高层建筑结构特点及其体系
高层建筑的常见结构形式及特点
高层建筑的常见结构形式及特点高层建筑的结构体系主要有:框架结构、框架―剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构,是由纵梁、横梁和柱组成的结构,这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
框架结构的优点:强度高,自重轻,整体性和抗震性好,柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间;施工简便,较经济;框架结构的弱点:抗侧移刚度小,侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。
根据分析,框架房屋高度增加时,侧向力作用急剧地增长,当建筑物达到一定高度时,侧向位移将很大,水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。
一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。
框架―剪力墙结构,又称框剪结构,框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。
它是在框架纵、横方向的适当位置,在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。
在这种结构中,框架与剪力墙协同受力,剪力墙承担绝大部分水平荷载,框架则以承担竖向荷载为主,这样,可以减少柱子的截面。
剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。
框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点,既能获得大空间的灵活空间,又具有较强的侧向刚度。
所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。
这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。
框架一剪力墙结构,一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构,是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构,即结构采用剪力墙的结构体系。
墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外,还对房屋起围护和分割作用。
剪力墙结构优点是整体性好,侧向刚度大,适宜做较高的高层建筑,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露构件,可以不影响房屋的使用功能。
缺点是由于剪力墙位置的约束,使得建筑内部空间的划分比较狭小,不能提供大空间房屋,结构延性较差。
因此较适宜用于宾馆与住宅。
全剪力墙结构常用于25~30层结构。
筒体结构,是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。
高层建筑的常见结构体系
高层建筑的常见结构体系王轶杰11建筑2班2011331210224高层建筑常见结构体系有以下几种:纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合,其中体系组合又分以下几种:框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系:结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系,框架既承担重力荷载,又承担水平荷载,在水平荷载作用下,该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用,目前,主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析:芝加哥百货公司大厦,采用的是框架结构,在平面布置上,通过合理的柱网分布,将平面布置灵活,而且提供了较大的内部空间,布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系:结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成,剪力墙不仅承受重力荷载作用,而且还要承受风、地震等水平荷载的作用,该体系侧向刚度大、侧移小,属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑,但从技术经济的角度来看,地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析:广州白云宾馆,该建筑共33层,横向布置钢筋混凝土剪力墙,纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙,墙厚沿高度由下往上逐渐减小,混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