我国高层建筑结构现状与发展课件.ppt

1、2006.102006.10l一、概述一、概述l二、我国高层建筑结构的特点二、我国高层建筑结构的特点l三、三、我国高层建筑结构设计及研究工作我国高层建筑结构设计及研究工作 现状现状 l四、高层建筑结构今后发展方向四、高层建筑结构今后发展方向l近几年近几年高层建筑进入一个飞速发展的阶段高层建筑进入一个飞速发展的阶段目前正处于改革开放以来目前正处于改革开放以来高层建筑发展高层建筑发展的第的第二个高潮二个高潮除北京、上海、深圳、广州等沿海城市外，除北京、上海、深圳、广州等沿海城市外，内地其它大、中城市（包括西部）高层建筑内地其它大、中城市（包括西部）高层建筑也在迅速发展也在迅速发展目前建成的最高的建

2、筑为上海金茂大厦，目前建成的最高的建筑为上海金茂大厦，8888层，结构高度为层，结构高度为365m(365m(塔尖塔尖420.5m)420.5m) 具代表性的是正在兴建的上海环球金融中心，具代表性的是正在兴建的上海环球金融中心，地上地上101101层，地下层，地下3 3层，高层，高492m492m。建成后可能建成后可能成为世界上最高的高层建筑。成为世界上最高的高层建筑。l高层建筑结构体系高层建筑结构体系框架框架框架剪力墙框架剪力墙剪力墙、底层大空间剪力墙剪力墙、底层大空间剪力墙框筒和筒体框筒和筒体( (包括筒中筒与成束筒包括筒中筒与成束筒) )巨型结构及悬挑结构巨型结构及悬挑结构l超高层建筑超

3、高层建筑框架筒体结构框架筒体结构筒中筒结构筒中筒结构框架支撑体系框架支撑体系1 1、结构高度不断增加、结构高度不断增加2 2、结构体型复杂，平面、立面多样、结构体型复杂，平面、立面多样化化3 3、高层以钢筋混凝土结构为主，但、高层以钢筋混凝土结构为主，但钢混凝土混合（组合）结构应钢混凝土混合（组合）结构应用较多（尤其是超高层）用较多（尤其是超高层）结构高度不断增加结构高度不断增加业主或开发商通过高度（体量）业主或开发商通过高度（体量）显示实力，建筑高度成为追求目显示实力，建筑高度成为追求目标，为了争取第一（地区、国内标，为了争取第一（地区、国内甚至世界），各地高层建筑高度甚至世界），各地高层建

4、筑高度不断增加。不断增加。各地已建成的：各地已建成的：上海金茂大厦：上海金茂大厦：8888层，层，高高420m420m， 7 7度抗震设度抗震设防防深圳地王大厦：深圳地王大厦：8181层，层，高高325m m，7 7度抗震设防度抗震设防广州中信广场：广州中信广场： 8080层，层，高高322m m，7 7度抗震设度抗震设防防北京京广中心，北京京广中心，200m200m， 8 8度抗震设防度抗震设防正在兴建的正在兴建的上海环球金融中心，地上上海环球金融中心，地上101101层，地下层，地下3 3层，高层，高492m492m，建成后可能成为世界上，建成后可能成为世界上最高的高层建筑。最高的高层建筑

5、。 北京国贸三期北京国贸三期, , 7373层，高度层，高度316.6316.6m m， 8 8度抗震设防度抗震设防l平面与立面形状呈多样化平面与立面形状呈多样化l为了体现个性、追求新颖，为了体现个性、追求新颖，使高层建筑使高层建筑的平面、立面体型均极其特殊，的平面、立面体型均极其特殊，l结构的复杂程度和不规则程度为国内外结构的复杂程度和不规则程度为国内外前所未有前所未有l为结构设计带来极大挑战为结构设计带来极大挑战 l平面与立面形状呈多样化平面与立面形状呈多样化l平面形状平面形状矩形、方形、八角形、多边形、扇形、圆形、矩形、方形、八角形、多边形、扇形、圆形、棱形、弧形、棱形、弧形、Y Y形、

