高层建筑结构体系的发展和应用
高层建筑结构体系的发展和应用情况
高层建筑结构体系的发展和应用情况【摘要】随着经济的发展,越来越多的高层建筑出现在我们的日常生活中,对于大多数人来说高层建筑似乎只是一个城市经济发展程度的象征或城市中的一个标志性建筑。
但是随着高层建筑在城市中越来越多,简单了解一些高层建筑结构体系及应用情况也具有相当重要的意义。
【关键词】发展历程建筑结构发展趋势19世纪末,随着科学技术的发展,钢筋混领土结构、钢结构在土木工程领域中代替传统的砖、石、木结构得到了推广和应用,建筑高度的增加、层数的增多、跨度的增大,现代意义上的高层建筑开始出现。
回顾高层建筑的发展历史,我们可以看到其中代表建筑是美国1931年建成的纽约帝国大厦(高381m,102层)、1972年建成的纽约世界贸易中心的姊妹楼(417m和415m,100层,“9.11”事件中被毁)和1974年建成的芝加哥西尔斯大厦(441.9m,110层),前苏联和波兰与1953年和1955年分别渐层的莫斯科国立大学(239m,26层)和华沙科学文化宫(231m,42层),1978年澳大利亚悉尼建成的MLC中(229m65层)。
1985年以来,亚洲的日本、韩国、马来西亚、朝鲜及中国等国家迅速发展了高层及超高层建筑,其中有1996年建成的深圳的帝王大厦(高325m,69层)、广州中信广场(321.9,80层),1998年建成的吉隆坡石油大厦(400m,88层)上海金茂大厦(395m,69层)。
将世界上最高的100幢高层建筑的建筑年代和在世界上各地的分布表作统计可看出:随着时间推移20实际中,北美洲在前100幢高层建筑中所占的数量由多变少,而亚洲则从无到有,由少变多。
并由此推论在21世纪中亚洲将成为世界建造高层建筑的中心。
随着工业化、商业化、城市化的进程,城市人口剧增,造成城市生产和生活用房紧张,地价昂贵,迫使建筑物向高空发展,由多层发展为高层。
19世纪末期,开始出现了现代形式的钢框架和钢筋混凝土框架结构的高层建筑。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向【高层建造结构发展现状及前沿发展方向】一、引言高层建造是现代城市发展的重要标志和城市景观的重要组成部份。
随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建造的建设成为解决城市土地资源短缺和人口集聚的有效手段。
本文将对高层建造结构的发展现状进行详细分析,并探讨未来高层建造结构的前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构类型目前,高层建造结构主要包括钢结构、钢筋混凝土结构和复合结构三种类型。
其中,钢结构具有自重轻、刚度好、施工速度快等优点,适合于超高层建造的结构形式。
钢筋混凝土结构具有抗震性能好、耐久性强等优势,适合于中高层建造的结构形式。
复合结构则是钢结构和钢筋混凝土结构的结合,综合了两者的优点,适合于特殊需求的高层建造。
2. 高层建造结构技术随着科技的不断进步,高层建造结构技术也在不断创新和发展。
目前,高层建造结构技术主要包括预制装配式建造、空心结构、超高层建造的核心筒结构等。
预制装配式建造采用工厂化生产方式,可以提高施工速度和质量,减少对现场资源的依赖。
空心结构通过减轻自重和提高空间利用率,达到减少材料消耗的目的。
超高层建造的核心筒结构则通过设置混凝土核心筒来增加整体刚度和抗震能力。
3. 高层建造结构设计理念高层建造结构设计理念的发展也在不断推动高层建造的发展。
传统的高层建造设计注重结构的安全性和稳定性,而现代的高层建造设计则更加注重结构的经济性和可持续性。
通过采用新材料、新技术和新工艺,可以减少材料的消耗和能源的浪费,提高建造的节能性和环保性。
三、高层建造结构的前沿发展方向1. 新材料的应用随着科技的不断进步,新材料的应用将成为高层建造结构发展的重要方向。
例如,碳纤维增强复合材料具有高强度、轻质化、耐久性强等优点,可以用于高层建造的结构构件,提高建造的承载能力和抗震能力。
此外,生物材料、可再生材料等也将成为高层建造结构设计的新方向。
2. 智能化技术的应用随着物联网、人工智能等技术的发展,智能化技术在高层建造结构中的应用将成为未来的发展方向。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向随着城市化进程的加速和人口增长的持续,高层建造的需求日益增加。
高层建造结构作为支撑建造物的重要组成部份,其发展也日益受到关注。
本文将从高层建造结构的发展现状和前沿发展方向两个方面进行探讨。
一、高层建造结构发展现状1.1 抗震性能要求提高随着高层建造数量的增加,抗震性能成为设计中的重要考虑因素。
现代高层建造结构需要具备更高的抗震性能,以保障建造物在地震发生时的安全性。
1.2 结构材料多样化传统的高层建造结构多采用钢筋混凝土结构,但随着新材料的不断发展,高层建造结构的材料也日益多样化,如钢结构、玻璃钢结构等,以满足不同设计需求。
1.3 结构体系优化设计为了提高高层建造结构的整体性能,结构体系的优化设计成为设计中的重要环节。
通过合理的结构体系设计,可以降低建造物的自重和减小结构变形,提高整体稳定性。
二、高层建造结构前沿发展方向2.1 绿色建造结构随着环保意识的提高,绿色建造结构成为未来的发展趋势。
高层建造结构在设计中应考虑环保材料的使用、能源利用效率等因素,以减少对环境的影响。
2.2 智能化结构设计随着科技的不断进步,智能化结构设计将成为高层建造结构的未来发展方向。
通过智能化技术的应用,可以实现建造物的智能监控、自动调节等功能,提高建造物的使用效率。
2.3 高效节能结构高效节能结构是未来高层建造结构的重要发展方向。
通过优化设计和材料选择,可以降低建造物的能耗,提高建造物的节能性能,实现可持续发展的目标。
综上所述,高层建造结构的发展现状和前沿发展方向都在不断变化和完善。
设计师和工程师需要不断学习和创新,以满足社会对高层建造结构的需求,推动高层建造结构的发展与进步。
浅谈高层建筑结构体系的发展和应用
对于高层 建筑 结构 , 可以设想成为一个从地基升起 的竖 向悬
3 . 3 框 架一 剪 力墙结 构体 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
壁构件 , 承受水平侧 向荷载和竖 向重力荷载的作用 。相对于较低 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 剪力墙体 。在承受水平力 时, 框架和剪力墙通过 有足够刚 楼房 而言 , 高楼 结构更柔一 些, 在地震作用 下 的变 形更大 一些 。 框架一
建材发展导 向 2 0 1 4年 1月
施工技术