系:结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒,并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来,形成一个空间构件,可将受力构件集中,形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析:美洲银行中心,由密集立柱围合成的空腹式筒体,属于一个矩形内筒外框架,拥有筒体结构主要的特征,内部空间大,并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系:框支剪力墙体系:结构特点——建筑上部采用剪力墙结构,下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析:北京粮食公司高层商店住宅,在底层,则作为框支剪力墙,使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架,形成较大空间作为商店营业厅用。
高层建筑结构设计特点及其体系
高层建筑结构设计特点及其体系
高层建筑结构设计特点包括:
1、建筑结构受限材料:高层建筑结构设计要求使用较轻质而且具有高强度的受限材料,如钢筋混凝土,钢结构等;
2、建筑结构受限条件:高层建筑要满足建筑本身的结构受限条件,特别是地震动力和受力状况;
3、建筑结构受限原则:为了满足建筑的高层结构,应当采用多层次的技术原则,它们分别是力学原理、结构几何原则、计算机技术等;
4、建筑结构体系:建筑结构体系包括主体结构、防火与抗震结构、外墙框架结构等,要充分考虑建筑结构的加固,使结构具有良好的复合性和可靠性,并考虑外部负荷和抗火性能;
5、结构设计思路:在设计高层建筑结构时,应充分考虑建筑物的重量,以及土木与气象等外部负荷,并结合结构的受力特性和性能,制定结构的合理规范。
高层建筑结构设计特点简述
高层建筑结构设计特点简述0 前言随着我国经济的快速发展,高层建筑如雨后春笋,一栋栋拔地而起。
建筑的高层化和多样化发展,使得建筑结构设计方面的变化越来越多。
面对建筑类型、功能、数量的不断增加,高层建筑结构体系的多样化,高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。
作者通过实践、总结,对高层建筑结构设计及结构体系,作出以下分析:1 高层建筑结构设计的特点1.1 决定因素是水平荷载对某一定高度楼房来说,其竖向荷载基本上是定值,但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化,并不是定值。
由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力,却与楼房高度的平方成正比[1]。
1.2 重要设计指标是结构延性在地震作用下,高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。
因此,为了使高层建筑结构具有较强的变形能力,避免高层建筑倒塌,一定要在其结构设计时采取相应的措施,确保高层建筑的结构具有足夠的延性。
1.3 控制指标为侧移在高层建筑结构设计中,结构侧移是关键的控制指标,这与低层建筑有很大的不同。
由于在水平荷载作用下,高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。
建筑高度越高,其结构的侧移变形将大大增加。
因此,必须在水平荷载作用下,将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。
1.4 不能忽视轴向变形高层建筑的竖向荷载很大,其将会在柱中引起比较大的轴向变形,从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值,增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。
此外,竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
2 高层建筑的结构体系现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种,其优缺点见表1[2]。
表1 结构体系优缺点比较结构体系优缺点剪力墙结构体系侧向刚度比较优良,平面布置也很规整,对侧向风力和地震的抵抗能力较强,釆用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。
高层建筑水平的结构体系
高层建筑水平的结构体系高层建筑水平的结构体系是实现建筑物高度和重量支撑的关键。
其结构体系的选择,将对建筑物的整体稳定性、安全性、经济性、美观性等方面产生深远的影响。
本文将对高层建筑水平的结构体系进行介绍、分析和比较,并试图为读者提供一些实用的参考信息。
一、高层建筑水平的结构体系的类型目前,高层建筑水平的结构体系可分为以下几类:1. 框架结构框架结构是一种广泛使用的高层建筑结构体系,其特点是建筑物的各个楼层之间通过框架体系连接在一起,形成一个整体。
框架结构可以分为钢框架结构和混凝土框架结构两种类型。
