高层建筑结构设计 PPT课件

《高层建筑结构设计》 PPT课件
高层建筑结构设计是指在设计和建造高层建筑时考虑到结构安全和可行性的 过程。本课程将介绍高层建筑结构设计的基础知识、设计方法、设计细节和 实例分析。
什么是高层建筑结构设计
高层建筑结构设计是指在设计和建造高层建筑时考虑到结构安全和可行性的过程。
高层建筑的特点
- 高度挑战 - 抗风和抗震要求高 - 复杂的结构和荷载
基础知识
1
受力分析
通过分析受力，确定结构的设计和施工方案。
2
梁、柱、墙等基本结构
各种结构元素的设计和选材。
3
钢结构、混凝土结构、钢-混凝土混合结构
不同类型的结构材料和构造方式。
设计方法
荷载计算
通过计算荷载，确定结构支持 的重量和应力。
风荷载和地震荷载
考虑到高层建筑所面临的风和 地震荷载。
组合荷载
商业广场设计
设计商业广场的结构以满足多种商业活动需求。
总结
高层建筑结构设计的重要性
高层建筑结构设计是保障建筑安全和稳定的关键。
未来的发展趋势
探索新材料和设计理念来提升高层建筑的性能和可 持续性。
综合考虑不同的荷载组合情况。
设计细节
抗震计
采取措施确保高层建筑在地震中的稳定性和安全性。
地基处理
对地基进行处理以确保其能够支持高层建筑的重量。
独特的结构问题
解决高层建筑中的独特结构问题，如振动和扭曲。
例分析
高层办公楼设计
设计办公楼的结构以满足商业需求。
酒店设计
设计酒店的结构以提供豪华、安全和舒适的环境。

随着城市化进程的加速和人们对高品质生活的追求，高层建筑市场需求将持续增 长，为高层建筑结构发展带来广阔空间。同时，新技术、新材料的不断涌现也为 高层建筑结构创新提供了有力支持。
THANKS
结构分析方法
01
线性分析方法
介绍线性分析方法的基本原理 和适用范围，如有限元法、有
限差分法等。
02
非线性分析方法
阐述非线性分析方法的基本思 想和实现过程，包括塑性铰模
型、纤维模型等。
03
时程分析方法
介绍时程分析方法的基本原理 和应用，通过输入地震波进行
结构动力响应分析。
设计优化与创新
01
结构优化方法
玻璃纤维增强复合材料（ GFRP）
具有优良的耐候性、耐化学腐蚀性和隔热性能，适 用于高层建筑的外墙、屋面和装饰构件。
玄武岩纤维增强复合材料
具有优异的耐高温、耐紫外线、防火等性能 ，可用于高层建筑的防火隔离带、电缆桥架 等。
数字化设计与建造技术
01
02
03
BIM技术
利用BIM技术进行高层建 筑结构的三维建模、碰撞 检测、施工模拟等，提高 设计质量和施工效率。
《高层建筑结构》ppt课件
目录
• 高层建筑结构概述 • 高层建筑结构类型与体系 • 高层建筑结构设计与分析 • 高层建筑结构施工技术与质量控制
目录
• 高层建筑结构新材料与新技术应用 • 高层建筑结构未来发展趋势与挑战
01
高层建筑结构概述
定义与特点
01
02
定义
特点
高层建筑结构是指建筑高度超过一定层数或高度的建筑物，具体层数 或高度标准因国家和地区而异。
常见质量问题及处理措施
在高层建筑施工过程中，常见质量问题包括裂缝、渗漏、变形等。针对这些问题，应采取 相应的处理措施，如加固补强、防水堵漏、纠偏等。

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基础工程施工技术
1 2 3
地质勘察与基础选型
高层建筑基础选型需考虑地质条件、荷载要求等 因素，选择合适的基础类型，如桩基础、筏板基 础等。
基坑支护与土方开挖
根据地质条件和周边环境，选择合适的基坑支护 方式，如排桩支护、土钉墙支护等，并进行土方 开挖。
基础施工与验收
按照设计要求进行基础施工，包括钢筋绑扎、模 板支设、混凝土浇筑等，完成后进行验收。
高层建筑ppt课件( 完整版)
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目录
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• 高层建筑概述 • 高层建筑结构与类型 • 高层建筑设计要点 • 高层建筑施工技术与方法 • 高层建筑设备与设施 • 高层建筑安全与卫生防护 • 高层建筑未来发展趋势与展望
2
01 高层建筑概述
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3
定义与特点
绿色建筑设计理念
注重环保、节能、可持续发展等方面，采用高效节能技术、绿色 建材等手段。
生态化建筑环境
构建生态化建筑环境，包括绿化植被、水景、自然采光等，提高 居住者的舒适度和健康水平。
智能化绿色建筑管理
运用智能化技术，实现绿色建筑的能源管理、环境监控、垃圾分 类等，提高建筑运行效率和管理水平。
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6
高层建筑结构与类型
02
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7
框架结构
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01
框架结构特点
由梁、柱组成的框架来承受竖向荷载和水平荷载，墙体 仅起围护和分隔作用。
03
02
优点
空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地 配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建 筑结构。