浅谈高层建筑结构体系的发展和应用
李莲 萍 弋 刚
陕西 户县 7 1 0 3 0 0 ) ( 户县建筑企业管理服务中心
摘 要 : 随 着市场 经济的迅猛发展 , 建 筑正朝向更 高的方 向发展 , 世界 范 围内逐渐产 生 了很 多著名的 高层 、 超 高层 建 筑。本文简要介 绍 了高层 、 超高层建筑的结构体 系, 以及结构体 系的特 点及应 用, 本文分析 高层建筑结构的六个特点 , 并介 绍 目前 国 内高层建筑的六大结构体 系: 框架结构体 系、 剪力墙结构体 系、 框架 一剪力墙结构体 系、 框 一筒结构体 系、 筒中筒
为 了使结构在进 入塑性变 形阶段后 仍具有较 强 的变 形 能力 , 避 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 剪力墙主要承受水平剪力 。框架一 剪力墙体 免倒塌 , 特 别需要在构造上采取恰 当的措施 , 来保证结构具 有足 主要承受垂直荷载 ,
够延性。
对于结构设计 来讲 , 按照 建筑使用功 能的要求、 建 筑高度 的 成 的开孔简体称 为框 筒;简体 四壁 由竖杆和斜杆 形成的桁架组 不 同 以及拟建 场地 的抗 震设 防烈度 以经济 、 合 理、 安全 、 可 靠 的 成则称为桁架筒 。筒 中筒 结构体系 由一个或 多个 简体为主抵抗
高层钢结构结构体系
各层楼盖协调的结果,使框架—支撑体系的侧移曲线,介于单独框架和单独支撑的侧移曲线之间。从而使支撑的顶点侧移和顶点最大层间侧移角得以减小;同时也使得框架下部的最大层间侧移角减小(图21.3.1b)。
在框架—支撑体系中,框架和支撑之间,不仅有连系梁,更重要的是有各楼盖将他们连为一体。因为各层楼盖沿水平方向的刚度很大,框架和支撑不再能自由地单独变形,两者的侧移曲线由各层楼盖将其协调一致,变成一条共同的侧移曲线(图21.3 剪力墙板
2.框架—支撑框架结构体系
框架—支撑框架结构就是在框架的一跨或几跨沿竖向布置支撑而构成,其中支撑桁架部分起着类似于框架—剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下,支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力,这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看,都是十分有效的。与纯框架结构相比,这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。 支撑在水平荷载作用下所产生的侧移,主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较,杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说,支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。 就钢支撑的布置而言.可分为中心支撑(CBF)和偏心支撑(EBF)两大类。
3 高层建筑钢结构的结构体系 目前,高层建筑钢结构的主要结构体系有钢框架、钢框架—抗剪结构、带水平加强层的钢框架—支撑桁架结构、巨型结构、筒体结构等结构体系,下面就这些结构体系的不同特点来分别讨论。
21.3.1 钢框架结构体系
框架结构体系是指,沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。
01
由于框架体系能够提供较大的内部使用空间,因而建筑布置灵活。此外,框架的杆件类型少,构造简单,施工周期短。所以,对层数不太多的高层结构来说,框架体系是一种应用比较广泛的结构体系。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市发展的重要标志之一,不仅在城市景观中起到突出的作用,还能有效利用地上空间,满足人们的居住、办公和商业需求。
本文将对高层建造结构的发展现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构的发展历程高层建造结构的发展经历了从传统框架结构到钢筋混凝土结构,再到现代的钢结构和复合结构的演进过程。
随着科学技术的进步和材料工艺的创新,高层建造结构的承载能力和抗震性能得到了显著提高。
2. 高层建造结构的特点高层建造结构具有以下几个特点:- 高度:高层建造通常超过一定的高度限制,需要采用合适的结构形式来承担垂直荷载。
- 抗震性:高层建造所处的地理位置和地震活动频率不同,需要根据地震区域的分类采用不同的抗震设计措施。
- 空间利用率:高层建造需要最大限度地利用地上空间,因此结构设计需要考虑灵便性和可拆卸性。
- 节能环保:高层建造的能源消耗较大,需要采用节能设计和环保材料,以减少对环境的影响。
3. 高层建造结构的发展趋势高层建造结构在未来的发展中将呈现以下几个趋势:- 超高层建造:随着技术的不断进步,超高层建造将成为未来的发展方向。
超高层建造的结构设计需要考虑更高的高度、更大的荷载和更强的抗震能力。
- 智能化设计:随着物联网和人工智能技术的发展,高层建造结构将越来越智能化。
智能化设计可以实现结构的自动监测和预警,提高建造的安全性和可靠性。
- 绿色建造:在环保意识的推动下,高层建造结构将越来越注重节能和环保。
绿色建造的设计将采用可再生能源和环保材料,以减少能源消耗和碳排放。
三、前沿发展方向1. 结构优化设计在高层建造结构设计中,采用优化设计方法可以实现结构的轻量化和节能化。
通过使用优化算法和仿真软件,可以找到最佳的结构形式和材料,以提高结构的性能和经济性。
2. 新材料应用高层建造结构的发展离不开新材料的应用。
未来,随着新材料的不断涌现,如碳纤维、高性能混凝土等,将为高层建造的结构设计提供更多的选择。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向引言概述:高层建造作为现代城市的标志性建造,不仅给城市增添了漂亮的风景线,也为人们提供了更多的居住和工作空间。
随着科技的不断进步和人们对于建造安全性的要求越来越高,高层建造结构设计和建造技术也在不断发展。
本文将从五个大点来阐述高层建造结构发展现状及前沿发展方向。
正文内容:1. 高层建造结构发展现状1.1 建造材料的创新应用随着科技的发展,新型建造材料如高强度混凝土、耐火材料、高性能钢等被广泛应用于高层建造结构中,提高了建造的抗震性和耐久性。
1.2 结构系统的多样化传统的高层建造常使用钢筋混凝土框架结构,而现在,钢结构、钢筋混凝土组合结构、钢-混凝土复合结构等新型结构系统的应用越来越广泛,提高了建造的整体稳定性和抗震性。
