高层建筑结构发展趋势
1.构件立体化
高层建筑在水平载荷作用下，主要依靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持稳定，在各类竖向构件中，竖向线形的抗推刚度很小；竖向平面结构虽然在其平面内具有很大的抗推强度，然而其平面外的刚度依然小到可以忽略不计。由4片墙围成的墙筒或由4片密柱深梁柜架围成的框筒，尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件，但它已经转变成具有不同力学特性的立体构件，在任何方向水平力的作用下，均有宽大的翼缘参与抗压和抗拉，其抗力偶的力臂，即横截面受压区中心的距离很大，能够抗御很大的倾覆力矩，从而使用于层数很多的高层建筑。
2.结构支撑化
框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧立构件，然而，它固有的剪力滞后效应，削弱了它的抗剪强度和水平承载力，特别是当高层建筑平面尺寸较大，或者因建筑功能需要而加大柱距时，剪力滞后效应就更加严重，致使翼缘框架抵抗倾覆力矩的作用大大降低，为了使筒状结构能充分发挥潜能并有效用于更高层建筑，在框筒中增设支撑或斜向布置的抗剪力墙板，已成为一种框筒的有力措施。
若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件，由原来的沿高层建筑周边分散布置，改为向房屋四角集中，在转角处形成一个巨大柱，并利用交叉斜杆连成一个立体支撑体系，是高层建筑结构中的又一发展趋势。由于巨大脚柱在抵抗任何方向倾覆力矩时具有最大的力臂，从而框筒更能充分发挥结构。
3.形体多样化
为了体现个性，追求新颖，使高层建筑的平面、立面体型均极具特性，结构的复杂度和不规则度为国内外前所未有的，为结构设计带来极大挑战。
4.材料高强度化
随着建筑高度的增加，结构面积占建筑使用面积的比例越来越大，为了改善这一不合理状况，采用高强度钢和高强度混凝势在必行，如C80和C100强度的混凝土已经在超高层建筑中得到广泛使用。可以减少结构构件的尺寸，减少结构的自重，必将对高层建筑结构的发展产生严重影响。
5.建筑轻量化
建筑物越高，自重越大，引起的水平地震作用就越大，对竖向构件和地基构成造成的压力也越大，从而带来一系列的不利影响。因此，目前在高层建筑中，已经开始推广应用轻质隔墙，轻质外墙板，以及采用陶粒火山硅等为骨料的轻质混凝土材料。以减轻建筑物自重。
6.组合结构化
采用组合结构可以建造比钢筋混凝土结构更高的建筑，在国家日本，组合结构高层建筑发展迅速，其数量已超过混凝土结构的高层建筑，目前应用较为广泛的有：外包混凝土组合柱、钢管混凝土组合柱以及外包混凝土的钢管混凝土双重组合柱等多种组合结构。
我国在高层建筑中已经大量应用的浇钢—混凝土组合框架—墙体结构体系，是一种优化组合结构体系。充分发挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能，进一步减轻结构重量，提高结构延展性。
7.结构耗能减震化
目前，在美国、日本等国家各种耗能减震控制装置已在高层建筑中得以应用，中国在部分高层建筑工程中应用了这种技术，创造一个安全、平稳和舒适的办公环境，并要能对各种干扰进行有效地隔离和控制。
8.结语
中国建筑业正面临更大的发展机遇，人口及城市发展与用地之间的矛盾使高层建筑的发展成为必然。高层建筑所需承担的载荷和倾覆力矩将越来越大，在确保高层建筑具有足够可靠度的前提下，为了进一步节约材料和降低造价，高层建筑结构构件将不断的更新，设计理念也将不断发展。
文章编号:1006-155X(2000)04-068-05 高层建筑与城市空间的融合 田 野1,刘经彦2,刘理钧3 (1.武汉科技大学城市建设学院,湖北武汉 430072;21深圳市福田建筑设计院,广东深圳 518038; 31湖北新凯房地产开发有限公司,湖北武汉 430071) 摘要:分析了高层建筑与城市空间的关系,指出了高层建筑内外空间与城市空间的结合方式,并以典型建筑为 例,说明这种结合的必要性. 关键词:高层建筑;城市空间;过渡;联接;融合中图分类号:TU 023 文献标识码:A 改革开放以来,随着经济的迅速发展,我国的大中型城市中建设了大量的高层建筑.这些建筑相对集中于某个城市区域中,与城市空间环境立体融汇[1],构筑出宏伟的立体城市景象.高层建筑与城市共同创造出的空间、景观、场所,常给人以巨大的精神感染力,成为城市中的一种具有社会性、文化性、多元性的新型的、开放的公共生活活动场所.高层建筑及其空间环境多层次、多维度地融入城市环境,地面、地下、空中全方位地拓展,使之成为城市空间系统的有机生成元,形成共生体系. 1 高层建筑与城市空间的相互关系 高层建筑是城市空间体系的重要组成部分.从根本意义上讲,城市空间是建筑空间的存在环境,它们之间必然存在着相互影响与作用.一方面是城 市环境对建筑环境的规定和控制;另一方面,一个相对完整独立的建筑环境必然会使城市环境受到影响而改变. 当建筑承认作为城市整体中的一部分时,才能更准确地理解特定的城市环境产生特定的建筑存在形式这一基本观念.城市空间不仅被建筑环境所塑造,同时也对建筑存在的内容及形式产生重要的间接或直接影响和作用. 首先,城市为高层建筑所提供的基地状况将直接影响其空间形式构成.例如,基地的大小、形状、坡度等是场地功能安排的依据,而周围的道路状况 则直接影响主体和裙楼的关系及构成方式,以及交 通疏散秩序.在这里,城市空间呈现为一种水平空间体系,城市交通的延伸也是水平方向展开的,城市的水平交通与高层建筑的竖向交通之间的结合关系,决定着城市网络对高层建筑的接纳程度.这是城市环境对高层建筑环境最直接的作用. 其次,城市空间可以直接介入高层建筑的公共空间之中,并对外部空间环境的形成具有较大的影响.城市为建筑环境提供服务空间,而建筑必须以一定的形式与之配合,从而在这种连接空间中通过建筑内部功能构成和外部城市环境构成完成一定的城市公共活动的目的,并达到内外空间的联系与自然过渡.