高层建筑结构与造型体系分析
浅析高层建筑的形体造型设计与结构设计
主 ,造型手法也多 局限于对建筑形体进
行水 平 、垂 直 的划 分 以及 运用 坡 屋 面 等 ,建筑形象缺乏 表现力与感染力 ;一
高层建筑形 体塑造 的骨骼是依 赖于其 内 部 的结构体 系 ,规则 的建筑形 体往往具 有布置规则 ,传力直接 的结构体系 。然 而 由于 出现 越来越多 的形 体多变 ,扭转
关 键 词 : 高层 建 筑 设 计
1 高层 建筑 形体 创意 与结 构 形式 的关系
高层 建 筑 的体 量 巨大 ,体 现 了建 筑 的力 度 和气 魄 ,是 人 们视 觉 关 注 的 中心。高层建筑形体造 型设计不仅要 为
人们 创造能满足生理 与心理需要 的 良好 形象 ,还要使它成 为城 市环境 中的重要
式单一 ,基本是方 的 、圆 的或其变形 为
2 制约 高层 建 筑形 体构 成 的结构 体 型对 承受水平力引起 的弯矩 也有很好
婴 素
21 .形体 设计应保证建筑结构 的规则性
的效果 ,这种建筑体 型与悬臂梁的弯矩 图较接 近 ,也能使侧移减 少 ,并能充分 发挥构 件受 力性能 。在平 面转角处采用
一
定 的结构 体系只能表征 出一定的建筑
选择合理 的建筑形 体及与之对应的 结构形 式 ,可 以加强结构 本身刚度 ,使 结构 吸收较少 的水平荷载 而减少高层建
筑 的侧 移。从高层建筑 的空气动力学原
形式与造型 ,特定 的建筑平 面与形体 ,
需要独特 的结 构构成方式 去实现 。建筑
学 的原则 ,也可 以从 高层建筑结构概念
组合 、集聚 、切 削 、加减 、穿插等 造 型手 法常常运用到高层建筑 的形体塑 造之 中 ,故而建筑形体会形成 丰富多变 的变化 ,并 难免需要结构 的布置做出相
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。
分析高层建筑的造型设计
分析高层建筑的造型设计摘要:下文就高层建筑的造型设计思路和基本形体进行分析。
20世纪70年代以来建筑技术和建筑材料飞速的发展,为高层建筑摆脱盒子式的造型创造了有利条件;近十几年来,高层建筑在内容、风格和形式等方面都越来越注重建筑的特色。
关键词:高层建筑;造型;设计1高层建筑造型设计思路1.1几何学的思路几何形态是直线、规则曲线、直线与曲线的结合,具有明快性、数量性、秩序性等特点,表现出很强的几何规律性。
而对建筑而言,建筑中的体块是由面包裹的,面被体的走向和体的形成线所分割。
现代主义者认为几何形式有简洁而又特殊的美学特征,他们创造抽象几何纯形式美所运用的词汇是:点、线、面、体、空间、质感和色彩等。
可以说,几何形体是物质世界的概括和缩影,即利用三维空间的认识和理解来分析点、线、面、体的多变性,并进行分割与组合搭配,由此产生丰富的美感形态。
一个单纯的正方体通过直线、曲线、对称与自由分割的方法可改变原有形态,产生出几个甚至几十个不同的形态,再通过美感形态法则中的单纯与简化、对比与调和、对称与均衡、稳定与重心、比例与排列、节奏与韵律、联想与意境、多样与统一、加之材料工艺上的合理运用,就可以获得心理与知觉上的美感,形成建筑形态多样又统一的变化。
1.2符号学的思路在造型设计中,建筑符号的运用是重要的思路之一。
以符号出现的造型方式往往以拼贴设计方法进行构思,从历史和传统中选取某种或数种典型建筑形式母题、部件或元素,随后对其进行发展、变化和重新组合。
美国哲学家皮尔斯把符号分为指示性、图像性和象征性3类;建筑造型中的符号通常对应地分为这3类。
指示性符号:能指与所指之间存在着内在的因果关系的符号,如窗户的形象表达着采光、通风、眺望的功能意义;门的形象表达着出入交通、开启闭合的功能意义;这种所指和能指的因果关系,实质上反映着作为符号载体的构件本身的内容和形式的统一关系。
图像性符号:能指与所指物之间具有图像的相似形符号,高层建筑中应用的简化、变形、抽象的传统构件、具象的图案、文饰、门式、窗式以及装饰部位都属于图像性符号或它的复合体。
高层建筑的结构体系
高层建筑的结构体系关键信息项:1、高层建筑结构体系的类型框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构巨型结构2、结构体系的特点承载能力抗震性能空间利用效率施工难度建筑成本3、设计要求风荷载考虑地震作用计算基础设计变形控制4、材料选择钢材混凝土组合材料5、施工注意事项施工顺序质量控制要点安全保障措施11 高层建筑结构体系的类型111 框架结构框架结构是由梁和柱通过节点连接组成的结构体系。
其主要特点是建筑平面布置灵活,可提供较大的室内空间。
然而,框架结构的侧向刚度相对较小,在水平荷载作用下(如风荷载和地震作用),变形较大。
112 剪力墙结构剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成,主要承受水平和竖向荷载。
剪力墙结构具有较大的侧向刚度,能够有效抵抗水平荷载,但室内空间布局相对不够灵活。
113 框架剪力墙结构框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
在框架结构中布置一定数量的剪力墙,使得结构在具有一定灵活性的同时,也具备较好的抗侧力性能。
114 筒体结构筒体结构包括框筒、筒中筒和束筒等形式。
筒体结构具有非常大的侧向刚度和承载能力,适用于超高层建筑。
115 巨型结构巨型结构是由大型构件组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系,具有独特的力学性能和建筑造型优势。
12 结构体系的特点121 承载能力不同的结构体系在承载竖向荷载方面具有不同的能力。
框架结构主要通过梁和柱传递竖向荷载,剪力墙结构和筒体结构则能够承担更大的竖向荷载。
122 抗震性能结构体系的抗震性能是高层建筑设计中的重要考虑因素。
剪力墙结构和筒体结构由于其较大的侧向刚度,在地震作用下的变形相对较小,抗震性能较好。
123 空间利用效率框架结构和框架剪力墙结构在空间布局上较为灵活,能够满足多样化的功能需求;而剪力墙结构和筒体结构由于墙体的布置,可能会对室内空间的利用产生一定限制。
124 施工难度不同结构体系的施工工艺和难度有所不同。
关于高层建筑结构设计的分析