其中,钢框架结构具有结构重量轻、施工速度快、环保无污染等优点;但是,其价格较高,容易受到氧化、腐蚀等环境因素的影响。
而混凝土框架结构虽然价格相对较低,但其施工难度大、施工周期长等弊端也限制了其应用范围。
框架结构因其刚度大、抗震性好、适应性广等优点,在高层建筑中得到了广泛应用。
2. 核心筒结构核心筒结构是以厚实的筒形结构作为建筑物的主要支撑力量,通常由混凝土浇筑而成。
核心筒结构具有简洁、节省空间、抗震性好、供电等配套设施便捷等优点。
但核心筒结构也存在一些问题,如横向承载能力相对较弱、结构重量大、施工难度高等。
因此,核心筒结构通常需要与其他结构体系结合使用。
3. 桩基础结构桩基础结构是以大直径的深基础为支撑载体的一种结构体系。
在高层建筑中,长桩和大直径桩通常被采用。
桩基础结构能够有效对抗土体及地基的沉降、侧移和临界状态等问题,在工程中有着广泛的应用。
4. 悬索结构悬索结构是通过吊装龙门架、进行索网架等方法将建筑物吊起来的一种结构体系。
这种结构体系不仅耗费极大、施工困难且对建筑物的安全性、稳定性等问题有很高的要求,因此应用范围不太广泛,只在一些特殊工程中使用。
二、高层建筑水平的结构体系的选择原则在选择高层建筑水平的结构体系时,需要考虑以下一些因素:1. 建筑物的结构高度建筑物的结构高度对结构体系的选择具有决定性影响,一般来说,高层建筑水平的结构体系在结构高度较小的情况下可以采用框架结构、深基础、核心筒结构等单一结构体系;而在结构高度较高的情况下,则必须采用多重结构体系的组合方案,以确保建筑物的稳定性和安全性。
高层建筑结构特点分析
高层建筑结构特点分析近年来,随着城市化进程的加速和人口增长的不断扩张,高层建筑作为现代城市的地标和标志性建筑物,日益受到人们的关注和青睐。
高层建筑是指高度在150米以上的建筑物,其独特的结构特点不仅体现了现代建筑工程技术的高超水平,也对建筑结构设计提出了更高的挑战。
本文将就高层建筑结构的特点进行深入分析,探讨其在建筑工程领域的重要性和创新性。
1. 纵向承载系统高层建筑的纵向承载系统是保证建筑物稳定性和安全性的关键之一。
一般来说,高层建筑采用的主要纵向承载系统包括框架结构、墙支撑结构、框架-墙组合结构等。
框架结构主要由柱、梁和核心筒组成,能够有效抵抗水平荷载,保证建筑物的整体稳定性;墙支撑结构则通过设置墙体来承担荷载,提高了建筑物的整体刚度和稳定性;框架-墙组合结构则将框架结构和墙支撑结构相结合,兼具两者的优点,是目前应用较为广泛的高层建筑结构形式之一。
2. 横向承载系统除了纵向承载系统外,高层建筑还需要考虑横向承载系统的设计。
横向承载系统是指建筑物在受到侧向风荷载或地震荷载时,通过设置承载墙、剪力墙、钢框架等结构形式来抵抗横向力的作用,防止建筑物产生倾斜或倒塌。
合理设计和布置横向承载系统对于提高高层建筑的整体稳定性和抗震性至关重要。
3. 地基基础高层建筑的地基基础设计直接关系到建筑物的安全稳定。
由于高层建筑的重量和高度较大,地基基础需要具备足够的承载能力和抗震性,以确保建筑物不会发生沉降或倾斜等异常现象。
常见的高层建筑地基基础形式包括承台基础、桩基础、复合地基等,设计时需根据实际地质条件和建筑物特点综合考虑,确保地基基础能够满足建筑物的要求。
4. 空间结构形式高层建筑的空间结构形式多样,不同形式的空间结构会影响建筑物的外观、使用功能和内部空间布局。
常见的高层建筑空间结构形式包括塔式结构、板柱结构、空心管结构等,每种结构形式都有其独特的特点和适用范围。
设计师在选择空间结构形式时需要根据建筑物的功能需求、美观要求和经济性等因素进行综合考虑,确保最终的建筑物能够达到预期的效果。
试论高层建筑的结构特点和建筑体系
试论高层建筑的结构特点和建筑体系高层建筑是指建筑物高度较高、楼层数较多的建筑物,通常用于商业、办公、住宅等用途。
高层建筑的结构特点和建筑体系主要体现在以下几个方面:一、结构特点:1. 超高性:高层建筑的高度远远超过普通建筑,一般超过100米。
这要求结构系统具有足够的刚度和稳定性,以抵抗高层建筑自身及外部荷载的作用。
2. 多层叠加:高层建筑的层数多,通常有十几层甚至几十层。
这要求结构系统能够有效地传递和分配楼层荷载,保证建筑稳定性,并且能够承受层间荷载的传递和反作用。
3. 大平面尺度:高层建筑的平面尺度通常较大,拥有较大的建筑面积。
这要求结构系统能够承担大面积的自重荷载和外部风荷载,并且能够合理地处理荷载传递和分布,保障建筑的稳定性和安全性。
4. 复杂荷载:高层建筑的荷载通常比普通建筑复杂多样,包括自重荷载、人员和设备活载、风荷载、地震荷载等。
这要求结构系统能够根据不同荷载的特点进行合理的分析和计算,确保建筑的安全性和稳定性。
二、建筑体系:1. 钢结构体系:高层建筑常采用钢结构体系,因为钢材具有较高的抗拉强度和刚度,能够有效地满足高层建筑对结构刚度和稳定性的要求。
钢结构还具有施工速度快、质量可控、可循环再利用等优点。
2. 混凝土结构体系:高层建筑也常采用混凝土结构体系,特别是高强度混凝土和预应力混凝土。
混凝土结构具有良好的抗压性能和耐久性能,能够满足高层建筑对承载力和稳定性的要求。
混凝土结构还具有可塑性好、能耗低等优点。
3. 混合结构体系:为了充分发挥各种材料的优点,高层建筑也采用了混合结构体系,即结合钢结构和混凝土结构的特点。
上部采用钢结构,下部采用钢筋混凝土结构,使整个建筑体系达到最佳设计效果。
