高层建筑结构设计特点
《高层建筑结构》ppt课件
THANKS
结构分析方法
01
线性分析方法
介绍线性分析方法的基本原理 和适用范围，如有限元法、有
限差分法等。
02
非线性分析方法
阐述非线性分析方法的基本思 想和实现过程，包括塑性铰模
型、纤维模型等。
03
时程分析方法
介绍时程分析方法的基本原理 和应用，通过输入地震波进行
结构动力响应分析。
设计优化与创新
01
结构优化方法
玻璃纤维增强复合材料（ GFRP）
具有优良的耐候性、耐化学腐蚀性和隔热性能，适 用于高层建筑的外墙、屋面和装饰构件。
玄武岩纤维增强复合材料
具有优异的耐高温、耐紫外线、防火等性能 ，可用于高层建筑的防火隔离带、电缆桥架 等。
数字化设计与建造技术
01
02
03
BIM技术
利用BIM技术进行高层建 筑结构的三维建模、碰撞 检测、施工模拟等，提高 设计质量和施工效率。
《高层建筑结构》ppt课件
目录
• 高层建筑结构概述 • 高层建筑结构类型与体系 • 高层建筑结构设计与分析 • 高层建筑结构施工技术与质量控制
目录
• 高层建筑结构新材料与新技术应用 • 高层建筑结构未来发展趋势与挑战
01
高层建筑结构概述
定义与特点
01
02
定义
特点
高层建筑结构是指建筑高度超过一定层数或高度的建筑物，具体层数 或高度标准因国家和地区而异。
常见质量问题及处理措施
在高层建筑施工过程中，常见质量问题包括裂缝、渗漏、变形等。针对这些问题，应采取 相应的处理措施，如加固补强、防水堵漏、纠偏等。
《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。
高层建筑的施工特点及控制措施
1、地基基础塌陷专项稳控方案一、风险评估 1、高层建造结构特点与要求〔1〕强度地层、多层建造的结构受力主要考虑垂直的荷载，包括结构自重和活荷载、雪荷载等。
高层建造的结构受力，除了要考虑垂直荷载作用外，还要考虑由风力或者地震力引起的水平荷载。
垂直荷载使建造物受压，其压力的大小与建造物高度成正比，由墙体和柱子来共同承受。
受水平荷载作用的建造物，可以视为悬臂梁，水平力对建造物主要产生弯矩，弯矩与房屋高度的平方成正比，即垂直压力。
弯矩对结构产生拉力和压力，建造物超过肯定的高度，由水平荷载产生的拉力就会超过由垂直荷载或者地震力的作2、用而处于周期性的受啦和受压状态。
对于不对称及冗杂体型的高层建造还需要考虑结构的受扭。
因此，高层建造必需充分考虑结构的各种受力状况，保证结构有足够的强度。
〔2〕刚度高层建造要保证结构刚度和稳定性，掌握结构水平位移。
由于水平荷载产生的楼层水平位移，与建造物高度的四次方成正比。
随着高度的增加，高层建筑的水平位移增大较强度增大更快速。
过大的水平位移会使人产生不舒适感，影响生活、工作；会使电梯轨道变形；会使填充墙或者建造装修开裂、剥落；会使主体结构浮现裂缝；水平位移再进一步扩大，就会导致房屋的各个部件产生附加内力，引起整个3、房屋的严重破坏，甚至崩塌。
必需掌握水平位移，包括相邻两层的层间位移和全楼的顶点位移。
建造物层间相对位移与层高之比为 A／H，依据不同的结构类型和不同的水平荷载，应掌握在 1／400~1／1200。
〔3〕延性有抗震设防要求的高层建造还必需具有肯定的延性，使结构在强震作用下，当一部份进入屈服阶段后，还具有塑性变形的能力，通过结构的塑性吸收地震力所产生的能量，使结构可维持肯定的承载力。
〔4〕耐久性对高层建造的耐久性要求较高，从《民用建造设计通则〔JGJ37-87〕》第 1.0.4 条将建造耐久年限分为四级，一级耐久年限为 104、0 年以上，合用于重要的建造和高层建造。
结构选型4-高层建筑结构
高层建筑结构
• • • • • • 1 高层建筑的定义及发展历史 2 高层建筑结构的受力与变形特点 3 高层建筑结构体系及其选择 4 高层建筑结构的布置原则与要求 5 高层建筑结构设计的基本要求 6 世界知名高层建筑简析
1 高层建筑的定义及发展历史
