多高层结构设计第一章

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1、多高层建筑结构设计,班 级：2007土木工程 主讲教师：周晓青 博士,本学期学习重点章节,第一章 绪论 第二章 结构选型与结构布置 第三章 荷载与地震作用 第四章 结构设计的基本规定 第五章 框架结构设计 第六章 剪力墙结构设计 第七章 框架剪力墙结构设计,第一章 绪论,建筑结构设计中的总体问题 高层建筑的定义 高层建筑的历史与发展 多层与高层建筑结构的特点 本课程的学习要点,建筑结构设计中的总体问题,结构选型与结构布置 荷载与作用（恒、活、雪、风、地震、温度、不均匀沉降等） 计算简图 作用效应计算（内力、变形） 强度、刚度、稳定性、裂缝宽度、舒适度验算 构件设计（墙、柱、梁、板、基础等）,高

2、层建筑的定义,以高规（ 高层建筑混凝土结构技术规程 ）(JGJ 3-2002)的规定为准 10层及10层以上，或房屋高度超过28m 房屋高度指“室外地面以上至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度” 通常将高度超过 100m 或层数在 30 层以上的高层建筑称为超高层建筑。,高层建筑的历史与发展,古代高层建筑 近、现代高层建筑,古代高层建筑多为塔类，材料以砖、石、木材为主。,现代高层建筑,18841885年 美国Chicago 10层 铸铁与钢框架结构 第一座现代意义上的高层建筑,美国家庭保险大楼,家庭保险大楼（Home Insurance Building）建于1885

3、年，位于美国伊利诺伊州的芝加哥，楼高10层，42米，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55米。最后于1931年拆毁。(1885年到1890年最高),历史上的世界最高摩天大楼,世界大楼（New York World Building），是纽约市早期的一幢摩天大楼，完工于1890年，在1955年被拆除。它超过家庭保险大楼成为最高摩天大楼。世界大楼拥有地上20层，屋顶高94.2米，含尖顶高106.4米。它的屋顶高度记录于1894年被曼哈顿寿险大楼超越（虽然没有超过它的尖顶高度）。1899年其尖顶高度被公园街大楼超越。（1890-1894）,曼哈顿

4、寿险大厦（Manhattan Life Insurance Building）曾经是纽约市早期的一幢摩天大楼。它拥有348英尺（106.1米）高，18层，完成于1894年并于1904年有一次小幅度的扩建。它代表世界上第一幢高度超过100米大楼的标志。它于1930年被拆毁，改建为欧文信托银行总部大厦。（1894-1899）,公园街大楼（英语：Park Row Building）曾经是纽约市早期的一幢摩天大楼。在1899年完工至1908年胜家大楼完成之前的这段时间，它曾是世界最高的摩天大楼。高度119 米 (391 英尺)楼层30。（1899-1908）,费城大会堂（Philadelphia Ci

5、ty Hall）是美国费城的社区会堂，建于1901年，这只有9层高大楼楼高167米（548英呎）。建成后曾成为世界最高摩天大楼，7年后（1908年）被胜家大楼取代，但仍然是费城最高建筑物，直到1987年。现为美国国家历史地标（National Historic Landmark）之一，并设有官方网站。,胜家大楼（Singer Building） 位于美国纽约市曼哈顿百老汇自由街（Liberty Street），建于1908年，是美国胜家衣车的总部。大楼楼高612英呎（187米），楼层数47，建成后曾为世界最高摩天大楼，直到翌年（1909年）被同样位于曼哈顿大都会人寿保险大楼取代。最后于1968

6、年拆卸，成为世界最高已拆卸摩天大楼，直到2001年9月11日，世界贸易中心倒塌为止。（1908-1909）,帝国大厦（英语：Empire State Building），是位于美国纽约市的一栋著名的摩天大楼，共有102层，381米，塔尖449米。由Shreeve, Lamb, and Harmon建筑公司设计，1930年动工，1931年落成，只用了410天，它的名字来源于纽约州的别称帝国州（Empire State），所以英文原意实际上是“纽约州大厦”，而“帝国州大厦”是以英文字面意思直接翻译之译法，但因此帝国大厦的译法已广泛流传，故沿用至今。 （帝国大厦在1931年1972年曾是全世界最高的

7、大楼。）,纽约世界贸易中心（World Trade Center，1973年2001年9月11日）原为美国纽约的地标之一，位于纽约市曼哈顿岛上，在2001年9月11日发生的九一一袭击事件中倒塌。 世贸中心由日裔美籍的建筑师山崎实（Minoru Yamasaki）设计，由七座建筑组成，最明显的是110层、楼高417（北塔）和415米（南塔）的摩天大楼，北塔在1972年，而南塔在1973年完工，成为当时世界上最高的摩天大楼。但这个头衔并没有维持很久，很快就被西尔斯大楼取而代之。,韦莱集团大厦（Willis Tower），原名： “西尔斯大厦”，是位于美国伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼，楼高442.

