高层建筑结构概念设计.ppt

《高层建筑结构概念设计.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、高层建筑结构概念设计第1章概述1.1引言设计体制的问题：在建筑设计的方案阶段，结构工程师一般不投入工作。某些结构工程师知识结构的问题：注重细节而忽视总体方案。当前结构设计模式的问题：规范＋一体化计算机结构设计程序结构工程师对结构概念和结构体系不感兴趣，工作缺乏创造性限制和约束了业主所想要的空间形式和功能1.2帮助建筑师开拓空间形式与功能有一定复杂性的工程设计，在建筑方案设计阶段，结构工程师的参与是项目设计所必要的知识投入。在此阶段，需要结构工程师对结构体系的总体认识，对结构受力和变形特性的整体概念，也需要关于结构设计的经验和判

2、断力。【例1-1】芝加哥第一国家银行大楼业主向往在大楼整个底部有4～5层楼高的无柱大空间。结构工程师和建筑师首次慷慨和充分的满主了银行家梦寐以求的底部大空间。【例1-2】西尔斯大厦110层、442m高，束筒结构（每个钢框筒为22.86m×22.86m＝523㎡）结构平面图见书中图2-24优越性使风荷载的分布趋于合理；满足了想租用整层楼房，而面积又不太大的客户要求；提供了523㎡范围内无柱子的大空间；平均用钢量159.5kg/㎡建筑结构的设计阶段与反馈（书中图1-4）分阶段设计；视方案设计阶段的建筑空间形式为总结构体系；重点突出

3、总体系与主要分体系之间的最佳受力特征；在初步设计中重视运用近似计算来确认主要分体系和关键构件的截面尺寸（本书第4章、第5章讲）；在设计的主要环节和各阶段之间注重反馈及优化。方案设计阶段——创造初步设计阶段——优化改进施工图设计阶段——出成果【例1-3】法兰克福商业银行大楼（61层）招标书中要求：在三角形的建筑平面内，必须有一边是空中花园，而办公区只能在另外两侧，并且在每层办公区的任何位置上，办公人员抬头就能看见空中花园。建筑师的最初想法：将三角形建筑的正面从下到上全部设计成空中花园，而将两侧面设计成办公区，并在大楼的中央设置核

4、心筒。共同合作（有结构工程师参加）的中标方案：在三角形大楼每一侧都由6层办公楼区后加插一个3层楼净高的空中花园，大楼3个边的空中花园按顺时针方向往上盘旋错层相接；取消核心筒，在建筑平面的3个角区设置角筒作为竖向交通通道。角筒—错层空腹桁架结构体系。初步设计阶段的优化：8层办公楼区加插一个4层楼净高的空中花园，以改进整体刚度和净使用面积与总建筑面积的比率。书中图1-9结构工程师对设计的态度及其效果1.3承载力、刚度、延性为主导的结构概念设计因而，高层建筑结构的抗侧力问题突出水平作用效应结构底部倾覆力矩与其高度的平方成正比结构顶

5、部侧移与其高度的4次方成正比过大的侧移对结构造成危害，影响正常使用过明显的摆动居住者感觉不舒服抗风要求结构具有一定大的刚度抗震结构的刚度不宜过大（刚度大，自振周期小，地震作用大）。理想的抗震、抗风结构：1、应具有一定大的刚度和必要的承载力，以抵御风荷载和多遇地震；2、具有多道抗震防线，在结构局部屈服后刚度降低，自振周期增大，地震作用减小；3、具有足够的延性耗能能力和良好的变形能力以抵御罕遇地震。【例1-4】尼加拉瓜美洲银行由美籍学者林同炎教授于1963年设计，18层、61m高，首开多道防线、刚柔结合的概念设计思想于工程实例

6、之先河。柔性筒H/b≥74个边长为4.6m的L形柔性筒（其H/b=13.3）通过每层的连梁组成一个11.6m×11.6的正方形核心筒（其H/b＝5），连梁中部开较大的孔洞。在风荷载和多遇地震下，核心筒具有足够的刚度和承载力；在罕遇地震下，作为第一道防线的连梁屈服出现塑性铰，4个L形柔性筒作为独立的抗震单元，结构刚度降低，自振周期增大，阻尼增加，地震作用减小，结构仍具有预期的受力性能。震后情况：连梁剪切破坏，墙体未见裂缝。动力分析见书中表1-1。与尼加拉瓜美洲银行相距不远的尼加拉瓜中央银行（平面布置见书中图2-7）在此次地震中破

7、坏惨重。马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦尚需重视的一些基本原则1、变复杂为简单，即使结构的受力与传力途径越简单、越直接明确越好。2、重视上部结构与其支承结构（构件）整体共同作用。如框支剪力墙的转换梁及钢砼高层建筑的箱基与伐基。3、能够有效增大高层建筑抗侧力能力、而毋需增加更多成本的若干理念。4、注意竖向构件在建筑物自重作用下的压缩变形问题。1.4结构设计没有唯一解——全面、完整的理解规范在英国规范前言的最后一行告示：“遵守英国规范本身，并不意味给予豁免责任。”美国桥梁设计规范中也明确指出：“本规范无

8、法取代设计人员所应具有的专业教育和工程判断的训练，所以仅在规范中规定了为保证公共安全的最低要求。”需要全面、完整的理解规范的两个例子。【例1-5】关于柱的轴压比轴压比的定义：轴压比限值的实质是柱子截面在大小偏心受压界限破坏状态下的轴压比。抗震规范中所涉及到的影响轴压比限值的因