• 1.1 高层建筑的定义 • 高层建筑并不以高度或楼层数为其定义。重要的准则在于 它的设计是否受到“高度”的影响。 • 就结构特性而论，高层建筑可以定义为必须着重考虑侧向 荷载和重力荷载组合影响的建筑物。 • 设计高层建筑时，它的结构除在上述荷载组合下的强度、 刚度和稳定性应该予以确保外，还必须控制风荷载造成顶 部楼层的加速度反应，以使用户对摆动的感受和不适感降 到最低程度。
• 低层建筑—所有重力荷载就是决定其结构体系的设计荷载， 风荷载对结构体系的影响忽略不计； • 中层建筑—有规律设置的楼盖和柱网、墙体形成的结构体 系，可以提供足够的抗侧力强度和侧向刚度，来承受因风 荷载和重力荷载组合所引起的结构内力和变形； • 高层建筑—需要一个经过精心设计的明确而有效的承受风 荷载的结构体系。随着建筑高度增加，风荷载对整个建筑 结构的影响（倾覆力矩和水平剪力）更在大幅度增加。
5). 在民用建筑中，一般横墙短而数量多， 纵墙长而数量少 横向剪力墙的间距一般在6-8m 纵向剪力墙一般设为二-四道 6). 剪力墙宜设置于建筑物两端、楼梯间、 电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵 横向相互连接在一起为有利； 7). 当建筑使用功能要求有底层大空间时， 可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地 剪力墙协同工作。
高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、 框剪、筒体等，由它们可以组成多种结构体系。
框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙结构 筒体结构 框架-核心筒结构 带加强层的高层建筑结构
高层结构设计及案例分析
二、高层建筑结构的特点
▪
随着层数和高度的增加，水平作用对
高层建筑结构安全的控制作用更加显著，
包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载
能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和
造价高低，与其所采用的结构体系密切相
关。不同的结构体系，适用于不同的层数、
高度和功能。
高层建筑中，水平荷载和地震作用 对结构设计起着决定性的作用。
筒中筒
200
150 130 100
70
180 150 120
80
板柱-剪力墙
70
40
35
30 不应采用
B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m)
结构体系
非抗震设 计
框架-剪力墙
170
全部落地剪
剪
力墙
180
力
墙 部分框支剪 力墙
150
框架-核心
筒
筒
220
体
筒中筒Βιβλιοθήκη 300抗震设防烈度 6度 7度 8度 160 140 120 170 150 130
▪ 荷载效应的最大值 (轴力N、弯矩M和 位移)可用下列式 子表达：
▪ N=WH=f(H)
▪ M=qH2/2 = f(H2)
▪ =qH4/8EI =f(H4)
▪ 内力或位移 ▪
=f(H4)
▪
M=f(H2)
▪
N=f(H)
▪
H
▪ 结构内力、位移与高度H的关系
▪ 高层建筑结构体系
➢ 框架 ➢ 框架－剪力墙 ➢ 剪力墙、底层大空间剪力墙 ➢ 框筒和筒体(包括筒中筒与成束筒) ➢ 巨型结构及悬挑结构
高层建筑结构的特点
▪ 钢－混凝土混合（组合）结构应用
高层建筑设计总结
高层建筑设计总结随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般在城市中崛起。
高层建筑不仅是城市现代化的象征，也是解决城市人口密集、土地资源紧张等问题的有效途径。
然而，高层建筑的设计并非简单的堆砌，而是需要综合考虑众多因素，包括结构、功能、美学、环境、安全等。
在经历了一系列高层建筑设计项目后，我积累了一些宝贵的经验和教训，在此进行总结。
一、高层建筑的结构设计高层建筑的结构设计是整个设计过程中的关键环节。
