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1、高层建筑结构,唐 兴 荣 工学博士 教 授 苏州科技学院 土木工程学院 二一二年一月,一、课程性质 非学位课程选修课 研究生培养计划 学位公共课（7学分） 学位课程 学位基础课（8学分） 学位专业课（ 4学分） 选修课（ 6学分） 文献阅读（1学分） 非学位课程 学术活动（1学分） 必修环节（6学分） 实践活动（2学分） 科研训练（2学分） 学位论文（必须在国内省级及以上学术刊物上以第一作者发表至少1篇本专业研究领域的学术论文）,二、课程主要内容（总32学时） 第一讲 高层建筑结构的发展和现状 2 第二讲 抗风、抗震设计方法简介 4 （反应谱方法；弹塑性时程分析；静力弹塑性分析） 第三讲 结构
2、概念设计 6 第四讲 钢筋混凝土框架结构设计 3 （延性梁；延性柱、强节点、强锚固） 第五讲 钢筋混凝土剪力墙结构设计 3 （悬臂剪力墙；联肢剪力墙；连梁的延性和设计概念） 第六讲 筒体结构设计概念 2 （框筒、筒中筒和束筒的设计概念；框架-核心筒结构设计概念）,第七讲 复杂高层建筑结构设计 12 带转换层高层建筑结构 带加强层高层建筑结构 连体结构 错层结构 带塔楼高层建筑结构 其他复杂高层建筑结构 三、考核方法 平时 + 测试 + 期末考试,四、参考书 1、方鄂华编著，高层建筑钢筋混凝土结构概念设计，机械工业出版社，2004.8 2、唐兴荣编著，高层建筑转换层结构设计与施工，中国建筑工业出
3、版社，2002.10（2012版） 3、唐兴荣编著,特殊和复杂高层建筑结构设计,机械工业出版社,2006.5 4、唐兴荣编著，高层建筑结构设计，机械工业出版社，2007.1 5、徐至钧等主编、唐兴荣等编著,现代高层建筑结构设计与施工手册,中国建筑材料工业出版社,2006.5 6、徐至钧等主编、唐兴荣等编著,超高层建筑结构设计与施工,机械工业出版社,2007.6 7、高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010） 8、建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 9、有关国内外杂志,中国建筑工业出版社 2002.10 （第二版将于2012出版）,2006年5月 机械工业出版社,2007年1月
4、机械工业出版社,2006年11月 中国建材工业出版社,2007年6月 机械工业出版社,第一讲 高层建筑结构发展与现状,唐兴荣 工学博士 教 授 苏州科技学院 土木工程学院 二一二年一月,一、“高层建筑”、“复杂高层建筑”、“超限高层建筑”的区别与联系 1、高层建筑tall building/high-rise building 高层建筑混凝土结构 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）适用范围定为10层及10层以上的高层民用建筑结构，其房屋的最大适用高度和结构类型应符合高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）的专门条款。 国际上诸多国家和地区对高层建筑的界定多在10层以上。为
5、了适应我国高层建筑发展的形势并与国际诸多国家的界定相适应 对于不超过10层或房屋高度不超过28m但接近10层或28m(如8层或24m)的混凝土民用建筑可参照高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）的相关规定执行。 考虑到有些钢筋混凝土结构建筑，其层数虽然并未达到10层，当其房屋高度较高，为适应设计需要，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2012）中将房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用房建筑也纳入了使用范围。, 高层建筑（JGJ3-2010） 10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑 高层建筑（JGJ3-2002）
6、 10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物 对于层数较少、房屋高度较矮的混凝土房屋，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）的某些规定可根据具体情况适当放松；混凝土结构设计规范(GB50010-2010)、建筑抗震设计规范(GB50011-2010)有关多层建筑也有一些规定。 随着规范的不断完善，对于多层混凝土结构房屋的结构设计宜有更详细的专门规定, 高层建筑钢结构 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中采用不超过12层和超过12层的划分方法以12层为界 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中采用不超过50m和超过50m的划分方法以50m为界,2、复杂高层建筑（c
7、omplicated tall building） 结构竖向布置不规则，或平面布置不规则，传力途径复杂，在地震作用下易形成敏感的薄弱部位，属于复杂高层建筑 复杂高层建筑结构包括： 带转换层的结构 带加强层的结构 错层结构 连体结构 竖向体型收进、悬挑结构（本次修订增加，并将多塔结构并入其中） 鉴于目前建筑多功能发展的需要，工程中往往会遇到这些复杂结构，为使结构的质量安全得到基本保证，高层建筑混凝土结构设计规程（JGJ3-2010）对复杂高层建筑结构的设计提出了各项专门的规定。（10 复杂高层建筑结构设计）,3、超限高层建筑（out-of codes tall building） 超限高层建筑工
8、程抗震设防专项审查技术要点（2010版）定义： 下列高层建筑工程属于超限高层建筑工程： 房屋高度超过规定，包括 超过建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第6章钢筋混凝土结构 超过建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第8章钢结构适用的最大高度; 超过高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）第7章中有较多短肢墙的剪力墙结构 超过高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）第10章错层结构 超过高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）第11章混合结构最大适用高度的高层建筑工程 房屋高度不超过规定，但建筑结构布置属于建筑抗震设计规范 （GB50011-2010） 、
