第二章超高层建筑结构体系的选择(上)精品PPT课件

15.10.2020
8
• 影响结构选型的四要素： • 风荷载→风洞试验确定 • 地震力→难以预测 • 地基基础→桩筏、桩箱配以框格式地下连
续墙
• 业主要求→建筑艺术、功能和经济
15.10.2020
9
第二节 （超）高层建Biblioteka Baidu结构体系
• 结构型式要满足哪些要求？ • 主要结构型式与高层建筑层数。
15.10.2020
tests)、全气动弹性模型试验(full aeroelastic model study)、定域
压力测试(localized pressure study)、人行道风环境研究。试验时
采用的大多是1:500的模型。然而，在人行道风环境研究(pedestrian
wind environment studies)中采用更大的1:250的模型，目的在于用
15.10.2020
3
第一节 （超）高层建筑结构设计的控制因素
• 1、风荷载
台北-101的大楼设计，除了参考国内规范，还委托加拿大 的Rowan Williams Davies & Irwin Inc.(RWDI) 公司研 究大楼的设计荷载，采用风洞试验确定。以1:500比例制 作现场半径为600 m以内的风场环境模输入以10度为单位 风力模拟实际的建筑物受力情况。其中各个角度的风速高 度分布特性以1:3000的地形模型中进行边界层风洞试验 （Boundary layer tunnel test），然后得到大气边界层 风速分布。结构体的模型采用高频率力平衡模式(高频动 态天平测力技术)（High-frequency force-balance）， 结构的基本风压是由应变计所测到的弯矩，扭力和剪力的 分布曲线统计回归获得，并且，配合结构动力特性计算结 构体的加速度反应。这样，这些数据提供设计单位作为设 计风力的依据 。
空气动力学的方法来分析降低风速。风统计数据对于（塔楼的）预测
的反应程度和（风）重现期之间建立联系起着重要作用。为了确定上
层风况(wind regime)，广泛利用地面风数据、气球（探测风）数据
和区域性大气模型方法得到的计算机模拟结果[2]。
15.10.2020
5
• 2、地震力
• 地震力的预测，目前尚难准确确定。例如，地震频繁的日本地区，对 地震已进行许多年的深入研究，地震前也几乎无法预测何时何地会发 生地震。因此，对待地震应倍加重视。
10
• 从技术层面讲，高层建筑的结构体系要满 足其强度、刚度、抗剪、抗扭能力等方面 的要求，并与建筑外型相适应。
• 主要结构型式：框架、框架剪力墙、剪力 墙、筒体。
15.10.2020
11
• 1．框架结构体系。 • 竖柱的面积较小，构件本身占面积不多，形成较
大空间，建筑布置灵活，使用面积可以加大，适 用于低层建筑。 • 2．剪力墙结构体系。 • 剪力墙结构实际上是把框架结构的承重柱和柱间 的填充墙合二为一，成为一个宽而薄的矩形断面 墙。剪力墙承受楼板传来的垂直荷载和弯矩，还 承受风力或地震作用产生的水平力。剪力墙在抗 震结构中也称抗震墙。其强度和刚度都比较高， 有一定的延性。结构传力直接均匀，整体性好， 抗震能力也较强。是一个多功能高强结构体系。 因此，可适用于15层以上的高层建筑住宅和旅馆。 中国最高的53层的水景豪宅——世茂滨江花园就 是采用剪力墙结构。
• 对于地震地区，除了风力外，必须考虑地震。例如，台北-101，地 处板块交错运动频繁区域，除了风力，还必须进行地震设计。更重要 的是对离建筑场地 200m的断层的深入研究[3] ，经过多方面的考察 与研究，费耗大量人力物力与时间，终于弄请该断层是非活动断层， 因此，在大楼即将完成的关键时刻，遇到台湾大地震，平安无恙，巍 然不动，这是一个宝贵经验。
15.10.2020
6
• 3、地基基础
由于风荷载和地震力以及静荷载，产生的荷载极大，而且一
般柱的跨度大，荷载往往达数万吨，例如，金茂大厦，总
荷载超过3,000,000kN（30万吨），混凝土巨型柱荷载为
101,670kN（1万余吨）；又如，台北-101大楼，建筑物
总垂直荷载达40万余吨，因此，对地基基础的要求高。在
2
风载取值
• 对于一般高层建筑，可按照我国规范《建筑结构 荷载规范》（GB50009-2001）。但是，该规范 荷载的规定是基于低空（8 m ~12 m）风速观测 数据以及多层建筑和一般高层建筑的单体模型风 洞试验研究成果以及工程经验，当用于超过200 m以上的超高层建筑，可能不大合适。例如，美 国SOM（Skidmore, Owings and Merrill）和 LERA（ Leslie E. Robertson Associate）设计事 务所对金茂大厦和上海环球金融中心的结构设计 所采用的风荷远远小于我国规范的计算结果。
15.10.2020
4
• 正在施工中的百济迪拜塔楼，对风荷载进行大量研究和分析工作。例
如，风洞试验，也在加拿大Ontario的边界层为RWDI’s 2.4m×1.9m
和4.9m×1.4m的风洞中展开广泛的风洞试验研究和其它研究。风洞
试验项目包括刚性模型天平测力试验(Rigid-model force balance
第二章（超）高层建筑结 构体形选择
15.10.2020
1
主要内容
• 第一节 （超）高层建筑结构设计的控制因素 • 第二节 高层和超高层建筑结构体系 • 第三节 高层和超高层建筑工程实例 • 第四节 高层和超高层建筑结构体系的选择 • 第五节 超高层建筑的阻尼器问题 • 第六节 结束语
15.10.2020
上海这样深厚的软弱地基，毫无异议，必须采用桩筏或桩
箱基础。台北-101大楼，利用深度不大的年轻岩基，采用
现场浇注桩，深入岩层；而高雄的85层东帝士大楼[4]，岩
层在地面100m以下，利用岩层上面的土为常见的层状冲
积土，采用框格式地下连续墙（Barrette）。新加坡的
Raffle City的72层、42层、32层的高楼群，地层条件好而
15.10采.202用0 筏板基础。
7
• 4、业主要求
• 业主的要求，通常就是建筑艺术、功能和经济。 有关建筑艺术将在下节工程实例阐述。上述三个 主要控制因素主要依靠结构工程师和岩土工程师， 要满足建筑艺术、功能和经济的要求，有赖于建 筑师、结构工程师和岩土工程师的密切配合。
• 此外，施工技术条件和建筑材料等在一定条件下 也可能成为一个控制因素。