Sears(美国西尔斯大厦结构简介)---孙雷
世界十大著名建筑
世界现代十大著名建筑世界十大最建筑：建筑的最大的价值在建筑之外，建筑不仅仅是一个单纯的符号，是人们居住工作的处所，建筑最大的意义在于它是人类智慧的结晶，是人类一步步迈向现代和文明的印证。
随着时代的发展和科技的进步，建筑的外观在不断完善，科技含量在不断增加，而最基本的高度也在逐步提高，大有欲与天公试比高的气势，下面的十个建筑，在高度上可以说是首屈一指，是前人无法想象的高度，人类的智慧实在不容小觑。
第十名：中银大厦设计者：贝聿铭建筑师事务所建成时间：１９９０年入选理由：总建筑面积12.9万平方米，地上70层，总高369米。
建筑特点：结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室无一根柱子。
具体介绍：香港中国银行大厦，由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。
总建筑面积12.9万平方米，地上70层，总高369米。
结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室无一根柱子。
仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品惯用的设计，以平面为例，中银大厦是一个正方平面，对角划成4组三角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面在严谨的几何规变化多端，至于平面的概念，可以溯至1973年的马德里大厦，马德里大厦亦是以方正的正面做多边的分割，分析其组合，乃系两个平等四边形的变化。
第九名：中环广场大厦建成时间：1993年入选理由：高高1227英尺(374米)，78层建筑特点：大厦看起来是三角形造型，大厦顶部以金字塔形状的坡顶以及立于其上的桅杆作收束具体介绍：1993年香港中环广场大厦建成，高374米，78层，是香港目前最高的摩天大楼。
也同样跻身于世界最高建筑物前10名之列。
大厦看起来是三角形造型，其实并不是真三角形因为它的尖角均被切去。
原因有二：首先是为了能有更多便于使用的室面积；而更重要的是避免以其税利尖角冲向邻居而得罪他们。
这样做不仅是不礼貌的更重要的是有碍"风水"。
大厦顶部以金字塔形状的坡顶以及立于其上的桅杆作收束，晚间日光照耀下闪闪发光。
超高层建筑的结构体系
1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
浅谈高层建筑结构分析与设计
浅谈高层建筑结构分析与设计摘要：本文围绕高层建筑结构，总结了高层建筑结构设计的特点以及提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法。
为实际高层建筑结构分析与设计提供一定参考。
关键词：高层建筑结构结构体系剪力墙1 引言自1885年美国兴建第一幢高层建筑——芝加哥保险公司大楼（10层，55m）以来，高层建筑的发展很快，从20世纪初至1979年，全世界建成200m以上的高层建筑有50幢以上，其中大部分建筑在美国。
其中著名的有1972年建造的纽约世界贸易中心大厦（110层，417m，415m），1974年建造的美国芝加哥西尔斯大厦（Sears Tower，110层，443m）。
在我国，目前高度在104m以上的高层建筑超过100幢，分布在上海、广州、北京、深圳等20个大城市，其中以上海为最多。
1998年建成的金茂大厦（88层，420.5m），是世界第三高楼。
2 高层建筑的结构体系（1）框架－剪力墙体系。
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。
在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。
（2）剪力墙体系。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架－剪力墙体系。
（3）筒体体系。
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
超高层摩天楼的结构体系，这些案例集锦带你过把瘾！
超高层摩天楼的结构体系，这些案例集锦带你过把瘾！本篇文章献给不断探求应用自然法则而不盲从现行规范的结构工程师们！因为工作以来接触的项目主要是以超高层结构为主，所以今天想跟大家聊一聊超高层的结构体系。
超高层建筑的结构体系的话题很大，因为超高层建筑的结构体系多种多样，很难完全包括进去，这里主要以小编所了解到的结构体系进行介绍。
1 超高层建筑的定义对于超高层建筑的界定，不同国家有不同标准。
