第7章 高层建筑简介

化学工业出版社第一节概述一、高层建筑的发展概况代表建筑古代：古巴比伦建成的巴贝尔塔（高达91.5m）、我国陕西省西安市大雁塔（图1）。近代：美国芝加哥的家庭保险公司大楼（高55m，共10层）现代：数量很多，著名的芝加哥希尔斯大厦（高442.3m，共108层），上海环球金融中心（地上101层、地下3层，高492.5m），吉隆坡石油大厦（高452m，共88层）。图1大雁塔图2芝加哥家庭保险公司大楼化学工业出版社二、高层建筑分类高层建筑主要用于住宅、旅馆、办公楼、商业大楼和一些特殊建筑。我国现行《民用建筑设计通则》(JGJ-87)对高层建筑作出了明确规定:(1)住宅建筑按照层数划分为：1-3层为低层；4-6层为多层；7-9层为中高层；10层以上为高层。(2)公共建筑及综合性建筑总高度超过24m为高层（不包括高度超过24米的单层主体建筑）(3)建筑高度超过100m时，不论住宅或公共建筑均为超高层1972年，国际高层建筑会议将高层建筑分为四类：(1)第一类：9～16层，最高到50m(2)第二类：17～25层，最高到75m(3)第三类：26～40层，最高到100m(4)第四类：40层以上或高于100m。为统一标准，我国建设部对建筑一律以10层作为高层建筑统计的起点。化学工业出版社第二节高层建筑的结构选型一、受力特点建筑物除了受到自重等竖向荷载外，还受到风力、地震等水平荷载作用。对于高层建筑，无论是竖向荷载还是水平荷载都很大。结构顶端位移、最大弯矩、最大轴力与高度的关系见下图6。图6结构顶端位移、最大弯矩、最大轴力与高度的关系图化学工业出版社二、高层建筑的类型高层建筑形式很多，按所使用的主要材料不同可分砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构和混合结构等。（一）砌体结构抗弯和抗剪承载力很差，砌体结构在高层建筑中应用较少，砌体结构的高度不宜超过9层，而且在地震区不采用。（二）钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构在高层建筑中应用最多，占主导地位。（三）钢结构钢结构自重轻、强度高、抗震性好、安装方便、施工速度快、跨越能力达。图7北京京广中心图8中国国际贸易中心化学工业出版社（四）钢-钢筋混凝土组合结构钢-钢筋混凝土组合结构是用钢材来加强钢筋混凝土构件的强度。如北京香格里拉饭店的立柱就是采用的钢骨混凝土柱，见图9。（五）混合结构混合结构一般是用钢筋混凝土构件做筒，用钢构件做框架。这种结构能发挥钢构件和钢筋混凝土构件各自的优势，现在应用越来越多。如美国西雅图双联广场大厦，见图10，共58层。图9北京香格里拉饭店宴会厅图10美国西雅图双联广场大厦化学工业出版社三、高层建筑的结构选型（一）框架体系框架体系是由框架柱和框架梁组成的承重骨架构成的体系，见图11。(a)框架平面图(b)框架立面图(c)框架立面图图11化学工业出版社框架体系的特点：（1）因此平面布置灵活（2）竖向承载力较高，自重轻，整体性和抗震性比混合结构好。（3）梁是主要的受弯构件，其截面高度较大，降低了室内净空高度。（4）框架柱是主要的竖向构件，其高度远大于截面尺寸，当建筑高度较高时，抗水平荷载能力有限，因此框架体系建筑高度受到限制，一般控制在10～15层，不宜超过60m（非抗震70m）。化学工业出版社（二）剪力墙体系它在自身平面内的刚度大、整体性好、水平承载力高，在水平荷载作用下的侧向位移小，剪力墙受力示意图及布置形式见12。图12剪力墙受力示意图及布置形式化学工业出版社我国广州白云宾馆，建于1976年，高112.4m，地上33层，地下1层，采用的就是剪力墙体系，是我国第一座高度超过100m的高层建筑，见图13。图13广州白云宾馆化学工业出版社（三）框支剪力墙体系下部采用框架上部采用剪力墙的体系称为框支剪力墙体系，见图14。图14框支剪力墙体系示意图化学工业出版社年的北京兆龙饭店，高71.8m，地上22层，采用的就是框支剪力墙体系，见图15。图15北京兆龙饭店化学工业出版社（四）框架-剪力墙体系框架—剪力墙体系是在框架结构体系中适当位置布置一定数量的剪力墙，通过在自身平面内刚度很大的楼盖结构将框架与剪力墙这两类结构单元组合而成的结构体系，框架-剪力墙常见的形式如下图16。图16框架-剪力墙体系示意图化学工业出版社框架-剪力墙体系的形式主要有两种布置方式：（1）框架和剪力墙分开布置，如图17。图17框架和剪力墙分开布置化学工业出版社（2）在框架中嵌入剪力墙，如北京饭店，图7-20，其采用的就是在框架中嵌入剪力墙的框架-剪力墙体系，其平面图如图7-21。图18北京饭店图19北京饭店平面图化学工业出版社（五）筒体体系筒体体系是由若干纵横交错的密集框架或封闭剪力墙围成的筒状封闭空间受力体系，比框架和剪力墙有更大的空间刚度，适用于超高层建筑。1、框筒框筒的两种形式见图20。图20框筒体系示意图化学工业出版社，地上26层，就是采用的框筒体系，见图21。图21深圳华联大厦化学工业出版社、筒中筒大筒套小筒，一般中央为薄壁剪力筒，外围为框架筒。美国独特贝壳广场建于1970年，位于休斯顿，是一座高218m，52层的办公大楼，建成时是当时最高的钢筋混凝土大楼，该大楼采用的就是筒中筒体系，外筒由柱距为1.83m的框架筒，内筒为薄壁剪力墙实心筒，见图22。（a）透视图（b）平面图图22美国独特贝壳广场化学工业出版社桁架筒体系在筒体结构中，增加斜撑来增加筒体的抗侧移能力和整体刚度。香港中银大厦，高315m，72层。1990年完工，采用的就是桁架筒体系，见图23。图23香港中银大厦化学工业出版社成束筒体系由多个筒体组成的筒体结构体系。美国希尔斯大厦，建于1974年，高443m（加上天线达500m），共110层，采用的就是成束筒体系，见图24。图24美国希尔斯大厦化学工业出版社、电梯的设置（1）电梯的服务面积高层办公楼一般一台电梯的有效服务面积约为2500～4000平方米，高层旅馆一般一台电梯的有效服务面积为100～200间客房，高层住宅一般一台电梯有效服务面积约为每层8户或总服务面积60～80户或约为5000～6000平方米。（2）电梯的数量对于每层住40人或以上的住宅，十二层及以上至少2台电梯、24层或以上时应设至少3台电梯、35层或以上时应设至少4台电梯。因此可据服务对象的数量来确定所需的电梯数量。另外对于十二层及以上的高层住宅，每栋楼设置电梯不应少于两台，其中宜配置一台可容纳担架的电梯；对于一类公共建筑、塔式住宅、十二层及十二层以上的单元式住宅和通廊住宅，还用设置消防电梯。化学工业出版社、电梯与楼梯的布置楼梯应在电梯不远处，楼梯应有一定的独立性。当电梯数量较少时，楼梯应与与电梯结合起来布置，当电梯数量较多时，楼梯与电梯应分开布置，并有一定隔离。当电梯厅设有多组电梯时，考虑到人流的集中、等待与分散的需要，两组电梯间的净距一般为4～4.5m。