超高层建筑结构分析PPT
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1 回顾我们对超高层的定义进行了总结,根据CTBUH的定义,将300米以上的建筑定位为超高层建筑(Supertall),将600m以上的建筑定位超级高层建筑(M egatall)。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体(框筒、支撑筒以及斜交网格筒体)结构体系的特点及案例,在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒(框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒)结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构,这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中,水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担,而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且,筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后,仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构,由于剪力滞后的负面影响,较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去,这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑,可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响,例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右,即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现,如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时,由于隔板剪力墙的协同作用,大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了,其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应,那么对于大尺寸的框筒结构,在两个方向都引入横隔剪力墙,必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
超高层建筑结构分析超高层建筑是现代城市中的独特景观,其高度和复杂性使得其结构设计至关重要。
本文将对超高层建筑结构进行分析,探讨其中的挑战和解决方案。
I. 引言超高层建筑通常被定义为高度超过300米的建筑物。
由于其高度对结构的要求极高,超高层建筑的结构设计需要克服多种技术难题。
本文将对以下几个方面进行分析:荷载分析、材料选择、结构系统以及抗震设计。
II. 荷载分析超高层建筑的荷载包括自重、风荷载和地震荷载。
自重是建筑物本身的重量,需要合理估算并考虑在结构设计中。
风荷载是由风对建筑物表面施加的压力,需要进行风洞试验和数值模拟来确定。
地震荷载是由地震引起的地面运动传递到建筑物的力,需要以最坏的地震情况进行分析和设计。
III. 材料选择超高层建筑的材料选择对结构性能和整个建筑的可持续性有着重要影响。
常见的结构材料包括混凝土、钢结构和复合材料。
混凝土具有良好的抗压性能,适合用于超高层建筑的柱子和框架。
钢结构具有高强度和较小的自重,适合用于超高层建筑的梁和桁架。
复合材料具有较高的强度和轻质化特性,逐渐被应用于超高层建筑的结构中。
IV. 结构系统超高层建筑的结构系统是各种结构构件的组合方式,常见的系统包括框架结构、筒体结构和网壳结构。
框架结构由柱子和梁构成,适用于高层建筑。
筒体结构是指由柱子和墙构成的圆筒形结构,适用于超高层建筑。
网壳结构由网格状的构件组成,适用于特殊形状的超高层建筑。
V. 抗震设计超高层建筑的抗震设计是确保建筑物在地震中能够安全稳定的关键。
抗震设计包括选择适当的抗震性能目标、合理设计结构刚度和弹性力量储备、考虑地震与结构之间的相互作用等。
抗震设计需要符合国家和地区的建筑设计规范,确保超高层建筑的安全性。
VI. 结论超高层建筑的结构分析是建设稳定、安全的超高层建筑的基础。
荷载分析、材料选择、结构系统和抗震设计是超高层建筑结构设计中需要考虑的重要因素。
通过科学的分析和合理的设计,超高层建筑能够在城市中矗立,成为现代城市的标志性建筑。