1.3 建造摹拟和仿真技术的应用通过建造摹拟和仿真技术,可以对高层建造的结构进行全面的分析和评估,从而提前发现潜在的问题,并进行相应的优化设计,确保建造的安全性和稳定性。
1.4 绿色建造的兴起绿色建造的理念在高层建造中得到了广泛应用,采用节能环保的设计和建造材料,减少对环境的影响,提高建造的可持续性和舒适性。
1.5 智能化技术的应用高层建造结构中的智能化技术,如智能监测系统、智能消防系统等,可以提高建造的安全性和管理效率,为居民提供更加舒适和便捷的居住环境。
2. 高层建造结构的前沿发展方向2.1 超高层建造的发展随着人口的增加和城市的发展,超高层建造的需求越来越大。
未来,高层建造将继续向更高的方向发展,超高层建造的结构设计和建造技术将面临更大的挑战。
2.2 结构材料的创新新型结构材料的研发和应用将成为高层建造结构发展的重要方向。
例如,纳米材料、高强度玻璃、碳纤维等新材料的应用将进一步提高建造的抗震性和耐久性。
2.3 智能化建造的发展随着物联网和人工智能技术的快速发展,智能化建造将成为未来高层建造的重要趋势。
通过智能化技术,建造可以实现自动化管理、能源的高效利用和智能化的安全监测。
浅谈我国高层建筑结构的现状及发展
浅谈我国高层建筑结构的现状及发展我国的高层建筑数量不断增加,已经成为城市发展的重要标志。
随着城市化进程的加快和经济的迅速发展,高层建筑在城市中的地位变得越来越重要。
由于中国地震频繁、土质松软、地基沉降等因素的存在,高层建筑的结构设计、施工技术、监管等方面也面临着巨大挑战。
本文将从我国高层建筑结构的现状和发展趋势两个方面进行探讨。
一、现状分析我国高层建筑的发展经历了几个阶段。
20世纪80年代初,我国开始兴建高层建筑。
首先是一些标志性建筑,如北京的国贸大厦、上海的金茂大厦等,这些建筑在国际上享有盛誉。
在这一阶段,我国的高层建筑结构设计、施工、材料等方面受到了国外的影响,技术水平相对较低。
而随着时代的发展,我国高层建筑的数量迅速增加,城市化进程不断加快,高层建筑成为城市发展的必然趋势。
在这一阶段,我国高层建筑结构设计和施工技术得到了长足的发展,不仅取得了很多的成绩,而且一些建筑项目得到了国内的认可。
与此我国高层建筑也面临着一些问题。
由于我国地震频繁,高层建筑的抗震能力受到了广泛的关注。
很多高层建筑的抗震设计和监管水平还有待提高。
由于我国地势复杂,地基条件良莠不齐,很多地方的土质松软,高层建筑的地基沉降问题也比较突出。
随着高层建筑数量的不断增加,施工方面的安全问题也不容忽视。
一些高层建筑在使用过程中存在一些技术隐患,如裂缝、变形等问题。
二、发展趋势针对我国高层建筑结构的现状,未来的发展趋势将主要从以下几个方面考虑。
应该加强高层建筑的结构设计和抗震设计。
抗震设计是高层建筑工程的关键环节,必须成为高层建筑设计的重中之重。
当前,我国正在制定一系列关于高层建筑设计和抗震设计的标准,未来的高层建筑必须符合这些标准。
应该加强高层建筑施工和监管。
高层建筑的施工过程中应该加强安全管理,严格按照规定进行施工,有效控制施工风险。
建设行政部门应该加大对高层建筑施工的监管力度,保证施工的安全和质量。
应该加强高层建筑的使用管理和维护保养。
浅谈我国高层建筑结构的现状及发展
浅谈我国高层建筑结构的现状及发展我国高层建筑是指高度超过一定限制的建筑物,起源于上世纪80年代,经过近几十年的快速发展,已经成为我国城市景观的重要组成部分。
本文将从我国高层建筑的现状、发展以及面临的问题等方面进行浅谈。
我国高层建筑的现状是快速发展并日趋成熟。
近年来,我国高层建筑数量不断增加,高度不断刷新,设计技术也不断提升。
以前所罗门东方国际大厦、武汉中心等高层建筑为代表的一系列建筑刷新了高度纪录,并且在结构设计、材料运用等方面取得了重大突破。
我国高层建筑的建设速度也越来越快,特别是在二三线城市的发展中,高层建筑的比例也越来越高。
我国高层建筑的发展也面临一些问题。
首先是建筑质量问题,一些建筑在追求高度、外观等方面考虑过多,而忽略了建筑本身的质量和安全。
这导致了一些建筑在短时间内出现了严重的质量问题。
其次是土地资源问题,高层建筑需要大量的土地资源,尤其是在城市中心区域。
这对于城市规划、土地利用等方面提出了挑战。
高层建筑也给城市交通、环境保护等方面带来了一些问题。
针对这些问题,我国高层建筑在发展中也采取了一些措施。
首先是加强技术研发和创新。
我国高层建筑在结构设计、材料运用等方面存在一定差距,需要加大对这些方面的研发和创新力度,提升国内的设计技术和材料质量。
其次是加强规划管理。
我国高层建筑的发展需要在城市规划、土地利用等方面加强管理,合理规划和布局高层建筑,以避免资源的浪费和环境的破坏。
也需要加强对高层建筑的审批和监管,提高建筑质量和安全。
未来,我国高层建筑的发展还将面临一些挑战。
首先是技术问题。
虽然我国在高层建筑设计和建造方面已经取得了一些突破,但仍然存在一些技术难题,比如超高层建筑的抗震、抗风等方面。
其次是地理环境问题。
我国地域广阔,高层建筑的地理环境也各不相同,不同地区的高层建筑需要考虑的因素也不尽相同,这对技术研发和管理提出了更高的要求。
是社会影响问题。
高层建筑作为城市的标志性建筑,其形象和风格也需要与城市的整体形象相协调,这就需要高层建筑的设计师和城市规划者进行精心的搭配和协调。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市的标志性建造,不仅具有重要的经济和社会意义,还对城市的可持续发展和人们的生活质量产生重要影响。
本文将对高层建造结构发展的现状进行分析,并探讨其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 快速发展:近年来,随着城市化进程的加速和人口增长,高层建造的数量和规模呈快速增长趋势。
各国纷纷投资兴建高层建造,以满足人们对住房、办公和商业空间的需求。
2. 结构技术进步:高层建造结构技术在过去几十年中取得了巨大进步。
采用钢结构、混凝土结构和复合结构等新材料和新技术,使得高层建造的安全性、抗震性和抗风性得到了显著提升。
3. 绿色建造趋势:在高层建造结构设计中,越来越多的关注点放在了可持续发展和环境保护上。
通过采用节能材料、智能化系统和绿色技术,高层建造可以实现能源的高效利用和环境的最小影响。
4. 安全风险挑战:高层建造的建设和运营过程中面临着诸多安全风险,如火灾、地震和恐怖袭击等。
因此,高层建造结构设计需要更加注重安全性和应急响应能力。
三、高层建造结构前沿发展方向1. 超高层建造:随着技术的不断进步,超高层建造的兴建已成为一种趋势。
超高层建造不仅为城市提供更多的空间,还能够改善土地利用效率,推动城市的垂直发展。
2. 智能化设计:高层建造结构设计将越来越注重智能化和自动化。
