高层建筑钢结构设计教学PPT课件
高层建筑钢结构1ppt课件
采用钢-砼混合结构
采用钢梁和压型钢 板组合楼盖,C40砼
2019年8月29日星期四
钢砼内筒23m×23m 41~42层
外筒直径46m，由16 根钢砼柱组成,C80砼
处,58m跨 钢天桥
高层建筑钢结构
Twin towers
世界第一高的比较
2019年8月29日星期四
Sears
高层建筑钢结构
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
高800米的DIB-200动力智能大厦
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
高800米的东京千年塔 (Millenuium tower)
高约840米，170层， 外观呈圆锥形，1989 年是由福斯特建筑事 务所提出，占地0.4 平方英里，用于商业 和居住，可容纳6万 人。每隔13层都设有 一个交通中转站，公 交系统连接这些交通 枢纽。千年塔的风力 涡轮机和安装在上层 的太阳能电池板可以 为整栋建筑提供可持 续能源，是目前提出 的最环保的城市设计 方案之一。
结构所占面积少，可增加使用面积 30-40层的抗震区结构，底部砼柱截面尺寸可达
1.8~2.0m，核心筒壁厚0.6~0.8m S较M可增加2～3％ S较RC可增加4～6％
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
工厂化程度高，施工周期短，早投产、早受益、早 回收 综合经济指标显示： 钢结构最适于高层和超高层建筑
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
空中之城1000(Sky City 1000)是一座3280英尺(约合1000米)高的城市， 整座城市可以实现自给自足，最早在1989年由Takenaka公司提出，以帮助恢 复东京城市交通拥堵地区的绿地。如果Takenaka公司解决东京交通问题的方 案最终通过，我们也许会看到一座完全符合构想的城市在东京拔地而起。空 中之城1000由14个玻璃层保护的平台构成，占地面积达到3.1平方英里，将 拥有大片的绿色空间。
2024版钢结构ppt课件
01钢结构定义02发展历程由钢材制成的工程结构，具有轻质、高强、施工速度快等特点。
从工业革命时期的初步应用到现代建筑业的广泛应用，钢结构经历了不断的技术创新和发展。
钢结构定义及发展历程钢材性能与分类钢材性能包括力学性能、工艺性能和耐久性等方面，如抗拉强度、屈服点、延伸率、冷弯性能等。
钢材分类根据化学成分、冶炼方法、用途等不同，钢材可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等多种类型。
0102强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保等。
耐火性差、易腐蚀、隔音效果一般、设计要求高等。
优势局限性钢结构优势与局限性应用领域及发展趋势应用领域广泛应用于工业厂房、高层建筑、桥梁、海洋平台等领域。
发展趋势随着新材料、新技术的不断涌现，钢结构将朝着更加轻质、高强、耐久、环保的方向发展，同时智能化、模块化等新型建造方式也将得到更广泛的应用。
03通过电弧或火焰将焊条和焊件局部加热到熔化状态，形成永久性的连接。
焊接连接原理包括焊接前准备（如坡口加工、清理焊件等）、装配与定位、焊接工艺参数选择、焊接操作以及焊后检验等步骤。
工艺流程常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等，设备包括焊机、焊枪、焊条等。
焊接方法与设备焊接连接原理及工艺流程01螺栓连接类型包括普通螺栓连接和高强度螺栓连接，其中高强度螺栓连接又分为摩擦型连接和承压型连接。
02选用原则根据连接件的受力情况、工作环境、安装条件等因素选择合适的螺栓类型和规格。
03安装与紧固螺栓连接安装时应保证螺栓与孔洞的配合精度，采用正确的紧固方法和力矩，避免过紧或过松。
螺栓连接类型与选用原则铆接技术简介及实例分析铆接技术简介铆接是一种通过铆钉将两个或多个构件连接在一起的方法，具有连接可靠、承受载荷大等优点。
实例分析以某钢结构桥梁为例，介绍铆接技术在桥梁建设中的应用，包括铆钉的选用、铆接工艺以及铆接质量的检验等。
优缺点及适用范围分析铆接技术的优缺点，如连接强度高、密封性好但拆卸困难等，并指出其适用于承受较大载荷和需要密封的场合。
高层建筑结构设计(共44张PPT)
02
高层建筑结构体系与选型
