钢筋混凝土框架剪力墙,钢筋混凝土剪力墙,预制钢筋混凝土结构20世纪50年代钢框架钢筋混凝土核芯,钢骨钢筋混凝土结构筒20世纪60年代末和70年代初框筒,筒中筒,束筒,悬挂结构,偏心支撑和带缝
7、剪力墙板框架20世纪80年代巨型结构,应力蒙皮结构,隔震结构20世纪80年代中期 被动耗能结构,主动控制结构,混和控制结构近现代高层建筑结构体系的发展近现代高层建筑结构体系的发展高层名称时间地点结构(材料)层数高度(M)备注家庭保险大楼18841885芝加哥 铸铁,钢,框架1155近代高层建筑之父帝国大厦1931纽约钢结构102 381世界第一41年世贸中心双塔1972纽约钢结构110 402“9.11”世界第一西尔斯大厦19731974芝加哥 钢结构110 443世界第一Nauki大楼七十年代波兰华沙钢结构47241欧洲最高柳京饭店七十年代平壤钢-混凝土结构105 319.8世界第一RC现代
8、高层建筑现代高层建筑香港合和中心七十年代香港钢混凝土结构65218马来西亚双塔1998吉隆坡钢结构88452金贸大厦1998上海钢结构88420据美国建筑协会据美国建筑协会2002年统计:年统计:“世界最高的世界最高的10栋栋建筑中中国(含香港)占建筑中中国(含香港)占5栋栋”。名称时间 层数 高度(M)设防基本烈度北京民族饭店1959 1247.480.20g广州宾馆1968 278870.10g北京饭店东楼1974 1987.1580.20g白云宾馆1976 33114.0570.10g深圳国贸大厦1985 50158.6570.10g广州国际大厦1987 6320070.10g深圳地王1
9、996 8132570.10g金贸大厦1998 88+3 42070.10g上海国际金融中心在建 9749270.10g中国高层建筑中国高层建筑台北国际金融中心2003年建成,高508米、地下5层、地上101层马来西亚首都吉隆坡的双子塔(Petronas Towers),高1483英尺(452米),88层。这两座高楼于1998年完工110层,高443米,于1973年竣工。钢结构西尔斯大厦上海金茂大厦高420.5米、地下3层、地上88层钢结构世贸大厦 高417米广州中信大厦世界第六高楼高391米纽约帝国大厦1931年建成,高381米,102层钢结构香港中环广场大厦1993年建成世界第八高楼高37
10、4米香港中国银行大厦1990年建成高315米、地上70层香港上海汇丰银行总部大厦楼高179米,或587尺,於1985年建成建筑成本高达港币52亿元!成为当时全球最昂贵的大厦建筑师是NormanFoster,他亦设计了香港赤立角国际机杨西尔斯大厦(SearsTower)是位于美国芝加哥的一栋办公楼,1974年建成,高443米。总建筑面积418000平方米,地上110层,地下3层。底部平面68.768.7米,由9个22.9米见方的正方形组成。在这些正方形的范围内都不另设支柱,租用者可按需要分隔。整个大厦平面随层数增加而分段收缩。在51层以上切去两个对角正方形,67层以上切去另外两个对角正方形,91
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