联合国教科文组织所属的世界建筑委员会1972年召开的国际高层建筑会议，将9层及以上的建筑定义为高层建筑，40层以上（高度在100米以上）定义为超高层建筑。
根据我国《民用建筑设计通则》和《高层民用建筑设计防火规范》规定，建筑高度超过24m即为高层建筑，超过100m的均称为超高层建筑。
图1 高层、超高层以及超级高层建筑的分类(@CTBUH)世界高层建筑与都市人居协会(CTBUH)则将300米以上的建筑定位为超高层建筑（supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（megatall）。
截止目前为止，全球共有115个竣工的超高层建筑，而竣工的超级高层建筑只有三个，这三个分别是迪拜塔（828m）、上海中心（632m）及麦家皇家钟楼（601m）。
图2 已竣工的超高层建筑排名(@CTBUH)图3 世界最高建筑的竣工时间(@CTBUH)小编认为，一栋建筑当它的高度造成在设计、施工以及使用上明显区别于同类较低的建筑时，那么就可以被定义为高层建筑。
2 超高层建筑的设计特点超高层建筑与中低层建筑相比，结构不仅要承受重力荷载，而且要负担较大的水平荷载（如风荷载、地震作用等）。
随着房屋高度的增加，水平荷载往往成为设计的控制因素。
简单来看，超高层建筑可以视为固定在地面上的一根悬臂杆件，在侧向荷载为倒三角荷载时，荷载效应与建筑高度的关系中，轴向力N 与建筑高度 H 大致成正比，而结构弯矩和位移与建筑高度 H 呈指数关系。
图4 超高层结构内力及位移与高度的关系根据CTBUH对历年全球最高的100座超高层建筑统计的结果，可以发现，在二十世纪之前，超高层建筑采用的材料均是以全钢结构为主。
高层建筑结构的历史沿革与发展趋势
高层建筑是一种它的“高”“层”强烈地影响其规划、设计、建造
和使用的建筑。
高度和层数是一幢建筑是否为高层建筑的两个主要评判指标。 《规范》：10层及10层以上的居住建筑和高度超过24m的公共建筑
为高层建筑。
随着高层建筑高度的大幅增加，出现了超高层建筑。一般泛指某个 国家或地区内较高的建筑。
得抬头仰望的物品，矮个子必须
站在台阶上，而吉隆坡的这座石 油大厦就是马来西亚的台阶。
1989年，广东国际大厦主体
建成，63层，199.5m，钢 筋混凝土结构。
1987年，北京建成50年
代以后我国第一幢全钢 结构：长富宫中心，26 层，94m高，也是我国 最高的钢框架结构。
京广中心，57
超过100m的砖石结构建筑，已将
材料特性和当时的建造技术推向了
极致。
中国人开创了木构架叠层 架屋的建造方式（框架结 构），将建筑的使用空间 推向高空。成为后来建筑 向高层发展之滥觞。
现代高层建筑的历史始于18世纪末的工业革 命。
18世纪后半叶，英、法的冶金工业成功生产 出“铁”。
1889年，埃菲尔铁塔建成，这是一个高耸
筑，北京民族饭店【图1】最高，12层，47.4m高， 钢筋混凝土框架结构。
1968年建成了广州宾
馆【图1】，27层，高 86.7m，钢筋混凝土框 架-剪力墙结构，为60 年代我国最高的建筑。
朝鲜平壤柳京饭店
香港中国银行大厦：位
于中国香港，1990年 建成，地上72层，地 下4层，高367.4米， 亚洲首次超过300m的 建筑，1990年-1992年 为亚洲第一高楼。
上海中心主体建筑结构高度为580米，
芝加哥西尔斯大厦
当这些钢材、水泥和石块以一种独特的方式被组合起来时，它们就具有了自己的生命。
伟大的建筑用冰冷和坚硬诠释了人类的伟大和野心，它们是音乐，是绘画和史诗，是人类为自己在大地上树立的纪念碑。
——谨以此纪念2010年去世的美国著名建筑师布鲁斯·格雷厄姆芝加哥西尔斯大厦一、西尔斯大厦介绍西尔斯大厦（Sears Tower），现称威利斯大厦，又称韦莱大厦，是位于美国伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼，由SOM建筑设计事务所为当时世界上最大的零售商西尔斯百货公司设计。
大厦在1974年落成，超越纽约的世界贸易中心，成为当时世界上最高的大楼。
落成至2009年7月16日前命名为“西尔斯大楼”（ Willis Tower）。
2009年7月16日正式更名为“威利斯大厦”。
威利斯大厦是由建筑师布鲁斯·格雷厄姆(Bruce Graham)和结构工程师法兹勒汗(Fazlur Khan)所设计。
西尔斯大厦楼高442.3米，共地上108层，地下3层，总建筑面积418000平方米，底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。
每天约的1.65万人到这里上班。
在第103层有一个供观光者俯瞰全市用的观望台。
它距地面412米，在晴朗的天气里，游客在103层处可以远眺四个州级景点和两百多个趣味点。
