[PPT]建筑結(jié)構(gòu)選型之高層建筑結(jié)構(gòu)綜述

1、第二章 高層建筑結(jié)構(gòu)綜述2-1 國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況 2-2 高層的特點(diǎn) 3-3 高層建筑結(jié)構(gòu)的類型3-4 高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系 高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有100余年的歷史。 多年來，世界上最高的高層建筑集中在美國、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高層建筑的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美國占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲占了84%，成了當(dāng)前世界最高建筑的中心。 表12-1 國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況1.我國高層建筑的發(fā)展(1)我國古代高層建筑的發(fā)展(2)我國近代高層建筑的發(fā)展2.國外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展2-1

2、 國內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況1.我國高層建筑的發(fā)展(1)我國古代高層建筑的發(fā)展公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15層簡筒結(jié)構(gòu)，高50m) 公元704年在西安建造了大雁塔(7層磚木結(jié)構(gòu)，總高64m)1.我國高層建筑的發(fā)展(1)我國古代高層建筑的發(fā)展公元1055年在河北定縣建造了料敵塔(11層筒體結(jié)構(gòu)，高82m)公元1056年山西建造了應(yīng)縣木塔(9層，高67m)，堪稱世界木結(jié)構(gòu)的奇跡(2)我國近代高層建筑的發(fā)展第一階段從新中國成立到60年代末初步發(fā)展，20層以下的框架結(jié)構(gòu)1959年建成的北京民族飯店(12層，高47.4m)1964年建成了北京民航大樓，(15層，高60.8m)1966年建成了廣州人

3、民大廈(18層，高63m)第二階段為70年代 2030層，主要用于住宅、旅館、辦公樓 1974年建成的北京飯店新樓(20層，高87.4m，是當(dāng)時北京最高的建筑) 1976年建成的廣州白云賓館(33層、高114.05m) 上海漕溪路20幢1216層剪力墻住宅樓； 北京前三門40幢916層大模板施工的剪力墻住宅樓)北京飯店新樓廣州白云賓館： 36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國內(nèi)首棟百米高層。第三階段為80年代僅19801983年所建的高

4、層建筑就相當(dāng)于1949年以來30多年中所建高層建筑的總和。深圳發(fā)展中心大廈，(43層，高165.3m，加上天線的高度共185.3m)，是我國第一座大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。第三階段為80年代廣州國際大廈，(63層，高200m)第三階段為80年代北京京廣中心大廈，(57層，高208m)第三階段為80年代上海新錦江賓館是一座現(xiàn)代化的高級賓館，(總建筑面積66060m2，共43層，總高153.52m)靜安希爾頓飯店，(建筑面積69224m2，包括塔樓43層，總高143.62m)第三階段為80年代第四階段從90年代開始（1）高層建筑興建速度加快19901994年間，每年建成10層以上建筑在1000萬平方米以

5、上，占全國已建成的高層建筑的40%（2）超高層建筑的發(fā)展高層建筑的發(fā)展及層數(shù)和高度增長更快，建成了多座200米以上的高層建筑高層100b.doc上海明天廣場：60層，238m，最高的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，98年建成。上海金茂大廈，(鋼結(jié)構(gòu)，88層，高420m，是我國目前最高的建筑)第四階段從90年代開始金茂大廈內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.國外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展第一階段是19世紀(jì)中期以前，由于主要建筑材料是磚石和木材，以及設(shè)計(jì)手段和施工技術(shù)的限制，歐美國家一般只能建造6層及以下的建筑。第二階段是19世紀(jì)中期開始的20世紀(jì)50年代初1855年發(fā)明了電梯系統(tǒng)，使人們建造更高的建筑成為可能家庭保險公司大樓(Home Ins

6、urance Building)，11層，高55m，建于18841886年，采用鑄鐵框架承重結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著一種區(qū)別于傳統(tǒng)砌筑結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)體系的誕生從1884年到19世紀(jì)，高層建筑已經(jīng)發(fā)展到了采用鋼結(jié)構(gòu)，建筑物的高度越過了100m大關(guān)。1898年建成的紐約Park Row大廈（30層，118m）是19世紀(jì)世界上最高的建筑。世界上最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，是1903年在美國辛辛那提建造的因格爾斯大樓，16層，高64m。1931年美國紐約曼哈頓建造了102層、高381m的著名的帝國大廈(Empire State Building)，它保持世界最高建筑達(dá)41年之久這一時期,雖然高層建筑有了比較大

