高层建筑结构设计

LOGO高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures吴方伯教授电话：[phone]E-mail：[e-mail]湖南大学土木工程学院LOGOPage2高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures绪论一、本课程讲授的主要内容高层建筑的一般知识高层建筑结构的体系与布置高层建筑结构的荷载与设计要求框架结构的计算剪力墙的计算框架—剪力墙结构的内力和位移计算扭转近似计算LOGOPage3高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures二、本课程的学习重点以现行钢筋混凝土高层建筑结构设计规范、规程为重点，介绍高层钢筋混凝土结构的设计原理与方法;能够进行高层钢筋混凝土结构，特别是高层框架结构、高层剪力墙结构和高层框架—剪力墙结构的设计。LOGOPage4高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures三、本课程的学习方式课堂讲授与自学相结合．讲课与作业相结合．四、主要参考文献1.建筑结构荷载规范（GB50009-2012）2.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)3.建筑抗震设计规范(GB50011-2010)4.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）5.现行地基与桩基设计规范6.赵西安，《现代高层建筑结构设计》，1999年7.沈蒲生，《高层建筑结构设计》，20068.傅学怡，《实用高层建筑结构设计》，2010年LOGOPage5高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures第一章高层建筑的一般知识LOGOPage6高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures一、高层建筑的定义（世界各国无统一的定义）表1-1一部分国家和组织对高层建筑起始高度的规定国家和组织名称高层建筑起始高度联合国≥9层，分为四类：第一类：9~16层（最高50m）；第二类：17~25层（最高75m）；第三类：26~40层（最高100m）；第四类：40层以上（高度在100m以上，为超高层建筑）。前苏联住宅在10层及10层以上，其它建筑为7层及7层以上美国22~25m，或7层以上法国住宅为8层及8层以上，或≥31m英国24.3m日本11层，31m德国≥22m（从室内地面起）比利时25m（从室内地面起）我国《防火规范》GBK45-82：≥10层或≥24m《民用建筑设计通则》JGJ37-87：同上面。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010：≥10层，或≥28m住宅。高度等于和大于100m的建筑为超高层建筑。LOGOPage7高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures二、发展高层建筑的意义图1-1世界人口变化图节约用地节省城市基础设施费用改善城市市容LOGOPage8高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures金茂大厦JinmaoBuilding【竣工日期】：1999年3月18日【占地面积】：2.3公顷【建筑面积】：29万平方米【建筑层数】：地上88层，地下3层【建筑高度】：420.5米【结构形式】：钢筋混凝土结构三、典型工程（已建成）LOGOPage9高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures上海环球金融中心ShanghaiWorldFinancialCenter【竣工日期】：2008年8月29日【用地面积】：30,000m2【占地面积】：14,400m2【建筑面积】：381,600m2【建筑层数】：地上101层、地下3层【建筑高度】：492米【结构形式】：钢筋混凝土结构（SRC结构）、钢结构（S结构）LOGOPage10高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures台北101TAIPEI101【竣工日期】：2003年10月。【建筑层数】：地上101层、地下5层。【建筑高度】：508米。【结构形式】：钢筋混凝土结构新型的巨型结构LOGOPage11高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures吉隆坡石油双塔ThePetronasTwinTowers【开工时间】：1993年12月27日【竣工时间】：1996年2月13日【占地面积】：40公顷【建筑面积】：28.95万平方米【建筑高度】：452米【建筑层数】：88层LOGOPage12高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures广州塔（小蛮腰）CantonTower【竣工时间】：2009年9月【占地面积】：17.546万平方米【建筑面积】：11.4054万平方米【建筑高度】：塔身主体454米，天线桅杆156米，总高度610米。【建筑层数】：108层，最细处在66层【结构形式】：钢筋混凝土结构LOGOPage13高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures迪拜塔BurjDubai【开工时间】：2004年9月21日【竣工时间】：2010年1月4日【建筑面积】：344,000万平方米【建筑高度】：总高度828米。当前世界第一高楼。【建筑层数】：162层【结构形式】：钢筋混凝土结构LOGOPage14高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures四、典型工程（未建成）上海中心大厦ShanghaiCenterTower【开工时间】：2008年11月29日【竣工时间】：2015年投入使用【建筑高度】：结构高度580米总高度632米【建筑层数】：127层【结构形式】：钢筋混凝土核心筒-外框架结构LOGOPage15高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures深圳证券交易所营运中心ShenzhenInternationalTradeCenter深圳证券交易所营运中心营运中心占地面积3.91万平方米，建筑总高度245.8米，建设规模约26.7万平方米，其中地上部分约为18.3万平方米，地下部分约为8.4万平方米。