西尔斯大厦在1974年落成时曾一度是世界上最高的大楼，超越当时纽约的世界贸易中心，在被马来西亚的“国家石油公司双塔大厦”（双子塔）超过之前，它保持了世界上最高建筑物的纪录25年。
根据高楼与都市住宅委员会（Council on Tall Buildings and UrbanHabitat）目前所使用的四分类建筑物高度判断法，虽然希尔斯大厦在“不含塔尖顶层顶板高度”、“最高使用楼层高度”两项上输给了上海环球金融中心，在“含塔尖建筑结构高度”一项上输给了台北101大楼，但加上楼顶天线后总高527.3米的希尔斯大厦仍拥有四类头衔中的“含天线总高”世界纪录，直至2004年台北101塔建成以前，西尔斯大厦一直保持着“世界最高屋顶”和“世界最高居住层”的桂冠。
希尔斯大厦分析
二、建筑师简介
• 布鲁斯·格雷厄姆（Bruce John Graham， 1925年12月1日－2010年3月6日）是一位 哥伦比亚-美国的建筑师。他的代表作有 内陆钢铁大厦，希尔斯大厦和约翰汉考克 中心。 这三座建筑都是他与结构工程师 法兹勒汗（Fazlur Khan）合作设计的。建 筑史学家们称他为“他那个时代的伯纳姆 （Daniel Burnham）”。
9个框桶 底边长68.6*68.6 高宽比6.5 子桶22.9*22.9m 框架柱距4.57m 在35,66,90 在35,66,90层的设备层沿内外 框架各设一层楼高的框架圈梁 底层柱1070*609*102 顶层柱990*305*25 总用钢76000吨 单位761kg|m2
• 大厦的造型有如9个高低不一的方形空心筒子 集束在一起，挺拔利索，简洁稳定。不同方向 的立面形态各不相同，突破了一般高层建筑呆 板对称的造型手法。这种束筒结构体系是建筑 设计与结构创新相结合的成果。 • 西尔斯大厦用钢材76000吨，即181公斤/平方 米。每平方米用钢量比采用框架剪力墙结构体 系的帝国州大厦降低20%，仅相当于采用5跨 框架结构的50%。这种束筒结构体系概念的提 出和应用是高层建筑抗风结构设计的明显进展。
三、建筑结构
• 大厦样的高层建筑的关 键性抗风结构问题，提出了束筒结构体系的概念并 付诸实践。 • 整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面 越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显 减轻。顶部设计风压为305千克力/平方米，设计允 许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的 1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为 460毫米。所有的塔楼宽度相同，但高度不一。 • 大厦外面的黑色环带巧妙地遮盖了服务性设施区。 大厦采用由钢框架构成的成束筒结构体系，外部用 黑铝和镀层玻璃幕墙围护。
美国留学之伊利诺伊州概况及高中大学介绍
伊利诺伊州主要景点
西尔斯大厦：
西尔斯大厦 位于美国伊利诺伊州的芝加哥市， 是上个世纪世界最高的建筑之一。它是为西尔 斯一娄巴克公司建造的，于1973年竣工。
【现名】：韦莱集团大厦，威利斯大厦
西尔斯大厦(Sears Tower) 是位于美国 伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼，用作办公楼， SOM建筑设计事务所为当时世界上最大的零售商 西尔斯百货公司设计。楼高442.3米，共地上108 层，地下3层，总建筑面积418000平方米，底部 平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组 成。希尔斯大厦在1974年落成时曾一度是世界上 最高的大楼，超越当时纽约的世界贸易中心，在 被马来西亚的“国家石油公司双塔大厦”（双子 塔）超过之前，它保持了世界上最高建筑物和饮食文化为一体
市内跨国公司：Fermi and Argonne 国立实验室， 巴克斯特医疗机构以及摩托罗拉公司。 “世界建筑艺术博物馆”：市内既保存着早期传 统式的西欧古建筑，又有着壮观巍峨的现代摩 天大楼，规划布局动静相宜，井井有条。 世界糖果之都：这里还有美国最大的餐饮公司 （麦当劳）和最大的食品加工公司（卡夫）。 …世界第一：如1884年的旱冰鞋、1892年的高 架铁道、1893年的爆米花、1896年的拉链、 1902年的透明窗口信封、1955年的麦当劳快餐 店等。 美国“工业之母”： 近年来涌现出成片的高科技走廊，取代了正在消亡的 夕阳工业，吸引着全球大量的人才和资本，世界500强企业中有三分之一 将机构设在芝加哥
西尔斯大厦
