多高层结构设计第二章
高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)

六.截面尺寸初估(方案设计和初步设计时)
1.柱截面:
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载:框架、框-剪12~14kN/m2; 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13~16
N Q S Qn
结1.1 构~ 体 系 系数 1.2
3.适用范围:适用于200m以下的超高层
代表作品及平面:
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五.结构体系(抗侧力体系)的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平 续 转换构件(梁、桁架等)向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80%
五.设置变形缝的原则
1.设置原则:
1)尽量不设缝,而调整平面形状、尺寸和结构布置, 采取构造和施工措施。 2)设缝时,应形成独立的结构单元,保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面:
由高跨比控制:P18表2.9
注意:梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚: 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层:80-140 顶层现浇板:≥120,宜双层双向配筋 地下室顶板:≥160
高层建筑的结构体系ppt课件

B、构造的优缺陷: 优点 :
①建筑平面布置灵敏,分隔方便; ②施工简便,设计合理时构造有较好的塑性变形才干; ③外墙采用轻质填充资料时,构造自重小。
缺陷:侧向刚度小,抵抗侧向变形才干差。限制了 框架构造的建造高度。
C、构造的位移特征: 框架构造在程度力作用下的受力变形特点:侧 移两部分组成:梁柱弯曲变形产生的侧移和柱轴向变 形产生的。 程度荷载作用下,框架梁柱中的内力有弯矩、剪 力和轴力,在弯矩作用下,梁柱发生弯曲,且有反弯 点,梁柱弯曲引起框架的整体侧向位移。框架构造下 部的梁柱内力大,层间变形大,愈到上部层间变形愈 小,框架的整体变形呈现剪切型。
剪力墙间距〔m〕(取较小值)
表2-1
抗震设防烈度
楼、屋盖类 型
非抗震设计
6度、7度
8度
9度
现浇
5.0B,60
4.0B,50
3.0B,40
2.0B,30
装配整体
3.5B,50
3.0B,40
2.5B,30
-
注:1.B为楼面宽度,单位为“m〞; 2.现浇层厚度大于60mm的叠合楼板可以作为现浇板思索。
框架-剪力墙构造体系中,剪 力墙布置应留意以下几点:〔分散、 均匀、对称、上下贯穿、带翼缘〕
筒体构造
巨型框架构造
框架-筒体 构造
筒中筒构造 成束筒构造
2.2.3 高层建筑竖向承重构造的 选型 •1、框竖架向构造承体重系构造的类型及特点
• 剪力墙构造体系 • 框架-剪力墙〔框架-筒体〕构造体系 • 筒中筒构造体系 • 多筒体系——成束筒和巨型框架
• 框架构造体系
A、构造构成 框架:梁和柱刚结而成的平面构造体系。框 架接受构造的竖向和程度作用,称为框架构造体 系。从施工方面看,可以是整表达浇也可以是装 配式或装配整体式。
多高层建筑结构设计第三版课程设计

多高层建筑结构设计第三版课程设计一、设计背景在现代城市化进程中,高层建筑越来越多地出现在人们的视野中。
然而,高层建筑的结构设计不仅需要考虑使用功能和安全性,还需要考虑能源消耗和环境保护等方面。
因此,本课程设计旨在通过探索高层建筑的结构设计来提高学生对现代建筑的认识和理解,并培养学生对于能源环境的关注能力。
二、设计目标1.掌握高层建筑结构设计的基本原理及方法;2.熟悉现代高层建筑结构材料的特点和使用方法;3.熟悉高层建筑结构设计的新技术、新材料和新工艺;4.发展创新意识和解决问题的能力。
三、设计计划1. 第一阶段:课程介绍及基础知识1.1 课程介绍在本阶段,我们将介绍课程的目标、学习方法及评估方式。
同时,我们也会对高层建筑结构设计的相关背景,历史和现状进行了解。
1.2 基础知识在本阶段,我们将介绍高层建筑的概念,高层建筑结构设计的基本原理和方法。
我们将引导学生熟悉高层建筑的构造、材料和建筑机械设备。
2. 第二阶段:结构材料与构造2.1 结构材料在本阶段,我们将介绍主要的结构材料,包括混凝土、钢筋混凝土、钢材、玻璃等,在讲述材料的物理及力学性质的基础上,探究其在建筑结构设计中的应用。
2.2 结构构造在本阶段,我们将介绍高层建筑的结构构造,深入研究高层建筑的结构布局和结构设计的规范。
我们鼓励学生通过实践来理解结构构造,包括高层建筑中不同构造的优缺点、熟悉结构施工过程,并了解结构故障可能的原因。
3. 第三阶段:结构设计计算3.1 结构设计规范在本阶段,我们将介绍高层建筑结构设计的规范,包括设计原则和基本规范。
3.2 结构设计计算在本阶段,我们将介绍高层建筑结构设计的计算方法和技术,包括求解荷载、建筑材料的应力分析、梁柱设计与分析、承重墙的设计与分析等。
4. 第四阶段:创新设计实践4.1 设计项目在本阶段,我们将选择一个具体的高层建筑设计项目,供学生们进行分组实践。
4.2 设计实践在本阶段,学生们将按照自己的分组和角色进行创新设计,包括设计方案、施工图等方面,全面掌握高层建筑结构设计思路和实践业务。
钢多高层结构设计手册

