《混凝土》第14章高层建筑结构.ppt
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1、混凝土结构设计混凝土结构设计东北电力大学建筑工程学院东北电力大学建筑工程学院 秦力秦力Concrete Structure Designl楼盖(单向板)楼盖(单向板)l预应力混凝土结构预应力混凝土结构l单层厂房单层厂房l砌体结构砌体结构l多层框架结构多层框架结构l高层建筑结构高层建筑结构第十四章第十四章高层建筑结构高层建筑结构学学 习习 目目 标标l了解高层建筑结构的受力特点和适用范围;了解高层建筑结构的受力特点和适用范围;l熟悉高层建筑的结构类型和结构布置;熟悉高层建筑的结构类型和结构布置;l掌握剪力墙构件的受力特点和分类;掌握剪力墙构件的受力特点和分类;l掌握剪力墙内力和水平位移计算方法;
2、掌握剪力墙内力和水平位移计算方法;l掌握剪力墙结构的结构布置和计算方法;掌握剪力墙结构的结构布置和计算方法;l了解框架剪力墙结构的组成、受力特点。了解框架剪力墙结构的组成、受力特点。14.1 概述概述 14.1.1高层建筑结构高度分级高层建筑结构高度分级l高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)l两个主要控制指标:高度、层数两个主要控制指标:高度、层数l10层及层及10层以上层以上或房屋高度大于或房屋高度大于28m的住宅以及房的住宅以及房屋高度大于屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构的其他高层民用建筑混凝土结构l从受力特点角度:水平荷载起控制作用的结构
3、从受力特点角度:水平荷载起控制作用的结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 度度7 度度8 度度9 度度0.20g0.30g框架框架7060504035框架框架-剪力墙剪力墙1501301201008050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙部分框支剪力墙1301201008050不应采用不应采用筒筒 体体框架框架-核心筒核心筒1601501301009070筒中筒筒中筒20018015012010080板柱板柱-剪力墙剪力墙11080705540不应采用不
4、应采用A 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m)第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 度度7 度度8 度度0.20g0.30g框架框架-剪力墙剪力墙170160140120100剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙180170150130110部分框支剪力墙部分框支剪力墙15014012010080筒筒 体体框架框架-核心筒核心筒220210180140120筒中筒筒中筒300280230170150B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(级高度钢筋混凝土高
5、层建筑的最大适用高度(m)第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l美美国国1931年年建建成成的的102层层、高高381m的的帝帝国国大大厦厦标标志着高层建筑发展的第志着高层建筑发展的第1个里程碑。(钢结构)个里程碑。(钢结构)l我我国国最最早早的的高高层层建建筑筑是是1934年年建建成成的的24层层、高高82.5m的上海国际饭店。(钢结构)的上海国际饭店。(钢结构)l目前世界上最高的钢结构建筑是目前世界上最高的钢结构建筑是1974年建成的西年建成的西尔斯大厦尔斯大厦(110层、高层、高443m)。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.2
6、高层建筑发展概况高层建筑发展概况l美美国国1976年年建建成成的的芝芝加加哥哥水水塔塔广广场场大大厦厦(74层层,高高262m)是是当当时时世世界界最最高高的的混混凝凝土土结结构构建建筑筑,标标志志着着高层建筑发展的第二个里程碑。高层建筑发展的第二个里程碑。l目目前前世世界界最最高高的的纯纯混混凝凝土土结结构构建建筑筑是是香香港港中中环环广广场大厦。场大厦。(78层,高层,高374m,1992年建成年建成)。l我我国国最最高高的的混混凝凝土土结结构构建建筑筑是是广广州州中中信信大大厦厦(80层层,高高322m,1996年建成年建成)。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述
7、l哈利法塔(原名迪拜塔),钢筋混哈利法塔(原名迪拜塔),钢筋混凝土结构为主。凝土结构为主。l开工时间开工时间:2004年年9月月21日日;使用时;使用时间间:2010年年1月月4日日 l建筑高度建筑高度:828米;建筑层数米;建筑层数:162层层 第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.1l麦加皇家钟塔酒店麦加皇家钟塔酒店(沙特阿拉伯沙特阿拉伯),混合,混合结构,结构,601米,米,95层。层。l2004年开工,年开工,2011年建成。年建成。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.2l台北台北101101大楼(混合结构),高大楼(混合结构)
8、,高508508米,米,地上地上101101层,地下层,地下5 5层。层。19981998年开工,年开工,20042004年完工。年完工。l前前“世界第一高楼世界第一高楼”。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.3l上海环球金融中心,混合结构,高上海环球金融中心,混合结构,高492米,地上米,地上101层,地下层,地下3层。层。l1997年开工,年开工,2008年年8月月29日竣工。日竣工。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.4l香港环球贸易广场,混合结构,高香港环球贸易广场,混合结构,高484米,米,118层,香港最高建筑物。层,香港