西尔斯大厦【建设地点】:美国芝加哥【现名】:韦莱集团大厦，威利斯大厦【开工时间】:1972年【竣工时间】:1974年【建筑面积】:418000平方米【建筑高度】:443米(527.3米含天线)【建筑层数】:地上110层，地下3层【结构形式】:高层建筑抗风结构【建筑造价】:39亿【投资单位】:西尔斯百货公司【设计单位】:SOM建筑师事务所【建设用途】:办公【英文名称】:Willis Tower【别称】:希尔斯大厦，威利斯大厦概述西尔斯大厦(Sears Tower) 是位于美国伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼，用作办公楼，SOM建筑设计事务所为当时世界上最大的零售商西尔斯百货公司设计。
楼高442.3米，共地上108层，地下3层，总建筑面积418000平方米，底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。
希尔斯大厦在1974年落成时曾一度是世界上最高的大楼，超越当时纽约的世界贸易中心，在被马来西亚的“国家石油公司双塔大厦”(双子塔)超过之前，它保持了世界上最高建筑物的纪录25年。
根据高楼与都市住宅委员会 (Council on Tall Buildingsand UrbanHabitat) 目前所使用的四分类建筑物高度判断法，虽然希尔斯大厦在“不含塔尖顶层顶板高度”、“最高使用楼层高度”两项上输给了上海环球金融中心，在“含塔尖建筑结构高度”一项上输给了台北101大楼，但加上楼顶天线后总高527.3米的希尔斯大厦仍拥有四类头衔中的“含天线总高”世界纪录，直至2004年台北101塔建成以前，西尔斯大厦一直保持着“世界最高屋顶”和“世界最高居住层”的桂冠。
它由著名的SOM建筑师事务所设计，整个施工工期不到两年半时间，工程于1974年竣工。
它的高度为442米(1,450英尺)，共108层，内部总共有450万平方英尺的办公室和商业空间。
在西尔斯大厦开工建设前，大厦的场址被西昆西街 (WestQuincyStreet) 一分为二，西尔斯公司为此支付给芝加哥市270万美元实现了街道分割。
世界第一高楼变迁史
世界第一高楼变迁史1、大都会人寿保险大楼 Met Life Tower：1909年在纽约建成，主体50层，楼顶高213.4米，为人类历史上第一座200米以上的大楼，（1909年-1913年）为世界第一高楼。
2、伍尔沃斯大楼 Woolworth Building：1913年在美国纽约建成，57层，高241.4米，建筑师“卡斯.吉尔伯特”，建造费用为1350万美元，（1913年-1930年）世界第一高楼。
3、川普大楼 Trump Building：1930年在纽约建成，70层，高282.5米，在它建成时的1930年里，同在纽约的“克莱斯勒大厦”加装了一座尖塔，超过了它，（1930年）世界第一高楼。
4、克莱斯勒大楼 Chrysler Building：1930年在纽约建成，77层，高318.9米，为世界著名的汽车公司“克莱斯勒”出资建造，（1930年-1931年）世界第一高楼。
5、帝国州大厦 Empire State Building：1931年在美国纽约建成，102层，高381米，帝国大厦之所以是一个传奇，因为它在（1931年-1972年）长达半个世纪的时间内为世界第一高楼。
6、世贸中心双塔 World Trade Center：1972年在美国纽约建成，110层，高417米，为世界上第一座高度超过400米的大楼，在2001年的9.11事件中倒塌，它注定是20世纪的杰作，不应该在21世纪停留，（1972年-1974年）世界第一高楼。
7、西尔斯大楼 Sears Tower：1974年在美国芝加哥市建成，108层，高442.3米，SOM建筑事物所的作品，（1974年-1998年）为世界第一高楼。
8、双子星石油大厦 Petronas Towers：1998年在马来西亚首都吉隆坡建成，88层，高452米，西萨.佩里事务所的代表作品，（1998年-2004）为世界第一高楼。
9、台北101大厦 Taipei 101：2004年在中国台北市建成，101层，高508米，李祖原建筑事务所的作品，（2004年-2008年）为世界第一高楼。
玻璃之塔芝加哥的威利斯塔的建造独特之处
玻璃之塔芝加哥的威利斯塔的建造独特之处玻璃之塔—芝加哥的威利斯塔的建造独特之处威利斯塔（Willis Tower），以前被称为西尔斯大厦，是美国芝加哥市的标志性建筑之一。
作为世界上最高的摩天大楼之一，在建造和设计方面，威利斯塔展现出了许多独特之处。
本文将探讨这些与众不同的建筑特色。
I. 建筑设计造型独特威利斯塔以其标志性的黑色外观而闻名。