6、形、L L形等形等l平面与立面形状呈多样化平面与立面形状呈多样化l立面立面各种类型转换各种类型转换外挑、内收外挑、内收大底盘多塔楼大底盘多塔楼连体建筑、立面开大洞等复杂体型的建筑连体建筑、立面开大洞等复杂体型的建筑l钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主而根据我国国情而根据我国国情高层以钢筋混凝土为主高层以钢筋混凝土为主高层、超高层建筑以钢高层、超高层建筑以钢- -混凝土的混合（组合混凝土的混合（组合, ,含型钢混凝土、钢管混凝土含型钢混凝土、钢管混凝土) )结构应用居多结构应用居多l钢筋混凝土结构应用钢筋混

7、凝土结构应用绝大部分的高层建筑以框绝大部分的高层建筑以框剪结构、剪力剪结构、剪力墙结构为主，如大量的公建、住宅墙结构为主，如大量的公建、住宅个别超高层建筑也采用个别超高层建筑也采用钢筋混凝土结构，如钢筋混凝土结构，如广州中信广场，广州中信广场，8080层，层，高高322m ml钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主，国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主，而根据我国国情，高层、超高层建筑以钢而根据我国国情，高层、超高层建筑以钢- -混混凝土的混合（组合凝土的混合（组合, ,含型钢混凝土、钢管混凝含型钢混凝土、钢管混凝土土) )结构应用居多结构应用

8、居多l钢混凝土混合（组合）结构体系特点钢混凝土混合（组合）结构体系特点可以发挥钢和混凝土两种材料各自的可以发挥钢和混凝土两种材料各自的优势，既具有钢结构的技术优势又具优势，既具有钢结构的技术优势又具有混凝土造价相对低廉的特点有混凝土造价相对低廉的特点l钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用上海环球金融中心：上海环球金融中心：RCRC核心筒核心筒+ +外伸桁架和外伸桁架和巨型（型钢）柱，巨型（型钢）柱，101101层，层，高高492m492m，7 7度抗震度抗震设防设防l钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用金茂大厦：金茂大厦：RCRC核心筒核心筒+ +外框型

9、钢混凝土柱及外框型钢混凝土柱及钢柱，钢柱，8888层，层，高高420m420m， 7 7度抗震设防度抗震设防l钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用地王大厦：地王大厦： RCRC核心筒核心筒+ +外钢框架，外钢框架，8181层，层，高高325m m，7 7度抗震设防度抗震设防l钢混凝土混合（组合）结构应用钢混凝土混合（组合）结构应用大连国贸中心：大连国贸中心： RCRC核心筒核心筒+ +方钢管混凝土柱方钢管混凝土柱 7878层，高度层，高度341341m m， 7 7度抗震设防度抗震设防l钢钢- -混凝土混凝土混合（组合）混合（组合）结构结构应用应用7070层深圳赛格广场，外

10、框采用钢管混层深圳赛格广场，外框采用钢管混凝土，凝土， 7 7度抗震设防度抗震设防l钢钢- -混凝土混凝土混合（组合）混合（组合）结构结构应用应用北京国际贸易中心三期塔楼，北京国际贸易中心三期塔楼，筒中筒结筒中筒结构，外部为型钢混凝土框筒，内部为型钢混构，外部为型钢混凝土框筒，内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体7373层，高度层，高度316.6316.6m m， 8 8度抗震设防度抗震设防l结构设计结构设计l分析手段分析手段l研究工作研究工作l我国是一个多地震的国家，大部分高层我国是一个多地震的国家，大部分高层建筑所在地区恰巧又是地震活动较为频建筑所在

11、地区恰巧又是地震活动较为频繁的地区繁的地区l高层建筑集中的沿海地区高层建筑集中的沿海地区( (如上海、深如上海、深圳圳) )，基本风压也较大，基本风压也较大l因此高层建筑大多要考虑抗震、抗风问因此高层建筑大多要考虑抗震、抗风问题题近几年，国内陆续颁布了新修编的设计规范、近几年，国内陆续颁布了新修编的设计规范、规程。规程。与高层建筑整体结构方案布置、内力调整、与高层建筑整体结构方案布置、内力调整、构造措施密切相关的规范、规程主要有构造措施密切相关的规范、规程主要有建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范（GB50011-2001GB50011-2001）高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规

