教学课件PPT高层建筑结构综述

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1、第二章第二章 高层建筑结构综述高层建筑结构综述2-12-1 国内外高层建筑的发展概况 2-22-2 高层的特点 2-32-3 高层建筑结构的类型2-42-4 高层建筑结构的结构体系高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物，至 今已有100余年的历史。多年来，世界上最高的高层建筑集中在美国、加拿大 ，直到80年代末，北美洲一直是世界高层建筑的中心。 按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑 中，美国占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲 占了84%，成了当前世界最高建筑的中心。表12-12-1 国内外高层建筑的发展概况n n1.1.我国高层建筑的发展我国高层建筑的发展(1

2、)(1)我国古代高层建筑的发展我国古代高层建筑的发展(2)(2)我国近代高层建筑的发展我国近代高层建筑的发展n n2.2.国外现代高层建筑的发展国外现代高层建筑的发展2-12-1 国内外高层建筑的发展概况1.1.我国高层建筑的发展我国高层建筑的发展n n(1)(1)我国古代高层建筑的发展我国古代高层建筑的发展n公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15层简筒结构 ，砖砌，高50m) n公元704年在西安建造了大雁塔(7层砖木结构，总 高64m)n公元1055年在河北定县建造了料敌塔(11层筒体结 构，砖砌，高82m)n公元1056年山西建造了应县木塔(9层，高67m) ，堪称世界木结构的奇迹(2)

3、(2)我国近代高层建筑的发展我国近代高层建筑的发展第一阶段从新中国成立到新中国成立到6060年代末年代末初步发展，20层以下的框架结构 1959年建成的北京民族饭店(12层，高47.4m) 1964年建成了北京民航大楼，(15层，高60.8m) 1966年建成了广州人民大厦(18层，高63m)第二阶段为第二阶段为7070年代年代2030层，主要用于住宅、旅馆、办公楼1974年建成的北京饭店新楼(20层，高87.4m， 是当时北京最高的建筑)1976年建成的广州白云宾馆(33层、高 114.05m)上海漕溪路20幢1216层剪力墙住宅楼；北京前三门40幢916层大模板施工的剪力墙住 宅楼)北京饭

4、店新楼广州白云宾馆宾馆 ： 36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国 内首栋百米高层。第三阶段为第三阶段为8080年代年代n仅19801983年所建的高层建筑就 相当于1949年以来30多年中所建高 层建筑的总和。深圳发展中心大厦，(43层， 高165.3m，加上天线的高度 共185.3m)，是我国第一座 大型高层钢结构建筑。 广州国际大厦，(63 层，高200m) 北京京广中心大厦 ，(57层，高208m)n上海新锦江宾馆是一座现代化的

5、高级宾 馆，(总建筑面积66060m2，共43层， 总高153.52m)n上海静安希尔顿饭店， (建筑面积69224m2， 包括塔楼43层， 总高143.62m)上海静安希尔顿饭店第四阶段从第四阶段从9090年代开始年代开始n n（1 1）高层建筑兴建速度加快）高层建筑兴建速度加快n19901994年间，每年建成10层以上建筑在 1000万平方米以上，占全国已建成的高层建筑的 40%n n（2 2）超高层建筑的发展）超高层建筑的发展n高层建筑的发展及层数和高度增长更快，建成了多 座200米以上的高层建筑n高层100b.doc上海明天广场场： 60层，238m，最 高的框架剪力 墙结构，98年建

6、 成。n上海金茂大厦，(钢结 构，88层，高420m， 是我国目前最高的建筑 )金茂大厦内部结构2.2.国外现代高层建筑的发展国外现代高层建筑的发展n n第一阶段第一阶段是19世纪中期以前，由于主要建筑材 料是砖石和木材，以及设计手段和施工技术的 限制，欧美国家一般只能建造6层及以下的建筑 。第二阶段第二阶段是是1919世纪中期开始的世纪中期开始的2020世纪世纪5050 年代初年代初n1855年发明了电梯系统，使人们建 造更高的建筑成为可能n家庭保险公司大楼(Home Insurance Building)，美国芝加哥，11层，高 55m，建于18841886年，采用铸铁 框架承重结构，标志

7、着一种区别于传 统砌筑结构的新结构体系的诞生。 从1884年到19世纪，高层建筑已经发展 到了采用钢结构，建筑物的高度越过 了100m大关。 1898年建成的纽约Park Row大厦（公园 街大厦）（30层，118m）是19世纪 世界上最高的建筑。家庭保险公司大楼n世界上最早的钢筋混凝土框架 结构高层建筑，是1903年在 美国辛辛那提建造的因格尔斯 大楼，16层，高64m。n1931年美国纽约曼哈顿建造 了102层、高381m的著名的帝 国大厦(Empire State Building)，它保持世界最高建 筑达41年之久n这一时期,虽然高层建筑有了 比较大的发展,但受到设计理 论和建筑材料的

8、限制,结构材 料用量较多、自重较大，且仅 限于框架结构，建于非抗震区第三阶段从第三阶段从2020世界世界5050年代开始年代开始n由于在轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技 术及施工机械等方面都取得了很大进步以及计算机 在设计中的应用，使得高层建筑飞速发展n美国是世界上高层建筑最多的国家n1972年在纽约 建造了世界贸易 中心大楼(World Trade Center Towers)，110 层，高402m， 钢结构（已倒塌 ）n1974年美国在芝加 哥又建成了当时世 界最高的西尔斯大 厦(Sears Tower)， 110层，高443m， 钢结构。n进入90年代，亚洲成为经济发展最快的地区