8、3米，共地上110层，地下3层。大厦在1974年落成，超越纽约的世界贸易中心，成为当时世界上最高的大楼。落成至2009年7月16日前命名为“西尔斯大厦”（Sears Tower）。2009年7月16日正式更名为韦莱集团大厦。 韦莱集团大厦是由建筑师布鲁斯格雷厄姆(Bruce Graham)和结构工程师法兹勒汗(Fazlur Khan)所设计。 韦莱集团大厦在1973年1998年曾是全世界最高的大楼。98年之前的最高楼全部在美国。,双峰塔（英语：Petronas Twin Towers，或称佩重纳斯大厦、马来西亚国家石油大厦、国家石油双塔、双子塔），是两栋位于马来西亚吉隆坡市区内的摩天大楼，19

9、98年建成，曾经是世界最高的摩天大楼，直到2003年10月17日被台北101超越，但仍是目前世界最高的双塔楼，也是世界第5高的大楼。楼高452米，共地上88层，,台北101（TAIPEI 101）是位于台灣台北市信义区的一栋摩天大楼。天线尖顶509.2米1，屋顶449.2米，楼层数101。 台北101在2004年2009年曾是全世界最高的大楼。,哈里发塔，原称为迪拜塔，是位于阿拉伯联合酋长国的迪拜境内的摩天大楼，于2004年9月21日动工，总建筑师是芝加哥建筑事务所史基摩尔-欧文斯-梅瑞尔（Skidmore, Owings and Merrill，SOM）的亚德里恩史密斯（Adrian Smi

10、th）。是目前世界第一高楼与建筑，从2007年初开始已有玻璃帷幕安装，而金属外墙也于2007年6月开始施装，2010年1月4日造价15亿美元的哈里发塔建造完工正式启用，哈里发塔高度为828米（2,717英尺），楼层总数169层楼。哈里发塔自2010年起是全世界最高的大楼。,全世界最高的10栋建筑,1.哈里發塔，原称为杜拜塔，2010年1月4日造價15億美元的哈里發塔建造完工正式啟用，哈里發塔高度為828米（2,717英尺），樓層總數169層樓。,2. 台北101（TAIPEI 101）是位於台灣台北市信義區的一棟摩天大樓。由建築師李祖原設計，KTRT團隊建造，是世界已啟用的第二高摩天大樓（不含

11、天線）.天線尖頂509.2米，101层。 台北101在2004年2009年曾是全世界最高的大樓。,3.上海环球金融中心是位于中国上海陆家嘴的一栋摩天大楼，目前为中国大陆第一高楼1、世界第三高楼、世界最高的平顶式大楼，楼高492米，地上101层，开发商为“上海环球金融中心公司”，由日本森大楼公司（森）主导兴建。,4.环球贸易广场（International Commerce Centre，简称ICC）位于香港西九龙柯士甸道西1号。第一期（低层楼面）已于2008年9月落成，其余楼面预计于2011年至2012年落成。楼层：118层 总高：484米,5.双峰塔,是两栋位于马来西亚吉隆坡市区内的摩天大楼

12、，曾经是世界最高的摩天大楼，直到2003年10月17日被台北101超越，但仍是目前世界最高的双塔楼，也是世界第五高的大楼。楼高452米，共地上88层。,7.紫峰大厦也叫绿地广场.紫峰大厦（Greenland Square Zifeng Tower），位于中国江苏省省会南京市鼓楼区的绿地广场，是一座正在建造的摩天大楼，发展商是上海绿地集团及南京国资集团。该大厦已于2008年9月26日封顶，正式高度为450米，共有楼层89层，目前是世界第七高、中国第三高、大陆第二高的摩天大楼，为江苏省最高的摩天大楼。,8.韦莱集团大厦（Willis Tower），原名： “西尔斯大厦”，是位于美国伊利诺伊州芝加哥

13、的一幢摩天大楼，楼高442.3米，共地上110层，地下3层。大厦在1974年落成，超越纽约的世界贸易中心，成为当时世界上最高的大楼。落成至2009年7月16日前命名为“西尔斯大厦”（Sears Tower）。2009年7月16日正式更名为韦莱集团大厦。 韦莱集团大厦是由建筑师布鲁斯格雷厄姆(Bruce Graham)和结构工程师法兹勒汗(Fazlur Khan)所设计。,9.广州国际金融中心亦称广州西塔，位于中国广州市珠江新城西南部，毗邻花城大道和珠江西路。 有440米高，103层，为仅次于中国大陆第3高楼及广州的最高楼。,10.金茂大厦（Jin Mao Tower），又称金茂大楼，位于上海浦

14、东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，目前是上海第2高的摩天大楼，中国大陆第4高楼、世界第10高楼。大厦于1994年开工，1998年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的前任设计合伙人Adrian Smith所设计。,14 信兴广场，是一座摩天大楼。大楼位于深圳市罗湖区深南东路，是深圳市的重要标志。 因信兴广场所占土地当年

15、拍卖拍得深圳市土地交易最高价格，被称为“地王”，因此公众称之为地王大厦。大厦高69层，总高度383.95米，实高324.8米，是目前深圳第一高楼，也是目前世界第11高的高楼。大厦从1993年开始兴建，于1996年完工。 大厦的主要用途是办公室，而大厦顶层也有观光服务，可以俯瞰深圳市景。 深圳拟建中国第一高楼，“平安大厦”，高度646米。上海拟建“上海中心大厦”，632米。,1、水平荷载成为设计的决定性因素 1）竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比； 2）水平荷载产生的倾覆力矩与高度的二次方成正比。,多层与高层建筑结构的特点,2、侧移成为设计的控制指标 1）结构顶点的侧移 ut与结构高度

16、 H 的四次方成正比； 2）结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系； 过大侧移会使人产生不安全感； 使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用； 因P-效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。 3）必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。,3、 轴向变形的影响在设计中不容忽视 1）竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;,2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响； Houston 75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。,3）水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响 水平荷载作用下，使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。,4、延性成为结构设计的重要指标 1）延性表示构件和结构屈服后， 具有承载能力不降低、具有足够塑 性变形能力的一种性能。 2）延性系数：用来衡量延性的大小。 3）结构的抗震性能决