由于其高度较高，受到的风力、地震力等水平荷载较大，因此需要选择合理的结构体系来保证建筑的稳定性和安全性。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
在选择结构体系时，需要考虑建筑的高度、使用功能、平面布局等因素。
例如，对于高度较高、使用空间较为灵活的建筑，可以选择框架核心筒结构；对于住宅类建筑，剪力墙结构可能更为合适。
同时，还需要对结构构件进行精心设计，确保其强度、刚度和稳定性满足要求。
此外，在结构设计中还需要考虑抗震设防要求。
根据建筑所在地区的地震烈度，确定合理的抗震等级，并采取相应的抗震构造措施，如设置抗震缝、加强节点连接等，以提高建筑在地震中的抗震能力。
二、高层建筑的功能布局高层建筑的功能布局需要充分考虑使用者的需求和流线组织。
一般来说，高层建筑可以分为底部裙房、中间标准层和顶部设备层或观景层等部分。
底部裙房通常用于商业、餐饮、娱乐等公共功能，需要有良好的交通可达性和开放性，吸引人流。
中间标准层则主要用于办公、居住等功能，其布局应尽量规整，提高空间利用率。
顶部设备层需要合理安排各种设备设施，保证其正常运行和维护。
在功能布局中，还需要考虑垂直交通的组织。
电梯是高层建筑中主要的垂直交通工具，其数量、速度和停靠楼层需要根据建筑的高度、使用人数等因素进行合理配置，以保证人员的快速疏散和高效通行。
同时，还要注意防火分区的划分。
根据建筑的使用功能和面积，合理划分防火分区，并设置相应的防火设施，如防火墙、防火门、自动喷水灭火系统等，确保在火灾发生时能够有效地控制火势蔓延。
超高层建筑工程特点难点及监理重点
超高层建筑工程特点难点及监理重点超高层建筑是指高度超过200米的建筑物，是现代城市建设中不可或缺的重要组成部分。
由于其高度、结构和安全等方面的特殊性质，超高层建筑的工程特点和难点比普通的建筑项目要多，监理重点也更加突出。
本文将分别从超高层建筑工程的特点和难点以及监理的重点进行介绍。
一、超高层建筑工程特点和难点1.高度特点：超高层建筑的高度常常达到数百米，其建造所需的材料和硬件设备也具备了很高的技术门槛和成本，同时在施工过程中对安全和质量都需高度关注。
2.结构特点：由于其高度特点，超高层建筑的结构设计和施工技术都需极高的技术水平，需要满足各种复杂结构、自重和风荷载等多重考虑。
3.地基特点：超高层建筑的地基深度通常都较浅，因为深基坑所需的成本较大，也对施工和工期等方面带来巨大的风险，需要进行严格的计算和措施管理。
4.材料特点：超高层建筑的主要组件常常是混凝土和钢结构，其质量和稳定性影响着整个建筑的安全性和可持续性，需要严格把控。
5.施工特点：超高层建筑施工常需采用吊装和高空作业等高风险行业，需要进行认真的施工和安全管控，同时需要注意人员的培训和素质提升等方面。
6.安全特点：超高层建筑的安全管理需尤为重视，通常要求采用行业内先进的技术和设备，同时还需不断进行风险评估和改进。
二、监理的重点1.质量监督：监理需加强对超高层建筑建设过程中各个环节的质量控制和监管，以确保建筑质量达到设计和标准要求。
2.材料监管：监理还需加强对超高层建筑的材料选用、加工和运输等过程的监控，以保证材料的质量和安全性。
3.施工管理：监理需加强对超高层建筑的施工管理和监管，以确保整个施工过程中的安全性和生产效率。
4.安全管理：监理需加强对超高层建筑的安全管理，不断研究和推广先进的安全技术和设备，以确保建筑施工和使用的安全性。
5.风险评估：监理需加强对超高层建筑施工风险的评估和管理，建立科学的管理机制，以确保建筑的可持续发展和安全性。
框架结构特点
框架结构：高层建筑中常见且具有多种优点的建筑形式框架结构是一种常见的高层建筑结构形式，具有以下特点：1.由梁和柱组成框架。
框架是建筑空间的分隔和承载构件，可以承受竖向和水平方向的荷载。
框架结构通常由梁和柱等构件组成，通过节点连接，构成一个空间结构体系。
2.框架结构的整体性和刚度较好。
由于框架结构由梁和柱组成，因此具有较强的抗侧向力的能力和较小的侧移，可以提供更好的整体性和刚度。
这些特点使得框架结构成为许多高层建筑的优选结构形式。