通过引入先进的传感器、控制系统和人工智能技术,高层建造可以实现自动化监测、智能化管理和能源的高效利用。
3. 绿色建造创新:未来的高层建造将更加注重环境保护和可持续发展。
采用可再生能源、雨水采集系统和垃圾处理系统等绿色技术,高层建造可以实现零排放和循环利用。
4. 抗灾设计:高层建造结构设计需要更加注重抗灾能力的提升。
通过采用抗震、防火和防洪等技术措施,高层建造可以在自然灾害和突发事件中保持稳定和安全。
四、结论高层建造结构的发展在满足人们对空间需求的同时,也面临着诸多挑战和机遇。
未来的发展方向将更加注重超高层建造、智能化设计、绿色建造创新和抗灾设计。
国内外近年高层建筑的发展及所采用的施工技术3篇
国内外近年高层建筑的发展及所采用的施工技术3篇国内外近年高层建筑的发展及所采用的施工技术1近年来,随着建筑技术的不断发展,越来越多的高层建筑在国内外矗立。
这些高层建筑不仅是城市的象征,也是工程技术、结构设计等各种领域的大型试验场。
本文将探讨国内外近年高层建筑的发展及所采用的施工技术。
首先,我们来看看国内发展。
近年来中国的高层建筑纵横捭阖,大量的摩天大楼从地面拔地而起,成为城市的标志和城市经济的支柱之一。
其中明显的代表有上海的上海中心、广州的广州塔和北京的国贸三期等。
这些高层建筑不仅创造了外观和设计上的突破,也在结构设计和施工技术上做出了重大的贡献。
其中,结构设计最为核心。
由于高层建筑需要承受不断变化的风荷载和自重的影响,对于结构的稳定性需求极高。
同时,建筑的安全也是最基本的原则。
当前,仍然较为常用的框架结构能够满足建筑的需求,并且在逐渐完善。
例如,中国石化大厦采用了双心筒的结构形式,而东方明珠则采用了球形三角架的结构布置。
这些采用不同结构的高层建筑,在保持稳定性的同时,也让中国高层建筑取得了更好的视觉效果和更多的功能需求。
其次,施工技术也是高层建筑建设中不可或缺的重要环节。
在施工中,钢筋混凝土、切割、机械化施工等各种先进技术得到了广泛应用。
由于高层建筑的尺寸较大、造型复杂、施工技术极为考验人员的技术水平,因此施工工艺过程中需要注意各种细节。
例如,上海中心的进口的钢制自升式工作平台就自带液压推进器和马达、机械停车锁等,使得整个施工过程更加安全。
除了国内,国外的高层建筑同样也从不同的角度推动着建筑技术的不断进步。
近年来,国外的经济和人口形态发生了很大的变化,这种变化影响到了建筑界,导致了建筑高度的持续上升。
在这其中,美洲地区是最为明显的代表。
目前,美洲地区的高层建筑以纽约为中心,其中包括正在建设的吉米·卡特商务中心、JPMorgan Chase总部、纽约时代华纳大厦等。
这些高层建筑的标志性建筑,以其高度、形态和建筑技术体现了建筑界的不断创新和探索,对于世界建筑技术的发展有着不可忽视的推动作用。
高层建筑结构发展现状
高层建筑结构发展现状随着城市化进程的加速,人口的增长和土地资源的紧张,高层建筑在世界各地如雨后春笋般涌现。
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和土地有限问题的有效途径。
本文将探讨高层建筑结构的发展现状,包括其主要类型、设计理念的转变、新型材料的应用以及面临的挑战和未来发展趋势。
一、高层建筑结构的主要类型1、框架结构框架结构是高层建筑中常见的结构形式之一。
它由梁柱组成框架,共同承受竖向和水平荷载。
框架结构具有布置灵活、空间利用率高的优点,但在抵抗水平荷载方面相对较弱。
2、剪力墙结构剪力墙结构通过钢筋混凝土墙体来承受水平和竖向荷载。
剪力墙具有较大的抗侧刚度,能够有效地抵抗风荷载和地震作用。
这种结构常用于住宅类高层建筑。
3、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,既具有框架结构的灵活布置,又有剪力墙结构的良好抗侧性能。
在中高层建筑中应用广泛。
4、筒体结构筒体结构包括框筒、筒中筒和束筒等形式。
筒体结构具有很强的抗侧刚度和承载能力,适用于超高层建筑。
二、设计理念的转变1、从单纯追求高度到注重综合性能过去,高层建筑的设计往往侧重于追求高度的突破。
如今,设计理念更加注重建筑的综合性能,包括安全性、舒适性、节能性和环保性等。
2、强调可持续发展可持续发展的理念在高层建筑设计中越来越重要。
设计师们更加注重利用自然采光、通风,采用节能材料和设备,以减少建筑对环境的影响,降低能源消耗。
3、人性化设计以人为本的设计理念得到了更多的关注。
在高层建筑中,创造舒适的室内环境、便捷的交通流线和丰富的公共空间,以提高使用者的生活和工作质量。
三、新型材料的应用1、高强度钢材高强度钢材的应用提高了结构的承载能力,减少了钢材的用量,同时也有助于减轻结构自重。
2、高性能混凝土高性能混凝土具有更高的强度和耐久性,能够满足高层建筑对结构性能的要求。
3、纤维增强复合材料(FRP)FRP 具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,在高层建筑的加固和新建结构中逐渐得到应用。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为现代城市发展的重要组成部份,对于城市的形象和功能起着重要的作用。
本文旨在探讨高层建造结构的发展现状,并展望其前沿发展方向。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造结构类型目前,高层建造常见的结构类型包括钢筋混凝土框架结构、钢结构、复合结构等。
各种结构类型在不同情况下具有各自的优势和适合性。
2. 高层建造结构设计原则高层建造结构设计需要考虑结构的安全性、经济性和可行性。
其中,安全性是最重要的考虑因素,包括抗震、抗风等方面的设计。
3. 高层建造结构材料的发展随着科技的进步,高层建造结构材料也在不断发展。
目前,新型材料如高性能混凝土、高强度钢材等在高层建造结构中得到广泛应用,提高了结构的强度和稳定性。
4. 高层建造结构施工技术的进步高层建造结构施工技术的进步也为高层建造的发展提供了支持。
如自动化施工、模块化施工等技术的应用,提高了施工效率和质量。
三、高层建造结构前沿发展方向1. 绿色建造随着人们对环境保护的重视,高层建造结构的绿色化发展成为未来的趋势。
通过应用可再生能源、节能材料等技术,实现高层建造的能源节约和环境友好。
2. 智能化建造随着物联网和人工智能技术的发展,高层建造结构也趋向智能化。
通过智能化系统,实现高层建造的能源管理、安全管理和信息管理等方面的优化。
3. 高层建造结构的可持续发展高层建造结构的可持续发展是未来的重要方向。
通过设计和建造可拆卸、可重复使用的结构,延长高层建造的使用寿命,减少资源浪费。
4. 高层建造结构的创新设计高层建造结构的创新设计也是前沿发展的方向。
通过引入新的结构形式和材料,实现高层建造的更高效、更美观和更安全。
