高层建筑结构设计特点

高层建筑结构平面布置原则
• 在满足功能前提下，结构平面 布置应简单，规则，对齐，对 称 ，力求平面刚度中心与质 量中心重合，减量减少两者之 间距离。宜采用方形，矩形， 圆形，Y形和三角形等。 • 对防震有要求的高层建筑， 平面长宽宜控制在一定范围内， 避免两端受到不同地震作用运 动产生复杂应力变化。同时， 平面中突出部位的长宽也需控 制，并在凹角处采用加强措施， 同时避免在拐角位置布置楼梯 间和电梯间。
• 裙房防火要求
• 1，高层建筑的底边至少有一个长边或 周边长度的1/4且不小于一个场边的长 度，不应布置高度大于5m,进深大于4m 的裙房，且在此范围内必须设置有直通 室外的楼梯或直通楼梯间的出口。 • 2，高层建筑之间及高层建筑与其他民 用建筑的防火间距， 应满足下表。 • 3，高层建筑的周围应设置环形车道。 当有困难时，可沿高层建筑的两个长边 设置消防车道， 宽度应≥4m，距离高 层建筑外墙宜＞5m,消防车道上空4m范 围内不应有障碍物。
• 当塔楼柱距过小而难以与地下车库柱网协调时，由于塔楼面积一般只 占地下车库面积的小部分，因此，地下车库与裙房在塔楼面积外的柱 网则可另行布置，以满足地下车库停车要求。但设计中应注意两组柱 网交接处的结构联系，并保证地下车库与塔楼必要的交通联系。
停车和行车的多种技术要求
柱网选择还应综合各种车和 行车的多种技术要求，满足因 停车方式、进出车方式、单车 道或双车道、转弯半径等不同 时的要求。
而高层建筑宝贵和高价的基地地面面积是不能满足大规模停车要求的。因此在高层 建筑功能布局中，大多将车库置于地下层。
Hale Waihona Puke •裙房地地上停车位设计要求
1，保证一定量的停车数量和面积。 2，停车场在视觉上应该有一定的隐蔽性，并结合绿 化设计。 3，停车场与步行系统，垂直交通的联系应方便，相 互距离尽可能缩短，且有一定的可视性或明确导向。 4，停车场的位置不能对消防扑救形成障碍。
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地下车库的特点
地下车库的必要性
随着高层建筑向地面上空不断发展，从建筑结构安全考虑，建筑物埋入地下的深 度也随之加大，地下室的深度和层数也进一步增加。高层地下室在满足结构要求的同 时，也为高层建筑的某些功能提供了足够的空间。设计中往往将汽车库及各类设备用 房安排在地下层中。 • 随着我国经济的发展，城市小轿车的数量剧增，而且相对集中于大城市，由此而带 来的停车压力明显增加。为解决这个日益突出的问题，建设部和各地城市规划管理部 门都对新建、改建楼宇提出了相应的停车量要求和指标，不同的使用功能有不同的停 车位要求。
侧移成为控制指标（刚度设计）
• 高层建筑在水平荷载作用下，结构侧向变形迅速增大， 并且与建筑高度四次刚成正比。因此在设计时，需要使建 筑物在水平荷载作用下侧移控制在某一限度内。 侧移与高层建筑的关系： 1，过大的侧向变形会使结构产生过大的附加内力，且与 位移成正比，形成恶性循环，加速建筑物倒塌。 2，过大的侧向变形会导致结构性的损坏或裂缝， 从而危 及结构的正常使用和耐久性。 3过大的侧向变形会使隔墙，围护结构， 幕墙， 电梯等各 种失眠出现破坏。 4过大的侧向变形会影响人的正常工作与生活。
地下车库的防火设计
地下车库火灾特点
• • 危害比在地面上要大得多 研究表明，在火灾中造成人员伤亡的主要因素是浓烟和与烟同时发生的有毒 气体。而地下车库属密闭空间，因此浓烟所造成的危害就更为明显，一方面 车库内一些轻质材料及防水材料等可燃物在助燃空气不足时燃烧，将大量发 烟，并伴生有毒气体。另一方面，由于缺乏自然通风，使烟迅速达到一定浓 度，短时间即可对人员造成极大的生命威胁。 疏散与消防更为困难 因空间大而封闭性强，人的方向感很差，在慌乱的情况下很容易迷路，火灾 发生后的混乱程度比地面上更严重，且规模越大，危险性越大。同时，火势 蔓延的方向和烟的流动方向与人员撤离走向一致，都是自下而上，火与烟的 扩散速度如果大于人员的疏散速度，就十分危险。消防扑救线路单一，只能 自上而下，扑救线路与火势又相冲突，烟和热气流汇集在出入口。这些不利 因素给消防人员进入地下灭火造成很大困难。 综上分析，地下车库防火的关键是遵循防患于未“燃”，立足于“自救”的 原则，做到“预防为主，防消结合”。
高宽比的限制
• 建筑的高宽比是指建筑总 高度与建筑平面宽度的比 值，它的数值大小和建筑 的抗震性能密切相关，如 果高宽比过大， 表明结构 比较柔软，在水平力的作 用下侧移较大，结构的抗 倾覆能力也越差。 A级高度是根据抗震设防烈 度以及建筑的结构形式给 出的一个高度限制。 B级高度建筑的尺寸限值、 抗震等级和抗震措施都比A 级高度要更加严格。
• 坡道位置
• 坡道在地下车库中的位置基本上有以下三种方式：即坡 道在车库主体建筑之内；坡道在车库主体建筑之外；坡 道一部分在车库内，一部分在车库外。三种情况各有优、 缺点，实际工程中应根据具体情况灵活处理。
• 汽车坡道剖面设计
• 当坡道坡度大于10%时，在坡道上下方变坡位置应设置缓坡段。这是 因为，当车辆穿过底部变坡点时，由于惯性引起车辆前端或后端擦地； 而坡道顶部若不设缓冲坡，驾驶员视测距离受限，穿越争坡的变化使 加强员与乘客感不到适。因此，坡道应逐步渡到较平的楼板面。缓坡 段的坡度为坡道坡度的1/2，直线坡道缓坡段水平长度不应小于3.6m， 曲线坡道不应小于2.4m。
• 综合几种停车方式的利弊，在高层建筑大面积、多跨的地下车库中， 应多采用垂直停车方式。而平行停车与斜角停车，仅应用于柱距较窄 的某些跨度内。
地下车库坡道设计
坡道类型
• 坡道的类型从基本形式上 可分为直线形坡道和曲线 形坡道。
• 在选择车库坡道类型时， 并没有固定的模式，由于 基地条件的复杂性，往往 难于采用单一类型的坡道， 常常出现折线形坡道或直 线与曲线相结合等坡道
竖向结构布置
• 建筑的竖向体型应力球规则， 均匀和连续。结构的侧向刚度 沿竖向均匀变化，由下至上逐 渐减小，不发生突变，减量避 免夹层， 错层，抽住以及过大 的外挑和内收情况。阶梯造型 的建筑对抗震最有利， 但应当 满足下面比例。此类建筑立面 尺寸变化率b/B≥0.75.在混凝土 高层建筑中当下面收进时，立 面尺寸变化率 b/B≥0.9，且水平 外调尺寸不宜大于4m.