4. 高效施工技术:由于高层建筑的高度和结构复杂性,施工技术对于保证结构安全和质量至关重要。
高层建筑采用了许多高效的施工技术,如塔式起重机、模板技术、预制构件等,提高了工程施工效率和质量。
高层建筑的结构特点和建筑体系是针对其高度、复杂荷载和大平面尺度等特点而设计的。
高层建筑结构体系的特点和设计措施
论高层建筑结构体系的特点和设计措施【摘要】建筑工程的结构影响着高层建筑的抗震程度,本文分析了建筑结构的结构体系和基本构架,提出了建筑结构抗震设计的方法,并运实例对高层建筑的设计进行了探究。
【关键词】建筑工程;结构特点;设计措施一、高层建筑结构体系的特点地震时建筑物的破坏程度,主要取决于主体结构变形的大小,因此建筑结构的变形计算与控制在抗震设计中起着越来越重要的作用。
目前,世界上多数国家的抗震规范都明确提出了控制结构变形的要求,有的还提出了基于位移的抗震设计方法,我国的抗震规范提出了抗震设防三个水准的要求,采用二阶段设计方法来实现,即:在多遇地震作用下,建筑主体结构不受损坏,非结构构件没有过重破坏,保证建筑的正常使用功能的弹性变形验算;在罕遇地震作用下防止结构倒塌的弹塑性变形验算。
由于结构受到的地震作用与结构自身的重量及刚度有关,而结构的变形也与其刚度有关,所以,研究不同结构体系的刚度特征和变形特点,有助于我们选择更加合理可靠的结构形式,更好地满足抗震设计的要求。
一般的建筑结构,在整体上都可以视为一个嵌固在地基上的悬臂柱,但选用不同类型的结构抗侧力体系,在水平荷载作用下结构具有不同的变形性质,通常采用的结构抗侧力体系有:框架体系、框架一剪力墙、剪力墙体系及筒体体系等。
二、高层建筑的结构的基本构架一是框架结构。
框架结构由梁、柱构件通过节点连接而成,平面布置灵活,容易形成大空间,全现浇时,房屋的整体性强,延性较好,施工方便,承受竖向荷载能力较强;缺点是侧向刚度小,在水平荷载作用下侧向变形大,承受水平地震作用的能力较弱,因而建造高度受到限制”其侧移曲线表现为剪切型,层间位移下大上小,层间最大位移角出现在下部楼层。
二是剪力墙结构。
承受建筑物竖向和水平荷载的主体结构全部为剪力墙时,即形成剪力墙结构体系”这种结构抗侧移刚度大,空间整体性好,在水平荷载作用下侧向变形小,侧移曲线表现为弯曲型,层间位移下小上大,层间最大位移角出现在中上部楼层,地震时非结构构件破损小,高层建筑中当剪力墙的高宽比较大时,相当于一个以受弯为主的竖向悬臂构件,经合理设计,可控制剪力墙的最终破坏以受弯破坏为主,延性较好”其缺点是平面布置不灵活,不容易满足公共建筑等使用大空间的要求,结构自重大,地震作用大,造价较高。
高层建筑结构的设计特点及体系
分为空腹筒 、实腹筒两种。其 中,空腹筒 受力构件 ,主要是
由 开 孔 钢筋 混凝 土 外 墙 、 密 排柱 、 窗裙 梁 以几 种 组 合 方 式构
与拆除 ,将建筑 的平面布 局为大空间或 分割成小居室 ,灵活 调整 以满足使用需求 ;建筑 的外墙通 常会选择使用非承重构
体系施加的倾覆力矩 ,将随着建筑层高的增加 而呈 多倍数同
步增长。此外,一般情况下 ,高层建筑的竖向荷载通常是不 变 的,而当建筑结构 的动力特性发生 改变时 ,作为水平荷载 的地震作用、风荷载的具体数值将不同程度的发生变化。 12 _ 主要控制指标
相 较 于 普 通 建 筑 、 多 层 建 筑 ,高 层 建 筑 结 构 设 计 的 控
都 有 可 能使 整 个 设 计 过 程 变 得 更加 复杂 或使 设 计 结 果 存 在 不
安全 因素 。
框架形成一个整体 ,即框架——剪力墙结构体系。在水平荷 载的作用下 ,充分利 用了刚度较强 Байду номын сангаас连梁、楼板 ,使剪力墙
( 者单 位 :宁 波大 学 ) 作
制 在安 全 范 围之 内 。 1 轴 向变形 问题 . 3
分析 ,不难 发现 ,方案1 的稳定性、安全性优于方案2 。由此 可见 ,高层建筑 结构设计有着多种体 系,在设计 前应综合考 虑项 目的实际需要与情况 ,进行严格 的筛选 ,从中选取最佳 方案才能确保建筑的质量安全。 3高层建筑的结构设计体系 。 31 剪力墙结构体系 高层 建筑 的剪力墙体 系,其主要是指全部采用 了平面剪 力墙 构件 的主体受 力结构。在 此种 高层 建筑 结构 设计 体 系
高层建筑结构设计特点探析
高层建筑结构设计特点探析一.高层建筑结构设计特点(一)水平荷载的作用首先说明,因为楼面荷载以及建筑自身的重量在构件上的弯矩、轴力,与建筑物的高的一次方是成正比的,同时,因为水平荷载对竖构建的轴力以及水平荷载自身产生的力矩,与建筑物高的二次方是成正比;其次要说明的是,当建筑物高度达到一定程度,竖方向的荷载就会维持基本不变,对于水平荷载,地震作用和风荷载的值不是恒定不变的,会因为不同的结构而产生很大程度的变化。
(二)重视轴向变形高层建筑物的竖向的荷载会给支撑柱产生一定的压力,会引起轴向变形,而且也会改变连续梁的弯矩,从而制作的负弯矩也就会降低,也会对准备安置构建的长度产生影响;另外也会影响构建侧移和构建剪力,如果这种和竖方向的变形相比,结果显然是偏于不安全的。
(三)侧移和结构延性跟多层建筑相比,高层建筑对于设计结构中的结构侧移非常重视,楼的层数越多,高度越高,相应的水平荷载产生的构建侧移也就越大,所以,我们控制数值在一定的合格的范围。