四、结论高层建造结构在现代城市发展中起着重要的作用,其发展现状和前沿发展方向对于推动城市建设具有重要意义。
通过绿色化、智能化、可持续发展和创新设计等方面的发展,高层建造结构将进一步满足人们对于城市生活的需求。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为城市发展的重要标志和经济建设的重要组成部分,在现代城市化进程中扮演着重要的角色。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析,并探讨高层建筑结构的前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构的定义和分类高层建筑结构是指高于一定高度的建筑物,通常用于居住、商业、办公等用途。
根据结构形式的不同,高层建筑可以分为钢结构、混凝土结构、复合结构等。
2. 高层建筑结构的发展历程随着科技的进步和城市化进程的加速,高层建筑结构的发展经历了多个阶段。
从最早的钢结构到现在的复合结构,高层建筑结构的发展经历了技术的不断创新和改进。
3. 高层建筑结构的特点和挑战高层建筑结构具有独特的特点和挑战。
首先,高层建筑结构需要承受巨大的重力和风荷载,因此结构的稳定性和抗震性是关键。
其次,高层建筑结构需要考虑人员疏散和消防安全等因素。
最后,高层建筑结构的施工和维护成本较高,需要考虑经济性和可持续性。
三、高层建筑结构的前沿发展方向1. 新材料的应用随着科技的进步,新材料的应用为高层建筑结构的发展提供了新的可能性。
例如,碳纤维增强复合材料具有轻质高强的特点,可以用于提高高层建筑结构的抗震性能和节能性能。
2. 智能化技术的应用智能化技术的应用也是高层建筑结构的前沿发展方向之一。
通过传感器和自动控制系统,可以实现高层建筑结构的实时监测和智能管理,提高结构的安全性和可靠性。
3. 绿色建筑的推广绿色建筑是未来高层建筑发展的重要方向之一。
通过采用可再生能源和节能技术,减少对环境的影响,提高高层建筑的可持续性和生态友好性。
4. BIM技术的应用BIM技术(Building Information Modeling)是一种基于三维模型的建筑设计和管理方法。
通过BIM技术,可以实现高层建筑结构的全生命周期管理,提高设计效率和施工质量。
5. 高层建筑结构的多功能化设计未来高层建筑结构将更加注重多功能化设计,不仅要满足基本的居住和办公需求,还要考虑社交、休闲、娱乐等方面的功能,提高建筑的利用率和人居体验。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向引言概述:高层建筑的发展已经成为现代城市建设的重要组成部分。
随着科技的进步和人们对城市空间的需求不断增加,高层建筑的结构设计也得到了极大的发展。
本文将从五个方面详细阐述高层建筑结构的发展现状及前沿发展方向。
一、结构材料的创新1.1 高性能混凝土的应用:高性能混凝土具有优秀的抗压强度和耐久性,可以有效提高高层建筑的结构安全性。
1.2 高强度钢材的应用:高强度钢材具有较高的屈服强度和抗拉强度,可以减小结构的自重,提高抗震能力。
1.3 新型复合材料的应用:新型复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点,可以在高层建筑结构中发挥重要作用。
二、结构体系的创新2.1 框架结构的优化:框架结构是目前高层建筑常见的结构体系,通过优化设计和材料选择,可以提高结构的刚度和抗震性能。
2.2 空间网格结构的应用:空间网格结构具有较好的空间刚度和承载能力,适用于大跨度高层建筑的结构设计。
2.3 钢筋混凝土核心筒结构的应用:核心筒结构可以提供良好的纵向刚度和抗震性能,适用于超高层建筑的结构设计。
三、结构分析与优化技术的发展3.1 有限元分析方法的应用:有限元分析方法可以准确地计算高层建筑结构的应力和变形,为结构设计提供科学依据。
3.2 结构优化算法的研究:结构优化算法可以在满足结构安全性的前提下,降低结构的材料消耗和自重。
3.3 结构动力响应分析技术的发展:结构动力响应分析技术可以模拟高层建筑在地震等外部荷载作用下的响应,为结构设计提供可靠性评估。
四、结构抗震性能的提升4.1 抗震设计规范的完善:随着对高层建筑抗震性能要求的提高,抗震设计规范也在不断完善,以确保结构在地震中的安全性。
4.2 隔震技术的应用:隔震技术可以减小地震对结构的影响,提高高层建筑的抗震能力。
4.3 防震减灾技术的研究:防震减灾技术包括结构的抗震设计、紧急疏散系统等,可以最大程度地减少地震对高层建筑的破坏。
五、可持续发展的结构设计5.1 绿色建筑材料的应用:绿色建筑材料可以减少对环境的污染,提高高层建筑的可持续性。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市的标志性建筑,其结构设计的发展对城市建设产生深远影响。
随着科技的进步和工程实践的积累,高层建筑结构在设计理念、技术手段和材料选择等方面都有了显著提升。
然而,面对新的挑战和需求,高层建筑结构设计仍需不断探索和创新。
本文将从七个方面详细阐述高层建筑结构的发展现状及前沿发展方向。
二、正文高层建筑结构设计理念a. 功能性设计:高层建筑结构设计正朝着满足多样化、个性化需求的方向发展,要求设计时充分考虑建筑的使用功能,如空间布局、人流导向等。
b. 可持续性设计:随着环保理念的深入人心,高层建筑结构设计应注重节能减排、绿色建筑,通过采用可再生能源、优化建筑布局等方式实现可持续发展。
高层建筑结构体系a. 框架结构:框架结构凭借其适应性强、抗震性能好等特点在高层建筑中广泛应用。
为提高结构的承载能力和稳定性,新型的框架结构形式不断涌现。
b. 剪力墙结构:剪力墙结构具有优良的抗震性能和承载能力,适用于高层住宅和酒店等建筑。
研究如何减小剪力墙的厚度、提高其承载能力是未来的发展方向。
高层建筑结构材料a. 高强度钢材:高强度钢材具有优良的力学性能和加工性能,能够减轻结构自重,提高抗震性能。
加大对高强度钢材的研发和应用是高层建筑结构设计的重要方向。
b. 复合材料:复合材料在高层建筑结构中具有广阔的应用前景,如碳纤维、玻璃纤维等复合材料具有轻质高强、耐腐蚀等特点,能够提高结构的耐久性和安全性。
高层建筑基础设计a. 桩基设计:高层建筑的桩基设计需充分考虑地质条件、沉降量等因素。
新型桩基设计方法如大直径桩、桩筏基础等能够提高基础的承载能力和稳定性。
b. 基础隔震技术:基础隔震技术通过在建筑物底部安装隔震装置来减小地震对上部结构的影响。
随着隔震技术的不断发展,高层建筑的基础设计将更加安全可靠。