7、的發(fā)展,但受到設(shè)計(jì)理論和建筑材料的限制,結(jié)構(gòu)材料用量較多、自重較大，且僅限于框架結(jié)構(gòu)，建于非抗震區(qū)第三階段從20世界50年代開始由于在輕質(zhì)高強(qiáng)材料、抗風(fēng)抗震結(jié)構(gòu)體系、施工技術(shù)及施工機(jī)械等方面都取得了很大進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得高層建筑飛速發(fā)展美國是世界上高層建筑最多的國家1972年在紐約建造了世界貿(mào)易中心大樓(World Trade Center Towers)，110層，高402m，鋼結(jié)構(gòu)1974年美國在芝加哥又建成了當(dāng)時世界最高的西爾斯大廈(Sears Tower)，110層，高443m，鋼結(jié)構(gòu)。進(jìn)入90年代，亞洲成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的地區(qū)，西太平洋沿岸的日本、朝鮮、韓國、中國大陸、

8、臺灣、新加坡和馬來西亞等國家和地區(qū)，陸續(xù)建成了超過200m、300m的高層建筑。1990年至今，世界上新建的最高建筑，幾乎全部集中在這一地區(qū)。高層9.doc一般高度的高層建筑（80150米）更是大量興建朝鮮平壤市的柳京飯店，地面以上101層，高3054m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)位于馬來西亞吉隆坡的雙塔高層建筑，85層，高450m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)期21世紀(jì)，亞洲將成為新的高層建筑中心馬來西亞雙塔樓： 88層，450米，框筒結(jié)構(gòu)，1996年建成。臺北101 101層，508米。預(yù)計(jì)2004年9月完工(1)世界高層建筑委員會1972年建議，將高層建筑劃分為以下四類：第一類：916層，高度不超過50m;第二

9、類：1725層，高度不超過75m;第三類：2640層，高度不超過100m;第四類：40層以上，高度100m以上。2-2 高層建筑的特點(diǎn)1、高層建筑的分類：我國民用建筑設(shè)計(jì)通則(JGJ37-87)中規(guī)定：10層及10層以上的民用建筑和總高度超過24m的公共建筑及綜合性建筑為高層建筑。建筑高度超過100m的建筑均為超高層建筑。(2)我國對高層建筑的分類：2 高層建筑的特點(diǎn)A.高層建筑中，水平荷載和地震作用對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著決定性的作用。B.動力反應(yīng)不可低估；C.結(jié)構(gòu)軸向變形、剪切變形以及溫度、沉降的影響加??；D.材料用量、工程造價呈拋物線關(guān)系增長。荷載效應(yīng)的最大值(軸力N、彎矩M和位移)可用下列式子表

10、達(dá)：N=WH=f(H)M=qH2/2 = f(H2)=qH4/8EI =f(H4)高層建筑中，水平荷載和地震作用對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著決定性的作用。內(nèi)力或位移 =f(H4) M=f(H2) N=f(H) H 結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度H的關(guān)系2-3高層建筑的結(jié)構(gòu)類型1 鋼結(jié)構(gòu)2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)3 組合結(jié)構(gòu)1、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、熱軋型鋼和冷加工成型的薄壁型鋼制造而成。與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）材料強(qiáng)度高，鋼材質(zhì)量輕。（2）韌性、塑性好。（2）材質(zhì)均勻。（3）制造簡單，施工周期短。（4）密封性好。鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有：（1）耐熱但不耐火 150攝氏度時強(qiáng)度無變化，600攝氏度時強(qiáng)度約為0。（2

11、）鋼材耐腐蝕性能差，維護(hù)費(fèi)用高。2、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（1）大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼屋架網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)拱架結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)國家體育場國家體育場建筑體形上像鳥巢?？扇菁{8萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個146m76m的開口，這部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面 ，總用鋼量達(dá)16萬t 。天津奧林匹克體育場俯瞰效果圖 “綠色奧運(yùn)”、“科技奧運(yùn)”、“人文奧運(yùn)” 建筑底面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點(diǎn)高度53.00m，可容納觀眾數(shù)60,000。屋頂結(jié)構(gòu)采用鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu) 。屋面桁架落地，形似露珠 。國家大劇院 位于北京人民大會堂西側(cè)，西長安