9、高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2010）规定的特别不规则的高层建筑工程。,超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（2010版）,超限高层建筑工程主要范围的参照简表,房屋高度（m）超过下列规定高层建筑工程,同时具有下列三项及以上不规则的高层建筑工程（不论高度是否大于表1规定）,具有下列某一项不规则的高层建筑工程（不论其高度是否大于表1）,其他高层建筑,属于下列情况的，建议委托全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会进行抗震设防专项审查, B级高度高层建筑是否属于超限高层建筑范围？ 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）将高层建筑结构的房屋高度分为A级高度和B级高度。 A级
10、高度是各种结构体系比较合适的房屋高度，是高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）根据国内外工程实践经验提出的高度。同时，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）为适应现代建筑功能的需要，还提出了比A级高度更高的B级高度，B级高度建筑其结构受力、变形、整体稳定、承载力等更复杂，故其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）有关条款的规定。 B级高度高层建筑是相对A级高度高层建筑而言的，是指房屋高度超过高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）表3.3.1-1规定的框架-剪力墙、剪力墙及筒体结构高层建筑，其适用的最大
11、高度不应超过高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）表3.3.1-2的规定，并应遵守高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）规定的更严格的计算和构造措施要求。 B级高度高层建筑属于超限高层建筑工程，仍然需要进行抗震设防专项审查；审查可由各地超限高层建筑工程审查委员会完成，审查的主要依据是高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）中有关B级高度高层建筑的规定，其目的是检查、复核结构设计是否符合高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）的相关要求, 郭允冲副部长在全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会第四届委员会第一次全体会议上的讲话 随着经济的发展和建筑技术的进步
12、，我国的高层建筑发展很快，呈现出以下几个特点： 建筑高度越来越高，各地竞相设计建造“全国第一”、“亚洲第一”乃至“世界第一”的高层建筑 高层建筑分布范围广，近年来不仅是中心城市、大城市，一些中等城市也开始建造超高层或者体型复杂的大型公共建筑 很多项目选用国外设计师的设计方案，但其中许多建筑师来自非地震区，缺乏抗震设计经验。,自1998年设立超限审查制度以来，我国的超限高层抗震管理工作取得了明显成效 （1）管理制度日趋完善 超限审查制度是一项保留的行政许可； 超限高层建筑工程抗震设防管理规定以及审查技术要点、审查办法等部门规章和规范性文件。 （2）超限审查工作取得了明显的成效 保障了城市公共安全
13、。超限建筑大多是大型公共建筑，有的还是所在城市的标志性建筑，如国家体育场、上海环球金融中心和正在建设的上海中心大厦等。通过超限审查，对这类建筑的设计加以完善，提高了抗震可靠度，特别是及时纠正、制止了一些设计公司不符合抗震设计原则的设计。 通过超限审查，一些前沿的工程抗震新技术得到了实际应用，实践经验不断积累，促进了我国抗震设计规范的改进和完善。 参加超限审查的国内高水平的专家在审查的同时，把先进的技术和理念带到相关设计单位，起到了交流和促进的作用，提高了我国高层建筑的整体设计水平。 超限审查在保障超限建筑抗震安全的同时，也对一些不合理的设计提出了优化意见，为国家节约了资源。, 超限高层建筑结构
14、属于不规则结构，甚至是特别不规则结构。这些工程的抗震设计不能套用现行标准，缺少明确具体的目标、依据和手段，必须按照建设部第111号部长令超限高层建筑工程抗震设防管理规定（见附录四）、全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防专项审查办法（见附录五）和超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点（见附录六）等要求，设计者需要根据具体工程实际的超限情况，进行仔细的分析、专门的研究和论证，必要时还要进行模型试验，从而确定采取比标准规范的规定更加有效的具体的抗震措施，业主也需要提供相应的资助，设计者的论证还需要经过抗震设防专项审查，以保证结构的抗震安全性能。 （注：附录四-附录六见特殊和复杂高层建
15、筑结构设计唐兴荣编著，机械工业出版社，2006年5月）,美国芝加哥的家庭保险大楼,建于1885年，10层，高42m，公认为世界第一幢摩天建筑，由美国建筑师威廉詹尼设计 1890年这座大楼又加建2层，增高至55m。 下面6层使用生铁柱、熟铁梁框架 上面4层是钢框架，墙仅承受自己的重量 1931年拆毁,二、国内外高层建筑的历史和现状, 塔（大都采用木与砖结构）古代高层建筑的典型代表, 现代高层建筑,纽约帝国大厦（Empire State Building）,帝国大厦位于美国纽约市的一栋著名的摩天大楼，共有102层，天线顶：448.7m，屋顶：381m 由Shreeve, Lamb, and Harmon建筑公司设计 1930年动工，1931年落成 保持“世界最高建筑”40年之久,1960年以后，由于材料、结构体系和施工技术的不断发展，才开始进入大量建造50层以上高层建筑的时代。近年来，亚太地区经济迅速发展，高层建筑的建造速度和高度都受到世界瞩目。,1、哈利法塔模型,（162层，塔（杆）顶高度828m）,上海环球金融中心 最新的外观造型效果图,2、上海环球金融中心（101层，楼顶高度492m）,在90楼（约395m）设置了两台风阻尼器，各重150t,（地下5