这种影响常常通过广场、内庭、连廊等空间形式来完成. 城市环境所形成的外部需求对高层建筑的影响力至少与其功能架构的需求不相上下,即使是建筑本身的需求也来自于其外部的城市存在.所以大型高层建筑必须接受更高层次的城市秩序,并服从于这个秩序.如果建筑物只是为自己的内部功能构筑而不管其对外部环境的责任,那么一个完整的城市环境将不复存在. 旧金山联合广场是一处面积不大,早已形成的广场,主楼突出,主次轴分明.在广场的一侧新建的一栋高层建筑,为避免喧宾夺主,颠倒广场主、次轴的位置,影响广场的使用,设计者巧妙地将新楼设计成高低两部分,使沿广场的低阶部分在高度上与 收稿日期:2000-04-15 作者简介:田 野(1963-),男,河北沧州人,讲师,主要从事建筑施工技术的研究. 第33卷第4期2000年8月武汉水利电力大学学报 J.Wuhan Univ.o f Hydr.&Elec.Eng.Vol.33No.4A ug.2000
浅谈我国高层建筑钢结构现状和发展 摘要：近些年，我国经济飞速发展，人们对生产和生活水平的有了的较高的要求。这就给钢结构带来了巨大的机遇和挑战。在我国钢结构起步比较晚，但是我国钢结构发展迅速。随着经济的发展，社会对钢结构提出的要求越来越高。 关键词：钢结构优势钢结构现状发展 1高层建筑钢结构的优势 钢材的种类比较多，其主要是含铁和碳，碳的含量影响着钢材的韧性。我国钢建筑起步晚，它的建造规模、数量与我国整体经济实力是不相称的。钢固有的高抗压、施工速度快、延展性好、污染小，可以称得上是绿色环保建筑。钢结构建筑主要材料从国内采购，价格相对从国外采购的少，质量也有保证，加上钢的施工速度快，质量也有保证，导致我国钢结构建筑发展异常迅速。 1.1抗压、抗震延展性好 钢材的质量相对比较小，而韧性强面积大，所以能承担较大量的荷载，使其抗压能力比较强。由于采用了弯型钢构件做成的三角型屋架体系。构成了牢同的钢结构体系，发生地震时，房屋的地震作用可以减少一半，所以钢结构的建筑之所以有良好的抗震能力。在高烈度地震区，人们对房屋的抗震能力要求高，这种结构体系在那里得到充分的利用。另外，钢结构的延展性好，使部分构件易进入塑性，更能提高抗压抗震能力。 1.2施工速度较快 钢结构在施工过程中由于其有着较大的空间，所以施工起来非常的方便。如建造柱子时，工人可同时安装柱、框架及柱子进行装修，这样既减少了工作时间，又提高了工作效率。 1.3较高的质量 钢的构件一般是在工厂由专门的员工制造，加丁精度高，增加了制造钢的专业性。另外在工厂制造．减少了工地模板储运等作业时间及砂石堆放所需要的场地，这些都使得钢的质量得到很好的保证。 1.3使用中易改造而且污染小 钢结构建筑在使用中易接高，扩大楼面时割，变动的灵活性大，在进行房屋部分微调时，也减少了工人的工作，使用过程中很容易改造。其次钢结构可以重复利用，减少了矿产资源的开发，节约了社会资源。钢结构施工时，无粉尘污染，噪音小等特点使得钢结构的建筑成为了绿色环保性建筑，它的使用得到国
世界高层建筑发展历史及发展趋势 摘 要：高层建筑是人类智慧与力量的结晶，它是城市的灵魂，是现代都市形象 的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间，却侵蚀着人们生活的空间，它给人们生活带来深刻的变革。这百年中，高层建筑创造了一个又一个记录。研究世界高层建筑的发展历史与发展现状、查阅与高层建筑有关的数据和资料，来探讨高层建筑的发展趋势与前景。 关键词：高层建筑,发展历史,发展趋势 The History and Tendency of the World High -rise Buildings ABSTRACT The High-rise building is the crystallization of human wisdom and strength, it is the soul of the city and the representative of the modern city image. This growing high-rise buildings continue to expand the space of human living, but eroding people's living space, it has brought profound changes to people's lives. In recent centuries, the high-rise building has created record,one after another .The history and the present situation of the world high-rise buildings, the data and the data of the high-rise building are studied, and the development trend and Prospect of the high building are discussed. Key words :High-rise building,the development history,tendency 目录
一、简答题 1..试述高层建筑结构的受力特点。 2. .框架结构抗震延性设计的原则是什么？ 3..剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？ 4.对于剪力墙结构，平面及竖向结构布置有哪些基本要求？ 5.在什么情况下，框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系? 二、选择题 1、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I= （）。 A．2 I B．05.1I C．02.1I D．0I 2、整体小开口剪力墙计算宜选用（）分析方法。 A. 连续化方法 B. 材料力学分析法 C. 壁式框架方法 D. 有限元法 3、在下列地点建造相同高度的高层建筑，什么地点所受的风力最大？（） A. 建在大城市郊区 B. 建在小城镇 C. 建在有密集建筑群的大城市市区 D. 建在海岸