其建筑造型采用了现代主义的设计理念，突显了简洁、线性的外观风格。
塔楼由九个迭加的长方形层组成，上部逐渐收窄至塔尖，呈现了一种独特的外观。
这种线性设计不仅增强了塔楼的视觉效果，也为其创造了独特的空间布局。
II. 引人注目的高度和结构威利斯塔的高度也是其独特之处。
塔楼高达442.1米（1,451英尺），并在其顶部设有一个观景平台，供游客欣赏芝加哥市区的壮丽景色。
为了支撑如此庞大的结构，威利斯塔的设计采用了一系列先进的结构工程技术。
其中最显著的特点是其集中式内核结构，通过核心筒和悬挑外立面来承受建筑物的荷载。
III. 独特的玻璃幕墙作为一座被誉为“玻璃之塔”的建筑，威利斯塔的独特之处还在于其玻璃幕墙系统。
这个系统是通过采用大量的玻璃窗户和铝制外部装饰板制成的。
威利斯塔的幕墙设计不仅提供了广阔的视野，还为建筑内部创造了充足的自然光线。
此外，玻璃幕墙还具有隔热隔音的功能，使威利斯塔在面对剧烈气候和城市噪音时得以保持宁静和舒适。
IV. 可持续性和环保设计在现代建筑的发展中，可持续性和环保设计变得越来越重要。
威利斯塔在这方面也有所贡献。
塔楼采用了一系列节能技术，如双层幕墙和高效隔热材料，以减少能源消耗。
此外，建筑还利用太阳能光伏板和风力发电机来产生清洁能源。
这些环保措施为威利斯塔的可持续性增添了独特的价值。
V. 对城市和旅游业的贡献作为芝加哥市的地标，威利斯塔对城市和旅游业的发展做出了重大贡献。
塔楼内设有办公空间、商业场所和观光区域，为城市带来了经济收入和就业机会。
威利斯塔的观景平台以其壮观的景色吸引着数以万计的游客来访，为芝加哥旅游业的发展做出了积极贡献。
土木工程概论3土木工程结构基本形式(建筑工程)
多层工业建筑一般采用刚 接框架。
土木工程概论
（6）农业建筑
如暖棚、畜 牧场等。
土木工程概论
2.按房屋结构所采用的材料分
（1）砌体结构 采用砖、石、砼
砌块等砌体做成。主 要用于墙体结构。
土木工程概论
（2）钢筋混凝土结构 采用钢筋混凝土或
预应力混凝土做成，主 要用于框架结构、剪力 墙结构、筒体结构等。
如图书馆、实验楼、学 校、医院等。这类建筑 有较强的针对性。
一般采用框架结构为主 体结构。
土木工程概论
土木工程概论
（5）工业建筑
如重型机械厂房、纺织 厂房（单层轻工业）、 制药厂房、食品厂房 （多层轻工业）等。
特点：荷载巨大且往往 是撞击、振动荷载。需 要空间大，并有特殊要 求。（温湿度、防爆、 防尘、防菌等）
它是房屋的主 体结构。主要承受 房屋的全部重量并 把它们通过基础传 给地基。
土木工程概论
建筑工程的类别 和建筑结构体系
土木工程概论
房屋建筑工程的类别有多种分法。 可按房屋的使用性质分；按房屋结构所 采用的材料分；也可按房屋主体结构的 型式和受力系统（结构体系）分。建筑 师习惯于第一种，结构工程师和施工工 程师习惯于第二、尤其是第三种分法。
广泛用于阳台、雨蓬、体育场看台罩棚等
土木工程概论
4) 3）柱
柱的截面尺寸远小于其高度，荷载作用方向与柱轴线平行。 属于竖向承重构件。主要承受梁传来的压力以及柱自重。
土木工程概论
土木工程概论
4）墙
墙的长宽两方向尺 寸远大于其厚度 荷载作用方向与墙 面平行
作用效应主要为受 压。
土木工程概论
土木工程概论
sears tower
造型
•
大厦的造型有如9个高低
不一的方形空心筒子集束在一
起，挺拔利索，简洁稳定。不
同方向的立面形态各不相同，
突破了一般高层建筑呆板对称
的造型手法。这种束筒结构体
系是建筑设计与结构创新相结 合的成果。
•
西尔斯大厦用钢材76000吨，
即181公斤/平方米。每平方米
用钢量比采用框架剪力墙结构
体系的帝国州大厦降低20%，
结构
•
大厦结构工程师是1929年出生于达卡的美籍建筑师F.卡恩。他为解决像西
尔斯大厦这样的高层建筑的关键性抗风结构问题，提出了束筒结构体系的概念
并付诸实践。整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，
大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。顶部设计风压为305千克力/平方米，
设计允许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的1/500，即900毫米，
外形
特点是逐渐上收的，即1～50层为9个 宽度为23.86米的方形筒组成的正方形平面； 51～66层截去一对对角方筒单元；67～90 层再截去另一对对角方筒单元，形成十字 形；91～110层由两个方筒单元直升到顶。 这样，既可减小风压，又取得外部造型的 变化效果。西尔斯大厦顶部的设计风压为3 千帕，容许位移为建筑物高度的1/500，即 90厘米，建成后在最大风速下的实测位移 为46厘米。