12、街以南，總占地面積近12公頃，總建筑面積近15萬平方米，總投資26.88億元，目前已進(jìn)行過網(wǎng)殼部分設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)收審查會議。 該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設(shè)歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設(shè)在水下 。設(shè)計(jì)為法國巴黎機(jī)場公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院參與主體設(shè)計(jì) ，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)6750t，195kg/m。 （2）重型廠房結(jié)構(gòu) 西安變壓器廠（400t吊車）（3）高層建筑 80年代我國建

13、造的11棟高層鋼結(jié)構(gòu)基本上都是國外設(shè)計(jì)、施工承建。 目前我國已建和在建的高度超過100m的鋼結(jié)構(gòu)有48棟。上海環(huán)球金融中心 由日本森大廈株式會社的全額子公司森海外株式會社及日本具有代表性的銀行、保險公司、商社等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金(OECF)聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾750億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335,420平方米，地下3層，地上94層。建成后的高度達(dá)460米 ?？傆娩摿?6000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，目前正在施工基礎(chǔ)。上海金茂大廈 金茂大廈是由中國上海對外貿(mào)易中心股份有限公司獨(dú)家投資5.6億美元建設(shè)的一座88層的超

14、高層大廈，建筑高度420.5米，建筑面積28.9萬平方米，于1998年8月28日竣工。 總用鋼量14000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。設(shè)計(jì)者為美國S.O.M事務(wù)所。 央視新臺址央視新臺址建設(shè)工程位于北京朝陽區(qū)東三環(huán)中路、北京商務(wù)中心區(qū)的核心地段，占地面積18.7萬平方米，總建筑面積55萬平方米, 230m。央視新臺址建設(shè)工程總投資約50億元人民幣，2003年10月開工建設(shè)，2008年正式運(yùn)行 。央視新臺址大連遠(yuǎn)洋大廈 大連遠(yuǎn)洋大廈由大連遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司、中遠(yuǎn)房地產(chǎn)開發(fā)公司與美國ESPIRIT公司聯(lián)合投資14.8億人民幣開發(fā)的集五星級酒店和甲級寫字樓為一體的智能大廈。 總建筑面積14

15、.8萬平方米。其中：A座為五星級酒店，地上51層，總高200.8m。鋼筋混凝土核心筒，外框鋼框架。設(shè)計(jì)、加工、安裝全部國產(chǎn)化。臺北101 長寬各150m，總面積30277m2，塔高508m，世界第一高，26層以上以8層為一單元。主要由巨柱、核心系統(tǒng)及外伸桁架梁。巨柱自地下5層至地上90層，最大尺寸為2.4mx3m。直徑5.5m，中670t的阻尼器 （4）高聳建筑 電視塔、微波塔、通訊塔等東方明珠電視塔東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔，以其468米的高度成為亞洲第一高 塔。她于1991年3月開始建造，1994年11 月完工，總重量達(dá)12萬噸，總投資8.3億元人民幣。 東方明珠塔由三根

16、直徑為九米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個小球、塔座和廣場組成。 一.世界貿(mào)易中心簡介（1）1.世界貿(mào)易中心的建筑形式1. 撞機(jī)12. 撞機(jī)21. 倒塌瞬間1二、世界貿(mào)易中心倒塌過程（7）優(yōu)點(diǎn)：造價較低，材料來源豐富，可澆注成各種復(fù)雜斷面形狀，可以組成多種結(jié)構(gòu)體系；可節(jié)省鋼材，承載能力較高，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可獲得較好的抗震性能。缺點(diǎn)：構(gòu)件斷面大，占據(jù)面間大，自重大廣州廣東國際大廈(63層，200.18m)底層柱尺寸已達(dá)1.8*2.2m2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（1）優(yōu)點(diǎn)：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，提高結(jié)構(gòu)延性（2）類型1)用鋼

17、材加強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件2)部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）3組合結(jié)構(gòu)鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)鋼管屈曲破壞鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 工程實(shí)例（1）美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱混凝土抗壓強(qiáng)度133Mpa直徑3.05m管壁厚30mm承受60%豎向荷載2)部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）上海靜安希爾頓飯店（鋼筋混凝土筒體，鋼框架）香港中國銀行(鋼骨鋼筋混凝土角柱，橫梁及斜撐為鋼結(jié)構(gòu))上部為四個三角形巨型空間桁架平面52m52m第二層為轉(zhuǎn)換層，設(shè)置跨度為52m的周邊空腹桁