当框架结构房屋的层数不 多时，其侧移主要表现为 整体剪切变形，整体弯曲 变形的影响很小。
框架侧向变形
2.2.2 剪力墙结构体系
定义：房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。
剪力墙结构平面图
典型剪力墙结构平面布置
剪力墙结构特点
抗侧刚度大，侧移小 室内墙面平整 平面布置不灵活 结构自重大，地震作
我国最高的钢框架结构——北京长富宫，22层，94米
典型框架结构柱网平面布置
典型框架结构剖面示意图
框架结构特点
平面布置灵活，可形成较大的使用空间 施工简便，较经济 抗侧刚度小，侧移大 对支座不均匀沉降较为敏感
框架结构分类
按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和 装配整体式三种。
构的抗扭作用
2.2.4 筒体结构体系
定义：是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的 高层建筑结构体系
筒体结构平面图
筒中筒 多重筒
框架-核心筒 成束筒
特点 筒体结构
框筒-框架 是空间结构， 具有很大的
侧向刚度及
水平承载力，
并具有很好
的抗扭刚度。
目前世界最
高的100幢
高层建筑约
多筒体
有2/3采用 筒体结构。
由于它可以看作是由两级框 架组成，第一级为巨型框架，是 承载的主体；第二级是位于巨型 框架单元内的辅助框架（只承受 竖向荷载），也起承载作用。因 此，这种结构是具有两道抗震防 线的抗震结构，具有良好的抗震 性能。
小框架 巨型梁
巨型柱
上海证券交易所
2.2.6 各种结构体系的 最大适用高度和最大高宽比
平面布置
规则性
平面宜简单、规则 平面长度不宜过长 突出部分宜减小 凹角部分应采取加强措施

高层中框架柱网或梁系的布置要求与多 层框架相 似，但随着层数的增加和高度的提高，侧向力对结 构受力和变形的影响加大， 结构布置时应特别注意 增强结构在各个方向的抗侧刚度，以保证结构的整 体性和空间 工作性能。
10
4.2.1框架结构体系
框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以 形成较大的使用空间，易于足多功能的使用要求。在结构 受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地 震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性性 能。其缺点是结构抗 侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较 大，容易使填充墙产生裂缝，并引起建筑装修、玻璃幕墙等 非结构构件的损坏。地震作用下的大变形还将在框架柱内引 起P—Δ效应， 严重时会引起整个结构的倒塌。因此，框架 结构体系一般适用于非地震区、或层数较少 的高层建筑。
8
4.2.1框架结构体系
框架结构体系是由线型的梁和柱杆件组成的能 够承受竖向荷载和水平荷载的结构 体系。框架结 构中的梁和柱节点一般要求为“刚节点”。 高层 建筑采用框架结构体系时，框架梁应纵横向布置， 形成双向框架，使之具有较 强的空间整体性，以 承受任意方向的侧向力。
9
4.2.1框架结构体系
钢筋混凝土筒体结构体系中的筒体主要有核心筒和框筒。 1、核心筒 核心筒一般由布置在电梯间、楼梯间及没备管线井道四周的 钢筋混凝土墙所组成。 为底端固定、顶端自由、竖向放置的 薄壁筒状结构，其水平截面为单孔或多孔的箱形截 面，如图 4-3所示。
18
4.2.4筒体结构体系
它既可以承受竖向荷载．又可 承受任意方向上的侧向力作用，是 一 个空间受力结构。在高层建筑平 面布置中，为充分利用建筑物四周 作为景观和采光，电 梯等服务性设 施的用房常常位于房屋的中部，核 心筒也因此而得名。因筒壁上仅开 有 少量洞口，故有时也称为“实腹 筒”。