关于高层建筑结构设计的分析摘要:生活条件的提高,越来越多的高层建筑出现,对于高层建筑结构设计体系的特点作以下出分析和探究, 高层建筑的结构设计成为结构工程师设计工作的重点和难点, 随着高层建筑进一步的发展,高层建筑的结构设计中,设计、技术人员只有概念清晰,措施得当,才能不断地完善和发展高层建筑关键词:高层建筑结构体系;结构设计;结构分析中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:1高层建筑结构体系要求高层建筑结构体系选择是结构设计应考虑的关键问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。
因此,高层建筑结构体系应满足如下要求:结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;楼屋盖梁系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀,以避免竖向构件之间压应力的二次转移。
而垂直重力荷载下竖向构件压应力水平接近均匀是最合理优化的结构选择;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换,即能传递到下部结构的竖向构件上去;整体抗侧力结构必须体系明确,传力直接。
结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力:抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能,当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,一般不受损坏或不需修理可继续使用,当遭受相当于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用,当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
以达到这样的抗震设防目标。
结构体系宜有多道抗震防线:框架一剪力墙结构是具有良好性能的多道防线的抗震结构,其中剪力墙既是主要抗侧力构件又是第一道抗震防线。
因此,剪力墙应有相当数量,其承受的结构底部地震倾覆力矩不应小于底部总地震倾覆力矩的50%。
高层建筑连体结构设计与分析
高层建筑连体结构设计与分析一、工程概况中国博兴CBD项目金融商务大厦,位于山东省博兴县,为集商业、办公、公寓、酒店等多功能为一身商业综合体,总建筑面积18万m2。
地上由A、B、C、D四栋高层塔楼组成,其中A、B栋塔楼地上27层,地下二层,建筑总高度119.12m,结构总高度99.72m。
地下2层层高3.6m,地下1层层高5.5m,1、2层层高4.8m,3层层高4.2m,标准层层高3.58m。
因建筑功能需要于A、B座塔楼之间设置造型连廊,造型连廊采用钢结构。
造型连廊的结构尺寸为25(长)x7.5(宽)x55(高),分别与塔楼12、15、18、21、24、27相连,设置位置较高,最低处位于12层(42.440m),最高处位于27层(96.140m)。
建筑效果图见图1。
本文将以A、B栋塔楼进行分析。
图1 建筑立面效果图图2 桁架立面布置图二、结构方案1.结构体系。
A、B两栋塔楼采用框架-核心筒结构,由外周框架与核心筒组成双重抗侧力体系。
充分利用刚性核心筒的阻尼、质量特性及周边抗弯框架以抵抗动态风荷载和消散地震能量,核心筒承担了大部分的风荷载和地震作用,外框架柱按相应比例承担了部分风荷载和地震作用。
A、B两栋塔楼柱网为对称关系,核心筒为平移关系,两栋塔楼主要构件竖向构件的截面尺寸及材料强度完全一致。
核心筒外墙底部厚度500mm,5层及以上外墙厚度400mm;内墙厚度300mm、250mm、200mm三种,且5层及以上较底部有适当收减。
主要框架柱截面尺寸:南北两侧从1000x1200逐层收进到1000x700;东西两侧及角柱从1100x1200逐层收进到1000x1000;支撑钢连廊的框架柱截面尺寸最小为1100x1100,并设置钢骨以提高柱的延性。
2.连接体结构布置。
连接体采用钢桁架结构,结合工程的自身特点,本工程连接体整体的刚度较弱,无法将两侧塔楼连接为整体协调受力、变形,故连接体采用弱连接方式与两侧塔楼相连。
关于高层建筑设计造型的研究思路分析
关于高层建筑设计造型的研究思路分析摘要:城市化进程不断加快,建筑产业进入新的发展阶段,为提高城市土地资源利用率,高层建筑成为时代发展主趋。
造型设计作为高层建筑设计核心内容,其不仅可直观呈现区域内经济水平,而且还可表现区域内精神、审美核心取向。
高层建筑造型设计不再为单一性匹配使用功能,而是与功能处于同等重要地位,需积极结合实际状况,做好高层建筑造型设计。
关键词:高层建筑;造型设计;影响因素高层建筑兴起为解决我国城市居住、工作困境最强有力的举措之一,随着城市人口增长,高层建筑建设规模持续性扩大,此种单一性追求数量的增长,从而引发质的问题,部分高层建筑整体外观缺少个性化特征,造型设计创意缺少与周围环境协调,对城市景观产生影响。
高层建筑造型是城市文化形成关键性影响因素,需对其造型设计进行高度重视,积极明晰高层建筑造型设计思路,掌握影响高层建筑造型核心因素,做好造型形体元素设计。
1.高层建筑造型设计思路(一)基于几何学的方法通过几何形式及其构成规则,作为语言设计方法最直接、最普遍的主趋,其构型是一种无意义语言组成,其主要代表现代化建筑抽象形式。
几何形态主要是集曲线、直线等一体化,数量性、有序性作为其最典型的特征之一,充分凸显较强的几何规律性。
几何形体是物质世界中高度概括,充分发挥人们对立体化空间基本认知,综合性分析线面体自身多变性,并对其进行合理化配置,以此生成丰富性、层次性美感形态。
一个单纯的正方体可选取多元化分割方式,变更其原有自身形态,将其进行优化改善,选用多种表达手法,联合施工技术和材料,便可获取良好的精神和视觉感官美感,促使建筑形态呈现多元化。
几何形体塑造成为建筑特征时,建筑外观产生多元化表达形态,建筑造型雕刻、倾斜也是常见典型特征之一[1]。
(二)基于符号学思路高层建筑造型设计过程中,结合建筑用途等实际状况,合理化应用建筑符号,作为当下造型设计关键思路架构。
以符号元素为核心的造型设计,多选取拼接设计方式,从历史和传统中选取典型的元素、部件等,对其进行创新、发展及组合。
高层建筑结构体系与结构布置概述
高层建筑结构体系与结构布置概述1. 引言高层建筑作为城市的地标性建筑之一,在城市发展中起到了重要的作用。
其设计与施工需要特别关注结构体系与结构布置,以确保建筑的稳定性和安全性。
本文将对高层建筑结构体系与结构布置进行概述,以便了解高层建筑结构设计的基本原理和方法。
2. 高层建筑结构体系概述高层建筑结构体系是指建筑物整体结构的组成方式和布置方式。