2024/1/25
9
框架结构体系
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 作用下则表现为较大的层间位移
造措施等。
特别注意
高层建筑结构施工图审查应加 强对复杂节点的审查和把控。
36
常见问题及解决方案
常见问题
01
荷载取值不准确、结构选型不合理、构造措施不完善
等。
解决方案
02 加强设计人员培训，提高设计水平；引入专家咨询，
优化设计方案；严格执行审查制度，确保设计质量。
特别注意
03
针对高层建筑结构特点，应特别注意解决风荷载、地
2024/1/25
5
设计流程与规范
设计流程
前期准备、方案设计、初步设计、施 工图设计、施工配合等阶段。
设计规范
遵循国家相关建筑设计规范、高层建 筑结构设计规范等，确保设计的安全 性和合规性。
2024/1/25
6
结构选型
01
02
03
框架结构
由梁和柱组成的框架来承 受竖向和水平荷载。
2024/1/25
偶然荷载
包括地震作用、爆炸力、撞击力等 ，是偶然事件引起的荷载。
15
水平荷载与效应
2024/1/25
风荷载
高层建筑受到的风荷载较大，需要考虑风压高度变化系数、风荷 载体型系数等。
地震作用
地震时地面运动对结构产生的水平惯性力，需要考虑地震烈度、 场地类别、结构自振周期等因素。
多层及高层房屋钢结构设计ppt课件
AP: 压型钢板波距内的截面面积 hc :压型钢板顶面以上混凝土厚度 f : 压型钢板钢材的抗拉强度设计值
0.8:考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以 及中和轴附近材料强度发挥不充分等因素 。
5
梁系的构成
梁系
用于矩形平面
常见的次梁布置：
用于正方形平面
等跨等间距次梁
等跨不等间距次梁(中间设走 6
2～梁3m）系布置时考虑的因素
主梁应与竖向抗侧力构件直接 相连；（充分发挥整体空间作 用）
竖向构件纵横两个方向均应有 主梁与之相连，以保证两个方 向的长细比不致相差悬殊；
7
主次梁连接（一）
影响到整个结构的性能； 影响到施工进程； 影响到建筑的经济效益。
3
楼盖结构的方案选 择原则
满足建筑设计要求 较小自重 便于施工 有足够的整体刚度
多、高层建筑的楼盖结构组成
楼板 梁系
固定作用、传递水平剪力作用
4
用于多、高层建筑的楼板
现浇钢筋混凝土 楼板
26
组合板正截面抗弯承载力验算（1）
验算公式
AP f ≤fcmhcb时， M≤0.8fcm xbyP x AP f / fcmb yP h0 x / 2
x :组合板受压区高度
x>0.55h0时，取x=0.55h0 h0 :组合板有效高度 yp:压型钢板截面应力合力至混凝土
受压区截面应力合力的距离
弯曲简支板；
2) 负 弯 矩 计 算 的 力 学 模 型 : 单 向
弯曲固支板。
板厚超过100mm时
1） 0.5<λe<2.0参μ =数时(Ixλ／e ＝：Iyμ)1l/x4双／（l异y,向向性弯系数曲） 板；
《高层建筑钢结构讲》PPT课件
连接面处理
对连接面进行清理、打磨等处理，确保连接 面平整、无油污和锈蚀等缺陷。
焊接、螺栓连接等关键工艺介绍
要点一
螺栓预紧力控制
要点二
防松措施采取
通过扭矩扳手等工具对螺栓施加预紧力，确保螺栓连接的 紧固性和稳定性。
采取防松垫圈、双螺母等防松措施，防止螺栓在振动或外 力作用下松动。
PART 05
高层建筑钢结构性能评估 与加固措施
通过对高层建筑钢结构进行损伤和缺陷检测，如焊缝质量、钢材锈 蚀等，评估其对结构性能的影响程度。
既有高层建筑钢结构加固原则
安全可靠原则
加固措施应确保结构在加固后的 安全性，提高结构的承载能力和 稳定性，防止发生倒塌等严重事
故。
经济合理原则
加固方案应综合考虑技术可行性 和经济合理性，选择性价比高的 加固措施，避免不必要的浪费。
定义
高层建筑指建筑高度大于27米的 住宅建筑和建筑高度大于24米的 非单层厂房、仓库和其他民用建 筑。
特点
高层建筑具有层数多、高度大、 结构复杂、施工周期长、技术要 求高等特点。
钢结构在高层建筑中应用
应用范围
钢结构在高层建筑中广泛应用于框架 、支撑、楼板、屋盖等结构体系。
优势
钢结构具有自重轻、强度高、延性好 、施工速度快、节能环保等优点，适 用于高层建筑的建设。
《高层建筑钢结构讲 》PPT课件
REPORTING
目录
• 高层建筑钢结构概述 • 钢结构材料与性能 • 高层建筑钢结构设计原理 • 高层建筑钢结构施工技术 • 高层建筑钢结构性能评估与加固措施 • 高层建筑钢结构发展趋势与挑战
PART 01
高层建筑钢结构概述
