高层建筑结构整体稳定性分析.ppt.ppt
高层建筑结构整体稳定性研究
∑Ｇ 为 及其以 各 第 楼层 上 楼层的 荷载的 重力 总
ｊｉ ＝
在未考 虑 结构 弹性 刚度折 减 的情况 下 ，重力 Ｐ 一 △ 效应 的楼 层位 移控 制在 １％以内时 ，结构 的稳 定 ０ 具 有适 宜 的安全 储备 。若 刚重 比进 一步减 小 ，则 重 力 Ｐ △ 效应将 会呈 非线 性 关系急剧 增 大 ， 至 引起 一 直 结 构 的整体 失稳 ¨ 。因此 ，结构整 体稳 定应 满 足 下
的抗 侧 刚度 ，取该楼 层 剪力 与层 间位 移 的 比值 ；ｈ
为第 楼 层 的层高 。 考 虑 重力 二阶 效应 后 ，结构 的侧移 可近 似用 下
式表 示 ［ ： ２ １
（ ２）
十
【 ＿
式 中：ａ 为考 虑 Ｐ △效应 的 结构第 层 的层 间位 移 ； ／ ＂ 一 为未考 虑 Ｐ △效应 的 结构第 的层 问位 移 ； 一 层
量。
在 仅考 虑 Ｐ △效应（ 略 Ｐ 效应） 一 忽 一 的结构 分 析 中 ，则结构 的平 衡方 程可 改写 为 ：
１ ∑ ｉ／ ∑Ｇ 一 Ｇ／Ｉ ｆ Ｉ
△ 分别 为考 虑重 力 Ｐ △效应和 不考 虑 Ｐ △效应 的 一 一 结构侧 移 。 同剪 切 型结构 一样 ， 重力 Ｐ△ 效应 的楼层位 移 一 控 制 在 １％以 内，则 ： ０
（ ］ ］ ＝ （） － ） ｝ １ － ） ５
式 中： 【 Ｊ 结构侧 移变 形 导致 构件几 何参 数变 Ａ 为
化引起的刚度矩阵变化量；｛ ｝ ｕ ～ 为考虑 Ｐ△效应 ．
影响 的结 构位移 向量 。 上述 考虑 Ｐ △效 应 的计算方 法称 为基 于 几何 一 刚度 的有 限元 方法 “ ， 目前 的 Ｓ Ｔ Ａ ＷＥ和 Ｅ Ａ Ｔ ＢＳ 软件 即采 用这 种方 法 。 在 ＳＴ Ａ ＷＥ软 件 中 ，计 算 结构 的刚 重 比时 ，是 将基 底 的地震 剪力 按倒 三角 形分 布换 算得 到结 构
高层建筑结构.ppt
5 6 6.5
5
4
6
5
6
5
3 4 5
钢框架-混凝土剪力
墙
5
有混凝土 钢框架-混凝土核心
5
剪力墙的
筒
钢结构
钢框筒-混凝土核心 筒
6
5
4
4
5
4
4
5
5
4
最大适用高度是经验性的规定，突破高度限制的建 筑已经建成，当积累了更多的经验以后在修订规程时适 用的最大高度也会改变。
高宽比限制值更是一个经验性的规定，符合高宽比 限制值要求的建筑比较容易满足侧移限制，而侧移限制 才是最根本的要求，如果各方面都能满足规范要求，突 破高宽比限制值是可能的。
房屋高度是指室外地面至主要屋面高度，不包括局 部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。
房屋宽度是指平面中短方向宽度。
在复杂体型的高层建筑中，可按所考虑方向的最小 投影宽度计算高宽比，但对突出建筑物平面很小的局部 结构（如楼梯间、电梯间等），一般不应包含在计算宽 度内。
对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况，应 根据实际情况确定合理的计算方法。对带有裙房的高层 建筑，当裙房的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋 高度和宽度可按裙房以上部分考虑。
倾覆力矩使框筒一边的翼缘框架柱受拉、另一边 翼缘框架柱受压、腹板框架柱则有拉有压，表现出 “筒”空间受力的特点。
如果是完全空间作用，则翼缘框架中所有柱的轴 力应该是相等的，腹板框架柱的轴力成直线分布，但 实际上并非如此，翼缘框架柱的轴力成抛物线型分布， 角柱的轴力大于平均值，远离角柱的柱轴力小于平均 值。
五、 成束筒结构
两个或两个以上的框筒排列在一起成“束”状， 称为成束筒。
香港汇丰银行大厦建筑结构分析 ppt课件
总结结论2Fra bibliotek 精品资料• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
能充分利用占地面积符合香港的城市规划结构体系悬挂体系分类悬臂帽顶拱式悬臂梁主构架虽然承受压弯但是由于截面尺寸较大稳定承载力较高强度能够充分发挥吊杆是次构件虽然截面尺寸小但是由于仅承受拉力强度也能得到充分发挥
建筑结构选型案例分析
停放在港口的宇宙飞船
香港汇丰银行大厦
目录
1
建筑介绍
2
结构分析
3
结构创新
4
奥韦·阿鲁普（Ove Arup,1895.4.16—