钢多高层结构设计手册钢多高层结构设计手册第一章:引言1.1 本手册的目的和范围本手册旨在为工程师和设计师提供一套完整的、系统的高层钢结构设计指南,以确保高层建筑的结构安全、稳定性和经济性。
本手册适用于超过30层的高层钢结构建筑设计和施工,并且概述了一些与空间结构和特殊结构相关的内容。
1.2 现行标准和规范高层建筑的设计必须符合国家和地区的建筑设计标准和规范要求。
本手册将根据最新的标准和规范提供设计建议,并指出其中的变化和差异。
1.3 本手册的结构本手册共包括八个章节,分别是:引言、材料、结构设计、节点设计、振动控制、防火设计、耐震设计和施工。
每个章节将逐一详细介绍相关的设计原则、计算方法、核心技术和注意事项。
第二章:材料2.1 钢材的选用和使用选取合适的钢材对于高层钢结构的设计和施工至关重要。
本章将介绍常用的结构钢种类、性能、优缺点,以及如何进行合理的材料选择。
2.2 钢材的特性与应用钢材的强度、延展性、疲劳性等特性对于高层钢结构的设计和施工具有重要影响。
本章将介绍钢材的力学特性,如强度、刚度、韧性等,并探讨其在高层结构中的应用。
2.3 钢材的预应力控制预应力技术在高层钢结构中具有重要的应用价值。
本章将介绍预应力的原理、方法和控制要点,并提供实际计算案例。
第三章:结构设计3.1 弹性设计基本原理弹性设计是高层钢结构的基本设计原则。
本章将介绍弹性设计的基本概念、假设条件和计算方法,并提供详细的计算流程和示例。
3.2 塑性设计基本原理塑性设计在高层钢结构设计中具有重要的应用价值。
本章将介绍塑性设计的原理、方法、局限性和计算要点,并提供实际计算案例。
3.3 极限状态设计基本原理极限状态设计对于高层钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本章将介绍极限状态设计的基本原理、设计要求和计算方法,并提供详细的计算流程和示例。
第四章:节点设计4.1 节点设计基本原理节点是高层钢结构的重要组成部分,对于整体结构的性能和稳定性起着至关重要的作用。
第二章 高层建筑造型设计

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高层建筑设计与技术
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(四)运用曲面和斜面造型 曲面具有方盒子所难以比拟的的表现 力,运用曲面造型也是后现代时期高 层建筑造型中一种大胆的风格。如纽 约3号大街57号办公楼、伊利诺斯州 中心
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这一时期,纽约的高层式样中古典风格占了 上风:在高层建筑上提倡古典三段式处理, 搬用了古典柱式、浮雕、线脚、檐口等,外 观比芝加哥高层要富丽堂皇、壮观。古典风 格的流行有两个原因: 其一,纽约的建筑师几乎都是巴黎艺术学院 的毕业生,受传统古典建筑的影响很深。 其二,纽约的高层建筑大多是大公司的本部 办公楼,高楼成了表现公司实力的象征,都 想争取建成世界第一高楼。
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匹兹堡平板玻璃 公司大楼
费城自由广场双塔大厦
亚特兰大桃树街 191号大厦
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(二)对历史形式的抽象表现 在后现代主义的建筑师中,P· 约翰逊与格雷夫斯 在高层建筑中的作品具有里程碑的意义。在对文 脉的发掘和表达中,他们喜欢把过去有过的一部 分表现方法引用过来,以抽象的符号形式运用于 自己的设计中,如通过传统的三段式立面和装饰 上的山墙、柱头、色彩等进行隐喻,表达建筑形 象中对历史文脉的探寻和延续。而这种方式因其 注重抽象的装饰性,往往被人说成是“没有根基 的历史的符号性装饰”而加以抨击。并以此认为 后现代主义没有在原有的基础上继续前进,陷入 了符号拼贴的游戏,把当代建筑引入了误区。
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多、高层房屋结构的分析和设计计算