REPORTING
高层建筑钢结构讲稿1 共94页PPT资料
第三阶段 纽约出现了一批高层钢结构（20世纪初）
主要原因 美国的经济中心
芝加哥
1900年前后 Park Row Building
30层 119m
1902年
Flatiron Building
21层, 87m
1904年 1909年
Times Tower Metropolitar Tower
25层
110m 200m
1837 年，芝加哥镇的人口达到 4,170 人，同年芝加哥镇升格为芝加哥市
1871 年10月8日，一场火灾失去控制，燃烧两天，导致三百人死亡，九万多人无家可归， 财物损失高达两亿美元！大火过后，芝加哥有了重新规划及兴建的机会。
早期的城市地位
美国人称芝加哥为中西部，因为美国在开发初期，由东向西，人们到了芝加哥，以为已经 靠近西边，哪里料到在芝加哥以西，还有三千多公里，才到达新大陆的边缘。
1913年
Wool Worth Building 60层, 234m
1929年 1931年
Chryster Building
77层, 319m
Empire State Building 102层, 381m
纽约
Park Row Building
Manhattan, New Yore city, USA
由于美国中西部的开发，铁路和航运的发展，以及国家矿产资源的开发，使芝加哥成为美 国内陆的中转站和生产中心，世界最大的谷物、木材、食品和机械产品的交易场所
地价飞涨，最大限度利用地皮和加快建筑进度成为迫切需要
世界第一幢高层建筑钢结构
1885年
Home Insurance Building (家庭保险公司大楼）
现代钢结构的基本构件
2024版钢结构教学课件pptx
目录•钢结构基本概念与特点•钢材性能及选用原则•连接方法与构造要求•钢结构设计基本原理与方法•典型钢结构形式与设计实例•制作、安装与验收规范钢结构基本概念与特点钢结构定义及分类钢结构定义以钢材为主要材料，通过焊接、铆接、螺栓连接等方式构建而成的建筑结构。
钢结构分类根据结构形式和使用功能，可分为框架结构、网架结构、索膜结构等。
高强度钢材具有高的抗拉、抗压和抗剪强度，能够实现大跨度、重载设计。
延性好钢材在破坏前具有较大的变形能力，抗震性能优越。
施工速度快钢结构构件可预制化生产，现场安装简便，缩短建设周期。
节能环保钢材可回收利用，减少建筑垃圾对环境的污染。
0102 03耐腐蚀性差钢材易受到腐蚀，需要采取防护措施。
耐火性差钢材在高温下易失去承载能力，需采取防火措施。
对设计要求高钢结构设计需要考虑多种因素，如荷载、稳定性、连接等，对设计师的专业素养要求较高。
高性能钢材的应用研发和应用具有更高强度、更好耐腐蚀性和耐火性的钢材。
数字化设计与建造利用BIM等数字化技术，实现钢结构设计的精细化、智能化和自动化。
•绿色建造与可持续发展：推广钢结构建筑的绿色建造技术，提高建筑的环境友好性。
高层建筑利用钢结构的优势，实现高层建筑的安全、稳定和快速建设。
大跨度桥梁钢结构桥梁能够实现大跨度、重载设计，提高桥梁的通行能力和安全性。
发展趋势及应用领域工业厂房钢结构厂房具有建设周期短、灵活性强等特点，适用于工业生产的需要。
公共建筑如体育场馆、会展中心等公共建筑，钢结构能够实现复杂造型和快速建设的需求。
钢材性能及选用原则ABDC屈服强度钢材开始发生明显塑性变形时的应力，是衡量钢材承载能力的重要指标。
抗拉强度钢材在拉伸过程中所能承受的最大应力，反映了钢材的强度和韧性。
伸长率钢材在拉伸断裂后，标距段伸长的长度与原标距长度之比的百分率，表示钢材的塑性变形能力。
冲击韧性钢材在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，反映钢材抵抗冲击载荷的能力。
钢结构设计课件ppt
将结构离散为有限个小的单元，通过计算这些单元的力学行为
来预测整体结构的力学性能。
直接分析法
02
直接对整体结构进行分析，无需离散化，适用于大型复杂结构
的快速近似分析。
边界元法
03
基于边界积分方程的数值方法，适用于求解边界问题，减少未
知数和计算量。
结构体系与布置
框架结构
由梁和柱组成的结构体系 ，具有较好的承载能力和 空间灵活性。
预紧力控制
防腐处理
对高强螺栓进行预紧力控制，保证节点连 接的紧密性和稳定性。
对螺栓进行防腐处理，提高节点的耐久性 和安全性。
板梁拼接节点设计
拼接方式选择
根据板梁的截面形式和承载要求选择合适的 拼接方式，如对接、搭接等。
拼接缝处理
对拼接缝进行合理处理，减小拼接缝对节点 承载能力的影响。
拼接材料选择
