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1、第1章,高层建筑结构概述特别提示：结构构件；概念计算构造措施,钢筋凝土结构设计过程概要,结构方案设计结构选型 高层建筑(要结合建筑和结构考虑)结构布置高层建筑的重点内容(概念设计)抗震等级（重要性等级、高度等级、场地类别)高层建筑抗震结构初选结构尺寸和材料混凝土结构设计结构布置图平面图和剖面图注：要通过适用、技术、经济等各方面的比较和计算最终确定方案。结构设计和计算手工和程序计算确定荷载各种荷载的标准值和设计值荷载和设计方法结构计算计算恒、活、风、震的荷载效应S。混凝土结构设计 变形验算整体变形、层间变形高层建筑与抗震结构结构构件设计配筋与截面承载力SR/RE荷载效应组合与调幅荷载效应组合设计
2、值荷载和设计方法，高层建筑与抗震结构 S配筋计算(SR)混凝土原理抗震验算(SR)抗震结构讲框架。高层建筑讲剪力墙构造措施(SR)混凝土结构设计抗震结构中讲解结构施工图(配筋图)其它承重构件设计楼梯、阳台、雨蓬等混凝土结构设计地基和基础设计土力学与地基基础与抗震结构,本课程讲授内容和特点,1.结构体系与布置（2、8章）：强调概念设计结构特点布置原则2.结构计算：本课程教材中弱化计算手工计算(简介)：剪力墙，框架剪力墙程序计算：PKPM中的理论问题在这里要给予讲解。3.结构构件截面设计和构造(剪力墙)。框架：混凝土结构设计抗震结构剪力墙：本课程第7章注1：本课程限于学习高层建筑的主体结构布置。与
3、裙房相关的问题放到抗震结构中去。注2：以静力问题为主，动力效应在抗震结构设计中。注3：结构体系占1/2，结构计算和设计与构造占1/2.后两者在抗震结构中继续学习。注4：特别注意本课程要在塑性范围内讨论问题(中震可修，大震不倒)。,其它参考书,1972 国际高层建筑会议第一类高层建筑:916层(最高到50m);第二类高层建筑:1725层(最高到75m);第三类高层建筑:2640层(最高到100m);超高层建筑:40层以上(高度100m以上)。民用建筑设计通则（JGJ137-87):10层以上的住宅，及总高度超过24m的公共建筑及综合建筑称为高层建筑高度超过100m时，一律称为超高层建筑。,高层建
4、筑的定义,高层建筑的体形,板式宽度小、长度大 一字形、T形、H形、弧形等。,塔式三角形、方形、矩形、圆形、多瓣形、Y形、十字形等。,1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。1万房屋严重破坏或倒塌。有相距不远的两幢高层建筑，一幢为15层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。,马那瓜中央银行大厦,那一幢破坏严重呢？,马那瓜美洲银行大厦,板式,缺点：板式结构中，因为宽度较小，平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时，在地震或风荷载作用下，结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。应对板式结构的长宽比L/B加以限制，
5、一般情况下L/B不宜超过4；当抗震设防烈度等于或大于8时，限制应更加严格。同时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。,联合国秘书处大厦（1950，39层，设计者：哈里森，“板式”实例）,板式,多伦多市政厅大厦（70年代初，239m，新月型平面布置）,意大利米兰皮瑞利大厦（19551958，30层）,利华大厦（1952，22层，设计者：SOM建筑事务所（Skidmore，Owings&Merrill），“板式”玻璃幕墙）世界上第一座玻璃幕墙高层建筑,是当时新型办公楼的代表。,纽约西格拉姆大厦（19561958，设计者：密斯凡德罗，玻璃摩天楼）,避免采用“一字型”建筑,为增加板式结构的刚度和稳定
6、，可做成折板或曲线形状,高层建筑的体形塔式,塔式：建筑物长度和宽度相近的平面形状平面形状：不局限于方形或圆形，可以是多边形、长宽相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。特点：塔式结构中，两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时，扭转相对要小的多。在高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面形状。,马来西亚吉隆坡（石油）双塔大厦（或云顶大厦，19951997，445 m，设计者：美国西萨佩利）,塔式平面,马来西亚双塔楼(Petronas Towers）：88层，451.9米，框筒结构，1996年建成。,德国法兰克福商业银行大厦（19941996，设计者：英国诺曼福斯特）,DG银行总部大楼（19
