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1、第13章 高层建筑结构,13.1 概述13.2 高层建筑的基本结构体系13.3 高层建筑结构的特殊布置13.4 巨型高层建筑结构型式,13.1 概述13.1.1 高层建筑结构特点,占地面积小、获得建筑面积多：对城市造成热岛效应 或影响周边采光，玻璃幕墙可能造成光污染现象。可提供更多空闲场地：可用作绿化，提供充足的日照、采光和通风效果。结构设计中水平荷载起控制作用（风荷载和地震作用）侧向位移须限制：层间位移过大，将导致承重构件或非承重构件损坏；工程造价较高：竖向交通和防火要求导致。,13.1 概述13.1.1 高层建筑结构特点,图13-1-1 高层建筑的设计控制指标,特点：,13.1 概述13.
2、1.2 高层建筑结构的设计理念,(1)由平面构件向空间构件发展(2)由分散的构件向集约化大构件发展(3)由弯剪受力向轴向力发展(4)由简单体型向复杂体型发展,(5)由普通材料向高强度材料发展(6)由单一结构向组合结构发展(7)由结构抗侧向耗能减震发展(8)由普通结构向轻质预应力方向发展,13.1 概述13.1.2 高层建筑结构的理念,图13-1-2 世界最高高层建筑,13.1 概述13.1.2 高层建筑结构的理念,图13-1-3 我国在建的超高层建筑效果图,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.1 框架结构体系,图13-2-1 框架结构的受力与变形,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2
3、.1 框架结构体系,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.1 框架结构体系,图13-2-2 框架结构平面布置,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.2剪力墙结构体系,图13-2-3 剪力墙截面的形式,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.2剪力墙结构体系,图13-2-4 剪力墙结构的布置,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.2剪力墙结构体系,图13-2-5 剪力墙结构布置实例,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.2剪力墙结构体系,图13-2-6 剪力墙开洞大小的变化,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.3 框架剪力墙结构体系,图13-2-7 楼盖犹如支撑在剪力堵上
4、的深梁,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.3 框架剪力墙结构体系,图13-2-8框架剪力墙结构计算简图,图13-2-9 框架剪力墙结构受力与变形的协调,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.3 框架剪力墙结构体系,图13-2-10 剪力墙布置,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.3 框架剪力墙结构体系,图13-2-11 广东省人民银行,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.4筒体结构体系,图13-2-12 筒体结构的平面布置,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.4筒体结构体系,图13-2-13 筒体结构布置实例,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.4筒体结构体
5、系,图13-2-14 西尔斯大厦,加强桁架,13.2 高层建筑的基本结构体系13.2.4筒体结构体系,美国芝加哥韦莱集团大厦443米不含天线 （110层）,13.3高层建筑结构的特殊布置,图13-3-1 框支剪力墙结构,13.3高层建筑结构的特殊布置,图13-3-2 筒体结构底部柱子的转换,13.3高层建筑结构的特殊布置,图13-3-3 转换结构的型式,13.3高层建筑结构的特殊布置,图13-3-4 大连市友好广场高层住宅的结构布置,13.3高层建筑结构的特殊布置,图13-3-5 上海兴联大厦剪力墙结构布置(a)底层结构平面图;(b)标准层结构平面图,13.3.2带水平加强层的高层建筑结构,图
6、13-3-6 水平析架结构体系(a)条带析架体系;(b)错层拓架体系,图13-3-7 设水平桁架结构变位图,13.3.2带水平加强层的高层建筑结构,图13-3-8 上海世贸国际广场 图13-3-9 11层以下结构平面布置,13.3.2带水平加强层的高层建筑结构,图13-3-10 巨型外框中钢结构次框架布置,13.3.2带水平加强层的高层建筑结构,图13-3-11伸臂桁架的布置,图13-3-12 楼板平面内水平支撑结构布置,13.3.3 带水平加强层的高层建筑结构,图13-3-13 悬挂式结构,13.3.3 带水平加强层的高层建筑结构,图3-3-15 同济大学图书馆总平面图,13.3.3 带水平
7、加强层的高层建筑结构,图13-3-16 同济大学图书馆结构布置,13.3.4 高层建筑板柱核心筒结构,图13-3-17 广州远洋大厦结构布置,13.3.5 钢结构支撑的布置,图13-3-18 钢结构框架“K”形支撑,1、起源于20世纪60年代。2、主次结构（其他结构形式以楼层作为基本结构单元）主结构：巨型柱和巨型梁巨型柱：巨型钢骨混凝土柱、空间格构式桁架或筒体，截面高度超过一个普通框架的柱距尺寸。巨型梁：平面或空间格构式桁架。截面高度达一层或数层楼层高度，间距为隔若干楼层设置一道。次结构：主结构之外的结构。布置在巨型框架的每个大层内。支撑或悬挂于巨型梁上。,13.4 巨型高层建筑结构型式13.
