高层建筑设计基本概念
高层建筑标准层设计
梯间或防烟楼梯间前室。当层数不超过4层且未采用扩大的封闭楼梯间 或防烟楼梯间前室时，可将直通室外的门设置在离楼梯间不大于15m处。
2.2.2 功能房间的大小及特殊房间的位置
• 高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等， 其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过30m；其它房 间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m。
• 我国对高层建筑的规定： 高度超过27m的居住建筑及高度超过24m的其它民用建筑。
高层建筑的优点
• 少占土地 • 节约市政工程投资（一定容量内） • 地下层可做防空避难所 • 成为城市重要景观
高层建筑的问题
• 垂直交通问题：能否使人群有条不紊地上下，并保证安全，是设 计须解决的主要问题之一。
• 结构问题：在风力作用下，建筑物越高，侧向漂移越厉害。在减 少漂移方面，钢筋混凝土结构比钢结构更有利。
• 合理垂直贯穿——在若干个水平面之间，用一定形式、内容的垂直体 以某种方式贯穿其中。垂直体常包含有：结构支撑系统、电梯井、楼 梯井、管道井、围护构件、内部分隔构件等内容。
标准层布局与组合设计
• “核体”——楼梯、电梯、管井、设备辅助用房等，常常集中 布置，竖向贯通，并与相应的结构形式构成坚强的“核心”， 用以抵抗巨大的风力和地震侧移。
•1.规划层面的防火要求
——1.1、建筑物之间的间距 1. 2、消防车道
•2.建筑层面的防火要求
——2.1、防火分区 2. 2、疏散 2. 3、消防电梯 2. 4、防烟楼梯间 2.5、高层建筑疏散单元
1.1建筑物之间的间距
1.2消防车道
高层建筑结构设计复杂高层建筑结构设计
02
高层建筑结构设计的基本 要素
基础设计
01
02
03
地质勘察
对建筑所在地的地质条件 进行详细的勘察，为结构 设计提供基础数据。
基础类型选择
根据地质勘察结果，选择 合适的基础类型，如桩基 、独立基础等。
基础承载力设计
根据建筑荷载和使用要求 ，设计基础能够承受的承 载力。
主体结构设计
结构体系选择
根据建筑高度、功能和抗 震要求，选择合适的结构 体系，如框架结构、剪力 墙结构等。
结构施工工艺与质量控制
总结词
结构施工工艺与质量控制是高层建筑结构设计的关键 环节。合理的施工工艺和严格的质量控制能够保证结 构的稳定性和安全性，延长建筑的使用寿命。
详细描述
在高层建筑结构设计中，应充分考虑施工工艺的可行 性和质量控制的可靠性。首先，应制定详细的施工方 案，包括施工流程、施工方法、施工时间等方面的规 划。其次，应采用先进的施工技术和设备，提高施工 质量和效率。此外，还应建立严格的质量控制系统， 对施工过程中的关键环节进行监督和检测，确保施工 质量符合规范要求。同时，对于施工过程中的安全隐 患应及时处理和纠正，确保施工过程的安全性。
绿色水资源
采用雨水收集和利用系统，减少用水量。
绿色能源
利用太阳能、风能等可再生能源，降低能源 消耗和碳排放。
绿色建筑外观
设计美观、实用、与周围环境相融合的建筑 外观。
数字化设计与优化
数字化建模
利用计算机辅助设计软件进行 建筑结构建模，提高设计效率
和准确性。
数字化仿真
通过数值模拟技术对建筑结构进行 性能分析和优化，降低成本和风险 。
建筑高度
结构体系
风阻设计
《高层建筑结构设计》第2章_高层建筑结
际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面
风力的大小。 • 当风流经过建筑物时， 通常在迎风面产生压力（风荷
载体型系数用+表示），在侧风面及背风面产生吸力
（风荷载体型系数用-表示）。
• 风压值沿建筑物表面
的分布并不均匀， 如
右图所示， 迎风面的
风压力在建筑物的中
部最大， 侧风面和背
风面的风吸力在建筑
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用
2. 三水准抗震设计目标及一般计算原则
④ 一般计算原则
a) 一般情况下， 应至少在结构两个主轴方向分别考虑水平 地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度 大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震 作用。
b) 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双 向水平地震作用下的扭转影响。其他情况，应计算单向 水平地震作用下的扭转影响。
周期应根据场地类别和设计地震分组按附表8.5 采用，
