高层建筑结构（课文）（学位考试）.doc

第1章 绪 论 第一节 概 述 高层建筑的定义： 通常以建筑的高度和层数两个指标来判定，但世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。 一、国外 1、美国规定：高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑； 2、英国规定：高度为24.3m以上的建筑为高层建筑； 3、日本规定：8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。 二、我国 1、《高层民用建筑设计规范》GB50045-95 和《高层民用建筑设计防火规范》 GBJ50045-2002 规定：≥10层的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）或≥24m的公共建筑。 2、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定：≥10层或≥28m；（本课程内容的依据） 三、国际上 1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类： 第一类为9～16层（最高50米）； 第二类为17～25层（最高75米)； 第三类为26～40层（最高100米）； 第四类为40层以上(高于100米）； 注：高层建筑的高度般是指从室外地面至檐口或主要屋面的距离，不包括局部突出屋面的楼电梯间、水箱间、构架等高度。 四、超高层建筑 1、最初来源于日本，1995年出现英文词条Super-tall building； 2、没有明确的分界线和规定，一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑； 3、通常将高度超过100m或层数在30层以上的高层建筑称为超高层建筑。 第二节 高层建筑结构的设计特点 一、水平荷载成为设计的决定性因素 1、竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比； 2、水平荷载产生的倾覆力矩以及轴力与高度的二次方成正比。 二、侧移成为设计的控制指标 1、结构顶点的侧移ut与结构高度 H 的四次方成正比； 2、结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系； （1）过大侧移会使人产生不安全感； （2）使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用； （3）因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。 3、必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。 三、轴向变形的影响在设计中不容忽视 1、竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响； 2、对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响； Houston 75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。 3、水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响； 水平荷载作用下，使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。 表中为某剪力墙的计算结果。 由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。 四、延性成为结构设计的重要指标 1、延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。 2、延性系数μ：用来衡量延性的大小。 3、结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散”能力的大小，即决于结构延性的大小。 4、为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。 五、结构材料用量显著增加 1、对于高层建筑结构，随高度增大，材料用量增大较多。 2、特别是水平荷载对材料用量影响较大。 3、结构方案对材料用量影响很大，水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。 如筒体结构可使结构用钢量大幅度减小，高381m的帝国大厦，采用平面框架结构体系，用钢量为206kg/m2，采用筒体结构，高344m的约翰汉考克大厦用钢量仅为146kg/m2，高443m的西尔斯大厦用钢量仅为161kg/m2。 第三节 高层建筑结构的类型 按使用的材料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。 一、砌体结构 优点：取材容易、施工简便、造价低廉； 缺点：脆性材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差； 配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。 公元524年的河南嵩岳寺塔(15层简筒结构，高50m)；公元704年的西安大雁塔(7层砖木结构，总高64m)；公元1055年的河北定县料敌塔(11层筒体结构，高82m)。 二、混凝土结构 优点：取材容易、良好耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好； 缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复杂、建造周期较长且受季节的影响； 应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用混凝土结构，今后仍将是高层建筑发展的主流。 最早混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑为香港中环广场达78层374m、其次是平壤柳京饭店达105层300m。 三、钢结构 优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施