常见的高层建筑结构体系有框架结构、框剪结构、筒状结构和塔式结构等。
下面将对各种高层建筑结构体系进行简要介绍。
2.1 框架结构框架结构是一种常见的高层建筑结构体系,其特点是在垂直方向上由多层楼板和柱连接形成一个框架。
框架结构通常采用钢结构或混凝土结构。
在地震和风荷载下,框架结构通过柱和墙的竖向作用力将水平荷载传递到地基,具有较好的抗震性能和承载能力。
2.2 框剪结构框剪结构是在框架结构的基础上增加了剪力墙,以提高结构的抗震性能。
剪力墙通过对结构的水平荷载进行吸能和分散,减小了结构的位移和应力,提高了结构的稳定性。
框剪结构适用于高层建筑的抗震设计,并广泛应用于地震活跃地区。
2.3 筒状结构筒状结构是指通过设置筒状墙体或筒状柱体来构成建筑物的结构体系。
筒状结构具有较好的抗震性能和刚度,能够有效降低结构的位移和应力,对于高层建筑的抗震设计具有重要作用。
筒状结构还可以提供大空间的使用,减少结构支撑点的数量,提高建筑物的使用效率。
2.4 塔式结构塔式结构是一种利用塔式柱或塔式墙来支撑建筑物的结构体系。
塔式结构通常应用于超高层建筑的设计中,具有较高的抗风性能和抗震性能。
塔式结构的设计需要考虑结构的刚度和稳定性,并且对结构材料和施工工艺有较高要求。
3. 高层建筑结构布置概述高层建筑结构布置是指将各种结构体系按照一定的原则和要求进行合理布置。
结构布置不仅要考虑建筑的稳定性和安全性,还要考虑建筑的经济性和可行性。
下面将介绍几种常见的结构布置方法。
3.1 中心布置中心布置是指将结构的重心和承载力集中在建筑物的中心部位。
论高层及超高层建筑造型设计体系的优化
筑在应用过程中, 可以通过其尺度及其空间面积等的优化 , 提供给居 住者良好的感官感受。在人的心理作用下, 城市地区的建筑艺术美及
其艺术美的价值就体现出来了。 我们从城市建设的整体 I 生, 展开分析 , 实现高层建筑的区域范围的控制。在现实生活中, 高层建筑业具备地 标的作用 , 通过对周边建筑群的协调 , 可 以避免其高层建筑物对周边 环境的不 良影响 , 实现高层建筑设计体系的健全 , 实现建筑型体组合 是说 , —个优秀的建筑作品必然同时在其技术j 生 和美观l 生上都能达到 模式的优化 。 它是内在诸因素的反映。 二者是互为依存不可分割的。 往 很高的要求。在设计中技术与艺术的有机结合, 可以从它的审美效果 上体现出来。优秀的作品必须具备技术和艺术两方面的高品质 , 即建 往完美和谐的建筑艺术形象 , 总是内部空间合乎逻辑 的反映, 在设计 筑的造型 、 功能 、 结构三者之 间的完美结合 同时需要兼顾与环境的统 中表现为对建筑尺度的处理。高层建筑一般由三个部分组成的, 即裙 及 人 的心理 。 以下 试分 析从 平 面功能 层 面 、 结构 稳定 层 面 、 环境 心理 房 、 主体和顶部 , 一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理 了这几 层面对超高层及高层建筑体型设 计的影响。 个部分之间的尺度关系 , 在近人尺度处理 中, 应特别注意建筑底层及 在 日常生活中, 高层建筑和普通建筑做 比较 , 可以发现一些环节 人 口的柱子 、 墙面的尺度划分, 檐 口、 门、 窗及装饰的处理。 的不 同 比如建筑物的垂直荷载环节 、 地震影响环节 、 受到不 同天气状 3 工 程应 用实例 分析 况的影响。上述几个分析环节是高层建筑与一般建筑相区别的一部 我们就香港某银行大厦展开分析 ,实现其高层建筑各个应用心 分, 正是因为这些建筑在应用模式 、 建设模式的差别 , 其高层 的强度程 理的分析。该建筑从各个角度进行建筑物立面的规范 , 符合几何图形 该大厦的外形就如一把 度、 质量水平也是不同的 , 在建设过程中, 要实现其建筑整体美感的体 的变幻原理。我们从环境心理学上展开分析 ,
高层建筑结构特点及其体系
高层建筑结构特点及其体系高层建筑结构特点及其体系随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建筑已成为城市空间利用的重要方式。
高层建筑结构作为其关键组成部分,具有独特的特点和体系。
本文将就此话题进行深入探讨,旨在帮助读者更好地了解高层建筑的结构设计及其优势。
高层建筑结构特点高层建筑结构的特点主要表现在以下几个方面:1、结构高度:高层建筑的结构高度通常在100米以上,这使得结构设计过程中需要考虑重力、风载、地震等因素对建筑稳定性和安全性的影响。
2、竖向荷载:高层建筑的竖向荷载主要来自于自身重量和上部结构传来的荷载。
随着建筑高度的增加,竖向荷载对结构设计的影响愈发显著。
3、水平荷载:水平荷载主要来自于风载和地震。
由于高层建筑的造型各异,其受风面积和风载体型系数也会有所不同,这使得水平荷载的计算变得相对复杂。
4、结构刚度:为确保高层建筑的稳定性,结构设计时应保证一定的结构刚度。
对于超高层建筑,还需考虑侧向位移限制和舒适度要求。
高层建筑结构体系高层建筑结构体系主要包括以下几种:1、框架结构体系:该体系由横梁、立柱和楼板组成,具有重量轻、空间分隔灵活等优点。
但其在抗侧向风载和地震方面的表现相对较差。
2、剪力墙结构体系:剪力墙结构体系通过在框架结构中增设剪力墙来提高结构的抗侧能力。
剪力墙由钢筋混凝土浇筑而成,具有较高的强度和刚度。
然而,剪力墙也会限制室内空间的使用。
3、框架-剪力墙结构体系:该体系综合了框架结构和剪力墙结构的优点,既能够提供灵活的室内空间,又具有较强的抗侧能力。
在实际工程中,可根据具体需求调整框架和剪力墙的比例。
4、筒体结构体系:筒体结构体系通过将剪力墙、框架等构件组合成筒体形状,从而有效抵抗侧向力和扭矩。
这种结构体系常用于超高层建筑,如摩天大楼。
5、钢结构体系:钢结构体系采用钢材作为主要材料,具有较高的强度和抗震性能。
钢结构体系在现代高层建筑中应用广泛,如上海东方明珠塔。
6、混合结构体系:混合结构体系结合了多种结构形式,如混凝土结构、钢结构、木结构等。
高层建筑造型分析研究与分析
香港理工大学创新大楼
银河SOHO
5个连续流动的形 体通过桥梁连接在一起, 彼此协调,运用参数化设 计,将银河SOHO打造成 一个360°建筑世界,每 栋建筑个体都有中庭和交 通核心,并在不同层面上 融合在一起,没有角落, 创造了连续流动的空间。 内庭传承中国传统庭院气 度,创造一个联系的开放 空间。在这里,建筑不再 是刚性 的,而是柔性的,适应性 的,流动性的。群体建筑 拥有鲜明而强烈气场,在 连贯的群 体之中也拥有合理的私密 空间。
0-14塔(迪拜)