装饰装修施工技术
高层建筑装饰装修涉及室内外墙面、地面、顶棚等多个部 位，其施工技术要点包括材料选择、施工工艺、细部处理 等。
施工过程中常见问题及解决方案
基础工程问题
如遇到地质条件复杂、地下水丰富等情况，需采取相应的地基处理 措施，如桩基、复合地基等，以确保基础稳定。
主体结构问题
在主体结构施工过程中，可能出现钢筋连接不牢固、模板变形等问 题，需加强质量检查和技术交底，确保施工符合规范要求。
剪力墙结构
01
02
03
04
剪力墙结构的定义和基本原理
剪力墙的分类和特点
剪力墙结构的设计方法和步骤
剪力墙结构的施工技术和质量 控制
框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构的定义和 基本原理
框架-剪力墙结构的优缺点 分析
框架-剪力墙结构的设计要 点和注意事项
框架-剪力墙结构的施工技 术和质量控制
01
02
03
注浆法
将水泥浆或化学浆液注入地基中， 改善地基性能。适用于砂土、粉土 等。
05
高层建筑施工技术与质量 控制
施工技术要点剖析
基础工程施工技术
高层建筑基础工程是承载整个建筑荷载的关键部分，其施 工技术要点包括基础类型选择、地基处理、基坑支护、大 体积混凝土施工等。
主体结构施工技术
高层建筑主体结构施工包括钢筋工程、模板工程、混凝土 工程等，其技术要点在于确保结构的整体性、稳定性和安 全性。
突破传统结构形式，探索空间结构、曲面结构等新型结 构体系，提高建筑整体刚度与稳定性。 采用高性能材料，如高强度钢、碳纤维等，减轻结构自 重，提高抗震、抗风性能。
引入先进的计算机辅助设计和仿真技术，实现精细化设 计和优化，确保结构安全与经济性。

交 错 钢 结 构
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5
竖向结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面 •建筑高度 •抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
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6
水平承重体系（楼盖体系）及其选择
• 楼（屋）盖体系的作用
➢ 承受竖向荷载 ➢ 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力
• 选择原则
Z=R-S≥0
= Z/ Z
Z= R- S
–在能规承定受的正时常间施内工，和在正规常定使的用条是件可下能，出完现成的预各定种功作能用的概率 –在正 规常 定使 的用 时时 间具 内—有良—好设的计工基作准性期能（50年） –在正 规常 定维 的护 条下 件具 下—有足—够正的常耐设久计性、能正常施工、正常使用 –在 预偶 定然 功事 能件 —发 —四生项时结及构发功生能后仍能保持必需的整体稳定性
➢ 预制板楼盖
预应力空心板楼盖——适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接）
预应力大楼板楼盖——与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题
➢ 预应力叠合板楼盖
预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好
➢ 组合楼盖
压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大
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8
0.3结构布置原则
• 1 抗震设防结构布置原则
• （1）选择有利的场地 • （2）保证地基基础的承载力、刚度 • （3）合理设置抗震缝 • （4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 • （5）多道抗震设防能力 • （6）合理选择结构体系 • （7）结构应有足够的刚度 • （8）结构应有足够的结构承载力 • （9）节点的承载力应大于构件的承载力 • （10）结构应有足够的变形能力及耗能能力

高层建筑结构设计(共44张 PPT)
• 高层建筑结构设计概述 • 高层建筑结构体系与选型 • 高层建筑结构荷载与效应 • 高层建筑结构分析与设计 • 高层建筑结构抗震设计 • 高层建筑结构抗风设计 • 高层建筑结构施工图绘制与审查
01
高层建筑结构设计概述
高层建筑定义与特点
高层建筑定义
一般指高度超过一定层数或高度 的建筑物，具体标准因国家和地 区而异。
。
可变荷载
包括楼面活荷载、屋面活荷载、雪 荷载、风荷载、吊车荷载等，是随 时间变化的荷载。
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。
水平荷载与效应
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。
适用范围
剪力墙结构的房屋高度一 般不超过100m。
框架-剪力墙结构体系
优点
适用范围
框架结构布置灵活，可以获得较大的 空间；剪力墙结构抗侧力刚度大，整 体性好，两者结合可以取长补短。
框架-剪力墙结构的房屋高度一般不超 过150m。
缺点
框架和剪力墙的变形性能相差较大， 在地震作用下，两者的受力情况较难 协调。
通过改变结构刚度、阻尼、质量分布等方式，优化高层建筑结构的抗风
性能。
03
结构抗风设计流程
阐述高层建筑结构抗风设计的流程，包括初步设计、详细设计、施工图
设计等阶段。
风振舒适度控制标准与方法
风振舒适度评价标准
介绍国内外关于高层建筑风振舒适度的评价标准，如加速度限值、位移限值等。
风振舒适度控制方法

