建筑构造下一高层建筑构造建筑构造2016

高层建筑构造1.1高层建筑概况1.1.1高层建筑发展过程高层建筑是19世纪中期产业革命后逐步发展起来的。1854年，美国人奥蒂斯发明了电梯，使高层建筑成为可能。1883-1885，詹尼设计了家庭保险公司大楼。，被公认为是现代建筑史上第一座真正意义的高层建筑。1931年帝国大厦（高度381米）在纽约落成，进入了超高层领域。实例：帝国大厦102层，高381m，20世纪前半叶世界最高的摩天大楼，纽约。1931年落成，是70年代以前世界上最高的建筑。纽约州的别名为“帝国州”，故名。1945年7月，一架巨型轰炸机在大雾中撞上大厦第79层，飞机坠毁，大厦只有局部破损，总体未受影响。世贸中心双塔1972年，412m，110层，世贸中心双塔，纽约。在9.11恐怖事件中倒塌。芝加哥希尔斯大厦1974年，443m，110层，芝加哥西尔斯大厦1.1.2中国高层建筑发展概况中国高层建筑在二十世纪八十年代后发展迅速，在建设规模和建筑高度上，其发展速度都十分惊人。在目前全球排前10位的高层建筑中，中国占有三个席位。他们分别是：◇金茂大厦，高度420米，上海，第3位◇中环广场大厦，高度374米，香港，第6位◇中国银行大厦，高度369米，香港，第7位实例：上海金茂大厦美国SOM事务所设计，1998年，88层，高420m，世界第三，中国最高；香港中国银行大厦贝聿铭设计，1989年，70层，高369m。香港汇丰银行大楼1985年，香港汇丰银行大楼，地上48层，地下4层，高178.8m，英国建筑师福斯特设计。北京京广中心大厦1990年，高208m，52层。1.1.3高层建筑的发展趋势及存在问题高层建筑丰富城市空间，节约用地，综合适用，促进新型材料，新型结构的发展，也促进建筑技术迅猛发展，形成了规模巨大的城市综合体。高层建筑正向人性化、智能化、生态化方向发展。左图：沙特阿拉伯国家银行，SOM设计事务所。右图：槟榔屿州MenaraUmno，杨经文。1.1.4高层建筑的分类1)高层建筑按层数及高度分类联合国教科文组织所属世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度分成四类：•第一类：9～16层(最高到50m)•第二类：17～25层(最高到75m)•第三类：26～40层(最高到100m)•第四类：40层以上(即超高层建筑)《2014建筑设计防火规范》(GB50016—2014)中规定，建筑高度大于27米的住宅建筑和建筑高度大于24m高的非单层厂房、仓库和其他民用建筑为高层建筑。《2014建筑设计防火规范》(GB50016—2014)中规定，建筑高度超过100米时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。建筑高度（高规）：指建筑物室外地面至其屋面面层的高度。2)我国对高层建筑的定义3)其他分类高层建筑按型分类：1）板式高层建筑2）塔式高层建筑4)按防火要求分类根据建筑物使用性质、火灾危险性、疏散及扑救难度等因素分类分类适用范围多层建筑27米以下住宅、24米以下公建、24米以上单层公建、地下、半地下室二类高层27米以上，54米以下普通住宅；高度超过24m，不超过50m的公建一类高层54米以上的普通住宅高度超过50m，不超过100m的公建超高层高度超过100m1.2.1以建筑材料来划分高层建筑的结构形式•砌体结构•钢筋混凝土结构•钢结构•钢-混凝土混合结构1.2.高层建筑结构体系1.2.2.1以结构体系来划分高层建筑的标准层结构形式1）高层建筑结构受力特征2）高层建筑结构体系分类1）结构特征：•承重结构全部由框架组成。在水平荷载作用下，本体系强度低、刚度小、水平位移大，为柔性结构体系。•纯框架体系在高烈度地震区不宜采用，用于10层左右住宅楼及办公楼。2）框架梁跨度通常在4~9m之间，梁高h=(1/10~1/15)，梁宽b取梁高的(1/2~1/3)h。（1）纯框架体系（2）纯剪力墙体系1）结构特征：由一系列横向和纵向钢筋混凝土剪力墙所组成，这种体系侧向刚度大、侧移小，为刚性结构体系，适用于小开间的高层住宅、旅馆、办公楼等，一般控制在35层，总高110米以内。