计算8、9 度罕遇地震作用时， 特征周期应增加0.05ｓ。
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用 4. 反应谱理论
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
4. 反应谱理论
附表8.4 水平地震影响系数最大值
② 当建筑结构的阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线
的形状参数和阻尼比调整应符合下列要求：
a) 曲线水平段地震影响系数应取
。
b) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：
γ=0.9+(0.05 - ζ)/(0.3+6ζ)
式中 γ ——曲线下降段的衰减指数；ζ ——阻尼比。
高层建筑结构设计 课后习题解答(部分)
高层建筑结构课程习题解答土木工程学院二0一二年秋Chap11、高层建筑定义JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28ｍ的住宅建筑结构和房屋高度大于24ｍ的其他民用建筑，划为高层民用建筑。
1）层数大于10层；2）高度大于28m；3）水平荷载为主要设计因素；4）侧移成为控制指标；5）轴向变形和剪切变形不可忽略；2、建筑的功能建筑结构是建筑中的主要承重骨架。
其功能为在规定的设计基准期内，在承受其上的各种荷载和作用下，完成预期的承载力、正常使用、耐久性以及突发事件中的整体稳定功能。
3、高层按结构体系分类结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。
从结构体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构及巨型框架结构等。
Chap 21、为什么活荷载的不考虑不利布置？计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时，一般不考虑楼面及屋面竖向活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算的。
其一，在高层建筑中各种活荷载占总竖向荷载的比例很小，尤其对于住宅、旅馆和办公楼等，活荷载一般在1.5～2.5kN/㎡范围内，只占全部竖向荷载的10％～20％，因此活荷载不同的布置方式对结构内力产生的影响很小；其二，高层建筑结构是个复杂的空间结构体系，层数与跨数多，不利分布的情况复杂多样，计算工作量极大且计算费用上不经济，因此，为简化起见，在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置作内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数。
2、高层建筑结构抵抗水平力的构件有哪几种？各种构件有哪些类型（1）有：梁、柱、支撑、墙和筒组成；（2）梁：钢梁、钢筋混凝土梁、钢骨（型钢）混凝土梁；柱：钢柱、钢筋混凝土柱、钢骨（型钢）混凝土柱；钢管混凝土柱等；支撑有：中心支撑和偏心支撑等；墙：实体墙、桁架剪力墙；钢骨混凝土剪力墙等；筒有：框筒、实腹筒、桁架筒、筒中筒、束筒等；3、如何确定高层建筑的结构方案（1）、结构体系的确定：按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；（2）、构件的布置（3）、对构件截面进行初选；4、如何确定高层建筑的风荷载和地震作用；1、风荷载的确定：大多数建筑（300m 以下）可按荷载规范规定的方法计算；少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验）；规范规定的方法：0k z s z w βμμω=z β--基本风压；s μ--风载体型系数；z μ--风压高度变化系数；z β--z 高度处的风振系数；2、地震荷载分为：反应谱法和时程分析法；《抗震规范》要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况需要采用时程分析进行补充；5、减少高层建筑温差影响的措施是什么？减少温差影响的综合技术措施主要有：（1）采取合理的平面和立面设计，避免截面的突变。
土木工程知识点-高层建筑结构设计基本概念及设计步骤
土木工程知识点-高层建筑结构设计基本概念及设计步骤1.高层建筑结构的定义以上选自《高规》。
拿到一个项目首先要分清楚是否属于高层建筑结构，再进行下一步的工作，因为高层与多层在规范要求上有部分是不一样的（例如：整体指标的计算、抗震构造措施的变化等等）。
