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高层建筑钢结构内容1、概述2、设计原则8、结构计算方法4、抗重力体系5、抗侧力体系6、楼板设计7、连接设计3、钢材及连接材料第二部分高层建筑钢结构设计原则高层建筑钢结构设计三个阶段扩初设计阶段方案设计阶段施工图设计阶段方案设计阶段地位最重要的内容平面形状房屋形状的确定立面形状高度高宽比结构体系的选择结构布置场地的选择结构平面布置结构竖向布置主要介绍上述内容的确定原则具体内容平面形状立面形状高度高宽比结构体系的选择（以后介绍）场地的选择结构平面布置结构竖向布置结合中国规范简称《高钢规程》一、房屋平面形状原则1宜采用双轴对称的简单规则平面圆形、方形、六边形、八边形、椭圆形原因A、防止在风载作用下，荷载中心与刚度中心不重合，产生扭矩，从而降低结构承载能力，且使居者感到不适。B、防止在地震作用下，结构质量中心与刚度中心不重合，产生扭矩，从而加重地震灾害。原则２房屋平面形状应采用风荷载对其影响较小的形状，最好是流线型的圆形椭圆形切边的矩形其风载体型系数与矩形相比降低30%全球最高建筑前20位（1）关于规则：进行最高建筑排位的依据是该建筑的构造高度，既以地面为起点算起，到建筑物的最高点或必须的构造要素为止[一般以该建筑组织给出数据为准]。序号建筑名称层数高度[米]竣工年份1[台北]台北101（已封顶）10150820042[吉隆坡]佩特纳斯大厦8845219963[芝加哥]西尔斯大厦10844319744[上海]金茂大厦8842119985[香港]国际金融中心第二期（已完成外部工程）8841520036[广州]中信广场8039119977[深圳]地王大厦6938419968[纽约]帝国大厦10238119319[香港]中环广场78374199210[香港]中国银行大厦723691990台北101大厦2003年10月17日竣工，508m，101层，高度世界第一正方形平面佩特纳斯大厦混凝土外筒直径46．33m，高强钢筋混凝土内筒22.8×22.98m马来西亚，吉隆坡452m,95层，1996年竣工西尔斯大厦68.55m方形，由9个方筒构成美国，芝加哥443m,108层，1974年竣工世界贸易中心63.5m方形平面美国，纽约411m,110层，1973年竣工金茂大厦八边形平面中国，上海4２１m,８８层，19９８年竣工国际金融中心中国，香港4１５m,８８层，２００３年竣工八边形平面原则３若根据建筑要求需采用不规则平面形状，则尺寸应受到一定程度的限制。否则，应进行精确的抗震计算和分析。原因防止在风载和地震作用下，荷载中心与刚度中心不重合，产生扭矩不规则平面形状A、不满足下列要求不规则平面形状B、任意一层的偏心率0.15《高钢规程》附录2C、结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%D、楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50%E、抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的两个互相垂直的主轴原则4防震缝的设置设置条件1、若房屋形状复杂，且无条件进行精确抗震分析时，可设2、若房屋长度太大，须设深缩缝时，则应设置3、若房屋两部分之间质量相差悬殊，或有较大错层，或两部分基础类型不同，沉降不同，需设沉降缝时4、裙房和主楼之间应根据情况确定设置原则1、伸缩缝、沉降缝均应满足抗震缝要求2、防震缝宽度应根据规范确定3、防震缝应沿房屋高度方向通长设置。若不作为沉降缝，则基础可不分开二、房屋立面形状原则1尽量采用简单且沿高度变化均匀的形状。否则将使结构质量和刚度突变，对抗震极为不利采用平面尺寸沿高度方向巨变的形状或倒梯形立面。矩形、梯形、三角形、避免后果原则2使建筑物外柱内倾,形成锥状体型或平面逐渐收进,形成收进式阶梯型立面。