2）剪力墙的结构布置：(1)横向布置剪力墙(2)纵向布置剪力墙(3)纵横向布置剪力墙1）布置特点：建筑的周边楼电梯间平面的转角剪力墙间距较大处需增加布置2）优缺点优点(1)整体性好，侧向刚度好(2)由于没有粱柱，等外漏与突出，便于布置房间缺点空间小，分隔墙多1）结构特征：筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架，比单片框架或剪力墙的空间刚度大得多，不仅能承受竖向荷载，而且能承受很大的水平荷载。筒体结构适用于超高层建筑，尤其在地震区更能显示其优越性。2）筒体结构的类型（1）单筒结构：单筒很少单独使用，通常和框架组合，根据二者位置关系的不同，有外筒内框架和内筒外框架两种布置方式。（2）筒中筒结构：内外套置的几层筒体，内外筒之间通过楼板连成整体，筒中筒比单筒有更好的抗推能力。如世贸中心、香港合和中心和深圳国贸大厦等均采用该结构体系。（3）束筒结构：若干个筒体相并列，美国芝加哥西尔斯大厦就是采用的束筒结构。（3）筒体体系——筒体体系平面实例（4）体系组合根据建筑功能的需要和结构受力的特点，可将上述基本体系重新组合，形成框支剪力墙、框架-剪力墙、框架-筒体、筒中筒、束筒等结构体系。实例1：框架支撑剪力墙体系实例2：框架-剪力墙体系实例3：框架-筒体体系实例4：筒中筒体系实例5：束筒体系1.2.2.2高层建筑的裙房结构形式裙房结构形式•裙房从结构形式来看，属于多层建筑，控制其结构的主要因素是竖向荷载。从使用功能来看，裙房功能为商业、服务、娱乐、餐厅等内容为主，适合布置大开间的框架柱网结构形式。柱网布置应尽量规整，结构合理，有利于充分利用空间。1.2.2.3高层建筑的地下室结构形式高层建筑上部结构荷载很大，可将整个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土梁或板，形成片筏式基础。片筏基础根据使用的条件和断面形式，有板式和梁板式两种。片筏基础整体性好，具有提高地基承载力和调整地基不均匀沉降的能力，广泛用于多层高层住宅、办公楼等民用建筑中。当建筑设有地下室、且基础埋深较大时，可将地下室做成整浇的钢筋混凝土箱型基础，它能承受很大的弯矩，可用于特大荷载的建筑。地下室结构形式•地下室从结构形式来看，属于多层建筑，控制其结构的主要因素是竖向荷载。从使用功能来看，地下室功能为设备用房、地下车库等内容为主，适合布置框架柱网结构形式。柱网选择必须尽量增大车库有效停车面积，减少因柱产生的空间浪费。使用部位适用范围基础或地下室裙房标准层主要材料多层住宅、旅馆（小开间）条形砖、石、砼等基层砖混结构砌体多层公建（大空间）独立柱基础框架结构钢筋混凝土高层住宅、酒店（小开间）筏板框架+剪力墙框架+剪力墙纯剪力墙结构钢筋混凝土高层公建（大空间）筏板框架+部分剪力墙筏板框架+筒体框架+部分剪力墙框架+筒体框架+部分剪力墙框架+筒体纯筒体钢筋混凝土、钢混结构、钢结构、超高层筏板框架+筒体框架+筒体纯筒体（筒中筒、束筒）钢结构、钢混结构建筑结构形式总结1.2.3高层建筑结构的发展趋势与建筑造型•1）竖向抗推体系支撑化、周边化、空间化从平面体系到空间体系的抗推体系转变•2）建筑体型的革新变化方盒子到体型多样化的转变连体高层的出现•3）轻质高强材料的运用高强材料——高强钢、高强砼轻型材料——轻质外墙、GRC隔墙、轻骨料砼1.3高层建筑楼板构造1.3.1高层建筑楼板形式常用形式有钢筋混凝土无梁楼板、肋梁楼板、叠合楼板、压型钢板组合楼板等。建筑物高度大于50米时应采用现浇楼板，小于50米时可采用预制楼板。压型钢板组合楼板的类型(1)压型钢板只作为永久性模板使用；(2)压型钢板承受全部静荷载和动荷载；(3)压型钢板既是模板，又是底面受拉配筋连接构造连接构造是由栓钉(又称抗剪螺钉)将钢筋混凝土、型钢板和钢梁组合成整体，栓钉是组合楼板的剪力连接件。