4、对现浇框架支座处弯矩可以进行调幅，以下不正确的论述是（ ） A.负弯矩调幅系数为0.8—0.9 B.只需对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅 C.调幅必须在荷载效应组合之前完成 D.对水平和竖向荷载效应均需要调幅 5、关于框架结构的变形，哪个结论是正确的（ ） A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型 B. 框架结构的层间变形一般为下大上下 C. 框架结构的层间变形一般为下小上大 D.框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关，而与梁的线刚度无关 6、在有地震作用组合设计表达式RE E E R S γ≤中，承载力抗震调整系数RE γ满足 （ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 不一定 D. 1 7、剪力墙中，墙肢刚度不变时，如果增加连梁刚度，整体系数α将（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不减 D 、不增 8、结构在水平静荷载的作用下其内力计算方法为（ ） A 、底部剪力法 B 、力矩分配法 C 、反弯点法 D 、时程分析法 9 ） A. 框架结构体系 B. 剪力墙结构体系 C. 筒体结构 D. 框架剪力墙结构
.1 框架—支撑结构 在框架中设置支撑斜杆，即为支撑框架，一般用于钢结构，由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构，称为框架—支撑结构。 2．（框筒结构的）剪力滞后现象 翼缘框架中各柱轴力分布并不均匀，角柱的轴力大于平均值，中部柱的轴力小于平均值，腹板框架各柱的轴力也不是线性分布，这种现象称为剪力滞后现象 3. 框架的剪切刚度 C框架产生单位层间剪切变形所要施加的层间剪力。 f 三．. 简述房屋建筑平面不规则与竖向不规则的类型，在设计中应如何避免上述不规则结构？平面不规则包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续。 竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。 在设计中可以通过限制建筑物的长宽比，立面的外挑和内收以及限制沿向刚度的变化来避免不规则结构。 四. 剪力墙抗震设计的原则有哪些？为什么要设置剪力墙的加强部位？试说明剪力墙加强部位的范围。(10分) 强墙弱梁、强剪弱弯、限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件、加强重点部位、连梁特殊措施。 因为剪力墙加强部位的弯矩和剪力均很大； 总高1/8和底部2层高度中的较大值，且不大于15m.。 五.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? (10分) 第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 七. 简述框架-剪力墙结构的主要特点 (10分) 框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系，具有两种结构的优点，既能形成较大的使用空间，又具有较好的抵抗水平荷载的能力。 八.简述高层建筑结构结构设计的基本原则。(11分) 注重概念设计，注重结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的体系，加强构造措施，在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：1）具有必要的承载力、刚度和变形能力；2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏；3）对可能的薄弱部位采取加强措施；4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位；5）宜具有多道抗震防线。 1. 框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别? 框架是平面结构，主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。 框筒是空间结构，沿四周布置的框架参与抵抗水平力，层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒，使建筑材料得到充分的利用。因此，框筒结构的适用高度比框架结构高得多。 2.计算水平地震作用有哪些方法? 计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。 3.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? 第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 9.什么是地震系数、动力系数和地震影响系数? 地震系数：地面运动最大加速度与g的比值。 动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。 地震影响系数：地震系数与动力系数的积。 4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?