10年前，他们曾按这种思路策划了世贸 中心地下停车场爆炸案。据报道，“9·11” 事件发生后，美国已经投资约650万美元加 强西尔斯大厦的安全措施，其中包括：为大 楼安装了更多的数码相机；任何人进入大楼 必须持安全卡；警力增加；改善了大楼内部 与政府部门及外界的通信联系等。 2009 年，总部在伦敦的保险经纪公司-韦莱集团， 同意租用该大楼的很大比例作为办公楼，同 时作为取得合同的一部分条件而取得了该建 筑物的命名权。2009年7月16日，10：00， 该建筑物官方命名正式改为韦莱集团大厦。
希尔斯大厦——精选推荐
希尔斯大厦基本信息【建设地点】：美国伊利诺伊州芝加哥【现名】：韦莱集团大厦，威利斯大厦（2009年7月16日改名）【开工时间】：1972年【竣工时间】：1974年【建筑面积】：418000平方米【建筑高度】：443米（527.3米含天线）【建筑层数】：地上110层，地下3层【结构形式】：高层建筑抗风结构【建筑造价】：39亿【投资单位】：西尔斯百货公司【设计单位】：SOM建筑师事务所【建设用途】：办公【英文名称】：Willis Tower【别称】：希尔斯大厦，威利斯大厦注释SOM建筑师事务所：1936年，L·斯基德莫尔(Louis Skidmore)和J-O·梅里尔(John O·Met。
rill)在芝加哥开始合作，1939年N．奥因斯(Natha—niel Owings)加入，事务所按三人姓氏的第一个字母取名为SOM。
斯基德莫尔是一位思想敏锐的设计师，梅里尔是工程师，奥因斯则是组织者。
对于每一个重大项目，这三位合作者中一人负责同业主打交道，一人负责具体事务，一人负责选择和支持设计师做出尽可能完善的设计，而对设计过程尽量不加干预。
后来，事务所的规模逐步扩大，拥有1800多名建筑师和工程师。
SOM的作品遍及美国和世界上40多个国家。
SOM的早期作品受密斯·凡-德·罗的影响很大，20世纪60年代中期以后，情况有所改变，但其作品仍然保持干净利索、简洁新颖的特点，结构体系则更为多样化，外部轮廓增加了变化。
sOM在高层和超高层建筑设计方面的成就得到了公认。
SOM的著名建筑师G．邦沙夫特设计的纽约利华公司办公大厦(Lever House，195l～1952年建，世界上第一座玻璃幕墙高层建筑)是当时新型办公楼的代表。
建筑理论家L·芒福德说：“它在两个显著方面超越了传统的办公楼，即设计不是根据最大租赁率而是为了获得迅速开展业务的效率，充分运用了当时的所有办法使大厦出落得舒适、雅致和漂亮。
sA高层建筑主体结构工程施工
8-1 国内外高层建筑的发展概况
▪ 1.我国近代高层建筑的发展
▪ 2.国外现代高层建筑的发展
1.我国高层建筑的发展
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
第二阶段为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)
▪ 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。
▪ 90年至今，世界上新建的最高建筑，几乎全部集中在亚洲 地区；陆续建成了超过200m、300m的高层建筑。
No 广州白云宾馆：
33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内
Image 首栋百米高层。
7850
2300
7850
3600 4000
8000
8000
66000
3000 36000 3000 70000
66000
8000
8000
4000 3600
第三阶段为80年代
▪ 仅19801983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。
高层建筑主体结构的施工
▪ 筒体结构施工 ▪ 施工特点：标准层多；工程量大；垂直运输多；工期长，需
要考虑冬雨季施工。 ▪ 提模施工：是高层建筑现浇筒体结构的一种施工方法，运用
升机板来逐层提升墙、柱和梁的模板，由一层一直到顶层， 等整个结构工程完成后，才拆除模板。
Sears(美国西尔斯大厦结构简介)---孙雷
西尔斯大厦建造示意图
2015/11/8
结构工作机理
当结构受水平力作用而 弯曲时，平面内刚度很大的 楼盖将约束内部腹板框架与 外侧腹板框架一起弯曲，这 样内部腹板框架的存在，很 大程度地减轻了框筒柱轴力 由于受剪力滞后影响而呈现 的不均匀性，使得竖向应力 更为均匀，从而结构的性能 更接近于一个普通实腹筒而 不是一个框筒。
西尔斯大厦结构平面布置图