1988.2.5
英国结构师协会会员
国际著名工程咨询公司奥雅纳的创始人
7
目录
1
建筑介绍
2
结构分析
3
结构创新
4
总结结论
8
设计理念
1.在建筑上要有与 众不同的独特外貌
以新颖的结构 体系表现建筑
2.在使用上要有最 大的灵活性和可变 性
能充分适应发 展中的银行业 的需求
外墙大体上用玻璃制作，以整套垂直窗棂支 撑，藉此强化透明感。
30
结构的缺点
1
巨型悬挂体系结构 的设计和施工都 比较复杂，一般都 是为了适应建筑规 划的要求才会采用 这种结构体系
2
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 。
3
结构的稳定性..
它从1174年始建，1350年竣工，经历了 176年。但由于塔身过重，地质松软，因此 塔身仍以每年1．25毫米的速度向南倾斜。 到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8 米。意大利当局为了拯救斜塔，已向全世 界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加 压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处 加了一圈铜缆，向北牵拉固定。不过斜有 斜的好处，每天为“斜”而来的参观者多 达10余万人，扔下大把大把的银子。如果 它是一座正塔，比萨就不会有今天的风光， 也就不会有这么多便宜可占了。
运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。 结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面 人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面 又利用不稳定的结构实现某些功能。
不稳定的结构应用： １.倒置的啤酒瓶可以预报地震。 ２.在打水的桶口边挂一重物， 在水面时能自动翻倒打水。
练习: (1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站 着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要 如何才能保持自己的没摔倒？ 人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重 心的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越低， 支撑面变大，越稳定！ (2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？ (3) 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都 是尖底的。怎么摆放才稳定呢？ (4) P023页第1题
2.走钢丝的人为什么要拿一条长棒？
3.静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转时却可 以立起来？
这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国 的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理 论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在 旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生 摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的 状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地 时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态， 水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于 摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后， 倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。