9、最高建筑物。l2005年年11月开工,月开工,2011年竣工。年竣工。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.5l吉隆坡石油公司双塔大厦,吉隆坡石油公司双塔大厦,混合结构,混合结构,高高451.9米,米,88层。层。1997年建成。年建成。l打破了美国芝加哥西尔斯大楼保持了打破了美国芝加哥西尔斯大楼保持了22年的最高记录。年的最高记录。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.6l南京绿地广场南京绿地广场-紫峰大厦,混合结构。紫峰大厦,混合结构。高高450米,地上米,地上89层、地下层、地下3层。层。l2005年年5月开工,月开工,2010年年
10、12月月18日开业日开业第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.7l美国芝加哥西尔斯大厦,钢结构,美国芝加哥西尔斯大厦,钢结构,高高443米,地上米,地上108层,地下层,地下3层。层。l1974年落成时是世界最高楼。年落成时是世界最高楼。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.8l深圳京基深圳京基100,混合结构,混合结构,高高441.8米米,共,共100层。层。l 2007年年11月月23日开工,日开工,2011年投入使用。年投入使用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.9l广州国际金融中心(广州国际金融中心
11、(广州西塔广州西塔),混合结构,高),混合结构,高437.5米,米,103层。层。2005年年12月月26日动工,日动工,2011年年7月月14日投入使用。日投入使用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.10夕阳下的世贸追思夕阳下的世贸追思第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述武汉绿地国际金融城武汉绿地国际金融城606米米 上海中心大厦上海中心大厦121层层632米米 第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述lX-Seed,800层,高达层,高达4000米,底部直径达米,底部直径达6000米。米。l日本大成建筑公司设计的山
12、体形建筑物,可供日本大成建筑公司设计的山体形建筑物,可供50100万人居住。现代化的生万人居住。现代化的生活方式与自然环境有机结合。活方式与自然环境有机结合。l巨塔的电力来自太阳能,能够根据外部天气变化随时调整室内气温和气压巨塔的电力来自太阳能,能够根据外部天气变化随时调整室内气温和气压l高度将超过日本最高峰富士山高度将超过日本最高峰富士山海拔海拔3776米米。l人类历史上第一座人类历史上第一座“人造山人造山”,预计耗资数千亿美元。,预计耗资数千亿美元。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.3 高层建筑结构受力特点高层建筑结构受力特点第第1414章章 高层建筑结
13、构高层建筑结构14.1 概述概述l低层建筑主要承受竖向荷载;低层建筑主要承受竖向荷载;l多层建筑同时考虑竖向荷载和水平荷载;多层建筑同时考虑竖向荷载和水平荷载;l高层建筑水平荷载(风、地震)成为主要控制高层建筑水平荷载(风、地震)成为主要控制因素。因素。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.4 高层建筑的优缺点高层建筑的优缺点l优点优点提高土地利用率,节约用地,增加绿化面积;提高土地利用率,节约用地,增加绿化面积;减少建筑物管理费用减少建筑物管理费用;多用途综合办公楼,节省市政建设投资。多用途综合办公楼,节省市政建设投资。l缺点缺点造价昂贵、管理复杂、施工工期长
14、、能耗大;造价昂贵、管理复杂、施工工期长、能耗大;防火、防灾、热岛效应;防火、防灾、热岛效应;业主舒适感(顶层用户、电梯损坏)。业主舒适感(顶层用户、电梯损坏)。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.5 高层建筑水平位移和加速度限值高层建筑水平位移和加速度限值l层间弹性水平位移限值层间弹性水平位移限值l目标:避免在风、小震作用下位移过大,导致结目标:避免在风、小震作用下位移过大,导致结构开裂或非结构构件破损。构开裂或非结构构件破损。保证结构处于弹性受力状态,避免混凝土墙或柱出现裂缝;保证结构处于弹性受力状态,避免混凝土墙或柱出现裂缝;混凝土梁的裂缝数量、宽度在规
15、范允许范围内。混凝土梁的裂缝数量、宽度在规范允许范围内。保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好,避免产生保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显损伤。明显损伤。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l高高度度不不大大于于150m的的高高层层建建筑筑,其其楼楼层层层层间间最最大大位位移与层高之比不宜大于下表限值;移与层高之比不宜大于下表限值;l高高度度不不小小于于250m的的高高层层建建筑筑,其其楼楼层层层层间间最最大大位位移与层高之比不宜大于移与层高之比不宜大于1/500;l高高度度在在150250m之之间间的的高高层层建建筑筑,其其楼楼层层层层间间最最大
16、位移与层高之比的限值按线性插入取用。大位移与层高之比的限值按线性插入取用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l罕遇水平地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算罕遇水平地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算l罕遇水平地震作用下,结构进入弹塑性大位移状罕遇水平地震作用下,结构进入弹塑性大位移状态,产生较显著破坏;态,产生较显著破坏;l为实现为实现“大震不倒大震不倒”的设防目标,应对结构塑性的设防目标,应对结构塑性变形集中发展的楼层变形集中发展的楼层(薄弱层薄弱层)变形加以控制。变形加以控制。l79度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构;的框架结构;l甲类建筑和
17、甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑结构;度抗震设防的乙类建筑结构;l采用隔震和消能减震技术的建筑结构;采用隔震和消能减震技术的建筑结构;l房屋高度大于房屋高度大于150m 的结构。的结构。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l风振舒适度要求风振舒适度要求l高高度度不不小小于于150m的的高高层层建建筑筑结结构构,在在荷荷载载规规范范规规定定的的10 年年一一遇遇的的风风荷荷载载标标准准值值作作用用下下,结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度。结构顶点的顺风向和横风向振动最