如果产生地震,高层建筑的变形也就更大,所以,我们要做到保证建筑物在经过了塑性变形之后没有完全丧失变形能力,从而来防止发生倒塌,所以就应该尽量对结构的延性进行提升。
二.高层建筑的结构分析(一)弹性假定高层建筑物经常用到的方法其中就有弹性计算法。
因为建筑物本身收到了风力和垂直荷载的作用,就会使得结构处于一种弹性工作状态,实际情况基本与这种情况类似。
一旦出现大风或者出现大震就会导致高层建筑物位移量增大,有可能导致建筑物本身出现裂缝,处于一种弹塑性工作状态,这种情况计算位移就不能运用弹性计算法,不然误差很大,这种情况,计算就需要运用弹塑性动力法,这样的计算结果才更接近结构的真实状态。
(二)小变形假定一般的计算方法经常采用这种假定,不过在计算的时候要考虑一下几何非线性问题的研究。
很多人认为,当顶点水平为何与楼房本身的高度比例一旦大于1/500,就要重视两者之间产生的影响。
(三)刚性楼板假定在进行高层建筑物的分析计算中,一般不考虑平面外的刚度,一般情况都是对平面内的楼板刚度假设很大。
高层建筑的四大结构体系
高层建筑的四大结构体系目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
一、框架结构体系:框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。
由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。
一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形成可灵活布置的建筑空间,使用较方便。
钢筋混凝土框架按施工方法的不同。
又可分为:①梁、板、柱全部现场浇筑的全现浇框架;②楼板预制,梁、柱现场浇筑的部分现浇框架;③梁、板预制,柱现场浇筑的半装配式框架;④梁、板、柱全部预制的全装配式框架。
优点:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。
缺点:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。
适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。
由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
二、剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分隔构件。
优点:由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。
历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。
缺点:剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。
浅析高层建筑结构体系及特点
浅析高层建筑结构体系及特点随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张等问题的有效途径。
而高层建筑的结构体系则是确保其安全、稳定和经济合理的关键因素。
本文将对高层建筑常见的结构体系及其特点进行简要分析。
一、框架结构体系框架结构是由梁和柱通过节点连接组成的承重骨架。
在框架结构中,梁和柱承受垂直和水平荷载,并将其传递到基础。
框架结构的优点在于建筑平面布置灵活,可提供较大的室内空间,便于用户根据不同需求进行分隔和布置。
同时,框架结构的施工相对简单,进度较快。
然而,框架结构也存在一些不足之处。
其侧向刚度较小,在水平荷载(如风荷载、地震作用)下,结构的位移较大,限制了其在高层建筑中的应用高度。
此外,框架节点应力集中显著,对节点的施工质量要求较高。
二、剪力墙结构体系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,这些墙体不仅承受竖向荷载,还承担水平荷载。
剪力墙结构的主要优点是侧向刚度大,在水平荷载作用下,结构的位移较小,具有良好的抗震性能。
同时,剪力墙结构的整体性好,房间内无梁柱外露,美观性较好。
不过,剪力墙结构的缺点也较为明显。
由于墙体较多,建筑平面布置的灵活性受到一定限制,难以满足用户对大空间的需求。
而且,剪力墙结构的自重较大,会增加基础的造价。
三、框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构是将框架结构和剪力墙结构结合起来的一种结构体系。
在这种体系中,框架和剪力墙共同承担竖向和水平荷载。
框架剪力墙结构综合了框架结构和剪力墙结构的优点。
它既具有框架结构平面布置灵活的特点,又具有剪力墙结构侧向刚度大的优势。
在水平荷载作用下,剪力墙承担大部分水平力,框架则承担少部分水平力,两者协同工作,有效地控制了结构的位移。
然而,框架剪力墙结构的设计和施工相对复杂,需要合理确定框架和剪力墙的刚度比例,以确保结构的协同工作性能。
四、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。
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。
一、高层建筑结构有哪些特点(10分)?