深圳证券交易所营运中心营运中心大楼外观为立柱形，大厦底座被抬升至30多米形成一个巨大的“漂浮平台”，平台的“腰部”由一条鲜亮的红色光带“缠绕”，整体造型犹如一个漂亮的烛台。LOGOPage16高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures深圳平安国际金融中心PingAnInternationalFinanceCenter“平安国际金融中心”共115层，1～8层为裙房，用作商业，8～115层是办公区。带外伸臂的混合结构。本工程于2011年11月15日动工，工期4～5年，计划于2016年3月竣工。设计高度为塔顶646米，屋面588米，该中心将成为深圳市标志性建筑物。LOGOPage17高层建筑结构设计DesignofTallBuildingstructures九龍倉长沙国际金融中心ChangshaInternationalFinanceCenter“九龍倉”位于长沙市五一商圈和中央商务核心区。最高塔楼设计高度510米，建成后将成为湖南第一高楼，长沙市的新地标。项目计划于2016年全部建成。LOGOPage18高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures第二章结构体系及布置LOGOPage19高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures§2-1引言一、高层建筑结构的受力特点当建筑物高度增加时，水平荷载（风荷载及地震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外，结构侧向位移增加更快。图2-1是结构内力（N，M）、位移（△）与高度的关系，弯矩和位移都成指数曲线上升。内力或位移△=f(H4)M=f(H2)N=f(H)H图2-1结构内力、位移与高度的关系LOGOPage20二、高层建筑结构设计的一般规定高层建筑结构设计应注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列规定：应具有必要的承载力、刚度和变形能力；应避免因局部破坏而导致整个结构破坏；对可能的薄弱部位要采取加强措施；结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转；宜具有多道抗震防线。高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructuresLOGOPage21三、高层建筑结构体系多层和高层建筑抗侧力体系在不断的发展和改进，建筑高度也不断增高。现在，多层和高层建筑结构体系大约可分为四大类型：框架结构；剪力墙结构；框架剪力墙结构；筒体结构。各有不同的适用的高度和优缺点。高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructuresLOGOPage22§2-2常用结构体系框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系是多层及高层建筑中传统的、广为应用的抗侧力体系；在高度较大的高层建筑中，利用结构空间作用，又发展了：框架-筒体结构、框筒结构、筒中筒结构及多筒结构等多种抗侧力很好的结构体系。高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructuresLOGOPage23一、框架结构——梁、柱、板构成当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同承受水平荷载时，称其为框架结构体系。1、结构特点：建筑平面布置灵活；可形成大空间；施工简便，较经济；抗侧刚度小，侧移大；对支座不均匀沉降敏感；宜用于15层以下，最大适用高度70m。图2-2框架结构示例高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructuresLOGOPage242、类别:①整体式框架——整体现浇；②装配式框架——构件预制；③装配整体式框架——部分现浇、部分预制（采用叠合梁）。3、承重分类：①横向框架承重；②纵向框架承重；③纵横向框架承重。高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructuresLOGOPage25二、剪力墙结构——剪力墙、梁、板构成利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构，称为剪力墙结构体系。结构特点：抗侧刚度大；整体性、抗震性好；平面布置不灵活。最大适用高度150-180m。高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures图2-3剪力墙结构示例LOGOPage26高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures三、框架-剪力墙结构结构特点：剪力墙承受大部分水平荷载，框架主要承受竖向荷载。一般用于140-170m。图2-4框架-剪力墙结构示例LOGOPage27高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures四、筒体结构1、框架-核心筒结构结构特点：类似框架-剪力墙结构。最大适用高度160-220m。图2-5框架-核心筒结构示例LOGOPage28高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures2、筒中筒结构结构特点：刚度大、空间整体性好。最大适用高度200-300m。图2-6筒中筒结构示例LOGOPage29高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures3、多筒体结构图2-7多筒体结构示例当建筑物高度大，受到的水平荷载较大，筒中筒结构的强度和刚度不能满足要求时，可以采用多重筒结构。即：在建筑平面内也布置多个筒体，形成如图2-7所示的多筒体结构。LOGOPage30高层建筑结构设计DesignofTallBuildingStructures五、其他结构结构特点：分两级结构，第二级为一般框架，只承受竖向荷载，并将其传递给第一级。第一级结构承受全部水平荷载和竖向荷载。适用于超高层建筑。图2-8新的竖向承重结构体系巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挂结构等。LOGOPage31高层建