4 从空间到场所 根据分析研究, 要创造具有“场所精神”的场所, 要注意以下几个方面。 (1) 尊重基地自然生态环境。自然是人类生长的根,与自然的和谐共处是人类一直追寻的理想状态, 舍弃自然的赋予而进行纯人工化的设计是不近人情的。人希望拥有绿色、希望“亲水”, 希望在都市中存在一块“心灵的牧场”(见图4 , 图5) 。 (2) 挖掘地区价值, 深入研究地区特色。地区价值和地区特色存在于地域历史文化中、地域象征符号中、地域空间尺度中、地域建筑风格中??从这些方面深入探究地 域的特色, 就会发现地域具有的独特气质, 可以用来形成特有的形象, 吸引人流。 (3) 关注人的心理感受。城市中的竞争与压力, 让都市人身心疲惫, 各种娱乐活动也难以掩饰人们内心的孤独和浮躁, 人是“群体动物”(必须处于群体之中) , 需要交流、需要休息, 有时需要安静、有时又需要刺激, 有时需要被关注、有时又需要被隐藏??人是自然人又是社会人,人的心理、情感是复杂的, 场所要关注人的心理。根据基地条件的不同, 场所可以采用不同主题来满足人的各种需求。例如, 以安静为主题的场所, 是要让人在安全的环境中, 静静地充分享受阳光和绿色, 安抚内心的浮躁; 以挑战为主题的场所, 是要通过各种运动设施, 以及极限运动设施, 让人满足追求刺激的心理。 (4) 照顾特殊群体的利益。特殊群体包括残疾人、老年人、儿童、外来人群等, 他们需要一种能够体现出对他们特别关怀的场所设计。无障碍设计。注重细节设计。细节设计最能体现对人的关心。在我们的城市中, 老年人、儿童、外来人群需要通过细节设计来保证他 们的安全感、舒适感; 保证对场所的方向感, 以至对整个片区的方向感。例如,防滑的铺地设计, 符合儿童使用标准的城市家具, 城市的信息指示设施等都能满足这方面的要求。 在诺伯格·舒尔兹对存在空间的研究中, 将存在空间的要素分为中心与场所、方向与路线、区域与领域、以及各要素的相互作用四个部分。 (2) 空间可以分为积极的空间和消极的空间, 而场所在概念中就设定了它是积极的、健康的、活力的、促进人们交往的, 满足人们各种活动需求的地方, 是一个特殊的领域。 (3) 场所之所以为场所, 是因为场所具有场所精神。场所精神是空间在历史和情感的作用下对使用者产生的地域体验, 因此场所精神包括的重要内涵就是历史和文化两个方面。
世界高层建筑发展历史及发展趋势 摘要：高层建筑是人类智慧与力量的结晶，它是城市的灵魂，是现代都市形 象的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间，却侵蚀着 人们生活的空间，它给人们生活带来深刻的变革。这百年中，高层建筑创 造了一个又一个记录。研究世界高层建筑的发展历史与发展现状、查阅与高 层建筑有关的数据和资料，来探讨高层建筑的发展趋势与前景。 关键词：高层建筑,发展历史,发展趋势 The History and Tendency of the World High-rise Buildings ABSTRACT The High-rise building is the crystallization of human wisdom and strength, it is the soul of the city and the representative of the modern city image. This growing high-rise buildings continue to expand the space of human living, but eroding people's living space, it has brought profound changes to people's lives. In recent centuries, the high-rise building has created record,one after another .The history and the present situation of the world high-rise buildings, the data and the data of the high-rise building are studied, and the development trend and Prospect of the high building are discussed. Key words:High-rise building,the development history,tendency
高层建筑的常见结构形式及特点 高层建筑的结构体系主要有：框架结构、框架―剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。 框架结构，是由纵梁、横梁和柱组成的结构，这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。框架结构的优点：强度高，自重轻，整体性和抗震性好，柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间;施工简便，较经济;框架结构的弱点：抗侧移刚度小，侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。根据分析，框架房屋高度增加时，侧向力作用急剧地增长，当建筑物达到一定高度时，侧向位移将很大，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。 框架―剪力墙结构，又称框剪结构，框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。它是在框架纵、横方向的适当位置，在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。在这种结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以减少柱子的截面。剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点，既能获得大空间的灵活空间，又具有较强的侧向刚度。所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。框架一剪力墙结构，一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构，是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构，即结构采用剪力墙的结构体系。墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外，还对房屋起围护和分割作用。剪力墙结构优点是整体性好，侧向刚度大，适宜做较高的高层建筑，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露构件，可以不影响房屋的使用功能。缺点是由于剪力墙位置的约束，使得建筑内部空间的划分比较狭小，不能提供大空间房屋，结构延性较差。因此较适宜用于宾馆与住宅。全剪力墙结构常用于25～30层结构。 筒体结构，是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。筒体在侧向风荷载的作用下，它的受力特点就类似于一个固定在基础上的筒形的悬臂构件。迎风面将受拉，而背风面将受压。筒式结构可分单筒、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。筒体可以为剪力墙，也可以采用密柱框架;也可以根据实际需要采用数量不同的筒。筒体结构多用于高层或超高层公共建筑中。筒式结构则用于30层以上的超高层房屋结构，经济高度以不超过80层为限。
浅论高层建筑结构特点及其体系 [摘要]文章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四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 [关键词]高层建筑;结构特点;结构体系 我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。 一、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有: (一水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
国内外钢结构建筑的发展历史 一、国外钢结构建筑的发展历史 最早在建造房屋中使用的金属结构可以追溯到18世纪未的英国。由于当时棉纺厂经常发生火灾，因而在厂房结构中采用了铁框架。100年后，美国的芝加哥学派建造了一批钢结构摩天大楼，法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，金属建筑从此进入了第一个光辉时代。在那个时代，人们也建造金属结构的独户住宅，有些金属住宅，至今状态良好。 在以后的半个多世纪里，钢筋混凝土结构兴起，金属在建筑领域里失去了它的名声和魅力，主要用于建造工厂、飞机库等。 钢结构建筑在20世纪60年代再次开始新发展。建筑钢材获得了突破性进展，计算机也开始早期应用，金属建筑的各种结构体系日趋成熟。70年代法国蓬皮杜文化中心建成，高科技潮流开始出现；到80、90年代，雷诺汽车零件配送中心、香港汇丰银行、法国里昂机场TGV铁路客运站、日本关西国际机场等则把钢结构推向了一个新的高度。与此同时，建筑师们在中小型项目中，也把钢结构技艺发挥得淋漓尽致，如FRANCE建筑工作室设计的大学生餐厅、儒勒. 瓦尔纳中学、美国ABC公司制造的住宅等。特别值得指出的是，西方发达国家已提出预工程化金属建筑概念，预工程化金属建筑是指将建筑结构分成若干模块在工厂加工完成，从而使钢结构建筑的设计、加工和安装得以一体化，这就大大降低了建筑成本（比传统结构型式低10 ~20%），缩短了施工周期，使钢结构的综合优势更加明显。
在新结构方面，许多国家都加大了研究力度，现在人类已具有建造跨度超过1000m的超大型穹顶与高度超过1000m最高至4000m 的超高层建筑的能力。大跨度开合空间钢结构亦有较大的进展，1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶体育馆，跨度205m，能容纳7万人，屋盖关合后可做全封闭有空气调节的体育场。1993年建成的日本福冈室内体育场，直径222m，是当代世界上最大的开合空间钢结构。膜结构的发展亦令人瞩目，1992年在美国亚特兰大建成的奥运会主馆“佐治亚穹顶”，平面尺寸为240m×193m，是世界上最大跨度的索网与膜杂交结构屋顶。 由于科技之发展及钢材品质之进步，钢结构之重要性被先进国家所肯定，在欧洲、美洲、日本、台湾等地，厂房之兴建全部采用钢结构。而在一些先进城市，大楼、桥梁、大型公共工程，亦多采用钢结构建筑。最近10年，在美国，大约70% 的非民居和两层及以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。 二、钢结构建筑的主要优点 1.强度高、刚度大、自重轻。大体而言钢结构与钢筋混凝土自重之比约为1:1 .6，而地震力=质量*地震加速度，故重量愈轻，地震力也减少。钢结构若以适当处理，对耐地震力更有效。同时还可以减少基础工程量和基础造价。 2.钢结构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作，使质量容易保证，便于标准化及推广使用。
