高层建筑的结构

  高层建筑的含义

    高层建筑的特点

    高层建筑的结构体系

    结构整体布置及变形缝

    未来几十年内高层建筑的发展趋势

一、高层建筑的含义

二、高层建筑特点

高层建筑具有占地面积少、建筑面积大、造型特殊、集中化程度高

随着建筑高度的增加,建筑的防火、防灾、热岛效应等已成为人们急待解决的难题

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

高层建筑设计不仅需要较大的承载能力,而且需要较大的刚度

高层建筑结构设计中,抗侧力结构的设计成为关键

材料用量、工程造价呈抛物线关系增长

 

三、高层建筑结构的发展状况

1、我国古代高层建筑的发展

公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15层简筒结构,高50m)

公元704年在西安建造了大雁塔(7层砖木结构,总高64m)

公元1055年在河北定县建造了料敌塔(11层筒体结构,高82m)

公元1056年山西建造了应县木塔(9层,高67m),堪称世界木结构的奇迹

高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物,至今已有100余年的历史。

多年来,世界上最高的高层建筑集中在美国、加拿大,直到80年代末,北美洲一直是世界高层建筑的中心。按1991年公布的排行表,在世界上最高的100座最高建筑中,美国占了78座,加拿大5座,墨西哥1座,即北美洲占了84%,成了当前世界最高建筑的中心

 

2、我国近代高层建筑的发展

第一阶段:从新中国成立到60年代末

初步发展,20层以下的框架结构:

1959年建成的北京民族饭店(12层,高47.4m)

1964年建成了北京民航大楼,(15层,高60.8m)

1966年建成了广州人民大厦(18层,高63m)

第二阶段:70年代

20—30层,主要用于住宅、旅馆、办公楼

1974年建成的北京饭店新楼:20层,高87.4m,是当时北京最高的建筑;

1976年建成的广州白云宾馆:33层、高114.05m;

上海漕溪路20幢12 16层剪力墙住宅楼;

北京前三门40幢9 16层大模板施工的剪力墙住宅楼。

北京饭店新楼

 

广州白云宾馆

33层,112.45米,剪力墙结构,1976年建成,国内首栋百米高层。

 

第三阶段:80年代

仅1980 1983年所建的高层建筑就相当于1949年以来30多年中所建高层建筑的总和。

深圳发展中心大厦,(43层,高165.3m,加上天线的高度共185.3m),是我国第一座大型高层钢结构建筑

广州国际大厦,(63层,高200m)

北京京广中心大厦,(57层,高208m)

上海新锦江宾馆是一座现代化的高级宾馆,(总建筑面积66060m2,共43层,总高153.52m)

静安希尔顿饭店,(建筑面积69224m2,包括塔楼43层,总高143.62m)

广州国际大厦- 63层,高200m

北京京广中心大厦-57层,高208m

 

第四阶段:90年代开始

高层建筑兴建速度加快:1990—1994年间,每年建成10层以上建筑在1000万平方米以上,占全国已建成的高层建筑的40%

超高层建筑的发展:高层建筑的发展及层数和高度增长更快,建成了多座200米以上的高层建筑

上海明天广场:60层,238m,最高的框架—剪力墙结构,98年建成。

 

 

上海金茂大厦,88层,高420m,是我国目前最高的建筑

3、国外现代高层建筑的发展

第一阶段是19世纪中期以前,由于主要建筑材料是砖石和木材,以及设计手段和施工技术的限制,欧美国家一般只能建造6层及以下的建筑。

第二阶段是19世纪中期开始的20世纪50年代初

1855年发明了电梯系统,使人们建造更高的建筑成为可能

家庭保险公司大楼(Home Insurance Building),11层,高55m,建于1884 1886年,采用铸铁框架承重结构,标志着一种区别于传统砌筑结构的新结构体系的诞生

从1884年到19世纪,高层建筑已经发展到了采用钢结构,建筑物的高度越过了100m大关。

1898年建成的纽约Park Row大厦(30层,118m)是19世纪世界上最高的建筑。

世界上最早的钢筋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。

1931年美国纽约曼哈顿建造了102层、高381m的著名的帝国大厦(Empire State Building),它保持世界最高建筑达41年之久

这一时期,虽然高层建筑有了比较大的发展,但受到设计理论和建筑材料的限制,结构材料用量较多、自重较大,且仅限于框架结构,建于非抗震区

第三阶段从20世界50年代开始

由于在轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技术及施工机械等方面都取得了很大进步以及计算机在设计中的应用,使得高层建筑飞速发展

美国是世界上高层建筑最多的国家

世界贸易中心大楼

1972年在纽约建造了世界贸易中心大楼(World Trade Center Towers),110层,高402m,钢结构

 

1974年美国在芝加哥又建成了当时世界最高的西尔斯大厦(Sears Tower),110层,高443m,钢结构。

西尔斯大厦

 

马来西亚双塔楼

88层,450米,框—筒结构,1996年建成。

台北101

四、未来几十年内高层建筑的发展动向

重心:正在向亚洲移动

建成年代

北美洲

亚洲

欧洲

大洋洲

合计

1913-1979

28

2

1

31

1980-1989

19

7

1

27

1990-1998

16

22

3

1

42

总计

63

29

5

3

100

 

结构型式:组合结构高层建筑将增多,新型结构型式应用增多

设计方法:

动力非线性分析

结构控制理论

全概率设计法

材料:朝轻质、高强、新型、复合方向发展

用途:综合化

地下空间的开发

高度:有可能达到或超过1000m,在近期突破500m技术上和经济上都是可能的

智能化:自动控制、数据流动、对外通讯

结构损伤自动显示与报警

结构防灾与保护:防震、防火、防腐、防撞击、防风

五、需要复习的相关课程

结构力学

荷载与结构设计方法

钢筋混凝土

砌体结构

钢结构

基础工程

工程结构抗震设计

关键词:

高层建筑相关信息