选择合适的拼接材料，如钢板、角钢等，确 保节点的承载能力和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
根据地震危险性评估结果，采取相应 的抗震设防标准。
抗震构造措施与节点设计
合理选择节点连接方式，如焊接、螺栓连接等，确保节点具有足够的承载力和延性 。
加强节点构造，如增加加劲肋、设置抗剪键等，以提高节点的抗剪切和抗弯能力。
对关键部位进行加强，如增加支撑、设置斜拉索等，以提高结构的整体稳定性和抗 震性能。
焊接顺序
制定合理的焊接顺序，减小焊接变形 和残余应力对节点的影响。
焊缝质量检测
进行焊缝质量检测，确保焊缝无缺陷 ，满足结构安全要求。
螺栓连接节点设计
螺栓类型选择
螺栓布置
根据节点的承载要求和施工条件选择合适 的螺栓类型，如高强螺栓、普通螺栓等。
2024版多高层钢结构PPT课件
课件•钢结构概述•多高层钢结构体系•钢结构材料与性能•多高层钢结构设计要点目录•多高层钢结构施工技术•多高层钢结构工程实例分析钢结构概述01钢结构定义与特点定义钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
特点钢结构具有自重轻、强度高、延性好、施工快、造价低等一系列优点，在大型厂房、场馆、超高层等领域得到了广泛应用。
钢结构在高层建筑中的应用日益广泛，其优良的抗震性能和施工速度受到了广泛认可。
高层建筑大跨度桥梁的建设往往需要采用钢结构，以满足桥梁的承载力和稳定性要求。
大跨度桥梁工业厂房通常需要大空间、高净空和灵活分隔，钢结构能够很好地满足这些要求。
工业厂房海洋工程面临着恶劣的自然环境和复杂的荷载条件，钢结构的高强度和耐腐蚀性使其成为首选结构形式。
海洋工程钢结构应用领域钢结构发展历程古代时期01在古代，人们已经开始使用简单的木结构和石结构。
随着铁器的出现，人们开始使用铁制品来加固建筑物，逐渐形成了早期的钢结构雏形。
工业革命时期0218世纪末至19世纪初的工业革命时期，钢铁工业得到了迅速发展。
随着炼钢技术的进步和钢材产量的增加，钢结构开始广泛应用于建筑领域。
现代时期0320世纪以来，随着计算机技术和有限元分析等数值计算方法的发展，钢结构设计进入了新的阶段。
现代钢结构设计更加注重结构的安全性、经济性和美观性等方面的综合考虑。
多高层钢结构体系02由梁和柱刚性连接而成的骨架结构，承受竖向荷载和水平荷载。
框架体系定义框架体系特点适用范围建筑平面布置灵活，可形成较大空间；侧向刚度较小，水平位移较大。
适用于多层和高层建筑，如办公楼、住宅等。
030201框架体系利用建筑物的墙体作为承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。
剪力墙体系定义侧向刚度大，水平位移小；建筑平面布置相对受限。
剪力墙体系特点适用于高层和超高层建筑，如高层住宅、酒店等。
高层建筑结构设计课件PPT课件
剪力墙构件设计
1 2 3
剪力墙布置
根据建筑平面布置和结构体系要求，合理布置剪 力墙的位置和数量，形成有效的抗侧力体系。
剪力墙截面设计
根据剪力墙的受力特点和荷载要求，选择合适的 截面形状和尺寸，配置水平和竖向钢筋，确保剪 力墙的承载力和延性。
边缘构件设计
针对剪力墙的边缘部位，设置约束边缘构件或构 造边缘构件，提高剪力墙的抗震性能和延性。
竖向荷载及效应
01
02
03
恒荷载
包括结构自重、楼面活荷 载、雪荷载等，是高层建 筑结构设计的主要考虑因 素之一。
活荷载
包括人员、家具、设备等 产生的荷载，以及风、地 震等水平荷载产生的竖向 分力。
竖向荷载效应
主要包括轴力、弯矩和剪 力等，对高层建筑结构的 承载力和稳定性产生重要 影响。
风荷载及效应
框架结构的缺点
侧向刚度小，水平荷载作用下 侧移较大。
框架结构的应用范围
适用于多层及高层民用建筑、 工业厂房等。
剪力墙结构体系
01
02
03
04
剪力墙的组成
由钢筋混凝土墙板组成，承担 竖向荷载和水平荷载。
剪力墙的优点
侧向刚度大，水平荷载作用下 侧移小，整体性好。
剪力墙的缺点
空间分隔不灵活，自重较大。
剪力墙的应用范围
感谢观看
风压分布
高层建筑结构在风的作用 下，迎风面和背风面的风 压分布不同，导致结构产 生风荷载。
风振效应
风荷载作用下，高层建筑 结构会产生风振响应，包 括顺风向风振和横风向风 振。
风荷载效应
主要包括侧向位移、扭转 效应和舒适度问题等，对 高层建筑结构的抗风设计 具有重要意义。
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
高层建筑钢结构ppt7.