12、程（JGJ3-JGJ3-20022002）。）。 l吸收了我国的工程经验和研究成果吸收了我国的工程经验和研究成果l吸收了近几年国内外震害的经验教训吸收了近几年国内外震害的经验教训l借鉴参考了国外相关规程、规范的内容借鉴参考了国外相关规程、规范的内容l新修订的规范、规程一定程度上提高了新修订的规范、规程一定程度上提高了结构的安全度结构的安全度 l根据近几年国内外的几次震害经验教训，根据近几年国内外的几次震害经验教训，上述规范及规程特别加强了对结构方案上述规范及规程特别加强了对结构方案布置的宏观指标控制要求，如结构的规布置的宏观指标控制要求，如结构的规则性要求。则性要求。 l进一步加强了抗震构造措

13、施要求进一步加强了抗震构造措施要求l新规范、规程的颁布实施，基本上可适新规范、规程的颁布实施，基本上可适应我国绝大部分高层建筑结构的设计需应我国绝大部分高层建筑结构的设计需要，为保障结构设计安全可靠发挥了积要，为保障结构设计安全可靠发挥了积极的作用。极的作用。l结构设计结构设计l绝大多数设计工作由国内设计单位完成绝大多数设计工作由国内设计单位完成l同时，同时，国外（境外）建筑、结构设计公国外（境外）建筑、结构设计公司或顾问公司进入我国建筑设计市场司或顾问公司进入我国建筑设计市场l通过与境外的交流，我们已有一批熟悉通过与境外的交流，我们已有一批熟悉国内外规范、与国际接轨的一流的设计国内外规范、与

14、国际接轨的一流的设计人员人员l为保证建筑结构的设计质量，对于特殊为保证建筑结构的设计质量，对于特殊的超过规范要求的高层建筑（超限高层的超过规范要求的高层建筑（超限高层建筑）由政府部门组织专家成立审查委建筑）由政府部门组织专家成立审查委员会进行专项审查，在审查通过后方可员会进行专项审查，在审查通过后方可实施。实施。l上述审查为保证结构安全起到了积极作上述审查为保证结构安全起到了积极作用用 l截止目前，已完成对上海环球金融中心截止目前，已完成对上海环球金融中心（101101层，层，492m492m）、中央电视台（大悬）、中央电视台（大悬挑）、北京国贸三期（挑）、北京国贸三期（7373层，层，316

15、m316m）、）、大连国贸中心（大连国贸中心（7878层，层，341m341m）等一批复）等一批复杂特殊工程的超限审查。杂特殊工程的超限审查。 l 静力分析计算静力分析计算采用有限元模型进行三维空间分析计算采用有限元模型进行三维空间分析计算国内开发的计算程序（国内开发的计算程序（SATWESATWE等）及国外分等）及国外分析程序（如析程序（如ETABSETABS、SAP2000SAP2000、MIDASMIDAS等）并等）并用用复杂特殊工程多采用多个计算程序进行对比复杂特殊工程多采用多个计算程序进行对比l弹性计算分析时，考虑因素更加全面：弹性计算分析时，考虑因素更加全面：偶然偏心来考虑扭转的不

16、利影响；偶然偏心来考虑扭转的不利影响；对体型不规则结构考虑双向地震作用；对体型不规则结构考虑双向地震作用；对竖向地震作用较敏感的结构部位（如连体对竖向地震作用较敏感的结构部位（如连体结构、大悬臂结构等）补充进行竖向地震输结构、大悬臂结构等）补充进行竖向地震输入的弹性时程分析，考虑竖向地震为主的组入的弹性时程分析，考虑竖向地震为主的组合合必要时进行舒适度验算必要时进行舒适度验算l弹塑性分析计算弹塑性分析计算体型特殊的结构采用体型特殊的结构采用PUSH_OVERPUSH_OVER静力弹塑性分析计算为主静力弹塑性分析计算为主确定结构薄弱部位确定结构薄弱部位l不再局限于不再局限于“小震不坏、中震可修、