原因锥状体型上部迎风面积小,可以减少上部结构所受风荷载减少风荷载引起的倾覆力矩，增加房屋的稳定性减少侧移三个好处数据40层楼房，外柱内倾8%,顶层侧移可减少50%。台北101大厦佩特纳斯大厦金茂大厦国际金融中心Location:Chicago,Illinois,USACompletionDate:1969Height:1,127feetStories:100Materials:SteelFacingMaterials:Aluminum,glassEngineer(s):Skidmore,Owings&MerrillJohnHancockCenterJohnHancockCenterSanFrancisco,California,USATime1969-1972Materials:reinforcedconcretesteelHeight260mnumberoffloors(aboveground)48TransamericaPyramid(泛美大厦）TransamericaPyramid(泛美大厦）FirstNationalBankofChicago(芝加哥第一国家银行)世界上最高的银行大楼，共60层，260米，于1969年建成。原则３对于竖向不规则的结构，则在薄弱地方采取措施，并根据实际模型进行详细的计算和分析。目的避免抗侧力刚度沿高度方向突变竖向不规则的结构A、楼层侧向刚度小于相邻上层的70%，且连续三层总的侧向刚度降低超过50%。B、相邻楼层质量之比超过1.5（建筑为轻屋盖时，顶层除外）。C、立面收进尺寸的比例满足L1/L0.75D、竖向抗侧力构件不连续（如设转换梁或转换桁架支撑上部柱的结构）深圳地王大厦69层，384m1996年建成E、任一层抗侧力构件的总抗剪承载力，小于其相邻上层的80%。三、房屋的最大高度（从结构角度讲，房屋最大高度是有限制的）相关因素结构的类型（按材料分类）结构抗侧力体系结构抗侧力体系设防烈度房屋的宽度深圳地王大厦69层，384m1996年建成高宽比=384m/35.5m=10.86精确的分析需要四、结构平面布置原则原则1开间、进深和层高等尺寸尽量统一以减少构件总类和规格，方便施工原则2各抗侧力体系之间应有尽量多的钢梁相连减少柱在两个方向的计算长度，增加柱的整体稳定原则3钢柱在两个方向均应与钢梁相连整个结构形成一个空间体系，增加结构整体性能和抗震能力压型钢板砼楼板原则4钢梁的布置间距要与楼板的经济跨度相适应跨度范围1.5–4m经济跨度2.0–3m现浇钢砼楼板跨度范围不限经济跨度2.0m左右原则5正确布置抗侧力体系，使楼层的刚度中心同质量中心重合减少结构在水平力作用下的扭转振动效应原则6具有较大刚度的筒体，应在平面上居中或对称布置五、结构竖向布置原则原则1在地震荷载作用下，结构的破坏机制设计为总体屈服机制在地震荷载作用下，结构的破坏机制总体屈服机制楼层屈服机制区分方法竖向杆件（柱）水平杆件（梁）谁先屈服楼层屈服机制在水平荷载作用下，竖向构件先屈服地震地震地震楼层屈服机制（强梁弱柱）或者总体屈服机制在水平荷载作用下，水平构件先屈服地震总体屈服机制（强柱弱梁）地震形成的塑性铰数量更多，吸收更多能量，有利于抗震原则2各楼层质量沿高度方向应没有剧烈变化否则，在地震作用下，抗侧力构件所承担的剪力沿高度方向有巨变，不利于抗震后果原则3沿高度方向，抗侧力体系应该连续，且在同一条直线上否则，抗侧力体系将失去作用后果原则4在基础和上部结构之间，由于刚度和质量差别大，可用型钢砼结构充当过度层，以缓和刚度的突变长富宫中心北京地上25层，地下2层,94m1987年建成2层以下为型钢砼结构,以上全部为钢框架结构六、场地选择总原则场地选择时，应避开对结构抗震不利的地带具体包括A、避开地震时可能发生危害的地段如崩塌、滑坡、地陷、泥石流等B、避开覆盖层较厚的场地室外地面到基岩之间的厚度C、避开不利地形如山丘、河岸等D、避开不利地基土如饱和松散的砂土和粉土，地震时将失去承载力，并产生较大沉降