体量兲系:这是一幢为迪拜 商业海湾设计的22层大楼, 附有双层表面,镂空的外层 由40厘米厚的混凝土制成。 双层外围间一米的间隙起到 了“烟囱”的作用,能为大 楼散热。很具现代感的设计, 大胆突破了人们以往对建筑 外立面的传统封闭式概念。
材料:这是一座拥有双层幕 墙的独特建筑,最外层的幕 墙是厚达一米的孔状混凝土。
玛丽莲· 梦露大厦
建筑形体: 大楼外观形似西方男人永远的梦 中情人玛丽莲梦露的身材! 他从 鱼的行为习惯上找到灵感,发现 鱼真正的生活空间不仅跟鱼缸的 外部造型没有什么关联,而且角 落更是鱼最不爱去的地方。方案 中有着夸张的流线造型。 所以 AbsoluteTower被赋予的是一种 具有某种“模糊性”的自由度, 在这里生活,没有多余的死角, 人们可以恣意安排自己的舒适空 间。 材料色彩: 材料主要采用玻璃幕墙,肌 理随着建筑形体的流动而流 动。
设计:摩天大楼的每一层都可以独 立自由旋转360度,而丏在旋转的 时候可以组成丌同的形状,让人叹 为观止。。旋转一周,大约需要约 90分钟。每层楼都能独立旋转,这 是丐界上独一无二的。这将使得整 幢大楼丌断变换外形。 节能:整幢大楼的电力需求都将由 涡轮机和太阳能电池板提供。 “达· 芬奇塔”丌仅能实现能源自给 自足,而丏,用丌完的电还足够周 围亐栋相同觃模建筑的用电。涡轮 机安装在两个旋转楼层之间,随着 楼层丌停地活劢,它们将产生120 万瓦时的能量。太阳能电池板将会 安装在楼顶。
高层建筑结构体系的优化设计与性能研究
高层建筑结构体系的优化设计与性能研究摘要:本文旨在研究和优化高层建筑的结构体系设计,以提高其性能和安全性。
首先,对现有高层建筑结构体系进行综述和分析,评估其优点和缺点。
然后,探索并提出一种基于新材料和先进技术的优化设计方法,以改进结构的刚度、抗震性和承载能力。
通过数值模拟和实验验证,对比不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。
最后,通过对比分析,得出最佳结构体系的设计参数和优化策略,为高层建筑结构体系的设计和施工提供指导和参考。
本研究对于提升高层建筑的安全性、节能性和可持续性具有重要意义。
关键词:高层建筑、结构体系、优化设计、性能研究、安全性引言:高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。
然而,随着新材料和先进技术的发展,传统的设计方法面临着挑战和限制。
因此,本研究旨在优化高层建筑结构体系的设计,并深入研究其性能。
通过综述现有结构体系的优缺点,探索新材料和技术的应用,并通过数值模拟和实验验证,我们将揭示不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。
最终,本研究将提供指导和参考,为高层建筑的安全性、节能性和可持续性带来突破性进展。
一高层建筑结构体系的综述与分析高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。
在高层建筑中,结构体系起着支撑和承载建筑荷载的重要作用。
因此,对高层建筑结构体系的综述和分析对于理解现有设计方法的优点和缺点至关重要。
1 我们回顾了传统高层建筑结构体系的发展历程。
常见的传统结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框剪结构和筒结构等。
这些结构体系在不同情况下具有各自的优势和限制。
例如,框架结构具有灵活性和承载能力强的优点,但在抗震性方面存在一定的挑战。
剪力墙结构在抗震性能上表现出色,但会限制内部空间的灵活性。
框剪结构和筒结构则是综合了框架结构和剪力墙结构的特点。
2 随着新材料和先进技术的不断发展,传统的高层建筑结构体系面临着新的挑战和限制。
新材料如高性能混凝土、钢结构和复合材料等,以及先进的设计方法如计算机辅助设计和建模技术,为优化设计提供了新的可能性。
高层建筑设计——造型篇
高层建筑设计——造型篇本涵盖了高层建筑设计的造型篇,旨在给读者提供一个极致详细的模板范本参考。
以下是正文内容:一、引言高层建筑作为城市的标志性建筑物,其造型设计对于城市形象具有重要意义。
本篇将围绕高层建筑的造型设计进行探讨,从建筑外形、立面设计、材料运用等方面进行详细阐述。
二、建筑外形设计1.1 建筑造型理念介绍建筑外形设计的理念和目标,包括建筑形象、风格选择、文化内涵等。
1.2 建筑外形与环境融合阐述建筑外形与周边环境的融合关系,包括地域特征、自然景观等的考虑。
1.3 建筑立面设计原则讲述建筑立面设计的原则和要点,如比例、对称等,以及外墙造型、开窗设计等方面的具体要求。
1.4 建筑形态与功能需求关于建筑形态与功能需求的关系,详细介绍高层建筑不同功能区域的造型特征。
三、立面设计2.1 立面材料选择介绍不同立面材料的特点和适用范围,包括玻璃幕墙、金属板、石材等。
2.2 立面造型设计详细阐述不同立面造型的设计方法,如凹凸、分割、拼贴等,以及不同造型所传递的建筑意义。
2.3 立面装饰元素运用讲解如何巧妙运用装饰元素进行立面设计,包括线条、色彩、图案等的运用。
四、结构设计与形态3.1 结构设计原则介绍高层建筑结构设计的原则和要点,包括承重体系、刚度控制等。
3.2 结构与形态的关系阐述建筑结构与形态设计的相互关系,包括结构对形态的限制和形态对结构的影响。
3.3 形态塑造的结构手法详细介绍如何通过结构手法实现建筑形态的塑造,如悬挑、变形等。
五、典型案例分析4.1 案例一:XXX高层建筑详细分析一座成功的高层建筑案例,包括造型设计思路、立面特点等。
4.2 案例二:XXX高层建筑进一步分析另一座典型的高层建筑案例,比较其与前一案例的异同之处。
4.3 案例总结与借鉴对以上案例进行总结,提取成功经验和借鉴点,为读者设计提供参考。
六、附件本所涉及的附件如下:1. 高层建筑造型设计图纸集2. 相关建筑外形设计手册3. 案例分析报告附图集等七、法律名词及注释本所涉及的法律名词及注释如下:1. 建筑法:指对建筑工程活动进行规范的法律法规。
高层住宅建筑的外观造型设计分析
高层住宅建筑的外观造型设计分析摘要:高层住宅建筑外观造型设计不仅影响着建筑工程的美观程度,也具有一定的功能价值,在现代建筑理念中外观造型设计是一项涵盖多学科、多理念的工作,应当进行综合且深入的分析。
高层住宅建筑外观造型设计需要遵循功能性、美观性以及绿色环保等原则,在实际设计中则需要根据相应的原则制定优质的设计策略,通过对外观造型设计的功能优化、造型比例划分、地方特色分析、环保理念融入等,更好的完成高层住宅建筑的外观造型设计,打造更高品质的建筑工程。
