高层建筑设计理论第1章.ppt

1、第第1章章 概述概述1.1高层建筑概念1.2高层建筑的结构体系1.3高层建筑结构新技术应用1.11.1 高层建筑的界定高层建筑的界定 高层建筑有什么特点？或者说什么样的建筑算作高层建筑？对于这一问题，世界各国有不同的划分标准，或者说不同的国家有不同的规定。1972年召开的国际高层建筑会议制订了如下的划分标准：多层建筑 8层 第一类 916层 高度50高层建筑 第二类 1725层 高度75m 第三类 2540层高度100超高层建筑 40层高度100m高层建筑的定义高层建筑的定义 v高层民用建筑设汁防火规范GB50045-95：大于等于10 层或大于等于24mv民用建筑设计通则JGJ37-87与G

2、B50045-95规定相同v民用建筑设计通则（GB 50352-2005）规定：10层及10层以上的住宅建筑和建筑高度大于24m的其他民用建筑（不含单层公共建筑）为高层建筑；v高层建筑混凝土结构技术技规程JGJ3-2010：10 层及10 层以上或房屋高度超过28m 的住宅和建筑结构和房屋高度大于24m 的其他高层民用建筑结构。全球第一高楼迪拜塔(828m)广州新电视塔(610m)世界最高十大建筑世界最高十大建筑 1.哈利法塔（Burj Khalifa，阿拉伯语:?1?80?，Khalifa Tower）原名迪拜塔（阿拉伯语：?1?o，Burj Dubai），又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是位于阿

3、拉伯联合酋长国迪拜的一栋已经建成的摩天大楼，有160层，总高828米，比台北101足足高出320米。迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。2.哈利法塔与其他知名的高层建筑比较最高的建筑：828 米（2,717英尺）（先前为 美国北达科塔州高628.8 米（2,063 英尺）的KVLY 电视塔）3.最高的自立建筑：828 米（3,220英尺）（先前为加拿大国家电视塔-553.3 米（1,815 英尺）4.最多楼层数：162层（先前为已完成的西尔斯大楼110层、记录上最多的纽约世贸中心110层）5.最高混凝土结构：601.0

4、米（1,972 英尺）（先前为台北101屋顶-449.2 米（1,474 英尺）全球最高建筑前20位排名（2010前）排名 建筑名称 层数 高度（米）竣工年份 1：台北 台北101 101 508 2004 2：吉隆坡 佩特纳斯大厦 88 452 1996(双子星)3：芝加哥 西尔斯大厦 108 443 1974 4：上海 金茂大厦 88 421 1998 5：香港 国际金融中心第二期 88 415 2003 6：广州 中信广场 80 391 1997 7：深圳 地王大厦 69 384 1996 8：纽约 帝国大厦 102 381 1931 9：香港 中环广场 78 374 1992 10：香

5、港 中国银行大厦 72 369 199011：杜拜 阿联酉首领塔 54 355 2000 12：高雄 东帝士大厦 85 347 1997 13：芝加哥 阿摩珂大厦 83 346 1973 14：香港 中环中心 79 346 1998 15：芝加哥 约翰-汉考克大厦 100 344 1969 16：杜拜 阿拉伯塔酒店 60 321 1999 17：纽约 克莱斯勒大厦 77 319 1930 18：亚特兰大 国家银行广场大厦 55 312 1992 19：洛杉矶 第一洲际世界中心 75 310 1990 20：吉隆坡 电信大厦 55 310 2001 我国内地最高十大建筑我国内地最高十大建筑 上海

6、环球金融中心上海环球金融中心 上海上海460米米 101层层 2008年年 金茂大厦金茂大厦 上海上海 421米米 88层层 1998年年 中信广场中信广场 广州广州 391米米 80层层 1997年年 地王大厦地王大厦 深圳深圳 384米米 69层层 1996年年 上海世贸国际广场上海世贸国际广场 上海上海 333米米 70层层 2005年年 武汉国际证券大厦武汉国际证券大厦 武汉武汉 331米米 68层层 2005年年 赛格广场赛格广场 深圳深圳 292米米 70层层 2000年年 恒隆广场恒隆广场 上海上海 288米米 66层层 2001年年 明天广场明天广场 上海上海 285米米 55

7、层层 2003年年 武汉世贸中心武汉世贸中心 武汉武汉 273米米 58层层 1998年年 大鹏国际广场大鹏国际广场 广州广州 269米米 56层层 2004年年 天津高银Metropolitan（中国117大厦乃其地标建筑）【建设地点】：中国 天津【占地面积】：占地83万平方米【建筑面积】：规划建筑面积183万平方米【建筑造价】：预计投资270多亿元人民币【建筑层数】：地下3层 地上117层【建筑高度】：总设计高度约600米【建设地点】：陆家嘴金融中心区Z3-2地块【开工时间】：2008年【竣工时间】：2013年【占地面积】；2.03万平方米【建筑面积】：未知【建筑高度】：632米【建筑层数