2.剪力墙结构体系剪力墙结构体系是由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向水平力的，利用建筑专业给定的墙体，布置钢筋混凝土墙（即剪力墙），从受力上讲剪力墙是一个悬臂板(平面内)。
（名称：抗规是抗震墙、高规是剪力墙、也称之为钢筋混凝土墙）剪力墙结构体系是指：剪力墙和由于剪力墙开洞而形成的连梁组成的结构。
连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。
一般在风荷载和地震荷载的作用.,连梁的内力往往很大。
连梁是第一道防线，能够很好地起到耗能的作用。
(高层剪力墙结构中梁的种类)要能够形象地理解连梁的工作原理：在水平力作用下，墙肢产生弯曲变形，连梁为了协调这种变形，产生内力，梁端产生的弯矩、剪力、轴力反作用于墙肢，约束墙肢变形，反复作用下，梁端形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度，不至于发生倾覆和倒塌，此即为延性破坏。
在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。
此种工作状态是最理想的状态，属于延性破坏，塑性铰的形成对耗能起到了很大的作用，而耗能能力的大小取决于塑性铰的转动能力。
此种情况一般出现在连梁跨高比较大的时候（不小于5，高规275页7.1.2建议宜大于6就是这个原因）。
而脆性破坏是指对于跨高比较小的连梁，刚度大，吸收的地震力也大，发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙。
这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，由于没有连梁的约束，可能导致结构的倒塌（根源在于转动能力很弱）。
连梁越柔，协调变形的能力越强，延性越好。
高层建筑的定义及分类
高层建筑的定义及分类高层建筑是指地面以上建筑高度较高的建筑物，通常指的是超过一定高度的建筑物，可以用来作为办公、商业、住宅等用途。
高层建筑在城市发展中起着重要作用，不仅能够节约用地资源，还能够提高城市的建筑密度，形成独特的城市风貌。
因此，高层建筑在现代城市规划和建设中扮演着重要的角色。
高层建筑根据用途和结构特点可以分为不同的类型，主要包括以下几种：1. 住宅建筑：住宅建筑是高层建筑中应用最广泛的一种类型，主要用于居住。
住宅建筑通常包括公寓楼、住宅楼、别墅等各种形式，在城市中起着承载人口、提供住房的重要作用。
近年来，随着人口增加和城市化进程加快，住宅建筑的需求不断增加，高层住宅建筑成为城市发展的重要组成部分。
2. 商业建筑：商业建筑是高层建筑中的另一种重要类型，主要用于商业活动。
商业建筑包括购物中心、写字楼、酒店等各种形式，为城市提供了多样化的商业服务和娱乐场所。
在商业活动日益繁荣的今天，商业建筑的需求不断增加，高层商业建筑成为城市商业中心的标志。
3. 办公建筑：办公建筑是高层建筑中应用较为广泛的一种类型，主要用于办公场所。
办公建筑包括写字楼、商务中心、科技园等各种形式，为企业提供了办公空间和配套服务。
随着经济发展和行业需求不断增加，办公建筑的规模和数量也在不断扩大，成为城市现代化发展的必要条件。
4. 文化建筑：文化建筑是高层建筑中的一种特殊类型，主要用于文化活动和艺术创作。
文化建筑包括剧院、图书馆、博物馆等各种形式，为城市文化生活增添了各种色彩。
在文化产业蓬勃发展的今天，文化建筑的需求不断增加，高层文化建筑成为城市文化中心的亮丽风景线。
总的来说，高层建筑在城市建设中扮演着重要的角色，不仅能够提高城市的建筑密度，还能够满足人们对各种功能需求的需求。
不同类型的高层建筑各有特色，在城市发展中起着不可替代的作用。
随着城市化进程的不断推进，高层建筑将继续发挥重要作用，为城市的现代化和文明化建设作出积极贡献。
高层民用建筑设计规范
环保材料
选用可再生材料 采用低能耗、低污染的建筑材料 优先使用本地材料 考虑材料的可回收性和再利用性
环保设备
节能设备：高层民用建筑应采用节能设备，如太阳能热水器、LED灯等。
空气净化设备：为提高室内空气质量，高层民用建筑应配备空气净化设备。
污水处理设备：高层民用建筑的污水处理应采用高效、环保的污水处理设 备。 垃圾分类与处理设备：高层民用建筑应设置垃圾分类与处理设备，实现垃 圾减量化和资源化利用。
添加 标题
高层民用建筑分为一类高层民用建筑和 二类高层民用建筑，其中一类高层民用 建筑高度大于54米，二类高层民用建筑 高度大于27米但不超过54米。
添加 标题
高层民用建筑设计必须符合国家现行相 关工程建设标准的规定，并应满足安全、 卫生、环保等要求。
添加 标题