10层以上采用压型钢板砼板， 梁上抗剪栓钉：
1Φ 16@230 2Φ 16@230
京城大厦 长富宫中心
北京，82.75m, 地上26层，于1986年竣工 北京，地上25层，地下2层, 94m，1987年建成 北京，地上52层，地下3层,196m高，1990年建成 中国，北京, 153.55m，地下2层, 地上39层 深圳, 151m，地上40层，地下1层
京广中心
中国国际贸 易中心
深圳发展中 心大厦 上海静安希 尔顿酒店 上海国际贸 易中心
上海，地下1层，地上43层，143.62m
上海，129.55m，地下2层, 地上35层
四、压型钢板砼楼板的分类
组合板 做法、受力不同 非组合板
组合板
A、压型钢板为施工阶段的模板
做法
B、压型钢板为使用阶段的受力钢板
穿透钢板，与压型钢板一起焊在 钢梁上
C、栓钉直径一般小于19 mm
板跨小于 3m
d = 13mm or d = 16mm
板跨3-6 m
板跨大于6 m
d = 16mm or d = 19mm
d = 19mm
D、栓钉间距 应在每个凹肋处设置一个， 栓钉间距 S 梁轴线方向： S ≥ 5 d 垂直于梁轴线方向： S ≥ 4 d 距离钢梁翼缘边： S ≥ 35mm E、栓钉顶面的砼保护层≥ 15mm 栓钉总高度大于压型钢板 30mm
两种情形
情形1：中性轴位于压型钢板以外
情形2：中性轴位于压型钢板以内
斜面抗剪强度
集中力作用下的抗冲切计算
刚度的计算
fmax ≤ [ f ]
将钢板根据弹模之比简化成砼
两个简化
组合板的等效惯性矩为开裂和不开裂的平均值
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土木工程与及建筑学院
2020年5月16日星期六
1
高层建筑钢结构
主要参考书：
1、张耀春，钢结构设计，高等教育出版社，2007 2、陈富生等，高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版
社，2000（已有第二版） 3、刘大海等，高楼钢结构设计，中国建筑工业出版社，
2003 4、行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ99-98，
第一类 9～16层 （最高50m俗称小高层）
第二类 17～25层 （最高75m俗称中高层）
第三类 26～40层 （最高100m俗称高层）
第四类 40层以上 （高度100m以上，称超高层）
❖ 我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95规
定：
≥10层的居住建筑 ≥24m且2层以上的民用建筑
高层建筑
中国建筑工业出版社，1998
2020年5月16日星期六
2
高层建筑钢结构
主要内容：
1、概论 2、高层钢结构用钢 3、结构体系和布置 4、结构分析 5、构件设计 6、节点设计 7、防灾
2020年5月16日星期六
3
高层建筑钢结构
1 概论
1.1 高层建筑的发展背景
❖城市化进程加速、人口集中、低价飞涨， 节约用地成为关键；
5
2020年5月16日星期六
高层建筑钢结构
❖ 我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ3-91规定≥8层为高层。 主要考虑目前登高消防车的供水高度仅为24m
2020年5月16日星期六
6
高层建筑钢结构
2）高层钢结构的地位
❖ 1990年统计世界最高的90幢高层建筑中
钢结构(S)
51座 56.6％
10
高层建筑钢结构
❖混合结构体系
➢ 钢筋砼内筒＋外围钢框架 ➢ 钢筋砼剪力墙＋钢框架 ➢ 钢管砼结构 ➢ 钢骨砼结构
2020年5月16日星期六
11
高层建筑钢结构
1.4 高层钢结构在国内外的发展
1）国外的发展
➢ 形成期 西方工业革命时期，钢铁开始用于建筑 1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构
❖缩短道路和管线设施长度，节约城市基 础设施总投资 ；
❖改善城市面貌，体现经济实力和技术水 平，成为地标性建筑。
4
2020年5月16日星期六
高层建筑钢结构
1.2 钢结构在高层建筑中的地位
1）高层建筑的定义
❖ 联合国教科文组织世界高层委员会1972年将9层及9层
以上的建筑定义为高层建筑，并分成4类：
采用钢梁和压型钢 板组合楼盖,C40砼
2020年5月16日星期六
钢砼内筒23m×23m 41~42层
外筒直径46m，由16 根钢砼柱组成,C80砼
处,58m跨22 钢天桥