8、】：127层【结构形式】：框架（钢）-核心筒【建筑造价】：70亿元 v高度超过100m时，不论是住宅建筑还是公共建筑，一律称为超高层建筑。日本则将5层到15层的建筑称为高层建筑，超过15层的建筑均为超高层建筑。v事实上，究竟什么样的建筑算作高层建筑，应该视建筑的结构体系受力特点而定。如果建筑的结构体系，在侧向力的作用下，表现出了高层建筑的受力特点，则不论其高度如何，应该按照高层建筑来对待。1.2 高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系 v框架结构体系框架结构体系 由梁、柱构件组成的结构称为框架。整幢结构都由粱、柱组成，就称为框架结构体系，有时称为纯框架结构。框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可以

9、做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业室、教室等。需要时，可用隔断分隔成小房间，或拆除隔断改成大房间，因而使用灵活。外墙用非承重构件，可使立面设计灵活多变。如果采用轻质隔墙和外墙，就可大大降低房屋自重，节省材料。框架侧向变形 框架结构典型平面框架结构典型平面 图图1-6a 北京长城饭店（北京长城饭店（22层）层）v剪力墙结构体系 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。墙体同时也作为维护及房间分隔构件。剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的。主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。为了克服上述弱点，减轻自重

10、，并尽量扩大剪力墙结构的使用范围，应当改进楼板做法，加大剪力墙间距，做成大开间剪力墙结构。下述两种结构是剪力墙结构体系的发展，可使其应用范围扩大。剪力墙结构变形 1底部大空间剪力墙结构 2跳层剪力墙结构 图图1-10a 北京国际饭店北京国际饭店v框架一剪力墙结构框架一剪力墙结构(框架一筒体结构框架一筒体结构)体系体系 在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，就组成了框架一剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架一筒体结构体系。简体的承载能力、侧向刚度和抗扭能力都较单片剪力墙大大提高。框架框架-剪力墙协同工作剪力墙协同工作 图图1-12a

11、北京西苑饭店（北京西苑饭店（29层，层，93.06m）图图1-16a 上海联谊大厦（上海联谊大厦（29层，层，106.5m）图图1-16b 上海联谊大厦结构图上海联谊大厦结构图v筒中筒结构 筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。上面提到的用剪力墙围成的筒体称为实腹筒。在实腹筒的墙体上开出许多规则排列的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒，它实际上是由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。如果筒体的四壁是由竖杆和斜杆形成的桁架组成，则称为桁架筒。筒体最主要的特点是它的空间受力性能。无论哪一种筒体，在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬臂构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和

12、承载力，并具有很好的抗扭刚度。这里将着重通过对框筒受力特点的分析，了解筒体的特点。(a)实腹筒 (b)框筒 (c)桁架筒 (d)筒中筒 图图1-9 筒体类型筒体类型v多筒体系成束筒及巨形框架结构 当采用多个简体共同抵抗侧向力时，成为多筒结构，多筒结构可以有两种方式：1成束筒成束筒 两个以上框筒(或其他筒体)排列在一起成束状，称为成束筒。2巨形框架巨形框架 利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨形梁相连，筒体和巨形梁即形成巨形框架 希尔斯大楼希尔斯大楼 各种结构体系适用高度各种结构体系适用高度 高层建筑的发展简介高层建筑的发展简介 高层建筑的发展大致可以分成古代高层建筑和现代高层建筑两部分。

13、在古代，高层建筑主要是寺庙或纪念性建筑，结构形式大都是木结构或砖石结构。如砖塔，许多砖塔经受了上千年的风吹雨打和地震的摇撼而屹立至今，足见其设计和施工的高超技术。河北定县开元寺塔河北定县开元寺塔 真正意义上的高层建筑，却是自真正意义上的高层建筑，却是自从从18851885年年美国芝加哥市建成美国芝加哥市建成1010层高的家庭生命保险大厦层高的家庭生命保险大厦开始的。此后开始的。此后1010年中年中,在芝加格和纽约相继建成在芝加格和纽约相继建成了了3030幢类似的高层建筑，尤其是幢类似的高层建筑，尤其是18951895年奥提斯年奥提斯（OtisOtis）安全电梯的投入应用，对高层建筑的安全电梯的