与上部建筑柱网尺寸统一协调
• 高层建筑依功能或层数不同分为三类柱网，即塔楼柱网、裙房柱网、 地下车库柱网。 • 塔楼柱网应在这三类柱网中占统帅地位，地下车库柱网应服从塔楼柱 并与之统一；在允许的情况下，塔楼柱网选择也应考虑地下车库的需 求，而裙房柱网则应与上述二者相协调统一；柱网布置应尽量规整， 结构合理，有利于充分利用空间。
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地下车库设计
地下车库通道宽度
• 地下车库的通道宽度和车辆停放方 式有关。停放方式是指车辆在车位 上停放后，车的纵向轴线与行车通 道中心线所成的角度，一般有0度 （即平行停车）、30度、45度、60 度（即斜角停车）、90。（即垂直 停车）等。
地下车库停车方式
• 平行停车方式车辆进、出车位更方便、安全，但每辆车因进出需要而 占用的面积较大， • 斜角停车时进、出车校方便，所需转弯半径较小，相应通道宽度面积 较小，但进、出车只能沿一个固定方向，且停车位前后出现三角形面 积，因而每辆车占用的面积较大； • 垂直停车可以从两个方向进、出车，停放较方便，在几个停车方式 中所占面积最小，但转弯半径要求较大，行车通道较宽。
水平荷载成为决定因素（强度设计）
• 在低层建筑中，一般是以重力为代表的竖向荷载空着 这结构设计， 在高层建筑中， 尽管竖向荷载仍对结构设 计产生重要影响，但水平荷载却往往起着决定性设计。 • 一方面， 竖向荷载造成的结构应力与高度是的一次方成 正比，而水平荷载造成的结构应力与高度二次方成正比， 说明水平荷载的作用远大于竖向荷载。 • 另一方面，对高度一定的建筑物来说，竖向荷载基本是 定值，而水平荷载收到风和地震的作用，数值随高层建筑 结构动力学特征会有较大幅度的变化，因此，水平荷载的 作用更为突出。
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结构延性设计是重要设计指标（延性设计）
• 高层建筑抗震设计要做到“小震不坏，大震不倒”的标准。 • 为了达到这方面要求，必须在使结构在强震作用下构件进 入屈服阶段后， 依然有很高的塑性变形能力。结构的塑 性变形能力称为结构的延性。 • 为了使结构具有较好延性， 需要从结构材料，结构体系， 结构总体布置，构建设计，节点连接构造等方面采取恰当 的措施。
综合以上因素，从图可看出车 位布置与柱网尺寸的关系。当 两柱之间停3辆小轿车时，柱 网尺寸可定为8-8.5m，可以满 足停车和行车的多种技术要求， 同时也照顾到结构的经济跨度 值。
高层建筑结构设计特点
1，高层建筑结构类型 2，主体与裙楼 3，地下车库
高层建筑结构的内力与变形
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高层建筑的整个结构单元可简化为一根属相悬臂梁， 受到竖向荷载和水平荷载的共同作用竖向荷载W在属相构 建中产生轴向力N,水平荷载q在悬臂梁底部产生的倾覆弯 矩M和在顶端产生的水平△与建筑高度H有如下关系：
地下车库柱网选择
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地下车库柱网选择主要应满足停车和行车的各种技术要求，兼顾结构合理， 并考虑与上部建筑柱网的统一。设计中主要考虑以下因素：
（一）停放车辆有关数据 柱网选择必须考虑地下车库内停放车辆类型，不同车型由于轮廊尺寸不同采 用的柱网也不同，小型车设计车型外廓尺寸为4.8x1.8x2.1。 此外，为了满足驾驶员开门进、出需要及防火枪救要求，汽车与汽车、墙、 柱等净距也应符合规定。 （二）经济合理性 在相同的车库面积中柱越多，减少的停车位越多，若两柱间由停2辆车改为停 3辆车时，由于柱距加大，柱子减少，可以多停约5%的车，即每停20辆车可 增加1辆车的面积。故当车库规模较大时，应按每柱距间停放3辆车考虑。
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高层建筑裙房设计
• 裙房与主体建筑的常见组合 关系 • 1，基座式裙房 • 2，毗邻式裙房 • 3.分离式裙房