厦门大学《高层结构设计》课程试卷建筑与土木工程学院土木工程系2005年级土木工程专业主考教师:石建光试卷类型:(A卷)一、高层建筑结构有哪些特点(10分)?答、所谓的高层:层数大于一定的规定,高度大于一定的高度的建筑.其特点:(2分)1、水平荷载是设计的主要因素。
(2分)2、不仅要求结构具有足够的承载力,而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度,使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内.因此,高层建筑结构所需的侧向刚度由位移控制.结构因P-Δ效应显著。
且轴向变形和剪切变形不可忽略。
(2分)3、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,P-Δ效应造成附加弯矩更大.(2分)4、地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。
(2分)二、高层建筑结构体系有哪些?各有哪些受力特点(10分)?1、结构体系有:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框架---支撑结构、筒体结构体系、框架核心筒(3分)2、框架结构:由梁柱组成的单元,全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受。
为平面受力体系。
(1分)3、剪力墙结构:用钢筋混凝土墙承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构。
一般采用现浇钢筋混凝土,整体性好,承载力及侧向刚度大。
单一的剪力墙是平面构件。
故一般双向布置。
(1分)4、框架剪力墙结构:由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力。
其是一种双重抗侧力结构。
剪力墙刚度大,承担大部分层剪力,框架承担的侧向力相对较小。
存在变形不协调。
(1分)5、框架---支撑结构:在框架中设置支撑斜杆,即为支撑框架。
一般用于钢结构。
由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载。
支撑框架形成竖向桁架,在水平力作用下所以杆件承受轴力。
为双重抗侧力体系。
(1分)6、筒体结构:有框筒结构、桁架筒、筒中筒;束筒;其受力为空间结构,也存在受力不协调,即或多或少的剪力滞后。
(1分)7、框架核心筒:框架-核心筒的周边框架为平面框架,没有框筒的空间作用。
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。
高层建筑的结构体系
优点:材料来源丰富,造价低,混凝土 的可塑性强,易于建造各类形式的构件或房 屋;混凝土材料强度虽然较低于钢材,但混 凝土构件的截面大、刚度大,有利于抵抗结 构的侧向位移。
缺点:钢筋混凝土结构的施工工期长, 结构自重大、承载力低,建造高度受到限制。
•
3、钢—钢筋混凝土组合结构
这种结构吸收了钢结构和混凝土结构两种结 构的优点,克服两种结构的缺点,根据工程需要, 进行不同方式组合,取得了经济合理、技术性能
筒体结构;筒中筒结构;框架-筒结构; 多筒结构
(5)巨型结构体系
2.2 结构布置原则 一、 建筑体形和结构总体布置
高层建筑结构设计,除了要根据建筑高度、 抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构 体系外,还要特别重视建筑体形和结构总体布置
建筑体形:由建筑平面和立面的空间构成 结构总体布置:结构构件的平面布置和竖 向布置 建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能 有决定性的作用。
钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
《高规3.3.1》A级、B级高度合并
结构体系
非抗震设 计
抗震设防烈度 6度、7度 8度
9度
框架
5
4
3
--
板柱-剪 力墙
6
5
4
--
框架-剪
力墙、剪
7
6
5
4
力墙
框架-核 心筒
8
7
6
4
筒中筒
8
8
7
5
若结构高宽比大,则倾覆力矩也大。 因此,设计者在初步设计阶段根据结构高 度和结构体系确定比较合理而经济的平面 尺寸,宏观控制结构的刚度、稳定性、承 载力。
1、结构的总体布置内容 结构总体布置的主要内容有: (1)正确进行场地选择; (2)选择合理的建筑体形; (3)选择合理的结构体系; (4)合理进行结构构件的平面布置和竖向布 置(包括柱网、墙、楼盖的布置); (5)合理选择基础形式; (6)妥善设置变形缝。
高层建筑结构特点及其体系
高层建筑结构特点及其体系提纲:1. 高层建筑结构特点2. 高层建筑结构体系3. 高层建筑的主要结构材料4. 高层建筑的结构耐震性能设计5. 高层建筑的结构施工技术一、高层建筑结构特点高层建筑的结构特点主要是在高度上,导致其结构承重模式和普通建筑不同。
高层建筑的高度大,截面积相比较小,因此很容易造成承重结构的压力集中,而产生应力过大的情况,建筑物的结构破坏风险大,因此满足高层建筑的结构特点变得尤为重要。
二、高层建筑结构体系高层建筑结构体系一般采取框架-筒体体系结构或筒体结构来解决楼体结构的承载问题。
框架-筒体结构是指有一个外部的钢筒负责承载垂直荷载,内部的框架结构剪力承载分布荷载。
而筒体结构则无内部的钢筋结构,由筒体来承载楼体的全部荷载。
这两种结构在设计上供选择,考虑之一必须考虑完整性、施工调度和长期维护等因素,决策依据高度和建筑结构荷载。
三、高层建筑主要的结构材料高层建筑在承载设计上的材料大多数是钢铁、混凝土和闯石,可以根据建造需求灵活选择,其中,钢材具有高强度、轻质且对居住环境影响非常小的优点,仅列举此三类,当然也有其它结构材料可以在不同的地方满足需求。