高层民用建筑设计应遵循经济、适用、 美观、安全、绿色和可持续发展的原则。
汐公司
高层民用建筑设计 规范
单击此处添加副标题
汇报人：汐
目录
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01
高层民用建筑的定义和分类
02
高层民用建筑设计的基本要求
03
高层民用建筑的消防设计
04
高层民用建筑的节能设计
05
高层民用建筑的环保设计Fra bibliotek0601
添加章节标题
01
高层民用建筑的定义和分类
定义
添加 标题
高层民用建筑是指建筑高度大于27米的 住宅建筑和建筑高度大于24米的公共建 筑。
防标准。
抗震加固：对 现有高层民用 建筑进行抗震 加固，提高其
抗震性能。
建筑材料：采 用轻质、高强、 抗震性能好的 建筑材料，如 轻质板材、高 性能混凝土等。
高层建筑设计原理
地点
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芝加哥
纽约
芝加哥、纽 约
全球
全球
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• 高层建筑的优点与问题、及其控制方法
（一）高层建筑的优点 主要表现在五个方面：
1．高层建筑向空中、地下发展，可以少占土地，解决城市人口 剧增、用地紧张的问题。并且，节约的土地可供布置绿化、美化环 境；这些绿地在火灾、地震等紧急情况下可作安全隔离带和疏散用 地。
沙利文主持设计的“ 芝加哥C P S百货公司大楼” 描述了 ”高 层、铁框架、横向大窗、简单立面“等建筑特点，立面采用三段式： 底层和二层为功能相似的一层，上面各层办公室为一层，顶部设备 层。以芝加哥窗为主的网络式立面反映了结构功能的特点。芝加哥
CPS是芝加哥建筑学派中有力的代表作
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（二）高层建筑的问题 1．垂直交通问题 这是高层建筑大量人流、货物能否快捷上下，并保证安全的关键
所在，也是设计中建筑师的重要工作内容之一。 2．结构问题 高层建筑的结构问题主要是抵抗侧向风力、地震力，尤其是风力。 3．高层建筑的外观问题 处理不当，会造成严重的环境问题。从总体来说，既要处理好与
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高层建筑概论
（Chicago School） 美国最早的建筑流派，是现代建筑在美国的 奠基者。
芝加哥学派的鼎盛时期是1883年~1893年之间，它在建筑造型 方面的重要贡献是创造了“芝加哥窗”，即整开间开大玻璃，以形 成立面简洁的独特风格。在工程技术上的重要贡献是创造了高层金 属框架结构和箱形基础。
位于纽约 曼哈顿区5马路和6马路之间的洛克菲洛中心，由14幢高 楼组成，是处理较成功的世界上最集中的高层建筑群之一，历经十年 左右才建成。
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不确定的、不可预知的作用
• 地震的不确定、不可预知有多方面的含义。其一是指地 震发生的时间、地点、强度是不确定的、随机的。地震 是在毫无警告的情况下发生的。预期不会发生大震的地 方却发生毁灭性的地震，预期会发生地震的地方却没有 地震。按6度抗震设防的唐山，1976年地震达7.8级，损 失惨重。美国加州中部的Parkfield小镇，在20世纪90年 代前的100年间，每22年发生一次中等强度以上的地震， 当时估计下一次地震在1933年。80年代中，美国国家 地质调查局花费了大量财力、人力在Parkfield安装仪器 设备，希望能观察到地震前的预兆、预报地震，但1993 年过去了好多年，地震一直没有发生。
• 地震作用影响因素极为复杂，是一种随机 的，尚不能预见和准确计算的外部作用， 目前规范给出的计算方法是一种半经验半 理论的方法，结构抗震设计应该是概念设 计、计算设计和构造设计组成的系统设计。
• 由于地震的不可预见性及地震作用的不确 定性，抗震设防的结构必须重视概念设计。
一． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容
• 即使在超出弹性极限的情况下，仍具有塑性强度， 可以做到较大幅度的摇摆而不倒塌。为确保每一 个L型柔性筒都可以作为有效的独立抗震单元， 林同炎教授在L型筒的每面墙内的配筋几乎都是 一样。
• 马那瓜的大地震充分证实了林炎同教授这种先进 的概念设计思想的创造性和前瞻性。因为在上世 纪60年代初，世界抗震设计的经验还很不丰富， 工程师们的抗震知识普遍不足，正如美国ATC规 程编制者Ronald Sharpe所言：“到目前为止， 抗震设计尚不能称之为一门科学，而是一门艺术， 很多问题的解决要靠工程判断”。