8、4.1巨型建筑结构的概况,（1）巨型框架结构的优越性 1）巨型框架结构体系有很好的建筑适应性和结构的性能，在主体巨型结构的平面布置和沿高度布置均为规则的前提下，建筑布置和建筑空间在不同楼层可以有所变化，形成不同的建筑平面和空间，例如有些建筑在某些层需要大空间，甚至实现穿透结构的大洞口。 2）矩形框架结构体系的整体刚度比一般建筑房屋大，建筑结构整体性好整体稳定性更好。 3）巨型框架结构体系可先施工其主框架，待主框架完成后分开各个工作面同时施工次框架，巨型结构的施工方法可大大加快施工进度。 4）巨型结构中可将多种结构形式及不同材料进行组合，实现建筑的多功能化，满足有特殊功能要求的建筑。 5）巨型框
9、架结构传力明确。巨型结构是一种新型结构体系，主框架为主要的抗侧力体系和承重体系。次结构只起到辅助作用和大震下的耗能作用，并负责将荷载传给主结构，传力路径十分明确，次结构不参与抗侧。 6）具有更高的稳定性和效能。可节约材料，降低造价，使建筑物更加经济适用。,3、特点,（2）巨型框架结构存在的弊端 1） 高层建筑不利于消防的，超高层建筑的消防难度不言而喻。所以巨型框架 结构的消防要立足自救，其消防设施必须严格满足超高层超高层建筑室内 防火规范的规定；巨型框架结构的玻璃幕墙易造成光污染；巨型框架结构的中低层居室内的日晒得不到保证；电磁辐射、风环境对城市环境和周围建筑产生不利影响。 2） )超高层巨型
10、结构形体复杂化、构件立体化，与常规建筑有较大差异，目 前没有现成的规范规定巨型结构的抗风、抗震设计，待专门部门研究后一般结构振动控制方法是否有效。 3） 关于巨型结构的力学模型建立和结构分析方法的研究，是一个迫切的课题。 从解析角度分析巨型结构将碰到难以克服的困难，因为巨型结构存在明显的结构层次。受计算机容量和运算速度的限制，有限元法很难进行空间弹塑性分析。 4） 无法合理确定结构刚度。与国外超高层建筑相比，我国的设计方案偏于刚 性，相应的地震作用也偏大，如何进行合理优化设计、得到合理刚度是亟待解决的问题。,（1）巨型框架（2）巨型支撑（3）巨型悬挂（4）巨型分离 巨型分离式结构，是由若干个相
11、对独立的结构（一般是筒体结构）构成巨型构件连接而成的一种巨型结构。,4、受力体系分类,（1）钢筋混凝土（2）钢骨钢筋混凝土（3）钢-钢筋混凝土（4）钢结构,5、主要材料,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.2 钢筋混凝土巨型框架,图13-4-1巨型框架结构,图13-4-2 深圳亚洲大洒店,图13-4-2 深圳亚洲大洒店,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-4-3 北京电视中心综合业务楼平面图,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-4-4 “ L” 形复合巨型柱,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-
12、4-5 巨形钢桁架梁,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-4-6 结构立面图,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-4-7 开口结构平面布置,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,图13-4-9 台北101大楼结构体系,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型钢刚架结构,台北101大楼阻尼器,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.2 巨型钢刚架结构,图13-4-10台北101大楼阻尼器 图13-4-11上海浦东金茂大厦,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.3 巨型框架一核心筒结构,图13-4-12
13、 金茂大厦主楼结构体系,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.4 巨型框架一核心筒结构,上海环球金融中心,图13-4-14 上海环球金融中心布置图,上海环球金融中心 492米（101层）,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.4 巨型框架一核心筒结构,图13-4-15 竖向析架结构 图13-4-16 汉考克大厦,（芝加哥343m）,13.4 巨型高层建筑结构型式13.4.4 巨型框架一核心筒结构,图13-4-17 香港中银大厦,同济大学图书馆地上12层 地下2层 高50米 层高3.9米 筒壁300450 挑梁400 x1150,13.4.5 巨型框架其它实例,慕尼黑BMW办公大楼 22层，
14、四个花瓣形楼面由四根预应力砼吊杆挂在悬挑支架上,南非约翰内斯堡标准银行大楼 37层，共设3道悬挑桁架，各挂12层楼面,竖筒挑托体系 竖筒 挑梁 次框架,巨型框架结构体系,香港汇丰银行,62,巨型框架结构体系,香港汇丰银行 整个巨型框架结构由8根钢管组合柱承重，每根组合柱由4根底部最大直径为1400mm的钢管组成，纵、横向桁架梁共有5层，每道桁架梁伸出柱外10.8m。,新加坡华侨银行,上海证券大厦位于浦东新区陆家嘴金融贸易区，是一个多功能性质的综合建筑，主要由证券交易厅和综合办公楼以及其他商业、服务设施等组成，地上建筑30层，地下3层，总高120m，总投资1.48亿美元，地上建筑面积为79086m2，地面以下建筑面积16753m2，为巨型框架-支撑外露体系。,上海证券大厦,香港中国银行大厦结构形式,1。地上70层，315m，底平面正方形52*52m2。沿对角线分四各三角形，每隔若干层切去一各三角形。3。44层以上平面为三角形。4。主体结构为8榀巨型桁架5。各巨型桁架交点设型钢混凝土大型立柱，四角立柱底面尺寸4。8*4。1m6。正方形中心立柱从屋顶向下通到25层。,图例：巨型结构（香港中国银行）,东京市政厅大厦 台湾高雄银行,