1.3.2压型钢板组合楼板构造装配整体式工艺——压型钢板组合楼板压型钢板组合楼板断面注意搁置方向1.3.3高层建筑楼盖结构布置楼盖布置与建筑平面形状、结构体系有关，还与使用功能、内部空间造型及合理的经济技术性能有关联。方形筒体结构的三种楼盖布置方法，思考：以下哪种布置方法，梁的高度最高，板的厚度最大；梁的高度最小，板的厚度最薄？1.4高层建筑外墙构造1.4.1高层建筑外墙特点1.4.2高层建筑外墙类型同多层建筑相比，高层建筑外墙的造价较高，对其保温隔热性能和防风雨性能的要求也较高，多采用轻质薄壁和高档饰面材料。（1）填充墙，外挂石材、铝板或粘贴面砖等。（2）幕墙：幕墙是以板材型式悬挂于主体结构上的外墙，犹如悬挂的幕而得名。幕墙按材料区分为轻质幕墙和重质幕墙，轻质幕墙如玻璃幕墙、金属板材幕墙、纤维水泥板幕墙、复合板材幕墙等。钢筋混凝土外墙挂板则属于重质幕墙。1.4.3高层建筑外墙设计流程•建设单位——（邀请或公开招标确定）建筑设计单位——设计方案通过审查后，进入施工图阶段（外立面有设计，但不详细）——（邀请或公开招标确定）外装修设计单位（专业设计资质）---确定外墙形式（石材、玻璃、铝板等）---根据项目所在地情况对幕墙构造进行力学计算并确定外墙做法---出具详细的外墙计算书、绘制幕墙图纸（如平立面图、大样图、节点图等）--业主及建筑设计审核---设计结束玻璃幕墙的立面划分系指竖梃和横档组成的框格形状和大小的确定，立面划分与幕墙使用的材料规格，风荷载大小、室内装修要求、建筑立面造型等因素密切相关。通常竖梃间距不宜超过1.5m。横档间距一般不宜超过2m。2）立面划分玻璃幕墙以其构造方式分为有框和无框两类。玻璃幕墙有框幕墙明框幕墙隐框幕墙全隐框幕墙半隐框幕墙横明竖隐竖明横隐无框幕墙全玻幕墙上悬式下承式点支承幕墙（DPG）玻璃幕墙以施工方法分为现场组装(构件式幕墙)和预制装配(单元式幕墙)两种。1.4.4玻璃幕墙类型构件式玻璃幕墙是在施工现场将金属边框、玻璃、填充层和内衬墙，以一定顺序进行安装组合而成。1.4.5构件式玻璃幕墙构造框支承玻璃幕墙安装明框玻璃楼板竖挺横档隐框玻璃L角钢等连接件角铝连接或焊接结构胶、密封胶密封层1）金属框的断面与连接方式a、金属框常用断面形式b、竖梃与楼板的连接c、竖梃与竖梃的连接d、竖梃与横档的连接在选择玻璃时，应主要考虑玻璃的安全性能和热工性能。从热工性能方面来看，可考虑选择吸热玻璃、镜面玻璃、中空玻璃等。从安全性能方面来看，可考虑选择钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝玻璃等。2）玻璃的选择与镶嵌a、玻璃的种类、性能与选择b、明框幕墙的玻璃安装3、隐框幕墙玻璃板块的制作与安装1、幕墙内衬墙；2、幕墙防火构造；3、幕墙排冷凝水构造4）玻璃幕墙的内衬墙和细部构造这是一种工厂预制组合系统，铝型材加工，墙框组合，镶装玻璃，嵌条密封等工序都在工厂进行，使玻璃幕墙的产品标准化、生产自动化，最重要的是容易严格控制质量。预制组合好的幕墙板，运到现场直接与建筑结构连接而成，为便于安装，板的规格应与结构相一致。当幕墙板悬挂在楼板或梁上时，板的高度为层高，若与柱连接，板的宽度为一个柱距。1.4.6单元式玻璃幕墙构造这种玻璃幕墙在视线范围不出现铝合金框料，又称为全玻璃幕墙。为增强玻璃刚度，每隔一定距离用条形玻璃板作为加强肋板，玻璃板加强肋垂直于玻璃幕墙表面设置。因其设置的位置如板的肋一样，又称为肋玻璃，玻璃幕墙称为面玻璃。此种类型的玻璃幕墙所使用的玻璃多为钢化玻璃和夹层钢化玻璃，以增大玻璃的刚度和加强其安全性能。1.4.7无框式玻璃幕墙构造（1）上部悬挂式，（2）下部支承式。——玻璃的两种固定方式——上部悬挂式无框幕墙构造节点1.4.7点接式幕墙点支承玻璃幕墙由以下三部分组成：1、玻璃面板2、支承结构3、支承装置支撑体系驳接件1.4.8铝板幕墙结构•材料选择•铝板板面与墙体的联系构件•构造形式高层建筑从结构安全考虑，建筑埋入地下的深度较大，地下室的深度和层数也进一步加大。这就为高层建筑的某些功能提供了足够的空间。就高层建筑设计而言，地下室设计是其不可分割的一部分，也是较为复杂而重要的一部分。地下室设计是否合理