18、大加速度。l住宅、公寓住宅、公寓l办公、旅馆办公、旅馆第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构不舒服的程度不舒服的程度建筑物的加速度建筑物的加速度无感觉无感觉 有感有感 扰人扰人 十分扰人十分扰人 不能忍受不能忍受0.15g14.1 概述概述 14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则 14.2.1 高层建筑竖向结构类型高层建筑竖向结构类型l框架结构体系(矩形柱、异形柱)框架结构体系(矩形柱、异形柱)第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l剪力墙结构体系剪力墙结构体系小开间剪力墙结构小开间剪力墙结构(底层)
19、大开间剪力墙结构(底层)大开间剪力墙结构短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l框架框架-剪力墙结构体系(矩形柱、异形柱)剪力墙结构体系(矩形柱、异形柱)第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l3种结构体系变形特点种结构体系变形特点第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l筒体结构体系筒体结构体系l核心筒结构和框筒结构核心筒结构和框筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建
20、筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l框架核心筒结构框架核心筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l筒中筒结构筒中筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l束筒结构束筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.2.2 高层建筑水平结构体系高层建筑水平结构体系l水平结构指水平结构指楼盖及屋盖结构楼盖及屋盖结构。承受楼(屋)面竖向荷载;传递或分配水平力。承
21、受楼(屋)面竖向荷载;传递或分配水平力。保证各榀框架、剪力墙结构变形协调、共同工作。保证各榀框架、剪力墙结构变形协调、共同工作。防止各榀框架、剪力墙发生平面外失稳。防止各榀框架、剪力墙发生平面外失稳。l一般宜采用现浇楼盖结构(平面内刚度无限大)。一般宜采用现浇楼盖结构(平面内刚度无限大)。l楼盖结构选型尽量使结构高度小、重量轻。楼盖结构选型尽量使结构高度小、重量轻。l刚性层、转换层设置。刚性层、转换层设置。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.2.3 高层建筑结构的其它结构形式高层建筑结构的其它结构形式l悬挂式结构悬挂式结
22、构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l巨型框架结构巨型框架结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则深圳亚洲大酒店(深圳亚洲大酒店(32层,层,96.5m)l竖向桁架结构竖向桁架结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则100层、层、344ml核心筒加复合巨型柱结构核心筒加复合巨型柱结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.
23、2.4 高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则l结构平面布置结构平面布置l宜简单、规则;对称、均匀。宜简单、规则;对称、均匀。l三心重合(刚心、形心、质心),减小扭转影响。三心重合(刚心、形心、质心),减小扭转影响。lA 级高度楼层竖向构件最大水平位移及层间位移级高度楼层竖向构件最大水平位移及层间位移,不宜大于楼层平均值不宜大于楼层平均值1.2 倍,不应大于倍,不应大于1.5 倍;倍;lA 级高度高层建筑结构扭转为主与平动为主的第级高度高层建筑结构扭转为主与平动为主的第一自振周期之比,不应大于一自振周期之比,不应大于0.9。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层
24、建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l结构竖向布置结构竖向布置l宜规则、均匀,避免过大的外挑和收进。宜规则、均匀,避免过大的外挑和收进。l避免错层和局部夹层,同层楼面应设在同一标高。避免错层和局部夹层,同层楼面应设在同一标高。l结构侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化。结构侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化。l抗震设计时,竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。抗震设计时,竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。l楼层质量沿高度宜均匀分布,不宜大于相邻下部楼层质量楼层质量沿高度宜均匀分布,不宜大于相邻下部
25、楼层质量的的1.5倍。倍。l结构顶部取消部分墙、柱形成空旷房屋时,宜进行弹性动结构顶部取消部分墙、柱形成空旷房屋时,宜进行弹性动力时程分析计算并采取有效构造措施。力时程分析计算并采取有效构造措施。l高层建筑宜设地下室。(高层建筑宜设地下室。(震害明显减轻)震害明显减轻)第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构H1/H大于大于 0.2 时,时,B1宜小于宜小于B的的 0.75 倍。倍。B1不宜大于下部楼不宜大于下部楼 层水平尺层水平尺寸寸B的的 1.1 倍,且水平外挑尺倍,且水平外挑尺寸寸a
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