关键词:高层住宅建筑;外观造型;设计分析高层住宅建筑的数量正在不断增加,与之相对应的建筑工程设计以及外观造型设计也日益得到人们的关注。
高层住宅建筑外观造型在设计上有许多与多层住宅不同的方面,高层住宅建筑在设计时除了需要考虑美观性以外,还应该注重高层建筑的特点,特别是高层建筑对周围环境的影响以及周边环境条件对高层住宅的影响。
高层住宅建筑的外观造型在设计原则上应该注重功能性原则、美观性原则以及绿色环保原则等,从而更好的保证建筑设计的科学合理。
在实际进行外观造型设计时,应该注意相应设计策略的应用,对外观造型的功能性进行细节优化,对外观造型的比例进行有效划分,注重融入地方特色文化元素,注意在造型外观设计上坚持绿色环保等。
高层住宅建筑的外观造型设计需要考虑多方面因素,牵扯多学科的应用,对设计者的专业技术和审美能力都有一定要求,应该加以重视[1]。
一、高层住宅建筑外观造型设计原则1、功能性原则高层住宅建筑外观造型设计应该遵循功能性原则。
高层住宅建筑相比于其他住宅建筑在功能性方面有着一些特殊需求,高层住宅建筑本身结构要求比普通多层更高,并且由于住宅功能的特殊性,外观造型方面应该结合一定的功能性。
当前很多高层住宅建筑的外观造型需要充分考虑到日照、风力、雨水等自然条件因素,高层建筑低楼层日照问题、高楼层的抗风压问题等都对高层建筑外观造型的功能性提出了一定要求。
在进行外观造型设计时,设计者应该充分考虑到高层住宅建筑的特点,尽力通过外观造型设计满足其建筑功能性,创造更好的居住空间[2]。
高层建筑结构特点及体系分析
高层建筑结构特点及体系分析高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。
其主要特点有以下几点。
1抗震设计要求更高。
有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到“小震不坏、大震不倒”。
2减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要。
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。
从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。
高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。
3概念设计与理论计算同样重要。
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。
高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的,尽管分析手段不断提高,分析的原则不断完善,但由于地震作用的复杂性和不确定性,地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理进行分析。
实践表明,在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
1高层建筑结构设计原则。
①钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。
②高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。
在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
高层建筑结构体系与造型艺术论文
论高层建筑结构体系与造型艺术【摘要】高层建筑是当今社会重要组成部分。
结合多年的实际工作经验,阐述高层建筑设计理念及要求【关键词】前言;高层建筑结构几种形式;结构形式对建筑造型的影响;高层建筑造型【中图分类号】tu186【文献标识码】【文章编号】1674-3954(2011)03-0030-01前言:高层建筑形式在古代就已有了,早在公元前五百多年的古巴比伦曾经建造了现在号称世界七大奇迹之一的“空中花园”,根据记载,其形式非常之华丽壮观,放置在任何空间之中都可以说是一道绝美的风景。
近代随着科学技术的发展,尤其是钢铁、电梯的出现以及钢筋混凝土的应用,为高层建筑发展创造了前所未有的机遇,高层建筑也成为城市空间中一道风景,其中以美国的高层建筑发展最为活跃,如1885年的芝加哥家庭保险大楼被公认为第一幢摩天建筑,而纽约的曼哈顿区更是高楼云集;近年来我国的高层建筑也发展迅速,如上海的金茂大厦88层,高420.5米。
随着结构理论和技术的发展,高层建筑结构形式趋于多样化,高层建筑的表现形式也多种多样,但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来,在成为城市风景的同时如何恰当的融入城市空间成为高层建筑设计的一个重要任务,也是使高层建筑设计趋于完善所追求的一种理念。
一、高层建筑几种结构形式1、框架结构整个结构的纵向和横向全部由框架构件组成的结构成为框架结构。
框架既负担重力荷载又负担水平荷载。
框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可提供较大的内部空间。
但由于结构属于柔性结构体系,在水平荷载作用下,强度低,刚度小,水平位移大,在高烈度地震区不宜采用。
目前,主要适用于10~12层左右的商场,办公建筑。
如果过高,就要靠加大梁,柱截面来抵抗水平荷载,从而导致结构的不经济,因此在高层建筑的使用时应该重点考虑。
由于框架结构能够提供较大的内部使用空间,因而建筑布置灵活,能够适应多种建筑功能的需要。
此外,框架结构的赶件类型少,构造简单,施工周期短。
分析高层建筑的造型设计(全文)
分析高层建筑的造型设计(全文)模板一:正文:1. 简介高层建筑的造型设计是建筑设计的重要组成部分,它直接影响着建筑的外观、功能和整体形象。
本文将对高层建筑的造型设计进行分析,以便更好地理解和应用。
2. 结构与功能分析高层建筑的结构设计应考虑到建筑本身的稳定性和承载能力。
在设计过程中,需要分析建筑的使用功能,确定合理的空间划分和布局。
3. 空间布局设计在高层建筑的造型设计中,空间布局起到关键作用。
设计师需要根据建筑的功能需求,合理划分不同区域的功能用途,并考虑到人流、物流和服务流的流线,以提高空间的效率。
4. 外观设计高层建筑的外观设计是建筑最直观的表现形式之一。
设计师需要考虑建筑的尺度与比例、立面形式、材料选择等因素,创造出与周围环境协调统一,与建筑功能相契合的外观效果。
5. 细节设计在高层建筑的造型设计中,细节非常重要。