高层建筑结构设计软件a. 智能化软件:随着计算机技术的进步,高层建筑结构设计软件正朝着智能化方向发展。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市发展的重要标志和城市景观的重要组成部分,对城市的经济、社会和文化发展起着重要的推动作用。
本文旨在探讨高层建筑结构的发展现状及其前沿发展方向,以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构类型目前,高层建筑结构主要包括钢结构、混凝土结构和复合结构三种类型。
钢结构具有较高的强度和刚度,适合用于超高层建筑;混凝土结构具有较好的耐久性和抗震性能,适合用于中高层建筑;复合结构则是钢结构和混凝土结构的结合,兼具两者的优点,适用于不同高度的建筑。
2. 高层建筑结构设计原则高层建筑结构设计应遵循以下原则:(1) 安全性原则:确保高层建筑在正常使用和极端情况下的安全性,包括抗震、抗风和抗火等方面的设计考虑。
(2) 经济性原则:在保证安全性的前提下,尽量降低建筑材料和施工成本,提高结构的经济性。
(3) 可持续性原则:考虑高层建筑的环境影响,采用可持续发展的材料和技术,降低能耗和环境污染。
3. 高层建筑结构技术创新随着科技的不断进步,高层建筑结构技术也在不断创新。
目前,一些新兴的高层建筑结构技术包括:(1) 预制装配式建筑技术:通过工厂化生产和装配,提高施工效率和质量,减少对现场施工的依赖。
(2) 新型材料应用:如高性能混凝土、高强度钢材和纳米材料等,提高结构的强度和耐久性。
(3) 智能化技术应用:如传感器、监测系统和自适应控制系统等,实现对高层建筑结构的实时监测和控制。
三、高层建筑结构的前沿发展方向1. 超高层建筑的发展随着城市人口的不断增加和土地资源的有限性,超高层建筑的发展成为解决城市发展压力的重要途径。
未来,超高层建筑的发展方向将集中在以下几个方面:(1) 结构创新:采用新型材料和新的结构形式,提高超高层建筑的抗震性和安全性。
(2) 绿色建筑:结合节能技术和可再生能源利用,降低超高层建筑的能耗和环境影响。
(3) 智能化建筑:应用智能化技术,实现超高层建筑的智能化管理和运营。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建造作为城市发展的重要标志之一,具有重要的经济、社会和环境影响。
本文旨在探讨高层建造结构的发展现状以及前沿发展方向,为相关领域的研究和实践提供参考和指导。
二、高层建造结构发展现状1. 高层建造的定义和分类高层建造通常指高度超过一定限度的建造物,普通以地面高度超过100米为界。
根据结构形式和功能用途的不同,高层建造可以分为钢结构、混凝土结构、钢-混凝土混合结构等多种类型。
2. 高层建造结构的发展历程随着科技的进步和人们对城市空间的需求不断增加,高层建造的发展经历了多个阶段。
从最早的钢结构高层建造到现在的超高层建造,结构形式和技术手段不断创新和演进,使得高层建造的高度和稳定性得到了极大提升。
3. 高层建造结构的特点和挑战高层建造结构具有独特的特点和挑战。
首先,高层建造的结构设计需要考虑到地震、风荷载等自然灾害的影响,确保建造的安全性和稳定性。
其次,高层建造的结构要满足大跨度和大空间的需求,同时要考虑到建造的美观性和经济性。
三、高层建造结构的前沿发展方向1. 新材料的应用随着科技的进步,新材料的应用对高层建造结构的发展起到了重要的推动作用。
例如,高强度混凝土、高性能钢材等新材料的应用可以提高建造的抗震性和承载能力,同时减少建造的自重。
2. 结构优化设计通过优化设计方法,可以使高层建造的结构更加合理和高效。
例如,采用最优化设计方法和结构拓扑优化技术,可以减少材料的使用量,提高结构的稳定性和经济性。
3. 智能化技术的应用智能化技术的应用对高层建造的结构设计和管理起到了重要的促进作用。
通过使用传感器、监测系统等技术,可以实时监测建造的结构变形和应力状态,及时发现和修复潜在的问题。
4. 可持续发展和绿色建造在高层建造的结构设计和施工过程中,要注重可持续发展和绿色建造的理念。
例如,采用可再生能源、节能材料等技术,减少建造对环境的影响,提高建造的能源利用效率。
四、结论高层建造结构的发展现状和前沿发展方向是一个不断变化和创新的过程。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建造结构发展现状及前沿发展方向引言概述:高层建造是现代城市化进程中的重要组成部份,随着城市人口的不断增加和土地资源的有限化,高层建造的需求也越来越大。
本文将探讨高层建造结构的发展现状以及未来的前沿发展方向。
一、高层建造结构的发展现状1.1 现有高层建造结构类型现有的高层建造结构主要包括钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构。
钢筋混凝土结构广泛应用于低层和中层高层建造,钢结构主要用于超高层建造,而混合结构则是钢筋混凝土结构和钢结构的结合,用于特殊高层建造。
1.2 结构设计的发展趋势随着科技的进步和结构设计理论的发展,高层建造结构设计越来越趋向于轻量化、高效化和可持续发展。
新型结构材料的应用、结构系统的创新和计算机摹拟技术的应用成为发展的重要方向。
1.3 结构安全性与抗震性的提升高层建造的结构安全性和抗震性是设计的重要考虑因素。
现代结构设计采用了更加先进的抗震设计理论和技术,如基础抗震设计、结构减震设计和振动控制技术等,以提高高层建造的抗震性能和结构安全性。
二、高层建造结构的前沿发展方向2.1 超高层建造的发展随着城市化进程的加速和土地资源的稀缺,超高层建造的需求不断增加。
未来的发展方向是建造更高、更稳定、更经济、更环保的超高层建造。
新型结构材料的应用、结构系统的创新和智能化技术的引入将推动超高层建造的发展。
2.2 绿色建造的应用绿色建造是未来高层建造发展的重要方向之一。
通过采用可再生能源、节能材料和环保技术,高层建造可以减少能源消耗和环境污染。
绿色建造还注重建造与自然环境的融合,提供更舒适、健康的居住和工作环境。
2.3 新型结构材料的应用新型结构材料的应用将推动高层建造结构的发展。
例如,高性能混凝土、高强度钢材和纳米材料等新材料的应用可以提高高层建造的结构强度和耐久性。
此外,新型材料的轻量化特性还可以减轻建造自重,提高建造的抗震性能。
三、结论高层建造结构的发展现状是多样化的,包括钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构等。
高层建筑结构的历史沿革与发展趋势
随高度的增加,内力和变形呈非线性增长。
从结构的观点看,凡是水平荷载起主要作用的建筑就可认为进入了高 层建筑结构的范畴。
随层数的增加,材料用量呈非线性增长。 设法减少为抵抗侧向力所需增加的材料
用量是衡量一个结构设计师能力好坏的 主要标准之一 。
历史沿革