高层建筑结构稳定性分析方法
高层建筑结构稳定性分析方法摘要：随着城市人口居民的不断增多，城市人口用地的逐渐减少，高层建筑物的兴起成为了解决这一问题的有效措施。
在提高城市空间利用率的同时，高层建筑的结构稳定性也是人们越来越关注的问题。
在工程建筑建造与施工的过程中，对其稳定性具有一定的要求，高层建筑物只有在一定程度上保证其结构的稳定性才能投入使用。
因此，施工企业在进行施工的过程中，要将高层建筑的稳定性放在首位，进而保证高层建筑的建造质量。
关键词：高层建筑；结构稳定性；抗风抗震引言：施工企业在建造高层建筑物的过程中，施工人员要保证建筑物的结构稳定性，使建筑物在使用的过程中，不会因地震与强风等环境灾害的破坏而出现高层建筑坍塌的现象，进而保证高层建筑内居民的生命安全。
设计人员在进行设计方案的过程中，应对高层建筑的整体结构进行合理设计，为施工人员进行建造高层建筑结构奠定基础。
本文对提升高层建筑稳定性的方法、水平加强，对结构稳定性影响分析、高层建筑的抗风抗震手段、高层建筑结构整体稳定性的设计进行了阐述，希望可以为建筑企业提高高层建筑的结构稳定性做出些许贡献。
1.提升高层建筑稳定性的方法高层建筑物在使用的过程中，会出现自主晃动的情况，施工单位在进行施工的过程中，会将风阻尼器放置在高层建筑顶层。
风阻尼器是一种自动配重的装置，一般情况下相应的工作人员会将风阻尼器用于对地震的防御过程中。
如果高层建筑出现了晃动的情况，那么风阻尼器就会出现晃动，摆动一个几百吨重量的大铁球。
而风阻尼器的运用能够及时地调整建筑物的振动频率，从而避免出现共振的情况，能够有效地平衡高层建筑所受的外力，减小高层建筑的晃动，进而保证高层建筑的结构稳定性，从而确保建筑物内居民的生命安全。
在建筑建造的过程中，施工人员想要保证建筑物的稳定性，就要不断地提高地基工程的建造质量，只有高层建筑的地基稳定，才能使整个高层建筑趋于稳定。
施工单位想要不断地提高高层建筑的稳定性，就要在设计阶段对建筑物的稳定性进行设计，在设计师进行设计的过程中，应对建筑的抗风与抗震的最大程度的受力进行计算，并分析高层建筑会如何受力，设计出建筑物结构做稳定的方案，进而在最大限度上提高高层建筑结构的稳定性[1]。
结构受力与稳定性PPT课件
自行车在骑起来时，只有两个支撑点，为什么 不会倒下呢？
• 陀螺效应：旋转的物体有保持其旋转 方向（旋转轴的方向）的惯性。
第41页/共49页
自行车在骑起来时，只有两个支撑点，为什么 不会倒下呢？
• 自行车的平衡首先来自于骑车人腰部 的肌肉。熟练的骑车人，其身体形成 自动的条件反射，当自行车稍微倾斜 倒下时，人的身体会感受到，腰部肌 肉会自动动作，把身体拉向另一侧， 形成的反向力矩促使车身抬起。
稳定：当扰动消失后，能重新返 回到原平衡状态。
第28页/共49页
稳定性概念
不稳定：当扰动消失后，不能 重新返回原平衡状态。
第29页/共49页
观看视频，想办法使自己在风雨 中屹立不倒？
视频：台风“莫拉克”侵袭台湾
第30页/共49页
影响结构稳定性的主要因素：
结
重
构
心
的
位
形
置
状
的
高
低
第31页/共49页
2、结构的形状
第11页/共49页
影响结构强度的主要因素
3、结构的连接方式P28 从实现连接的形态来看：
一体式 挤压式 接插式 从被连接件间的状态关系来看：
可相对运动式（活动） 不可相对运动式（刚性） 从接触来看： 点连接 线连接 面连接
第12页/共49页
焊接、铆接示意图
第13页/共49页
连接方式
山东“楼垮垮”
第1页/共49页
地震废墟
第2页/共49页
物体结构抵
??? 抗破坏的能力
弱。
第3页/共49页
结构的强度
物体结构抵 抗破坏的能力
强。
08地震中最牛学校 刘汉希望小学
第4页/共49页
高层住宅施工设计方案的结构稳定性研究
高层住宅施工设计方案的结构稳定性研究随着城市建设的不断发展，高层住宅的需求越来越大。
然而，由于高层住宅的结构特点和高层建筑所面临的自然灾害威胁，其结构稳定性成为一个重要的研究问题。
本文主要研究高层住宅施工设计方案的结构稳定性，以提供有关设计方案的有益信息。
一、背景介绍高层住宅的建筑高度以及地理位置等因素使其面临较高的风、地震等自然灾害风险。
因此，对于高层住宅的结构稳定性进行研究和分析显得尤为重要。
结构稳定性是指建筑结构在各种外力作用下的抵抗能力，一旦发生结构失稳，可能会导致建筑物倒塌等严重事故。
因此，研究高层住宅施工设计方案的结构稳定性有助于提高建筑物的安全性和抗灾能力。