高层建筑结构设计特点及体系分析 发表时间：2016-07-08T16:27:19.500Z 来源：《基层建设》2016年6期作者：李晓瑞 [导读] 近年来，我国高层建筑设计及施工又有很大的发展，各种结构型式得到充分应用。 广西南都建筑设计有限公司 530021 摘要：近年来，我国高层建筑设计及施工又有很大的发展，各种结构型式得到充分应用，高层建筑的体型和功能更加多样化，结构复杂程度增加。基于此本文着重对高层建筑结构设计特点及体系进行了分析，旨在为提高高层建设工程质量提供参考。 关键词：高层建筑；结构设计；体系 前言 高层建筑结构的最主要特点是水平荷载为设计的主要因素，侧移限值为确定各抗侧力构件数量和截面尺寸的控制指标。有些构件除必须考虑弯曲变形外，尚需考虑轴向变形和剪切变形的影响，地震区的高层建筑结构还需要控制结构和构件的延性指标。目前国内高层建筑类型不断增多，发展较快，由此需要结合钢结构和混凝土结构的优点，承载力高、延性好、变形能力强等理论基础，对建筑结构设计进行研究。 1高层建筑结构设计特点分析 1.1重视侧向荷载对结构的影响 随着建筑高度的增大，侧向荷载对结构影响的增长速率大于竖向荷载的增长速率，到某一高度时，侧向荷载对结构的影响将超过竖向荷载。从这开始，侧向荷载将成为确定高层建筑结构方案和影响土建造价的决定性因素。为此，对侧向荷载的作用，该倍加关注。 1.2结构设计除需满足承载力以外，还需满足侧移要求 （1）侧移的限值 结构受侧向荷载后，结构将发生水平变位——侧移。按侧移对结构的影响，可分为绝对侧移和层间侧移这两项。这里，绝对侧移是指建筑结构相对于地面原点的水平变位大小；而层间侧移则是指两相邻楼层绝对侧移值之差(见图1)。绝对侧移量过大，将会使结构产生P-效应，增大结构内力；有时甚至还会引起电梯运行困难，增加结构倾覆和失稳的危险性；同样，层间侧移过大，将会导致装修和非承重墙体的损伤[1]。 图1绝对侧移和层间侧移 （2）减少侧移的途径 一是减少风荷载或地震作用。对不考虑地震作用的高层建筑，风荷载是侧向荷载中的主要荷载。减少风荷载，就可减少侧移量。圆形平面时的风荷载最小，约只为矩形平面时的60%；即使将房屋的已定平面形状略加修饰，使之更近于流线形时，则同样也可起到减少风压的效果。 二是选用合适的结构方案。根据房屋的高度、高宽比、平面形状和它的体型，在选择结构方案时，将一并考虑控制侧移的这一因素。因一旦选定了结构方案，实际上，这时结构的侧移也就确定了。 三是设置刚性层。如我国某高层建筑 (地上37层、地下2层、高140m)，钢筋混凝土框架一核芯筒结构，平面呈单轴对称的六边形，高宽比达5.2。但由于在第20层和第35层处各设了一道刚性层，使结构的顶点侧移量、由原先的284mm降至250mm，减少了10%。 1.3注意减轻楼面自重，减少楼面的结构高度 楼面(包括楼板及楼面梁)自重将占结构竖向荷载的大部分，由于高层建筑的层数多，虽每层的竖向荷载减少有限，但积累后的值对下层的柱、墙和基础都会产生不小的影响。 在确保楼层净高不变的条件下，减少楼面的结构高度，就可减少每层的层高。积累后，有时使房屋总高不变而增加楼层层数达1层或2层；或也可在楼层层数不变的条件下，减少房屋的总高。这些都将产生十分可观的经济效益。 2高层建筑结构设计体系分析 2.1框架结构体系 对于水平荷载作用，常用的方法有以下几种： 1）反弯点法。反弯点法的基本假设是把框架巾的横粱简化为刚性梁，因而框架节点不发生转角，只有侧移，同层各柱剪力与柱的移
高层建筑平面设计 高层建筑是当代科学技术和社会文化经济的一种体现。是人类社会城市化，高技术化，现代化发展进程中的产物，是时代的里程碑，也是城市设计师，建筑师，工程师们面对的宏伟课题和历史的重任。首先从设计概念上弄清它的实质、意义、哲理、目标、创造思维方式和手段等是十分重要的，因为高层建筑，甚或超高层建筑的设计概念，与一般民用建筑的创作哲理和方法不尽相同。究其特殊性有以下几方面： 一是建筑高度与层数的量化概念； 二是结构技术与设备综合化的概念 三是建筑文化与健康环境的优化概念， 四是设计者创造力，设计意识及能力的概念。 建筑设计是三维空间设计，高层更是如此。本文试图用平面构成的方式探讨内部划分及组合的相对稳定的规律，以及内部划分与组合和造型的互动性，换句话说，是探讨一种平面与造型内在关系的巧妙结合的规律性。所以本文的探讨试图从二维平面开始进行思考，再把二维和第三维进行综合. 平面构成 平面构成法有线生形和形生形两种，建筑师运用形态要素点线面表达建筑构思意图，而线是组成平面形的基本元素，由直线，凸线和凹线三种原型线可以直接构成圆形，三角形，正方形，矩形，多边形等一些简单图形，即基本形。由线生形的概念可以构成建筑的单位空间和系列整体空间，也是一种高层建筑具形的表达方式，方法。对于复杂的，设计构思观念上的高层建筑平面构成，则采用形生形的方法来创造理念追求中的建筑形式与形体。形生形是利用原型围合的简单图形去交合，衍生，组合，群化，打散重构，变形处理等方式，以建构满足建筑创意构思的需要的图形。 平面功能设计 高层平面设计包括建筑内部设计和外部设计。 建筑外部设计 环境是人类赖以生存与发展的基础，高层建筑外部是人造的，有目的的外部环境，是比自然更有意义的空间。高层建筑外部环境一般包括我们周围的所有事物，在高层建筑环境的控制范围内，则包括能源环境以及直接影响人们生理健康的各种事物。他们包括热环境、光环境、声环境、电磁环境、放射环境、重力和运动环境以及化学环境。高层建筑外部空间类型按其使用性质可分为 交通穿越型空间、 集散型空间、 休闲型空间、 商业型空间、 和景观空间等几种类型。 按外部空间与高层建筑平面及竖向关系，有可分为前庭、侧庭、内庭、下沉式花园、天台花园、屋顶花园等几种构成方式和类型。 高层建筑外部空间是人创造的有目的的外部环境。总平面车流包括：上班人车流，外来者车流，货车及垃圾车流线，消防车环路和紧急情况下消防车需通达各处，还有自行车线路。交通穿越型空间。高层建筑外部空间中的人行与车流是必不可少的一项功能，交通空间中包括着车流，人流两大主要功能子项，他们对于高层建筑都存在多向性的问题，对于车流则有下客及卸货的分流处理要求，对于人流则有沿着城市主要街区的主导人流及其他次要的道路