四、高层建筑的结构耐震性能设计结构耐震性是指高层建筑在持续震动环境中的抵抗力。
考虑结构抗震设计应从两方面考虑:一是优化结构布局,提高结构性能;二是结构材料应有更优材料和暴露耐火性能。
加强抗震和地震保护意识,公众应意识到意外情况,灾难会给人们带来的危害,加强对抗震的定量规定,提高法规的技术水平,是提高高层建筑耐震性的有效方式。
五、高层建筑的结构施工技术的措施高层建筑施工技术先进的措施是提高结构施工速度、质量和安全性的核心问题,必须设备、工艺、工程作为整体研究。
预制化和钢筋混凝土施工技术的应用极大提高了生产效率,降低了人力的成本,同时进一步提高了施工方案的可行性和可控性。
案例:1.迪拜塔迪拜塔是由钢筋混凝土和钢铁两种结构材料组成的,是世界上最高的建筑之一,高达828米。
高层房屋结构体系高层建筑结构特点高层建筑常用结构体系
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高层建筑结构特点及其体系
【摘要】文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
【关键词】高层建筑;结构特点;结构体系
随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
1.高层建筑结构设计的特点
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:
1.1水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的
风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
1.2侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。
随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度h的4次方成正比(△=qh4/8ei)。
另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:
(1)因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。
(2)使居住人员感到不适或惊慌。
(3)使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。
(4)使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。
1.3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。
1.4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,减轻房屋自重意昧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。
1.5轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
1.6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
原理去进行分析。
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。
2.高层建筑的结构体系
2.1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。
2.2高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。
其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
2.2.1框架结构体系
框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。
由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。
2.2.2剪力墙结构体系
在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房
屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。
历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。
2.2.3框架—剪力墙结构体系
在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
2.2.4筒体结构体系
随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。
这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。
通常筒体结构有:
(1)框架—筒体结构。
中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
(2)筒中筒结构。
筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。
由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。
(3)成束筒结构。
在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
(4)巨型结构体系。
巨型结构是由若干个巨柱(通(下转第335页)(上接第245页)常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。
这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。