二、结构稳定性分析1. 风荷载分析风是高层建筑面临的主要自然灾害之一，因此风荷载的分析对于结构稳定性至关重要。
风荷载的计算可以通过风洞试验和数值模拟等方法进行，以确定在不同风速下建筑物所受到的风荷载。
根据计算结果，设计师可以采取一系列的结构加固和防护措施，提高结构的稳定性。
2. 地震响应分析地震是另一个威胁高层住宅结构稳定性的自然灾害。
地震响应分析是通过对建筑结构的动力响应进行计算，来评估结构在地震作用下的稳定性。
采用有限元分析等计算方法，可以模拟地震荷载下建筑结构的动力响应，并确定结构的强度、刚度、阻尼等参数。
通过增加结构的抗震能力，可以提高高层住宅的结构稳定性。
3. 结构材料选择在高层住宅的施工设计中，选择合适的结构材料对于保证结构稳定性至关重要。
常用的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和预应力混凝土等。
不同材料具有不同的强度、刚度和耐久性等特点，需要根据具体项目的要求和环境条件来选择，以确保结构的稳定性和耐久性。
三、结构稳定性的提高措施1. 结构加固高层住宅施工设计中，可以采用一系列的结构加固措施来提高结构的稳定性，包括加固梁、柱、墙体等关键部位，以增加结构的强度和刚度。
加固措施可以根据结构的具体情况来确定，可以采用加固板、钢筋混凝土衬板等方式来提高结构的承载能力。
高层建筑结构整体稳定性分析
一、目前考虑P-∆效应的主要方法
1.1 弯矩增大法 根据觃范，由传统弹性分析得到的柱端弯矩能放 大为
《混凝土结构设计觃范》采用增大偏心距来反 映弯矩的增大，将轴向压力对截面重心的刜始偏 心距乘以偏心距增大系数η。
2.2 迭代P-∆方法 在这丧斱法丨，通过一阶弹性分析斱法计算出刜 始的第i层的侧向位秱∆i，垂直荷载Ni由于刜始位秱∆i 所产生的附加楼层剪力为
根据有限变形理论，在直角坐标系下， 单元轴线处的轴向应变ε和截面曲率ψ z、ψ y 的公式
三、高层结构实例分析
3.1 结构概况
某大楼为正斱形平面，平面尺寸 为27mx27m，地上34层，典型层层 高为3.5m。主体结构采用带加强层框 架-核心筒结构体系，核心筒尺寸为 9mx9m，外圈框架的柱距为9m，图 a为主楼的结构平面。主楼的高宽比 为4.4,核心筒的高宽比为13.2。此工 程按7度地震设防，IV类场地土。考 虑到核心筒的高宽比值较大，为提高 整丧结构的抗侧刚度，减少结构侧秱， 于顶层和第21层设置8片刚臂和周边 圈梁，刚臂和圈梁均为钢筋混凝土实 腹大梁，图b为加强层结构平面。
二、力学模型
2.1 有限元模型 2.1.1 梁柱单元 梁柱单元主要计算工作量在于单元的截面分析，也 就是要计算出截面内力和应变之间的关系，即截面的刚度 矩阵。对于比较觃则的截面可采用条带法，但对于任意截 面此法的计算工作量很大，采用高斯数值积分法对横截面 积分，算出截面刚度矩阵，这种斱法尤其适合丌觃则截面 刚度系数的计算，由于截面高斯积分点数进进小于条带法 丨的条带数，因此它的计算工作量能大大减少，这对于一 丧结构的分析尤为重要.
建筑师为了实现丧性,体现创新而设计了众多复杂体 型和内部空间多变的高层建筑。许多创新超出了现行觃范 的限制,近年来建造的一些高层就存在高度、体形丌觃则、 楼层大开洞、大堂入口处多层通高、凸凹比偏大以及高位 转换等许多超出觃范要求的做法,而且这些做法在高层设 计丨越来越流行。
高层建筑中整体稳定问题的研究与处理
高层建筑中整体稳定问题的研究与处理摘要：由于高层，超高层建筑越来越多，建筑高度和高宽比的增加，结构的荷载不断增加，而刚度不断减弱，整体稳定问题越来越突出，但对于刚度、质量分布不均匀和高宽比较大等特点的超高层建筑而言，按规范方法计算的刚重比数值十分接近高规的下限值，甚至是低于下限值，增加补充计算，Buckling稳定分析，几何非线性屈曲分析等作为补充分析，保证结构在水平荷载的作用下的整体稳定性。
关键词：整体稳定，重力二阶，Buckling，加强层前言：超高层建筑中重力荷载引起二阶效应( P-Δ) 将使结构的内力和位移产生较为明显的增大，当位移较大，竖向构件出现较为显著的弹塑性变形时，可能会导致结构的失稳、倒塌。
超高层建筑中仅依靠规范提供的刚重比限值无法准确、合理的对结构稳定性进行设计，对结构的刚重比计算进行了修正，与结构的重力二阶效应、整体屈曲分析结果进行对比，得到了一致的结论，并对结构整体稳定性能进行了综合评价.。
一：工程案例：1.1本文案例采用一栋超高层建筑：该楼地上48层，结构大屋面标高为220m。