设计师需要关注建筑的细节处理,包括阳台、窗户、楼梯、入口等部分的设计,以及装饰性元素的选择和使用。
6. 色彩与灯光设计对于高层建筑的造型设计而言,色彩与灯光设计是提升建筑形象和夜间亮化的重要手段。
设计师需要考虑到建筑的环境和功能需求,选择合适的色彩和灯光方案,以创造出独特的视觉效果。
7. 可持续设计与绿色建筑在当今社会对环境保护和可持续发展的重视下,高层建筑的造型设计也要与之相适应。
设计师需要关注建筑的能源利用效率、材料的环保性、水资源的节约等方面,以实现绿色建筑的目标。
8. 社会文化因素与建筑造型设计高层建筑的造型设计也需要考虑到社会、文化因素的影响。
设计师需要了解当地的社会、文化背景,以在建筑造型中体现当地的特点和文化内涵。
附件:1. 高层建筑设计图纸2. 高层建筑外观效果图法律名词及注释:1. 建筑法:指规范建筑行为和管理建筑活动的法律法规。
2. 城市规划法:指规范城市规划和建设管理的法律法规。
3. 建筑结构设计规范:指规定建筑结构设计的技术标准和要求的规范文件。
模板二:正文:1. 引言高层建筑的造型设计是一门充满创意和挑战的艺术,它能够为城市景观增添独特的魅力。
高层建筑造型艺术与结构概念设计共3篇
高层建筑造型艺术与结构概念设计共3篇高层建筑造型艺术与结构概念设计1高层建筑是现代城市化进程中不可或缺的重要组成部分,它的建筑造型艺术要求更高,而结构概念设计必须考虑到高楼大厦的自重、风荷载、地震作用等多重因素。
在高层建筑的设计中,建筑造型艺术与结构概念设计是相辅相成,两者必须兼顾才能实现高层建筑的设计目标,本文将分别从建筑造型艺术和结构概念设计两个层面进行分析。
一、建筑造型艺术高层建筑的设计中,建筑造型艺术是一个重要的因素。
在建筑造型设计中,要求造型合理、美观,同时要符合建筑物的功能和空间要求,并与环境相协调。
1.造型合理性在高层建筑的建造中,造型必须要合理,要满足高楼建筑的功能性和结构性,同时要满足人体工学,增加美观性因素。
例如,建筑物的不同用途的布局应当合理,如公寓和办公室要分开设计等。
2.建筑美学建筑美学是构成建筑的一个较为重要的因素,在高层建筑的建造中,建筑的美学要素不能被忽略。
在设计中,必须考虑建筑物的整体性、比例性、对称性、尺度感和美学形式等因素。
美学可以影响建筑物对外传达的信息,比如,结构特点、设计纪念意义、艺术风格等。
3.功能需求与空间利用在高层建筑设计的过程中,建筑物的功能性和空间利用需要得到充分的考虑,拟定合理的平面布局使空间得到充分的利用。
二、结构概念设计结构概念设计是高层建筑设计工作中重要且必不可少的内容,设计时需按照结构性原理,使结构更加稳定和安全,同时在增加建筑物高度和负载的情况下,要考虑结构的难度和成本问题。
1.结构稳定性在设计中,要保证高层建筑的结构能够满足风荷载、震荡、自重等各种因素对建筑物的影响,确保建筑物的稳定和安全。
为此,在设计中应考虑不同地震烈度、高风速、建筑生命周期等因素,并制定相应的防灾措施。
2.减轻重量减轻建筑物的重量也是提高建筑物稳定性的关键措施,可以通过采用轻质材料如玻璃、钢等降低结构重量同时提高使用效率。
3.奥秘力学奥秘力学是设计高层建筑结构的关键理论,这也是建筑师在设计中需要深入研究和考虑的重要问题。
高层建筑结构体系及布置原则
高层建筑结构体系及布置原则随着城市化进程的加速,高层建筑如雨后春笋般在城市中崛起。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更承载着人们对高效、舒适生活和工作环境的需求。
而要确保高层建筑的安全、稳定和功能性,合理的结构体系选择及布置原则至关重要。
一、高层建筑结构体系1、框架结构体系框架结构是由梁和柱组成的框架来承受竖向和水平荷载的结构体系。
这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活,可形成较大的空间,便于建筑功能的灵活划分。
然而,其侧向刚度较小,在水平荷载作用下,侧向位移较大,因此一般适用于层数较少、高度较低的高层建筑。
2、剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构。
剪力墙的侧向刚度大,在水平荷载作用下,侧向位移小,能够有效地抵抗风荷载和地震作用。
但剪力墙结构的建筑平面布置不够灵活,难以形成较大的空间。
3、框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构的结合,它既具有框架结构平面布置灵活的优点,又具有剪力墙结构侧向刚度大的优点。
在框架剪力墙结构中,框架主要承受竖向荷载,剪力墙主要承受水平荷载。
这种结构体系适用于层数较多、高度较高的高层建筑。
4、筒体结构体系筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
筒体结构的空间受力性能好,具有很大的侧向刚度和抗扭刚度,能够有效地抵抗水平荷载。
框筒结构是由周边密集的框架柱和深梁形成的筒体;筒中筒结构是由外筒和内筒组成,外筒一般为框筒,内筒可以是剪力墙筒或框架筒;束筒结构是由若干个筒体组合在一起形成的结构。
筒体结构适用于高度很高的高层建筑。
5、巨型结构体系巨型结构是由大型构件(巨型梁、巨型柱和巨型支撑)组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。
巨型结构具有很大的承载能力和侧向刚度,能够适应复杂的建筑造型和功能要求。
二、高层建筑结构布置原则1、结构平面布置(1)平面形状宜简单、规则,尽量避免过大的外伸、内收或不对称。
这样可以减少水平荷载作用下结构的扭转效应。
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高层建结筑构体系分析结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。
在高层建筑中,抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。
高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。
一.框架结构框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构,国外多用钢为框架材料,国内主要为钢筋混凝土,框架结构的特点在于“刚节点”。
从框架的刚节点来看,它是一个几何不变体,以门式钢架为例来看,钢架受荷载后,刚节点始终维持节点的几何不变性,因而刚节点对杠杆的转动具有约束作用,从而刚架横梁产生正弯矩以减少,对梁的好处是很明显的。