14、投入应用，对高层建筑的发展起到了巨大的推动作用。发展起到了巨大的推动作用。20世纪世纪30年代，年代，是现代高层建筑发展的第一个高潮。是现代高层建筑发展的第一个高潮。1931年建年建成的纽约帝国大厦，成的纽约帝国大厦，102层，高度层，高度381m,保持了保持了世界最高建筑记录长达世界最高建筑记录长达41年之久。该建筑为钢年之久。该建筑为钢结构，采用了框架结构体系。结构，采用了框架结构体系。19291933年美国经济发生年美国经济发生严重经济危机，严重经济危机，1939年第二次年第二次世界大战全面爆发，使得高层建世界大战全面爆发，使得高层建筑的发展几乎处于停顿状态。二筑的发展几乎处于停顿状态。

15、二战后，随着钢材焊接技术的成熟战后，随着钢材焊接技术的成熟和发展，尤其是和发展，尤其是60年代美国人年代美国人坎恩（坎恩（Fazler Khan）提出的提出的框框筒体系，为建造超高层建筑提供筒体系，为建造超高层建筑提供了理想的结构形式了理想的结构形式.从框筒体系从框筒体系中衍生出来的筒中筒、成束筒等中衍生出来的筒中筒、成束筒等结构体系，将高层建筑的发展推结构体系，将高层建筑的发展推向了第二个高潮。在美国出现了向了第二个高潮。在美国出现了一批一批100层以上的超高层建筑。层以上的超高层建筑。如如1969年芝加哥建成了年芝加哥建成了100层、层、高高344m的汉考克大厦；的汉考克大厦；1972年年

16、纽约建成了纽约建成了110层、高层、高417m的的世界贸易中心；世界贸易中心；1974年芝加哥年芝加哥又建成了又建成了110层、高层、高443m的西的西尔斯大厦。其中，西尔斯大厦作尔斯大厦。其中，西尔斯大厦作为新的世界最高建筑，享誉为新的世界最高建筑，享誉22年之久。年之久。日本是一个地震多发生国家，从抗震防灾角度日本是一个地震多发生国家，从抗震防灾角度出发，政府曾规定房屋高度不得超过出发，政府曾规定房屋高度不得超过31m。自从自从1 1965年取消此项规定后，高层建筑在日本也得到了年取消此项规定后，高层建筑在日本也得到了充分的发展。充分的发展。我国的高层建筑的真正发展是在新中国成立以后。在我

17、国的高层建筑的真正发展是在新中国成立以后。在5060年代，年代，受当时经济条件的限制，高层建筑规模小，发展速度也慢。受当时经济条件的限制，高层建筑规模小，发展速度也慢。1968年建年建成的广州宾馆，成的广州宾馆，27层，高层，高88m,采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，是采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，是60年代我国建成的最高建筑。年代我国建成的最高建筑。70年代以后，高层建筑在我国的发展速度年代以后，高层建筑在我国的发展速度逐渐加快。逐渐加快。1974年建成的北京饭店东楼，年建成的北京饭店东楼，19层，高层，高87.15m，采用现浇采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，是当时北京市最高的建筑。钢筋混凝

18、土框架剪力墙结构，是当时北京市最高的建筑。改革开放以后，国民经济的发展为高层建筑的发展创造了充分的经济基础，科学技术的发展又提供了技术条件，高层建筑，甚至是超高层建筑在全国各地像雨后春笋般地矗立了起来。1985年，深圳建成了63层、高158.65m的国际贸易中心大厦；两年后，63层、高200m的广州国际大厦和57层、高208m的北京京广中心大厦又相继开工。直到1998年，88层、高420.5m的上海金茂大厦的建成，标志着我国高层建筑的建设水平已经达到了世界先进水平。1.3 高层建筑结构新技术的应用(1)采用高压喷射注浆法对桩基础因承载力不足而进行的加固处理。其加固效果明显，质量保证。(2)强夯碎石桩法(3)CFG桩复合地基加固处理。(4)静压桩托承结构加固地基基础，是通过采用静压方式沉庄，并使桩穿越软弱下卧层而达到深层硬地基。然后通过在桩顶上部设置钢筋混凝土托承；梁将原地基托承，从而分担原地基负荷，阻止建筑物不均匀沉降继续发展。(5)钢筋混凝土预制短柱加固软地基。其桩身强度大、耐久性好；桩的制作质量容易保证；单桩承载力高；施工方便；桩身质量容易保证。(6)钻孔灌注桩在施工的应用。(7)砖面板加筋土挡墙的应用。(8)碎石砂工艺参数及其在混凝土的应用。(9)高活性矿渣微细粉在工程中的应用。(10)CRS减水剂在高层建筑中的应用。本章结束