17、大小震不坏、中震可修、大震不倒震不倒”，对重要结构必要时可高于上，对重要结构必要时可高于上述原则，可按基于性能设计的要求确定述原则，可按基于性能设计的要求确定结构方案结构方案l如中震时关键部位构件不屈服，或大震如中震时关键部位构件不屈服，或大震时对某些构件按极限承载力进行内力复时对某些构件按极限承载力进行内力复核等核等l抗震研究抗震研究理论计算分析理论计算分析振动台试验振动台试验静力试验静力试验l抗风研究抗风研究理论计算分析理论计算分析风洞试验风洞试验l特殊问题的研究特殊问题的研究总结国内、外的震害情况，结合振动台试验总结国内、外的震害情况，结合振动台试验及模型静力试验，并利用各种计算机分析软

18、及模型静力试验，并利用各种计算机分析软件进行计算分析工作，完成了关于转换层、件进行计算分析工作，完成了关于转换层、加强层、体型收进、连体结构等复杂高层建加强层、体型收进、连体结构等复杂高层建筑结构的研究应用筑结构的研究应用 l对混合结构的研究对混合结构的研究整体模型拟静力试验、振动台试验整体模型拟静力试验、振动台试验增强剪力墙抗剪性能、提高延性的措施增强剪力墙抗剪性能、提高延性的措施l进行了大量的振动台试验研究进行了大量的振动台试验研究多采用多采用1:201:201:401:40的微粒混凝土模型的微粒混凝土模型研究结构的抗震性能、破坏形态研究结构的抗震性能、破坏形态找出结构在地震作用下的薄弱部

19、位找出结构在地震作用下的薄弱部位l除整体模型振动台试验外，也进行了大除整体模型振动台试验外，也进行了大量的大比例的静力试验量的大比例的静力试验特殊梁、柱节点研究特殊梁、柱节点研究钢管混凝土节点研究钢管混凝土节点研究搭接柱静力性能试验搭接柱静力性能试验特殊构件（如巨型柱）的构件滞回特性研究特殊构件（如巨型柱）的构件滞回特性研究l减震控制技术研究及应用有一定进展减震控制技术研究及应用有一定进展隔震技术较为成熟，工程中有一定应用，隔震技术较为成熟，工程中有一定应用，l主要用于高烈度区（主要用于高烈度区（9 9度区）多层建筑度区）多层建筑l北京某地铁枢纽建筑采用了此项技术北京某地铁枢纽建筑采用了此项技

20、术l高层建筑的连廊端部支撑高层建筑的连廊端部支撑消能减震技术消能减震技术l进行了一定研究，但应用较少进行了一定研究，但应用较少l风洞试验风洞试验对体型复杂的建筑进行风洞试验对体型复杂的建筑进行风洞试验测出建筑物的风压分布、邻近建筑物对其产测出建筑物的风压分布、邻近建筑物对其产生的影响等生的影响等l 结构平面、立面布置向复杂化发展结构平面、立面布置向复杂化发展对结构设计提出更高要求对结构设计提出更高要求对特殊问题应进行进一步的研究，以提高结对特殊问题应进行进一步的研究，以提高结构抗震抗风与受力性能构抗震抗风与受力性能l高层钢结构、混合（组合）结构将会有高层钢结构、混合（组合）结构将会有更多的应用

21、更多的应用 钢钢筋混凝土混合结构应用将更为广泛钢钢筋混凝土混合结构应用将更为广泛l要比较深入地开展高层钢钢筋混凝土混合结构要比较深入地开展高层钢钢筋混凝土混合结构的研究的研究型钢混凝土（型钢混凝土（SRCSRC）、钢管混凝土结构应用）、钢管混凝土结构应用将更为广泛将更为广泛l在新的结构抗震设计理论和方法方面开展进一在新的结构抗震设计理论和方法方面开展进一步研究，如基于性能的抗震设计思想步研究，如基于性能的抗震设计思想l减震控制技术得到进一步应用减震控制技术得到进一步应用l高层建筑的整体性能、质量得到进一步提升高层建筑的整体性能、质量得到进一步提升l材料向高强发展材料向高强发展高强钢筋高强钢筋混凝土材料等级会更高混凝土材料等级会更高l 今后若干年，我国仍将是世界上高层建今后若干年，我国仍将是世界上高层建筑建设最多的国家筑建设最多的国家l大量的建设工程，会为我们提供发展的大量的建设工程，会为我们提供发展的机遇机遇l必须加强相关研究工作，形成有中国特必须加强相关研究工作，形成有中国特色的高层建筑结构相关标准、体系色的高层建筑结构相关标准、体系谢 谢！