希尔斯大厦采用 由钢框架组成的 成束筒结构体系。 A、1～50层为9个 宽度为23.86米的 方形筒组成的正 方形平面； B、51～66层截去 一对对角子框筒 单元； C、67～90层再截 去另一对 对角子 框筒单元，形成 十字形； D、91～110层由 两个子框筒单元 直升到顶。
2、水平荷载下束筒柱的受力特点如下： （1）外圈翼缘框架中的柱，基本上仅承受轴向力； （2）外围腹板框架中的柱，除轴向力外，沿框架所在平面承受较大的水平剪力和 弯矩； （3）内部腹板框架受力状态与外圈腹板框架相同； （4）垂直于荷载方向的内部翼缘框架受力状态近似于外圈翼缘框架，但由于其平 面位置离整个结构的中和轴较近，框架柱的轴向力较小。
西尔斯大厦抗风结构
整幢大厦被当作一 个悬挑的束筒空间结构， 离地面越远剪力越小， 大厦顶部由风压引起的 振动也明显减轻。西尔 斯大厦顶部的设计风压 为3千帕，容许位移为建 筑物高度的1/500，即90 厘米，建成后在最大风 速下的实测位移为46厘 米。其外形的特点是逐 渐上收的，这样也可以 减小风压。
西尔斯大厦
西尔斯大厦 (Sears Tower) 是 位于美国伊利诺伊 州芝加哥的一幢摩 天大楼，用作办公 室，SOM建筑设计 事务所为当时世界 上最大的零售商西 尔斯百货公司设计。 楼高442.3米，共地 上108层，地下3层，总建筑面积418，000平方米， 底部平面68.7×68.7米，西尔斯大厦在1974年落成时曾 一度是世界 上 最高的大楼，并保持了世界上最高建筑 物的纪录25年。
高层钢结构结构体系
21．3．4 筒体结构体系
筒体结构体系是在超高层建筑体系中应用较多的一种 种，按筒体的位置、数量等分为钢框架—核心筒体结构 体系、外框架筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构 体系。
1．钢框架—核心筒结构体系 钢框架—核心筒结构体系将抗剪结构作成四周封闭 的核心筒，用以承受全部或部分水平荷载和扭转荷载。 外围框架可以是铰接钢结构或钢骨混凝土结构，主 要求受自身的重力荷载，也可设计成抗弯框架，承担 一部分水平荷载； 核心筒的布置随建筑的面积和用途不同而有很大的 变化。它可以是位于建筑物核心的单筒，也可以是几 个独立的筒位于不同的位置上。它的材料可以是钢的、 钢筋混凝土的或两者组合的。若采用钢筋混凝图核心 筒时，筒与钢框架可以交替施工，有利于加快施工速 度， 这种结构形式在国外采用的不太多，而在我国近年 来被大量的高层建筑钢结构工程采用，如上海希尔顿 酒店、金茂大厦等。
2）高层钢结构的适用范围
公共建筑，商业建筑，多层工业建筑，住宅等。 特别适用于40层以上的超高层建筑，烈度为8度及以 上地震区的高层建筑和软弱地基上的高层建筑。 近年来多层和小高层住宅也已开始采用钢结构，形式 喜人。
21．2 钢结构构件的性能
钢是具有较好的延性材料。但是由钢材制造成的钢结构 构件，在竖向和水平荷载作用下并不一定总是延性破坏。 在钢结构构件中，其脆性破坏主要是失稳和脆性断裂。 构件截面因宽厚比较大而产生局部压屈，柱和斜撑因长 细比较大而挠屈失稳以及梁、柱构件的侧向扭屈等属于失 稳破坏。 螺栓或铆钉连接的净断面拉坏，焊缝应力集中断裂等为 脆性断裂破坏。 因此，避免钢结构构件的脆性破坏，是搞好钢结构设 计的重要问题。
在框架—支撑体系中的中心支撑是指支撑的两端都 直接连接在梁柱节点上，而偏心支撑就是支撑至少有 一端偏离了梁柱节点，而是直接连在梁上，则支撑与 柱之问的一段梁即为耗能连梁。 中心支撑框架体系在大震作用下支撑易屈曲失稳， 但抗侧移刚度很大，构造相对简单。 偏心支撑框架较好地结合了纯框架相中心支撑框架 两者的长处，与纯框架相比，它每层加有支撑，具有 更大的抗侧移刚度及极限承载力，与中心支撑框架相 比，它在支撑的一端有耗能连梁，在大震作用下，耗 能连梁在巨大剪力作用下，先发生剪切屈服，从而保 证支撑的稳定，滞回环稳定，具有良好的变形和耗能 能力。
高层建筑结构的特点及关键部位
缺点：用钢量大、造价高、防火性能差、刚度 差；
应用情况：采用钢结构的高层建筑不断的增多；美
国、日本等从钢结构起步建造高层建筑的国家已转向发展 混凝土结构。
目前世界上最高的钢结构建筑为美国芝加哥西尔 斯大厦，110层、高443m。
芝加哥西尔斯大厦(Sears Tower)， 110层，高443m，钢结构
第七页，共85页。
高层建筑案例
• 天津中钢国际广场
建筑师： MAD建筑事务所 高度：358米 楼层：88层 预计竣工时间：2012年
第八页，共85页。
高层建筑案例
•
第九页，共85页。
天津中钢国际广场
高层建筑案例
• 天津中钢国际广场
第十页，共85页。
• 南京绿地广场紫峰大厦
建筑师：美国SOM建筑事务所 建筑有效高度 ：339.250m 最高屋顶高度 ：381.250m 天线顶标高 ：450.000m
85F-86F 机房 87-89F 灯塔