7、861993，208m，设计者：KPF建筑师事务所(Kohn.Pedetson and Fot),迪拜塔688m,629米,世界最高楼房建筑15位【按到屋顶排列】,世界最高楼房建筑610位【按到屋顶排列】,我国内地最高十大建筑,高层建筑结构按材料分类,钢结构钢筋混凝土结构钢混凝土组合结构(混合结构)1、钢构件钢筋混凝土构件2、部分采用组合构件钢骨混凝土、钢管混凝土组合梁、组合板,高强度混凝土应用实例,单位面积用钢量,每平米用钢量随高度增加大致呈抛物线增加钢结构用钢量多于钢筋混凝土结构优化设计使得用钢量大幅下降技术发展和高强度钢材使单位面积用钢量下降。与钢结构相比，钢混凝土混合结构用钢省、造价低
8、一般5层混凝土结构用钢量约为 25-40kg/m2一般18层混凝土结构用钢量约为 70-100kg/m2,钢混凝土组合结构指标比较,上海新锦江宾馆是一座现代化的高级宾馆，(总建筑面积66060m2，共43层，总高153.52m)静安希尔顿饭店，(建筑面积69224m2，包括塔楼43层，总高143.62m),各种结构指标比较,砼结构自重：1218kN/m2钢结构自重：810kN/m2,各种结构按抗震性能的优劣排序,钢结构 型钢混凝土结构 钢混凝土组合结构 现浇钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 装配式钢筋混凝土结构配筋砌体结构 砌体结构,高层建筑的难点-汇总,高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设
9、计起着决定性的作用;水平位移和扭转变形的限制更加重要；动力反应不可低估（抗震课程中讲解）结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响加剧;轴向变形在水平变形中占重要比例。材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。,建筑物高度与水平荷载效应的关系,随着高度增大，位移增加最快(4次方关系)，弯矩次之(平方关系)，轴力则是高度的线性函数。,100m左右高层地震作用为控制荷载；超过250m，风荷载就是控制荷载了。,高层建筑结构设计的最基本问题,水平荷载是控制荷载风荷载、地震作用抗侧力体系框架、剪力墙、筒体抗侧移为重点弹性位移、弹塑性位移。设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒结构设计中重点考虑：整体性保证协同
10、工作。强结点、弱构件。延性避免脆性、耗能。中震，大震。抗扭转规则、对称结构的空间效应P-效应、剪力滞后效应、轴向变形效应(对侧移的影响)。抗倾覆外伸体系(加强层)，高宽比。,多层及高层建筑的结构体系,1)框架体系；2)剪力墙体系；3)筒体体系。,1)框架-剪力墙体系框架剪力墙2)框架-筒体体系框架筒体；3)成束筒体系并列的若干筒体。4)筒中筒体系内筒外筒,基本结构体系,组合结构体系,从建筑的角度看各种结构体系,框架的大空间和布置灵活剪力墙和筒体的大抗侧刚度,各种结构抗侧移刚度的比较连接越强，抗侧刚度越大,高层建筑结构设计的特点,1.强度设计 水平荷载成为决定因素抗风、抗震是高层建筑结构设计中主
11、要考虑的因素抗侧力结构的设计是高层建筑结构设计的主要问题。2.刚度设计 侧移成为重要的控制指标低层结构，水平荷载产生内力和位移很小，通常可以忽略；多层建筑中水平荷载效应(内力和位移)逐渐增加；3.延性设计 延性结构是重要的设计思想保证在构件进入屈服后有足够的塑性变形能力实现“大震不倒”,规范规定(强制性条文)：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计,不同的配筋对梁承载力的影响,无钢筋,钢筋太少无用,钢筋悬空无用,钢筋起作用了,单纯增加主筋作用有限,增加箍筋抗剪,主筋过多脆性破坏,适筋梁破坏的三个阶段,弹性阶段,砼达到抗拉极限,砼开裂、钢筋受全部拉力,钢筋屈服,砼达到抗压极限,砼开裂、钢筋受拉屈服,梁截面的各种破坏形式对照,斜截面破坏形式,正截面破坏形式,梁截面设计中的延性要求,高层抗震概念设计要在弹性范围以外考虑问题不但要考虑承载力，更重要的是考虑变形延性要考虑破坏不可避免，所以尤其重要的是考虑可以接受何种破坏，不能发生何种破坏。,延性的概念P.77,强度高的材料延性不一定好(往往不好)同样的材料，不同形式的破坏延性也不同,结构抗侧作用,抗倾覆、抗剪断、抗侧移,