不确定的、不可预知的作用
• 1995年前，日本一直认为东海会发生大震，但 1995年1月17日，毫无抗震防灾准备的大阪、神 户附近的淡路岛却发生了强烈地震，死亡8000多 人，经济损失近1000亿美元。地球上的任何一个 地方都有可能发生地震。地震不确定性的另一个 含义是指没有两次地震的特性是相同的，不同地 点同一地震的特性不同，同一地点不同地震的特 性也不同。地震的随机性，给建筑结构时程分析 时选用地震加速度时程带来困难。
• 林同炎教授在马那瓜美洲银行的多道防线、 刚柔结合的概念设计思想是由4个4.6m等边 的L型柔性筒（H/b=13.3＞＞7），通过每 层的连梁组成一个11.6m×11.6m的正方形 核心筒作为主要的抗震结构（见前图）。
• 在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下具有很大 的抗弯刚度（H/b≈5），为了预防未知的罕遇强 烈地震，林同炎教授在连梁的中部开了较大的孔 洞，一方面可以用来穿越通风管道，减少楼层的 结构高度；另一方面是有意识地形成该结构总体 系（第一道防线）中的预定薄弱环节，在未来遭 遇强烈地震时，通过控制首先在连梁开洞处开裂、 屈服、出现塑性铰，从而变成具有延性和耗能能 力的结构体系（第二道防线），即各分体系（L 型柔性筒）作为独立的抗震单元，则整体结构变 柔，自振周期变长，阻力增加，地震动力反应将 大大地减小，从而可以继续保持结构的稳定性和 良好的受力性能。
·中央银行与美洲银行对比
·中央银行与美洲银行对比
• 中央银行15层，框架结构，剪力墙较少， 抗侧刚度小，质量中心与刚度中心偏离， 在1972年尼加拉瓜地震中严重破坏。
地震作用的特点
• 地震对建筑物作用的特点，可以归纳为下 属三个方面。
• （1）不确定的、不可预知的作用 • （2）短时间的动力作用 • （3）有选择的破坏作用
一． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容
• “结构概念设计不是某种具体的方法，它贯 穿在结构设计的每一步骤，包括方案布置、 结构计算、结构构造等，它是结构工程师 的基本功”（方鄂华）
运用概念设计的典型案例。
• 马那瓜美洲银行。1972年12月23 日尼加拉瓜首 都马那瓜发生罕遇强烈地震，5000多人死亡，市 区1万多栋楼房夷为平地，而马那瓜当时最高的建 筑林同炎教授于1963年设计的18层、61m高的美 洲银行——一栋钢筋混凝土塔楼，虽位于震中， 在楼前的街道上出现了13mm宽的地裂缝，承受 着比当时设计规范（UBC，美国统一建筑规范） 所要求的地面运动水平加速度0.06g大6倍的地震 强度（0.35g，相当于里氏6.3～6.5级）而未倒塌， 甚至未严重破坏，则引起世界结构同行的高度重 视。
• 多层到高层是水平荷载起的作用由小到大 的量变过程，多层与高层建筑结构 没 有固定的界限，从结构的观点看，当水平 作用起主导作用时就可认为进入高层建筑 结构的范畴。我国规范将10层或28m以上 的建筑规定为高层建筑，这也是世界多数 国家习惯上的划分方法，便于划定规范的 适用范围。
Hale Waihona Puke ． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容
• 对于高层建筑，水平作用起主导地位。水 平作用有风荷载作用，有地震作用。在6度 抗震设防设计中，很多情况是风作用为控 制性工况，在7度以上抗震设防的结构设计 中地震作用是控制性作用，地震作用对高 层建筑危害的可能性也比较大，高层建筑 结构设计抗震设计是重点。
一． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容
• 概念设计涉及的面很广，从方案构思、结构布置 到计算简图的选取。从截面配筋到构件的配筋构 造都存在概念设计的内容，概念设计是相对于量 化的计算而言，通过力学规律、震害调研、实验 研究、工程实践经验建立设计概念、设计对策和 措施，它比量化计算更有效地从宏观上处理好结 构的安全问题。概念设计与计算相辅相成，由于 地震作用的不确定性，必须由概念设计作引导和 判断，计算设计需要在概念设计指导下完成。
高层建筑设计基本概念
侯善民
2008年11月
一． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容
• 1、高层建筑受力特点是水平作用占主导地 位，结构内力、位移与高度之间的关系中， 轴向力与高度成正比，弯矩与高度是两次 方关系，位移与高度是四次方关系。随着 高度的增加，水平荷载成为控制结构设计 的主要因素。
一． 概念设计是高层建筑结构设计 的重要内容