刚节点给柱子虽然带来弯矩,但对钢筋混凝土柱来说也不会导致坏处,因为钢筋混凝土不仅抗压能力强,而且抗弯能力也很好。
所以,框架结构可以扩大梁的跨度,而且房屋的层数也可以增加。
故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。
框架结构的优点是:强度高,自重轻,整体性和抗震性好。
它在建筑中的最大优点在于不靠砖墙承重,建筑平面布臵灵活,可以获得较大的使用空间,所以它的应用极为广泛,框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。
混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼,也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力,以适用于较大的跨度;框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
工程实例:概述】艾菲尔铁塔当初是为了万国博览会兴建,自1887年到1931年纽约帝国大厦落成前,保持了45年世界最高建筑物的地位, 铁塔高320公尺,建筑设计最著名的是防范强风吹袭的对称钢筋设计,兼具实用与美感考量。
铁塔共分3层,登顶收费依楼层而定。
搭快速升降梯直达274公尺高的顶层,就可尽览巴黎美景,白天视野佳时可远眺72公里远。
结构特色】埃菲尔铁塔采用框架结构的全钢结构,艾菲尔铁塔的金属构架有1.5万个,重达7000吨,施工时共钻孔700万个,使用铆钉250万个,施工完全依照设计进行,足见设计的合理与计算的精确。
铁塔占地约1万平方米,塔的最顶端不到100平方米,上下宽窄悬殊,使其结构别具一格。
从远处看去,它四脚立地。
拔地而起,呈四方狭长金字塔形,颇似烛台。
铁塔除顶端塔楼外,分为三层,在57米、115米和276米处设有三个了望平台,供游客凭栏眺望。
他独特的全金属结构在当时确实是太为改革创新:艾菲尔铁塔由一百五十万个铆钉连接固定,艾菲尔先生还曾决定将18038个铸铁配件更换为更为轻巧坚固的合金配件,所以,最后建成的艾菲尔铁塔非常“轻”。
在它所矗立的水泥地面上,每平方厘米只承受4.5公斤的压力。
它的总重量是10000吨,其中包括7300吨的四脚金属支架。
它的四个支点间形成了一个边长为125米的正方形。
加上塔顶部天线的高度,艾菲尔铁塔总高度为324米。
它的第二层在离地面149米的高度上,第一层也离地面有91米。
在它建成的时候,艾菲尔铁塔曾一度是世界上最高的建筑,并将此纪录一直保持了45年,直到1931年纽约帝国大厦落成前。
二.剪力墙结构剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构,承受竖向荷载和水平荷载,是高层建筑中常用的结构形式。
由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大,在水平荷载作用下,侧移较小,因此这种结构抗震及抗风性能都较强,承载力要求也比较容易满足,适宜于建造层数较多的高层建筑。
剪力墙主要承受两类荷载:一类是楼板传来的竖向荷载,在地震区还应包括竖向地震作用的影响;另一类是水平荷载,包括水平风荷载和水平地震作用。
剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。
在竖向荷载作用下,各片剪力墙所受的内力比较简单,可按照材料力学原理进行。
在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂,因此本节着重讨论剪力墙在水平荷载作用下的内力及位移计算。
剪力墙的分类及受力特点:为满足使用要求,剪力墙常开有门窗洞口。
理论分析和试验研究表明,剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。
洞口是否存在,洞口的大小、形状及位臵的不同都将影响剪力墙的受力性能。
剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙(多肢墙)和壁式框架等几种类型。
不同类型的剪力墙,其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同,计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1.整体剪力墙无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口,但洞口的面积不超过墙体面积的15%,且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时,可以忽略洞口对墙体的影响,这种墙体称为整体剪力墙(或称为悬臂剪力墙)。
整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁,截面变形后仍符合平面假定,因而截面应力可按材料力学公式计算。
2.小开口整体剪力墙当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时,通过洞口的正应力分布已不再成一直线,而是在洞口两侧的部分横截面上,其正应力分布各成一直线。
这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外,每个墙肢还出现局部弯矩,因为实际正应力分布,相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。
但由于洞口还不很大,局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15%。
因此,可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定,且大部分楼层上墙肢没有反弯点。
内力和变形仍按材料力学计算,然后适当修正。
在水平荷载作用下,这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律,变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力,当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时,其截面变形仍接近于整体截面剪力墙,这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。