3.框架结构的建筑空间灵活。
框架结构的梁和柱可以进行灵活的布置，可以根据建筑空间的需求进行任意拆改，因此具有较好的建筑空间灵活性。
4.框架结构的施工方便。
框架结构的构件可以进行预制和装配，因此具有较快的施工速度和较低的施工成本。
同时，由于构件标准化程度高，也可以提高施工质量。
5.框架结构的设计灵活多变。
框架结构的梁和柱可以灵活布置和设计，因此可以适应不同的建筑需求和设计要求。
同时，框架结构也可以采用多种材料和结构形式进行设计，如混凝土、钢等。
6.框架结构的抗震性能较好。
由于框架结构的整体性和刚度较好，因此具有较强的抗震能力。
在地震作用下，框架结构的位移较小，且不易发生脆性破坏。
7.框架结构的承载能力受限制。
由于梁和柱的承载能力受到一定限制，因此框架结构的承载能力相对较低，需要采用其他结构形式进行加强。
总之，框架结构是一种常见的建筑结构形式，具有整体性好、刚度大、建筑空间灵活、施工方便、设计灵活多变、抗震性能好等特点，但也存在承载能力受限制等不足之处。
在高层建筑设计和施工中，需要根据具体情况选择合适的结构形式，并对框架结构进行合理的设计和加强，以满足建筑要求和使用功能。
同时，也需要注意到框架结构的不同特点和优势以及其适用的范围，以使其发挥最佳的作用和效果。
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高层建筑结构设计特点
高层建筑结构设计特点
水平荷载为重要因素
在高层建筑中，与低层建筑结构通常以抵抗竖向荷载为主所不同，较
大的建筑高度造成了与底层结构完全不同的受力情况，所以高层结构
总是要同时承受竖向荷载和水平荷载作用。水平荷载对结构产生的倾
覆力矩以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。
高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖向构件所引起的弯矩和轴力的
数值，仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度的楼房来说，竖
向荷载大体是定值，但水平荷载不是定值，它随结构动力特性的不同
而有较大幅度的变化。所以对高层建筑来说水平荷载是重要因素。
结构延性为重要指标
现在地震的频繁爆发使抗震性能成为高层建筑中的重要考虑因素。为
了避免高层建筑的倒塌，使其具有高强的变形能力，特别需要在其构
造设计上采取一定措施，来保证结构的良好延性。能做到“小震不坏，
中震可修，大震不倒”。也就是说，在强烈地震下，当结构构件进入屈
服阶段后具有较强的 变形能力，能够吸收地震作用中产生的能量，并
维持一定的承载力。所以对高层建筑来说结构延性是重要的指标。
侧向位移为控制因素
随着楼房高度的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大，结
构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比。设计高层结构时不仅要求结
构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载
下产生的侧移被控制在规定的范围内，否则会产生因侧移产生较大的
附加应力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，因P-△
效应而使结构产生附加应力，甚至破坏。严重时会使填充墙或建筑装
饰开裂或破坏，主体结构出现裂缝，影响正常使用，还会使居住人员
感到不安全。所以对高层建筑来说侧向位移要控制好。
轴向变形不容忽视
对于高层建筑来说，其竖向荷载很大，它能够在柱中引起较大的轴向
变形，使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座
负弯矩值增大，此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移
等产生影响。所以轴向变形问题也不容忽视。