高层建筑不仅是人类财富和技术实力的表现,还代表人类的精神追求和 创造愿望。人类的建筑历史就是一部不断追求新的建筑高度的历史。
1968年,芝加哥John Hancock大厦建成。 100层332米高,立面为上小下大的矩形
截锥形,底面的平面尺寸为
79.9m×46.9m,顶面的平面尺寸为 48.6m×30.4m,底层最大柱距13.2m,
立面上的巨大的X形支撑特别引人注目,
用钢量仅146kg/m2,相当于40层钢框 架结构的用钢量。
在经过60多个小时连续作业后,规划中的我国第一高楼——上海
中心大厦6.1万立方米的大底板混凝土浇筑工作3月28日顺利完成, 这是我国民用建筑领域一次性连续浇筑方量最大的基础底板工程。
远处可见金茂大厦(左)和环
球金融中心。“上海中心”建 设将带动浦东小陆家嘴地区地 下空间的统一规划和整体开发, 形成立体交通网络,其地下通 道将连接金贸大厦、环球金融 中心地下空间,并与轨道交通 2号线、14号线相连通,把人 流以最快的速度引导到周边公 交站点,最大程度缓解区域人 流疏散的问题。
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。
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天津大学网络教育学院专科毕业论文题目:高型超高层建筑结构体发展完成期限:2016年7月5日至 2016年11月5日学习中心:选择一项。
专业名称:选择一项。
学生姓名:[此处键入学生姓名]学生学号:[此处键入学生学号]指导教师:[此处键入教师姓名]高型超高层建筑结构体发展一、研究背景近年来随着世界人口的增加,住房紧张的问题越来越严重,传统意义的住房已满足不了人们的需求。
在这种情况下,高层建筑因运而生。
所以高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。
而科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。
虽然高层现在也有很多缺点,但是随着科技的发展和技术的进步,高层建筑的缺点会逐步改正并成为未来大多人们的居住房。
二、研究内容1、高层建筑发展情况19世纪末,随着科学技术的发展,钢筋混领土结构、钢结构在土木工程领域中代替传统的砖、石、木结构得到了推广和应用,建筑高度的增加、层数的增多、跨度的增大,现代意义上的高层建筑开始出现。
回顾高层建筑的发展历史,我们可以看到其中代表建筑是美国1931年建成的纽约帝国大厦(高381m,102层)、1972年建成的纽约世界贸易中心的姊妹楼(417m和415m,100层,“9.11”事件中被毁)和1974年建成的芝加哥西尔斯大厦(441.9m,110层),前苏联和波兰与1953年和1955年分别渐层的莫斯科国立大学(239m,26层)和华沙科学文化宫(231m,42层),1978年澳大利亚悉尼建成的MLC中心(229m65层)。
1985年以来,亚洲的日本、韩国、马来西亚、朝鲜及中国等国家迅速发展了高层及超高层建筑,其中有1996年建成的深圳的帝王大厦(高325m,69层)、广州中信广场(321.9,80层),1998年建成的吉隆坡石油大厦(400m,88层)上海金茂大厦(395m,69层)。
将世界上最高的100幢高层建筑的建筑年代和在世界上各地的分布表作统计表(表1),则可看出:随着时间推移20实际中,北美洲在前100幢高层建筑中所占的数量由多变少,而亚洲则从无到有,有少变多。
并由此推论在21实际中亚洲将成为世界建造高层及超高层建筑的中心。
世界高的100幢高层建筑的建筑年代及分布表将较熟悉的世界上10幢最高的建筑物数据加以列表,(见表2)则会看到在这10幢建筑中,美国占4幢建于1931~1974年,且均为钢结构建筑;亚洲占6幢(其中中国四幢)建于1996~2000年。
进一步亚洲已经成为世界建筑高层及超高层建筑的中心。
而且这6幢超高层建筑有5幢采用了SRC组合结构,说明SRC组合结构在超高层中的运用,以达到相当的广度和深度,并逐步成为超高层叫做建造中首选类型。
2、高层建筑结构体系的发展和应用情况随着工业化、商业化、城市化的进程,城市人口剧增,造成城市生产和生活用房紧张,地价昂贵,迫使建筑物向高空发展,由多层发展为高层。
19 世纪末期,开始出现了现代形式的钢框架和钢筋混凝土框架结构的高层建筑。
1898 年修建的secodRandMeNa119 层大楼(美国,芝加哥),是世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。
而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。
而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为1903 年修建的位于美国Cincinnati 的InallaBuildin和法国巴黎Franklin 公寓。
所以,现代形式的高层建筑,只有117 年的历史。
到了20 世纪50 年代以后,由于轻质高强材料研制成功,抗风、抗震结构体系的发展,新的设计计算理论的创立,电子计算机在设计中的应用,以及新的施工技术和机械不断涌现,为大规模地、较经济地建造高层建筑提供了充分的条件,使高层建筑得到迅速发展。
在钢筋混凝土结构方面,其结构体系的发展历程也类似于钢结构的结构体系,由最初的框架结构(1903 年,glnallsBuildin )逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构等结构体系,使得混凝土结构的建造高度越来越高。
钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优点,钢结构的构件可在工厂加工和制作,施工速度快,工期短。
钢是建造高层建筑结构比较理想的材料,但是全钢结构用钢量大,造价高,耐火性能差,需用昂贵的防火涂料。
而钢筋混凝土结构具有节省钢材、造价低、材料来源丰富、可模性好等优点,且承载力也不低,经过合理设计也可获得较好的抗震性能。
因此,只有在发达国家,大多数的高层建筑才采用钢结构形式,而在发展中国家,绝大部分的高层建筑采用钢筋混凝土材料建造,且由于高性能混凝土的发展和施工技术的进步,钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑的主要结构形式。
特别是近年来,由于钢筋混凝土结构的优点,发达国家采用钢筋混凝土材料建造的高层建筑的数量也在日益增多。
当然,钢筋混凝土结构的构件断面尺寸大,减少了建筑使用面积;自重大,致使基础造价增高,抗震性能也不如钢结构。