9、，西太平洋沿岸的日本、朝鲜、韩国、中国大陆、台湾、新加坡和马来西 亚等国家和地区，陆续建成了超过200m、 300m的高层建筑。1990年至今，世界上新建 的最高建筑，几乎全部集中在这一地区。n一般高度的高层建筑（80150米）更 是大量兴建n朝鲜平壤市的柳京饭店，地面以上101 层，高3054m，钢筋混凝土结构n位于马来西亚吉隆坡的双塔高层建筑，85层，高450m，钢筋混凝土结构n预期21世纪，亚洲将成为新的高层建筑 中心柳京饭店马来西亚双塔楼： 88层，450米，框筒结构，1996年建成。台北101 101层，508米。预计2004年9月完工， 实际2004年12月31日竣工(1)世界高层

10、建筑委员会1972年建议，将高层 建筑划分为以下四类：H第一类：916层，高度不超过50m;H第二类：1725层，高度不超过75m;H第三类：2640层，高度不超过100m;H第四类：40层以上，高度100m以上。2-2 高层建筑的特点1、高层建筑的分类：n我国高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ 3-2002)规定：n10层及10层以上的民用建筑和总高 度超过28m的公共建筑及综合性建筑 为高层建筑。(2)我国对高层建筑的分类：2 高层建筑的特点A.高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定 性的作用。B.动力反应不可低估； C.结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响 加剧； D.

11、材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。n荷载效应的最 大值(轴力N、 弯矩M和位移 )可用下列式 子表达：nN=WH=f(H)nM=qH2/2 = f(H2)n=qH4/8EI =f(H4)高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计 起着决定性的作用。n内力或位移n =f(H4)n M=f(H2)n N=f(H)n n Hn n 结构内力、位移与高度H的关系2-32-3高层建筑的结构类型高层建筑的结构类型一、钢结构二、钢筋混凝土结构三、组合结构一、钢结构1 我国钢结构的发展概况古代文明：铁塔、铁桥 建国20世纪90年代中期：节约钢材 96年：合理使用钢材桥梁 公共建筑 厂房 住宅2 钢结构的特点和

12、应用范围(1) 钢结构的特点 强度高、重量轻 材质均匀 塑性、韧性好Es=2.0105 N/mm2Ec=(2.23.8)104 N/mm2砼 fc=(7.235.9) N/mm2Q235钢 fy=235 N/mm2 工业化程度高 拆迁方便 密闭性好 耐火性差 耐腐蚀性差150时强度无变化， 600 时强度约为0。 蛭石板、蛭石涂层或石膏板防护除锈、涂漆 定期维护钢结构的建造过程：工厂制造工地安装(2) 钢结构的应用范围1)大跨结构n拱结构n网架结构n膜结构n网壳结构n钢屋架结构n悬索结构n桥梁结构网架结构拱 结 构膜 结 构深圳会展中心钢屋架结构网 壳 结 构国家大剧院天津奥林匹克体育场桥梁结

13、构悬 索 结 构国家体育场（鸟巢）预计2008年3月竣工国家体育场建 筑体形上像鸟 巢。可容纳8万 人。平面为椭 圆形,长轴340m 短轴292m。屋 盖中间有一个 146m76m的 开口，这部分 将设计成开合 屋盖。采用加 肋薄壁箱形截 面 ，总用钢量 达16万t 。天津奥林匹克体育场 2007年8月16日竣工“绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运” 建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6 层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000。屋顶结构采用钢桁架悬挑结构 。屋面桁架落地，形似露珠 。国家大剧院 位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近1

14、2公顷 ，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，大概2007年9月竣 工，历时8年。（争议很大）该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴 212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席 ）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采 用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口 均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设 计研究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。 2)重型厂房结构西安变压器厂（400t吊车）3)承受动力荷载及 强大地震作用的结构4)

15、高耸结构及高层建筑上海环球金融中心 预计2008年初竣工由日本森大厦株式会社的全额 子公司森海外株式会社及日本 具有代表性的银行、保险公司 、商社等36家企业，偕同政府 系统机构日本海外经济协力基 金(OECF)联合投资的上海环 球金融中心，总投资逾750亿 日元。位于陆家嘴金融贸易区 ，建筑总面积335,420平方米 ，地下3层，地上94层。建成 后的高度达460米 。总用钢量 26000t，钢筋混凝土核心筒， 外框钢骨混凝土及钢柱，目前 正在施工基础。上海金茂大厦 金茂大厦是由中国上海对外贸 易中心股份有限公司独家投资 5.6亿美元建设的一座88层的 超高层大厦，建筑高度420.5 米，建筑面积28.9万平方米， 于1998年8月28日竣工。 总用 钢量14000t，钢筋混凝土核心 筒，外框钢骨混凝土及钢柱。 设计者为美国S.O.M事务所。 央视新台址央视新台址建设工 程位于北京朝阳区 东三环中路、北京 商务中心区的核心 地段，占地面积 18.7万平方米，