对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构,基本 自振周期可用下列公式近似计算:
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时,结构的基本自振周期按经验公式估算: n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s (Ⅱ类场地,第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg)地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s)地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构,振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合,并应符合下列规定: (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) :
突出屋面的小塔楼,应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物:底部剪力法计算顶部突出物的地震作用, 可按所在的高度作为一个质点,按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后,设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层,但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1:
(3)竖向地震作用
结构力学第二章结构的几何组成分析

链杆法
链杆选取
选择适当的链杆,作为分析的基本单元。
约束条件分析
分析链杆的约束条件,确定结构的几何特性。
几何组成判定
根据链杆的几何特性和约束条件,判断结构 的几何组成。
混合法
1 2
方法选择
根据结构特点,选择刚片法或链杆法进行分析。
综合分析
综合运用刚片法和链杆法,对结构进行几何组成 分析。
3
结果判定
常变体系
在荷载作用下,体系的几何形状会发生变化,且这种变化是持续的。例如,一个由三个链杆连接的刚片,在荷载 作用下会持续发生变形。
03
几何组成分析方法
刚片法
刚片选取
选择适当的刚片,作为分析的基本单 元。
自由度计算
几何不变体系判定
根据约束条件,判断结构是否为几何 不变体系。
计算各刚片的自由度,确定约束条件。
结构力学第二章结构的几何组成分析
目录 Contents
• 几何组成分析基本概念 • 几何组成分析基本规则 • 几何组成分析方法 • 几何组成与结构性能关系 • 复杂结构几何组成分析示例 • 几何组成分析在工程应用中的意义
01
几何组成分析基本概念
几何不变体系与几何可变体系
几何不变体系
在不考虑材料应变的前提下,体 系的形状和位置都不会改变。
几何可变体系
在不考虑材料应变的前提下,体 系的形状或位置可以发生改变。
自由度与约束
自由度
描述体系运动状态的独立参数,即体系可以独立改变的坐标 数目。
约束
对体系运动状态的限制条件,即减少体系自由度的因素。
刚片与链杆
刚片
在力的作用下,形状和大小保持不变 的平面或空间图形。
高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定