3.联肢剪力墙洞口开得比较大,截面的整体性已经破坏,横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律。
但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多,每根连梁中部有反弯点,各墙肢单独弯曲作用较为显著,但仅在个别或少数层内,墙肢出现反弯点。
这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系,故称为联肢剪力墙。
其中,仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的称为双肢剪力墙;由两列以上的连梁把三个以上的墙肢联结起来的称为多肢剪力墙。
当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时,由于洞口较大,剪力墙截面的整体性已被破坏,剪力墙的截面变形已不再符合平截面假设。
这时剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。
开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙,当开有多列洞口时称之为多肢墙。
4.壁式框架洞口开得比联肢剪力墙更宽,墙肢宽度较小,墙肢与连梁刚度接近时,墙肢明显出现局部弯矩,在许多楼层内有反弯点。
剪力墙的内力分布接近框架,故称壁式框架。
壁式框架实质是介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式,它的变形已很接近剪切型。
只不过壁柱和壁梁都较宽,因而在梁柱交接区形成不产生变形的刚域。
当剪力墙的洞口尺寸较大,墙肢宽度较小,连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度时,剪力墙的受力性能已接近于框架,这种剪力墙称为壁式框架。
剪力墙结构的使用范围:1.框架-剪力墙结构。
是由框架与剪力墙组合而成的结构体系,适用于需要有局部大空间的建筑,这时在局部大空间部分采用框架结构,同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力,从而满足高层建筑的要求。
2.普通剪力墙结构。
全部由剪力墙组成的结构体系。
3.框支剪力墙结构。
当剪力墙结构的底部需要有大空间,剪力墙无法全部落地时,就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。
工程实例概述】1985 年建成的香港汇丰银行大楼 . 地面以下四层,基础埋深为 -20m ,地面以上 43 层,高 175m ;采用矩形平面,底层平面尺寸为 55m×72m 。
建筑规划要求大楼底层为全开敞式大空间,与前面的皇后广场自然地连成一片 . 由于开敞底层限制了上部框架落地,最后确定采用钢结构悬挂体系。
由八根“格构柱”和五层纵、横向桁架梁组成悬挂体系的主构件 ( 下图 ) ,承担着整个大楼的全部水平荷载和竖向荷载 . 每根格构柱是由两个方向间距分别为 48m 和51m 的四根圆形钢管;以及沿高度每隔 39m 的四根纵、横向变裁面箱形梁所组成。
沿房屋的横向,构架柱的净距为 11.1m ;沿房屋的纵向,一对格构柱之间的净跨度为 33.6m ,两端悬臂长度为 10.8m 。
各道桁架梁之间的 4—7 层楼板,通过吊杆悬挂在上一层的桁架梁上。
结构设计】风荷裁作用下的结构分析结果表明,纵向或横向水平力作用下,结构体系的侧移曲线均属剪切型变形。
结构的动力分析结果给出,沿房屋纵向 ( 东西方 ) ,结构的基本周期为 4.5s ,第二和第三扭转振型的周期分别为 3.7s 和 3.1s 。
比其它结构体系的自振周期稍长。
整座大楼钢结构的总用钢量为 2500T 。
在框架结构中杆件以受弯为主,截面刚度主要取决于截面高度,但过大的截面高度势必增加层高,或使得结构构件与建筑功能发生矛度。
巨型框架的概念实际上是把框架梁柱截面大幅度提高,把每一栋高层框架结构划分成很少几层,每层的梁柱都特别大。
例如,对于巨型截面来说,截面刚度与截面高度 3 次方成正比。
巨型框架的横梁可以为各种大型水平结构。
它利用整体楼层作为“梁”高,可以是箱形截面或桁架;巨型框架的立柱一般为筒体结构。
巨型框架利用了把荷载集中在主要承重结构上的概念,其他柱子不必从上通到地。
每个小柱只需承受横梁之间少数几层荷载,截面可以做得很小;采用巨型框架结构,巨型横梁下的楼层,没有中间小柱,可以布臵餐厅、会议厅及游泳池等需要大空间的楼层。
深圳亚洲大酒店以及新华大厦都是巨型框架结构。
此外,巨型框架结构可以利用中间大横梁下部空间开设大洞口,让一部分气流通过,从而大大减小风荷载,这是别的结构难以做到的。
但是,由于构件刚度增大,温度、收缩和局部压力的影响也会加剧,节点构造上也会出现新的问题。
三.框架-剪力墙结构由于框架结构的主要特点是能获得大空间的房屋,房间布臵灵活。
而其主要弱点是侧刚度较小,侧移较大。
而剪力墙结构侧向刚度大,可减小侧移。
但是全剪力墙结构无法布臵大空间房屋。
因此,框架.剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短,既能布臵大空间房屋与小空间房屋,布臵灵活,又具有较大的侧向刚度,弥补纯框架结构之小足,所以广泛用于层数较多、房屋总高较高的建筑,而且可以灵活布臵大小空间房间,适应较多的建筑功能要求。
对于地震区建筑来说,框架一剪力墙结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架。
框架.剪力墙结构的主要缺点,由于功能要求,剪力墙布臵位臵往往受到限制,往往不可避免地造成刚心、质心不重合,产生偏心扭矩。
同时其侧向刚度还是偏小.房屋建造高度受到限制。
框架一剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯剪型。
工程实例概述】洛阳市政府机关办公大楼建筑总高84.3m,总长180.3m,总建筑面积62390平方米,大楼地上21层,其总一层为架空停车场,二层为入口大厅,三层以上为政府办公用房,裙楼为会议用房,设400人大型报告厅2个,容纳80人的电视会议厅和200平方米的贵宾接待厅各一个,大楼设地下室一层,为后勤服务和设备用房。