因此为充分发挥钢材和混凝土这两种材料的特点,更为合理的结构形式是同时采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构或组合结构。
该结构形式经合理设计,可取得经济合理、技术性能优良的效果,近年来已成为研究的热点和发展的方向。
高层建筑的发展,充分显示了科学技术的力量,使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。
未来的高层建筑将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。
1)新材料、超强材料的开发和应用在高层建筑结构的技术问题中,首先要解决的是材料问题。
现在混凝土的强度等级已经达到C100 以上。
高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸,减轻结构的自重,改善结构抗震性能。
同时,为了达到轻质高强的目的,必须在高层建筑结构中,发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限(约束)混凝土和预应力混凝土。
高性能混凝土的开发和应用,将继续受到人们的重视,也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。
从强度和塑性方面考虑,钢是高层建筑结构的理想材料,增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。
特别是对新型耐火耐候钢的研发,具有重要意义,可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖,提高建筑用钢的竞争力。
复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。
2)混合结构在高层建筑结构中广泛应用如前所述,经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能(如抗震性能)优良的效果,且易满足高层建筑的侧向刚度的需求,可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑,因此在较高的建筑中,混合结构往往仍是合理、可行的结构方案,今后建造混合结构的比率将会越来越大。
3)新的设计概念、新的结构形式的应用现代建筑功能趋于多样性,建筑的体形和结构体系趋向复杂多变,趋向立体化,应运而生新的设计概念和结构技术的深化,采用新的结构体系,如巨型结构体系,蒙皮结构,带加强层的结构,建筑立面设置大洞口以减小风力,采用结构控制技术设置抗震机构等。
4)高层建筑结构的高度出现新的突破进入20 世纪90 年代后,高层建筑迅猛发展,在数量、质量及高度上都有了大飞跃,高层建筑中的科技含量越来越高。
三、理论分析及结构体系高层建筑发展到今天,其结构体系形式繁多,划分标准也多种多样。
高层建筑结构体系的分类标准通常依据其竖向承重单体和抗侧力单元的类型来划分,通常分为以下几种类型。
1、框架结构框架结构是由梁、柱等线型构件通过节点连接在一起构成的结构,其基本的竖向承重单体和抗侧力单元为梁、柱通过节点连接形成的框架。
框架结构最理想的施工材料是钢筋混凝土,这是因为钢筋混凝土节点具有天然的刚性。
框架结构体系也可以用于钢结构建筑中,但钢筋结构的抗弯节点处理费用相对较高。
钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同,可以分为以下四种。
(1)梁、板、柱全部现场浇注的现浇框架。
(2)楼板预制,梁、柱现场浇注的现浇框架。
(3)梁、板预制,柱现场浇注的半装配式框架。
(4)梁、板、柱全部预制的全装配式框架。
2、框架特点(1)框架结构的位移特点在水平荷载的作用下,框架结构将产生较大的侧向位移,侧移一般由以下两部分组成:(1)由水平力所引起的倾覆力矩,使得框架结构产生的整体弯曲变形,即柱子的轴向拉伸和压缩所引起的侧移;(2)由水平力所引起的楼层剪力,使得框架结构产生剪切变形,即框架整体受剪,层间梁、柱杆件发生弯曲而引起的水平位移。
框架结构属于柔性结构,侧移主要表现为整体剪切变形。
当框架结构房屋的层数不多时,其侧移主要表现为整体剪切变形,整体弯曲变形的影响很小。
(2)框架结构的优点框架结构内部比较空旷而且建筑平面布置灵活,可以做成具有较大空间的会议室、餐厅、办公室、实验室等,同时便于门窗的灵活布置,立面也可以处理得富于变化,可以满足各种不同用途的建筑的需求。
(3)框架结构的缺点框架结构的构件截面较小,抗侧刚度较小,在强震作用下结构的整体位移和层间位移都比较大,这对结构构件以及非结构构件都是不利的,容易加重震害。
框架结构的节点内力集中,受力非常复杂,是结构抗震设计的关键部位。
另外,由于框架结构的受力特性和抗震性能的限制,使得他的适用高度受到限制,一般不宜超过60m。
3、应用实例宜兴城东新区最近出现两个巨大的弧形拱塔,有十八层楼那么高。
宜兴建设局办公室证实,这是宜兴迄今为止投资最大的桥梁工程的主体骨架,宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥主体工程日前完工。
这两个巨大的弧形拱塔位于宜兴体育中心穹顶建筑群的附近,两个拱塔相互倾斜,形成了一个巨大的X形,远看起来具有鲜明的现代感。
荆邑大桥工程于08年6月中旬动工,总投资1.78亿元。
桥梁全长544.5米,跨越城南河、大溪河及溪隐小岛。
两个巨大的钢结构弧形拱塔构成了桥梁的主体部分,主拱塔高73.6米,相当于18层楼的高度,副拱塔高61.7米,相当于15层楼的高度。
荆邑大桥是宜兴目前已知的造价最高、桥面最宽的桥梁,也是国内第一座采用X形结构布置的斜拉桥。
四、实验分析及装置和测试方法1、剪力墙结构分析由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系成为剪力墙结构体系。
一般情况下,剪力墙结构均做成落地形式,但是由于建筑功能及其他方面的要求,部分剪力墙可能不能落地,如下图2.1所示,即为此类部分框支剪力墙结构。
图2.1 部分框支剪力墙结构立面布置示意图剪力墙结构按照施工方法的不同,可以分为以下三种:(1)剪力墙全部现浇的结构;(2)全部用预制墙板装配而成的剪力墙结构;(3)部分现浇、部分为预制装配的剪力墙结构。
2、剪力墙特点分析(1)剪力墙结构的侧向位移特点在承受水平力作用时,剪力墙相当于一根悬臂深梁,其水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成,在高层建筑结构中,框架柱的变形以剪切变形为主,剪力墙的变形以弯曲变形为主,其位移曲线呈弯曲性,特点是结构层间位移随楼层的增高而增加。