建筑结构课件：高层建筑结构选型

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1、高层建筑结构选型什么是高层建筑高层建筑是一种它的高度强烈地影响其规划、设计、构造和使用的建筑。高层建筑可以定义为必须着重考虑侧向荷载和重力荷载组合影响的建筑物。要求有足够的承载能力，也要有足够的抗侧移刚度竖向体系的作用是承受竖向荷载水平荷载满足承载力和正常使用极限状态传给基础高层建筑结构类型高层建筑的受力特点高层建筑结构的基本要求钢筋混凝土结构体系梁、柱尺寸的估算高层建筑结构类型高层建筑结构类型以材料划分：钢筋混凝土结构钢结构混凝土--钢结构型钢混凝土结构目前高层建筑的发展趋势高强混凝土、钢管混凝土和型钢混

2、凝土的应用钢筋混凝土与纯钢结构相比，整体性好，刚度大、侧移小，耐腐蚀、耐火，维护费用低，造价低于钢结构。但材料强度低，因此自重大，地震作用大。新结构体系广泛应用：巨型结构体系水平荷载成为设计的控制因素侧移成为高层建筑的控制指标高层建筑的受力特点轴力N=WH弯矩M=qH2/3侧移Δ=11qH4/120EI以悬臂构件为例，由竖向荷载产生的轴力与建筑的高度成正比；由水平荷载产生的弯矩与高度的二次方成正比，柱的配筋一般由水平荷载产生的弯矩控制；而水平荷载产生的侧向位移则与高度的四次方成正比。过大的侧移会使人感觉不适

3、；会使填充墙或建筑装修出现裂缝、损坏；甚至会使主体结构出现裂缝、损坏。必须把结构的侧移限制在允许的范围内。高层建筑结构的基本要求一.房屋的体形1.从抗风要求考虑（1）平面形状对称平面：尽量采用方形、矩形、圆形、正六边形、正八边形、椭圆形等双轴对称的平面。以避免由于平面形状不对称在风荷载作用下所发生的扭转振动。流线型平面：采用流线型平面可以降低风对高层建筑的作用。法国的法兰西大厦采用椭圆形平面，经过计算其风荷载比矩形平面时约减少27%。一般情况下，圆形、椭圆形等流线型平面，与矩形平面相比，风荷载约可减少20%

4、～40%。(2)立面采用上小下大的截锥状体型，减少上部风载和风载引起的倾覆力矩及位移。经计算，40层楼，当采用立面倾斜8%的角锥状，其侧移可比棱柱体减少约50%。建筑的高宽比应符合我国的规范要求利用高层建筑的设备层等形成透空层，减少风压美国旧金山：体形逐渐收缩把房屋体形做成三角形或金字塔形还降低了水平力作用点，对提高抗侧能力也是很有效的。美国：体形逐渐收缩若将结构宽度沿房屋高度做成上窄下宽，与悬臂柱的弯矩图相似，则无论对结构承载力或结构刚度都有很好的效益。大厦平面为正方形(52m×52m)，沿对角线方向分为

5、四个三角形区，向上每隔若干层就切去一个三角形区，最终44层以上剩四分之一，为三角形，直至屋顶。建筑方案由著名美藉华人建筑师贝聿铭先生构思设计。大楼内的主体结构为八榀巨型桁架，其中四榀沿房屋正方形平面的周边布置，另四榀沿对角线方向布置。香港汇丰银行大厦透空层2.从抗震要求考虑(1)平面简单平面：可使水平地震作用沿平面分布均匀，避免结构产生扭转振动平面的质量和刚度对称：平面的质量和刚度不对称的建筑在水平地震作用下易产生扭转。建筑的抗侧力结构中心应与水平力的合力作用线接近。(2)立面a.建筑的立面应采用矩形、梯形

6、、三角形沿高度均匀变化的简单几何图形，避免有过大的内收和外挑。对于立面收进应满足下列要求：当H1/H＞0.2时，B1不宜小于0.75B；当B1＞B时，B不宜小于0.9B1，且a不宜大于4m。b.结构的侧向刚度应沿高度均匀变化，抗侧力结构的截面由下至上逐渐减小，不得中断和突变。c.为了减小房屋在水平荷载作用下的侧向位移和倾覆力矩，高层建筑的最大高宽比应符合规范要求。二.变形（侧向位移）要求高度不大于150m的高层建筑，层间相对位移Δu/h不宜大于下表限值；结构类型Δu/h限值框架1/550框架-剪力墙、框架-

7、核心筒、板柱-剪力墙1/800筒中筒、剪力墙1/1000框支层1/1000三.结构体系与高度的关系结构的抗侧力能力(由弱到强）：框架结构---框架-剪力墙结构---剪力墙结构---筒体结构A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）结构体系非抗震设计抗震设计6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墙14013012010050剪力墙全部落地剪力墙15014012010060部分框支剪力墙13012010080不应采用筒体框架-核心筒16015013010070筒中筒20018015012080板

8、柱-剪力墙70403530不应采用钢筋混凝土结构体系框架结构框架结构是由板、梁、柱组成的受力体系。1.框架结构的受力特点框架结构的侧向刚度小，当建筑高度增大，水平荷载控制，采用框架结构会造成梁、柱的截面很大才能满足结构的强度和侧向刚度的要求。框架结构在水平荷载作用下的侧向变形属于剪切型变形，结构层间位移自上而下逐层增大，层间位移最大在底层，最小在顶层。芝加哥（Chicago）湖点大厦（Lakepointtower