高层建筑钢结构
Twin towers
世界第一高的比较
2020年5月16日星期六
Sears
23
高层建筑钢结构
目前不少国家准备突破500米高度大关
2020年5月16日星期六
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高层建筑钢结构
日本最高建筑为横滨里程碑(Land Mark)大厦，73层， 高296米，1993年建成。
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马来西亚号称世界第一高楼的吉隆坡石油双塔，88层 450米，1996年建成。实际上没有Sears大厦高。
采用钢-砼混合结构
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
纽约世界贸易中心双塔楼， 110层412米，用钢量186Kg/m2， 1973年建成，2001年9月11日 被撞倒塌。框筒结构体系。
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美国设计了Miglin Beitler塔楼， 为混合结构，下125层，高453 米，为高强砼结构，砼强度 C70～C100，上156米为钢结构 塔楼，总高度609米。
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美国还提出了高850米的 Erewhon中心的设想，系大 型支撑结构体系，刚度甚大， 周期仅为10s。
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1885年美国芝加哥建成了Home Insurance大楼，开始 建成10层，后又追加了2层的钢梁、生铁柱框架
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➢ 发展期 20世纪初，技术进步加速， 电梯技术的完善。
1931年纽约建成381m(102层) 的帝国大厦，钢框架结构， 206Kg/m2, 雄踞世界第一高40 多年。
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芝加哥Jhon Hancock大厦，100 层344米，用钢量145Kg/m2， 1969年建成。大型支撑框筒体 系。
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➢ 近期发展 目前欧洲最高建筑为德国法兰克福商业银行新大楼， 地上63层，高298.7米。平面呈圆角三角形，1997年5月 竣工。
Empire state building
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➢ 繁荣期 1945年二次大战后，高层 在美欧等西方国家快速发 展，其中以美国最具代表 性
芝加哥Sears大厦，109层 443米，用钢量161Kg/m2， 1974年建成。Sears Tower平面框架
15～30层
➢ 平面框架-支撑结构
40～60层
➢ 等效筒体结构
50～65层
➢ 高效筒体结构
65～110层
(框筒、筒中筒、成束筒)
➢ 巨型结构
65～110层以上
(巨型框架、巨型桁架、巨型悬挂、巨型分离式)
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不同结构体系的对比
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❖ 自重轻，可减少地震作用，减少运输量，便于地基 处理
❖ 结构所占面积少，可增加使用面积 S较M可增加2～3％ S较RC可增加4～6％
❖ 工厂化程度高，施工周期短，早投产、早受益、早 回收 综合经济指标显示： 钢结构最适于高层和超高层建筑
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高层建筑钢结构
1.3 高层钢结构体系介绍
钢-砼混合结构(M) 25座 27.8％
84.4％
钢筋砼结构(RC) 14座 15.6％
❖ 1998年统计世界最高的28幢建筑中
钢结构(S)
14座 50.0％
钢-砼混合结构(M) 8座 28.6％
钢筋砼结构(RC) 6座 21.4％
78.6％
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高层建筑钢结构
3）高层钢结构的优势