高层建筑设计基本概念汇总ppt课件.ppt

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1、高层建筑设计基本概念侯善民2008年11月一．概念设计是高层建筑结构设计的重要内容1、高层建筑受力特点是水平作用占主导地位，结构内力、位移与高度之间的关系中，轴向力与高度成正比，弯矩与高度是两次方关系，位移与高度是四次方关系。随着高度的增加，水平荷载成为控制结构设计的主要因素。一．概念设计是高层建筑结构设计的重要内容多层到高层是水平荷载起的作用由小到大的量变过程，多层与高层建筑结构没有固定的界限，从结构的观点看，当水平作用起主导作用时就可认为进入高层建筑结构的范畴。我国规范将10层或28m以上的建筑规定为高层建筑，这也是世界

2、多数国家习惯上的划分方法，便于划定规范的适用范围。一．概念设计是高层建筑结构设计的重要内容对于高层建筑，水平作用起主导地位。水平作用有风荷载作用，有地震作用。在6度抗震设防设计中，很多情况是风作用为控制性工况，在7度以上抗震设防的结构设计中地震作用是控制性作用，地震作用对高层建筑危害的可能性也比较大，高层建筑结构设计抗震设计是重点。一．概念设计是高层建筑结构设计的重要内容地震作用影响因素极为复杂，是一种随机的，尚不能预见和准确计算的外部作用，目前规范给出的计算方法是一种半经验半理论的方法，结构抗震设计应该是概念设计、计算设计

3、和构造设计组成的系统设计。由于地震的不可预见性及地震作用的不确定性，抗震设防的结构必须重视概念设计。一．概念设计是高层建筑结构设计的重要内容概念设计涉及的面很广，从方案构思、结构布置到计算简图的选取。从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容，概念设计是相对于量化的计算而言，通过力学规律、震害调研、实验研究、工程实践经验建立设计概念、设计对策和措施，它比量化计算更有效地从宏观上处理好结构的安全问题。概念设计与计算相辅相成，由于地震作用的不确定性，必须由概念设计作引导和判断，计算设计需要在概念设计指导下完成。一．概念设计是

4、高层建筑结构设计的重要内容“结构概念设计不是某种具体的方法，它贯穿在结构设计的每一步骤，包括方案布置、结构计算、结构构造等，它是结构工程师的基本功”（方鄂华）运用概念设计的典型案例。马那瓜美洲银行。1972年12月23日尼加拉瓜首都马那瓜发生罕遇强烈地震，5000多人死亡，市区1万多栋楼房夷为平地，而马那瓜当时最高的建筑林同炎教授于1963年设计的18层、61m高的美洲银行——一栋钢筋混凝土塔楼，虽位于震中，在楼前的街道上出现了13mm宽的地裂缝，承受着比当时设计规范（UBC，美国统一建筑规范）所要求的地面运动水平加速度0.

5、06g大6倍的地震强度（0.35g，相当于里氏6.3～6.5级）而未倒塌，甚至未严重破坏，则引起世界结构同行的高度重视。林同炎教授在马那瓜美洲银行的多道防线、刚柔结合的概念设计思想是由4个4.6m等边的L型柔性筒（H/b=13.3＞＞7），通过每层的连梁组成一个11.6m×11.6m的正方形核心筒作为主要的抗震结构（见前图）。在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下具有很大的抗弯刚度（H/b≈5），为了预防未知的罕遇强烈地震，林同炎教授在连梁的中部开了较大的孔洞，一方面可以用来穿越通风管道，减少楼层的结构高度；另一方面是有意识地形

6、成该结构总体系（第一道防线）中的预定薄弱环节，在未来遭遇强烈地震时，通过控制首先在连梁开洞处开裂、屈服、出现塑性铰，从而变成具有延性和耗能能力的结构体系（第二道防线），即各分体系（L型柔性筒）作为独立的抗震单元，则整体结构变柔，自振周期变长，阻力增加，地震动力反应将大大地减小，从而可以继续保持结构的稳定性和良好的受力性能。即使在超出弹性极限的情况下，仍具有塑性强度，可以做到较大幅度的摇摆而不倒塌。为确保每一个L型柔性筒都可以作为有效的独立抗震单元，林同炎教授在L型筒的每面墙内的配筋几乎都是一样。马那瓜的大地震充分证实了林炎同

7、教授这种先进的概念设计思想的创造性和前瞻性。因为在上世纪60年代初，世界抗震设计的经验还很不丰富，工程师们的抗震知识普遍不足，正如美国ATC规程编制者RonaldSharpe所言：“到目前为止，抗震设计尚不能称之为一门科学，而是一门艺术，很多问题的解决要靠工程判断”。·中央银行与美洲银行对比·中央银行与美洲银行对比中央银行15层，框架结构，剪力墙较少，抗侧刚度小，质量中心与刚度中心偏离，在1972年尼加拉瓜地震中严重破坏。地震作用的特点地震对建筑物作用的特点，可以归纳为下属三个方面。（1）不确定的、不可预知的作用（2）短时间

8、的动力作用（3）有选择的破坏作用不确定的、不可预知的作用地震的不确定、不可预知有多方面的含义。其一是指地震发生的时间、地点、强度是不确定的、随机的。地震是在毫无警告的情况下发生的。预期不会发生大震的地方却发生毁灭性的地震，预期会发生地震的地方却没有地震。按6度抗震设防的唐山，1976年地震