主体塔楼地上建筑面积为10.2万 m2；采用型钢混凝土框架+钢筋混凝土核芯筒结构+加强层(环带桁架)结构体系。
根据《高规》中11.1.2节规定，6度最大适用高度为220m，平面和竖向均不规则的适用高度应降低，故为高度超限高层。
核芯筒平面尺寸为28.2m×20.3m。
核芯筒的混凝土等级主要采用C60～C40。
地下室核心筒外围墙体厚度为1300mm，地上核心筒外围典型墙体的厚度为1200mm~350mm，地震下结构阻尼比取0.04。
采用50年重现期的风荷载控制，粗糙度取B类。
图1.1a 主楼结构体系示意图图1.1b 标准层平面图1.2 刚重比验算《高规》中指出，高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平荷载作用下，重力荷载产生的二阶效应（重力P-Δ效应）不致过大，以至于引起结构的失稳倒塌。
上海中心大厦分析PPT演示课件
和7层东西裙房。 结构形式：钢筋混凝土核心筒-外框架结构。 用钢量：约100000吨。 建筑造价：148亿元。
7
建设单位及设计单位 本工程建设单位：上海中心大厦建设发展有限公司。 本工程设计单位：美国Gensler公司、同济大学建筑设计
本场地位于上海浦东陆家嘴金融贸易区核心地段，为陆家嘴金融区最重 要的标志性功能性建筑区，与金茂大厦、环球金融中心成“品”字型分 布。塔楼建筑高度为632m，建成后将成为我国第一高楼。拟建场地理 地位置详见图1。
6
开工时间：2008年11月29日。 竣工时间：2014年。 占地面积：30368平方米。 建筑面积：574058平方米，其中地上总建筑面积约
大厦以办公为主，其他业态有会展、酒店、观 光娱乐、商业等。大厦分为5大功能区域，包 括大众商业娱乐区域，低、中、高、办公区域， 企业会馆区域，精品酒店区域和顶部功能体验 空间。其中“世界之巅”即是功能体验区，有 城市展示观看台，娱乐，VIP小型酒吧、餐饮、 观光会晤等功能。另外，在本项目的裙房中还 设有容纳1200人的多功能活动中心。
5
英文名称：Shanghai Tower 建设地点：陆家嘴金融中心 区Z3-2地块。 拟建“上海中心大厦”位于 上海浦东新区陆家嘴中心区， 即原 “陆家嘴高尔夫球 场”。场地位于东泰路、陆 家嘴环路、银城中路、花园 石桥路四条道路所组成的范 围，整个基地面积约 30368m2，总建筑面积约 为520000 m2，其中地上 建筑面积约380000m2。 本场地位于上海浦东陆家嘴 金融贸易区核心地段，为陆 家嘴金融区最重要的标志性 功能性建筑区，与金茂大厦、 环球金融中心成“品”字型 分布。塔楼建筑高度为 632m，建成后将成为我国 第一高楼。拟建场地理地位 置详见图1。
《结构稳定性》PPT课件
[活动实践题]： 请同学们结合本节课内容从结构与稳定性
的角度出发为某公司在如图的十字街口位置设 计一个稳固的巨幅街头广告牌！ （用文字、图样说明自
己的设计）
北 西
该地区夏季雷雨天气 常伴有较强的东南风。
2020年11月28日
P23练习
1、观察学校篮球架，分析 篮球架要有较高的稳定性，需 具备什么条件？
2020年11月28日
2020年11月28日
2020年11月28日
2020年11月28日
2020年11月28日
2020年11月28日
暴雪过后的灾害 打破原有的平衡状 态出现了不稳定现象 。
2020年11月28日
1 结构的稳定性
结构的稳定性(Stability)是指结构在负载的作用下 维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之 一。P012
2020年11月28日
结论二、结构与地面接触所形成的 支撑面的大小影响结构的稳定性。
结构与地面接触所形成的支撑面越 大，结构越稳定。
2020年11月28日
（支撑面≠接触面）
P14案例探究
P14[生活中的事例] 观察一下静止状态的单 车如何保持平衡?
2020年11月28日
分析：
1、双脚支撑，三点形成一个固定三角形，且自行车重心落 在该三角形内，所以这种是稳定支撑。
底小口大的 空竹篓
2020年11月28日
重力、碰撞
不稳定的主要原因
重心偏高、风太大
底座不够重、重心偏高 与地面接触所形成的支撑面较 小、重心偏高。
2、影响结构的稳定性的主要因素。
影响结构稳定性的因素有多种，主要有： • 重心位置的高低； • 结构与地面接触所形成的支撑面的大小； • 结构的形状等。