我们只分享有价值的知识点，本文由李雪梅老师精心收编，大家可以下载学习！此行文字可以删除。 【精品结构设计知识】高层混凝土结构和高层钢结构的区别与联系 高层混凝土结构和高层钢结构的区别与联系 钢结构自重小，延性好，但耐火性差，易受外界腐蚀，密闭性差。混凝土结构自重大，刚度大，地震作用下震害比较明显，但抗压性、整体性比较好，不易受外界侵蚀，密闭性好从多个角度比较分析和比较了高层混凝土结构和高层钢结构的异同点，加以分析并提出了未来的展望。 随着经济和科技的发展，世界各国莫不致力于高层建筑，甚至超高层建筑的发展。高层建筑之所以有如此大的生命力，是因为它能有效地利用空间，能在有限的土地面积内增加建筑面积，缓解用地紧张的问题，同时高层建筑的建筑高度的竞争也反映了国家的政治地位和经济实力。而先如今，我国的高层建筑结构采用的比较多的是钢筋混凝土结构和钢结构，并且高层钢结构发展仅处于起步发展阶段，高层钢筋混凝土结构发展较成熟。本文从多个角度对高层混凝土结构和高层钢结构进行比较分析，试图能为高层结构的发展大概地指出一个方向，并为之努力。 1.从定义方面进行比较。联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会1972年召开的国际高层建筑会议，将9层和9层以上的建筑定义为高层建筑。当然主体用的钢筋混凝土的是高层混凝土结构，目前钢筋混凝土结构广泛应用于各种建筑，而主体是刚结构的是高层钢结构，目前主要用于轻钢厂房，大跨建筑，高层建筑和嗦膜结构等。 2.从二者的优缺点进行比较。首先谈谈混凝土结构的优缺点。优点：（1）可模性好。（2）整体性好。（3）耐久性好。（4）耐火性好。（5）易于就地取材。钢筋混凝土结构具有下述主要缺点：（1）自重大。（2）抗裂性差。（3）性质脆。综上所述不难看出，钢筋混凝土结构的优点多于其缺点。
高层建筑结构发展趋势 1.构件立体化 高层建筑在水平载荷作用下，主要依靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持稳定，在各类竖向构件中，竖向线形的抗推刚度很小；竖向平面结构虽然在其平面内具有很大的抗推强度，然而其平面外的刚度依然小到可以忽略不计。由4片墙围成的墙筒或由4片密柱深梁柜架围成的框筒，尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件，但它已经转变成具有不同力学特性的立体构件，在任何方向水平力的作用下，均有宽大的翼缘参与抗压和抗拉，其抗力偶的力臂，即横截面受压区中心的距离很大，能够抗御很大的倾覆力矩，从而使用于层数很多的高层建筑。 2.结构支撑化 框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧立构件，然而，它固有的剪力滞后效应，削弱了它的抗剪强度和水平承载力，特别是当高层建筑平面尺寸较大，或者因建筑功能需要而加大柱距时，剪力滞后效应就更加严重，致使翼缘框架抵抗倾覆力矩的作用大大降低，为了使筒状结构能充分发挥潜能并有效用于更高层建筑，在框筒中增设支撑或斜向布置的抗剪力墙板，已成为一种框筒的有力措施。 若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件，由原来的沿高层建筑周边分散布置，改为向房屋四角集中，在转角处形成一个巨大柱，并利用交叉斜杆连成一个立体支撑体系，是高层建筑结构中的又一发展趋势。由于巨大脚柱在抵抗任何方向倾覆力矩时具有最大的力臂，从而框筒更能充分发挥结构。 3.形体多样化 为了体现个性，追求新颖，使高层建筑的平面、立面体型均极具特性，结构的复杂度和不规则度为国内外前所未有的，为结构设计带来极大挑战。 4.材料高强度化 随着建筑高度的增加，结构面积占建筑使用面积的比例越来越大，为了改善这一不合理状况，采用高强度钢和高强度混凝势在必行，如C80和C100强度的混凝土已经在超高层建筑中得到广泛使用。可以减少结构构件的尺寸，减少结构的自重，必将对高层建筑结构的发展产生严重影响。 5.建筑轻量化 建筑物越高，自重越大，引起的水平地震作用就越大，对竖向构件和地基构成造成的压力也越大，从而带来一系列的不利影响。因此，目前在高层建筑中，已经开始推广应用轻质隔墙，轻质外墙板，以及采用陶粒火山硅等为骨料的轻质混凝土材料。以减轻建筑物自重。
高层建筑结构特点、现状及发展趋势 摘要：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。简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。 关键词：高层建筑结构；特点；现状；趋势 前言 超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6ｍ或7 层以上视为高层建筑；日本则为31ｍ或8 层以上；英国为等于或大于24.3ｍ；在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯，对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-９５）将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24ｍ的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑结构高度超过100m 时，称为超高层建筑。 1高层建筑的特点 建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。低层建筑结构通常抵抗竖向荷载为主，水平荷载（如风荷载）或作用（如地震作用）的影响较小，它所产生的内力和位移较小，一般可以忽略。因此在低层建筑结构中，竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中，较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载不仅是主要荷载的一种，跟竖向荷载共同起作用，而且往往还成为设计中的控制因素。因此，在水平荷载作用下，若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足，将会产生过大的侧向变形，不仅使人产生不舒服的感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性的损伤或裂缝，从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有合理的刚度，使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时，有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好的塑性变形能力，即具有良好的延性性能。