A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架,板柱—抗震墙
5
框架—抗震墙
5
筒体,抗震墙,框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注:(1)当有大底盘时,计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起; (2)超过表内高宽比的体型复杂的房屋,应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B,一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比,对突出建筑物平面 很小的局部构件(如楼梯间、电梯间等),一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时, 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件,也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时,框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构,剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时, 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖, 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • (1)为了保证楼盖的平面内刚度,现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时, 其收进或挑出部分的尺 寸限制为:上部楼层收进时, 且 H 1 / H > 0.2 时, 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ; 上部楼层外挑时, 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
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高层建筑的结构选型
竖向承重结构选型(抗侧力体系)
框架结构 剪力墙结构 框架—剪力墙结构 筒体结构 其它结构体系
水平承重结构选型(楼板体系)
单向板、双向板、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖
基础结构选型
独立基础、条形基础、筏形基础、箱型基础、桩基础
框架结构
房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。 房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。 纵向连系梁
横向主梁
柱
典型框架结构柱网平面布置
典型框架结构剖面示意图
框架结构特点
平面布置灵活,可形成较大的使用空间 施工简便,较经济 抗侧刚度小,侧移大 对支座不均匀沉降较为敏感
框架结构分类
按施工方法不同,框架结构可分为现浇式、 装配式和装配整体式三种。 在地震区,多采用梁、柱、板全现浇或梁柱 现浇、板预制的方案;在非地震区,有时 可采用梁、柱、板均预制的方案。
框架结构受力变形特点
框架结构的侧移一般由两部分组成: 1)水平力引起的楼层剪力,使梁、 柱构件产生弯曲变形,形成框架 结构的整体剪切变形Us; Us 2)由水平力引起的倾覆力矩,使 框架柱产生轴向变形(一侧柱拉 伸,另一侧柱压缩)形成框架结 构的整体弯曲变形Ub; 当框架结构房屋的层数不多时,其侧 移主要表现为整体剪切变形,整 体弯曲变形的影响很小。
框架—剪力墙结构平面布置
剪力墙布置原则:
与建筑功能相结合 数量不宜过多,以满足位移限值为宜 均匀对称,质量中心与刚度中心接近;在纵横 向数量接近;应贯通全高,上下刚度连贯而均 匀 外围布置,可以加强结构的抗扭作用
筒体结构
由一个或几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系
其它结构体系
各种结构体系的 最大适用高度和最大高宽比
第二章 结构选型与结构布置
高层建筑结构设计中的基本原则 高层建筑的结构选型 高层建筑的结构布置
高层建筑结构设计中的基本原则
基本要求: 基本要求: 具有必要的承载力、刚度和变形能力 避免因局部破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、 风荷载和地震作用的能力 对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强 结构的竖向和水平布置宜具有合理简单、规则、均匀、对称” 强调概念设计,不过分依赖计算结果
框架—剪力墙结构受力变形特点
框架-剪力墙结构体系以框架为主,并布置一定数量的剪力墙, 框架 剪力墙结构体系以框架为主,并布置一定数量的剪力墙,通过水 剪力墙结构体系以框架为主 平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。 平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担 大部分水平荷载,框架只承担较小的一部分。 大部分水平荷载,框架只承担较小的一部分。 在水平荷载作用下,框架的侧向变形属剪切型; 注:在水平荷载作用下,框架的侧向变形属剪切型;剪力墙的侧向变 形一般是弯曲型。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时 剪力墙结构时, 形一般是弯曲型。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架 剪力墙结构时,各层 楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致, 楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致,其侧向变形介 于剪切型与弯曲型之间,一般属于弯剪型。 于剪切型与弯曲型之间,一般属于弯剪型。
普通钢筋混凝土肋梁楼盖
肋梁楼盖传力路径 及梁板计算简图
井式楼盖
密肋楼盖
无梁楼盖
组合楼盖
高层建筑楼面结构选型
基础结构选型
柱下独立基础 交叉梁基础 筏形基础 箱形基础 桩基础 复合基础
柱下独立基础 梁板式筏形基础
箱型基础
桩基础
高层建筑的结构布置
高层建筑结构的平面布置 高层建筑结构的竖向布置 高层建筑结构的变形缝设置
平面布置
规则性
平面宜简单、规则 平面长度不宜过长 突出部分宜减小 凹角部分应采取加强措施
对称性
核心筒位置要居中或对称 抗震墙沿房屋周边布置(较大抗扭刚度和抗倾覆能力)
建筑平面限制
规范:平面不规则类型
第一类:扭转不规则
第二类:凹凸不规则
第三类:楼板局部不连续
竖向布置
立面变化要均匀 避免“柔弱”底层 顶层大厅的改善
避免主体与裙房过大的沉降差 减小结构温度应力 避免地震时结构间的相互碰撞
注:必要时可以三缝合一。 必要时可以三缝合一。
A级高度与B级高度 对B级高度的高层建筑,采用更严格的计算和构造措施, 且须通过抗震专项审查 平面和竖向不规则结构及Ⅳ类场地土(软土)上的结 构,最大适用高度应适当降低
水平承重结构选型(楼板体系)
作用:承受楼屋面竖向荷载,传递水平力 分类:
普通钢筋混凝土肋梁楼盖(单向板、双向板、井式和密肋楼盖) 无梁楼盖(有柱帽、无柱帽) 组合楼盖(压型钢板—混凝土组合楼盖、钢梁—混凝土组合楼盖和网 架楼盖)
框架侧向变形
剪力墙结构
房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。 房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。
剪力墙结构平面图
典型剪力墙结构平面布置
剪力墙结构特点
抗侧刚度大,侧移 小 室内墙面平整 平面布置不灵活 结构自重大,地震 作用大 施工较麻烦,造价 较高 剪力墙侧向变形
剪力墙结构受力变形特点
在竖向荷载作用下,剪力墙是受压 的薄壁柱; 在水平荷载作用下,剪力墙则是下 端固定、上端自由的悬臂柱。 注: 1)剪力墙结构属于刚性结构, 对于高宽比较大的剪力墙,侧向变 形呈弯曲型。 2)剪力墙结构水平承载力和 侧向刚度均很大,侧向变形较小。
按照长宽比分类: 按照长宽比分类: Hw/bw<3:异形柱; Hw/bw=3~5:小墙肢短肢剪力墙 Hw/bw=3~5 Hw/bw=5~8:短肢剪力墙 Hw/bw>8:普通剪力墙 短肢剪力墙抗震性能较差,规范有具体规定 限制其应用和增加抗震要求。
框架—剪力墙结构
为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向 刚度大的特点,当建筑物需要有较大空间, 刚度大的特点,当建筑物需要有较大空间,且高度超过 了框架结构的合理高度时, 了框架结构的合理高度时,可采用框架和剪力墙共同工 作的结构体系。 作的结构体系。
立面变化要均匀
规范:竖向不规则类型
第一类:侧向刚度不规则
第二类:竖向构件不连续
第三类:楼层承载力突变
基础埋置深度及地下室设置
(1)天然地基或复合地基,可取房屋高度 的1/15。 (2)桩基础,可取房屋高度的1/18。 高层建筑宜设地下室。
变形缝设置
温度缝(伸缩缝) 沉降缝 抗震缝
沉降缝 伸缩缝 防震缝