塔尖
高层建筑案例
第十一页，共85页。
高层建筑案例
• 天津环球金融中心
功能：写字楼、六星级酒店、豪华公寓、酒店式公寓和顶级商业配套
位置：项目距天津滨海国际机场车程30分钟，距天津火车站及未来的京津高铁步行5分钟，毗邻 大沽北 路、张自忠路等城市主干道，写字楼东侧是未来地铁2、3号线交汇处，酒店中轴正对 城市景观哈 密道绿轴。
管混凝土。（形成组合构件）
（2）混合结构：指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土组合构件一起组成的空 间结构。（形成混合结构）
第二十五页，共85页。
高层建筑结构类型和体系
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
西尔斯大厦结构平面布置图
希尔斯大厦采用 由钢框架组成的 成束筒结构体系。 A、1～50层为9个 宽度为23.86米的 方形筒组成的正 方形平面； B、51～66层截去 一对对角子框筒 单元； C、67～90层再截 去另一对 对角子 框筒单元，形成 十字形； D、91～110层由 两个子框筒单元 直升到顶。
大厦造型
大厦的造型有如9个高低不 一的方形空心筒子集束在一起， 挺拔利索，简洁稳定。不同方向 的立面形态各不相同，突破了一 般高层建筑呆板对称的造型手法。 这种束筒结构体系是建筑设计与 结构创新相结合的成果。 其外形的特点是逐渐上收的， 从下部的九个方筒，直到顶部只 剩下相邻的两个方筒单元。所有 的塔楼宽度相同，但高度不一。 这样的设计既可减小风压，又取 得外部造型的变化效果。
西尔斯大厦建造示意图
2015/11/8
结构工作机理
当结构受水平力作用而 弯曲时，平面内刚度很大的 楼盖将约束内部腹板框架与 外侧腹板框架一起弯曲，这 样内部腹板框架的存在，很 大程度地减轻了框筒柱轴力 由于受剪力滞后影响而呈现 的不均匀性，使得竖向应力 更为均匀，从而结构的性能 更接近于一个普通实腹筒而 不是一个框筒。
2、水平荷载下束筒柱的受力特点如下： （1）外圈翼缘框架中的柱，基本上仅承受轴向力； （2）外围腹板框架中的柱，除轴向力外，沿框架所在平面承受较大的水平剪力和 弯矩； （3）内部腹板框架受力状态与外圈腹板框架相同； （4）垂直于荷载方向的内部翼缘框架受力状态近似于外圈翼缘框架，但由于其平 面位置离整个结构的中和轴较近，框架柱的轴向力较小。
西尔斯大厦
西尔斯大厦 (Sears Tower) 是 位于美国伊利诺伊 州芝加哥的一幢摩 天大楼，用作办公 室，SOM建筑设计 事务所为当时世界 上最大的零售商西 尔斯百货公司设计。 楼高442.3米，共地 上108层，地下3层，总建筑面积418，000平方米， 底部平面68.7×68.7米，西尔斯大厦在1974年落成时曾 一度是世界 上 最高的大楼，并保持了世界上最高建筑 物的纪录25年。
西尔斯大厦的加强层 在大厦沿高度方向发 生收筒的楼层处，可见一 圈深色装饰带。外观上看 只是一种简单装饰，但从 结构角度看，它的内部是 用于结构加强的腰桁架。 空间的收筒意味着刚度的突变。为抵抗风 荷载和水平地震作用，必须用腰桁架进行刚补 强，以减小水平侧移。
谢谢观看！
束筒结构的优势
侧向刚度大，允许建筑物达到很高的高度 结构体系的模块可以在任意高度予以削弱，在减 小横截面积的同时结构的整体性可以继续保持。 故建筑立面布置相对灵活。 若干个筒体的并联，共同承担水平荷载，可以看 成若干个框筒之间夹了些框架隔板。由于这种双 向隔墙的加强作用，束筒结构的剪力滞后现象明 显较框筒结构有改善。
2015/11/8
材料方面，西尔斯大厦用钢材76000吨， 即181公斤/平方米。每平方米用钢量比采用 框架剪力墙结构体系的帝国州大厦降低20%， 仅相当于采用5跨框架结构的50%。这种束筒 结构体系概念的提出和应用是高层建筑抗风结 构设计的明显进展。
束桶体系简介
1、束筒体系组成 把几个筒体并列组合在一起形成的结构整体称为束筒结构体系。它以外筒为 基础，在其内部增设一榀以上的腹板框架所构成，增设的内部腹板框架，可以是 密柱深梁组成的框架。如美国西尔斯大厦。 束筒中的每一个框筒单元，可以是方形、矩形、三角形、梯形、弧形或其他 形状，而且每一个单筒可以根据上面各层楼面面积的实际需要，在任何高度中止， 而不影响整个结构体系的完整性。束筒体系的使用条件比框筒体系更加灵活。
西尔斯大厦抗风结构
整幢大厦被当作一 个悬挑的束筒空间结构， 离地面越远剪力越小， 大厦顶部由风压引起的 振动也明显减轻。西尔 斯大厦顶部的设计风压 为3千帕，容许位移为建 筑物高度的1/500，即90 厘米，建成后在最大风 速下的实测位移为46厘 米。其外形的特点是逐 渐上收的，这样也可以 减小风压。