除了上述的结构受力特点之外，高层建筑还具有建筑功用上的特点。人们常说建筑是凝固的音乐，优美的高层建筑犹如艺术品，成为城市的一道道绚丽景观；建筑同时是时代跳动的脉搏，高层建筑占地面积小，符合了地价昂贵时代的需求，它可以节约建设用地或获得更多的空闲地面，以作为绿化等环境用地，并因向高空方向发展而缩短了城市道路和各种管线（如给排水管线等）的长度，减少了基础设施的投资。当然，大量高层建筑的建设，也会给城市带来不利的影响，如人口会密集化而造成交通拥挤问题；城市局部热场发生不利的变化以及地质的沉陷、消防的复杂化等问题。综合高层建筑的上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。 2 高层建筑的发展概况 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
第二章 2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建 筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。 答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。 2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？ 答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。 2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别? 答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。 2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些 类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？ 答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。偏心支撑框架的特点是支撑连接位置偏离梁柱节点。偏心支撑框架的基本形式有单斜杆、人字形和V形。偏心支撑框架的刚度与中心支撑框架接近，消能梁段越短，其刚度越大。经过合理设计的偏心支撑框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板塑性变形耗能地震能量；支撑斜杆保持弹性，不会出现受拉屈服和受压屈曲的现象；偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持弹性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性变形大、屈服后承载力继续提高、滞回耗能稳定等特点。偏心支撑框架的抗震性能明显优于中心支撑框架。 2.6为什么规范对每一种结构体系规定最大的适用高度？实际工程是否允许超过规范规定 的最大适用高度？ 答：要根据房屋建筑的高度、是否需要抗震设防、抗震设防烈度等因素，确定一个与其匹配的、经济的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。而每一种结构体系，也有其最佳的适用高度范围。 实际工程允许超过规范规定的最大适用高度，但结构设计应采取有效的加强措施，并且有可靠依据，或进行专门的研究和论证。 2.7什么样的建筑体形对结构抗震有利？为什么？为什么结构平面布置对称、均匀及沿竖向布置连续、无突变有利于抗震？ 答：对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。结构构件的平面布置与建筑平面有关。平面简单、规则、对称的建筑，容易实现有利于抗震的结构平面布置，
1、下列哪一种形状的平面体形系数最小,能耗最少。 Ａ.方形Ｂ.圆形Ｃ、三角形Ｄ、梯形 2、我国《民用建筑设计通则》中规定,( )层及其以上的建筑为高层住宅。 A、10 B、20 C、15 D、9 3、《通则》中规定,建筑高度大于( )米的民用建筑为超高层建筑。 A、 200 B、60 C、100 D、300 4、目前世界排名第一的超高层建筑就是( ) A、台湾101大厦 B、迪拜哈利法塔 C、美国帝国大厦 D、芝加哥蒙托克大厦 5、下列哪一选项不属于高层建筑带来的负面环境影响。( ) A、有可能造成令人不愉快的环境。 B、存在比多层建筑更多的安全隐患。 C、不利于人们户外活动,容易形成对人类健康不利的室内环境。 D、高层建筑象征城市的综合经济实力与技术水平,也表现了拥有者的财富、地位与商业信用。 6、高层建筑场地调查包括项目背景、基地现状与周边环境以及( )等方面的内容。 A、能源供应 B、地域特征 C、项目定位 D、开发强度 7下列哪一项就是比较良好的高层建筑外部空间尺度。( ) A、b/h≤1 B、b/h≥2 C、 1≤b/h≤2 D、b/h≥3
8、若建筑用地为条形用地,则下列说法正确的就是:( ) A.用地相对进深较大,不利于吸引顾客; B.建筑多沿街布置,且首层多为商业功能; C.用地中高层建筑对城市道路多有退缩; D.条形用地临街面多为短轴方向。 9、平原与丘陵城市用地评价一般将坡度大于( )的用地列为不适于作为建筑用地的类别。 A.25% B、 20% C、30% D、50% 10、在平坦地区,当建筑间距与高度之比( )时,通风效率可视为良好。 A、b>2h B、b=2h C、b=h D、b
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