高层建筑结构设计应注重安全性和稳定性，采用先进的结构体系和 材料，确保建筑在地震、风力等自然灾害中的安全性能。
35
THANKS
感谢观看
2024/3/26
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2024/3/26
近代高层建筑
近代高层建筑起源于工业 革命后，随着城市化进程 的加速和土地资源的紧缺 ，高层建筑逐渐兴起。
现代高层建筑
现代高层建筑采用先进的 结构设计和施工技术，具 有更高的高度、更复杂的 形态和更丰富的功能。
5
高层建筑特点与优势
特点
高层建筑具有结构复杂、施工难度大、周期长、成本高等特点；同时具有节约 土地资源、提高城市容积率、丰富城市天际线等优势。
3
高层建筑定义与分类
2024/3/26
定义
高层建筑是指高度超过一定界限 的多层建筑，具体高度界限因国 家和地区而异。
分类
按高度可分为超高层建筑、高层 建筑、中高层建筑等；按用途可 分为住宅楼、商住楼、办公楼等 。
4
高层建筑发展历程
01
02
03
古代高层建筑
古代高层建筑以塔式建筑 为主，如佛塔、文峰塔等 ，具有宗教、文化等多重 意义。
疏散楼梯间设置
确保每个防火分区至少有两个独立的疏散楼梯间，满足人 员安全疏散需求。
疏散距离与宽度
根据建筑使用功能和人员密度，确定疏散距离和疏散宽度 ，避免拥堵和踩踏事故。
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23
消防设施配置及选型
1 2
自动喷水灭火系统
设置自动喷水灭火系统，及时扑灭火源，控制火 势发展。
火灾自动报警系统
03
防排烟系统设计
高层建筑必须设置独立的防排烟系统，包括排烟口、排烟风机和排烟管

全套电子课件高层建筑结构 设计
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 高层建筑结构设计概述 • 高层建筑结构体系与选型 • 高层建筑结构荷载与效应组合 • 高层建筑结构分析方法与工具 • 高层建筑结构构件设计与优化 • 高层建筑基础设计与地基处理 • 高层建筑结构抗震性能评价及加固措施
2
01
5
发展趋势及挑战
2024/1/30
发展趋势
随着科技的不断进步和人们对建筑品质要求的提高，高层建筑结构设计正朝着更高、 更柔、更轻的方向发展。同时，绿色建筑、智能建筑等理念也在逐渐渗透到高层建 筑设计中。
面临挑战
高层建筑结构设计面临着诸多挑战，如复杂的地质条件、多样化的建筑功能需求、 高标准的安全性能要求等。此外，还需要应对日益严峻的环境问题和资源短缺问题， 推动高层建筑向更加环保、节能的方向发展。
ETABS
阐述ETABS软件的基本功能、分析流程、设计模块等，以及其在高 层建筑结构设计中的优势和应用实例。
MIDAS
概述MIDAS软件的分析能力、前后处理功能、接口程序等，以及其在 高层建筑结构设计中的适用性和实践经验。
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高层建筑结构构件设计与 优化
2024/1/30
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6
02
高层建筑结构体系与选型
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7
框架结构体系
优点
空间分隔灵活，自重轻，节省材料； 具有可以较灵活地配合建筑平面布置 的优点，利于安排需要较大空间的建 筑结构；
缺点
框架结构的侧向刚度小，属柔性结构 框架，在强烈地震作用下，结构所产 生水平位移较大，易造成严重的非结 构性破坏；
应用范围

四、主要参考文献
1.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012） 2.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010) 4.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010） 5.现行地基与桩基设计规范 6.赵西安，《现代高层建筑结构设计》，1999年 7.沈蒲生，《高层建筑结构设计》，2006 8.傅学怡，《实用高层建筑结构设计》，2010年
高层建筑结构设计 Design of Tall Building Structures
高层建筑结构设计
绪论
一、本课程讲授的主要内容
高层建筑的一般知识 高层建筑结构的体系与布置 高层建筑结构的荷载与设计要求 框架结构的计算 剪力墙的计算 框架—剪力墙结构的内力和位移计算 扭转近似计算
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高层建筑结构设计
深圳平安国际金融中心 PingAn International Finance Center
“平安国际金融中心”共115层，1～8层为裙房，用作商业，8～115层是办公区。带外伸臂的混合结构。本工程于2011年11月15日动工，工期4～5年，计划于2016年3月竣工。 设计高度为塔顶646米，屋面588米，该中心将成为深圳市标志性建筑物。
图2-2 框架结构示例
高层建筑结构设计
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2、类别: ①整体式框架——整体现浇； ②装配式框架——构件预制； ③装配整体式框架——部分现浇、部分预制（采用叠合梁）。 3、承重分类： ①横向框架承重； ②纵向框架承重； ③纵横向框架承重。
高层建筑结构设计
框架结构； 剪力墙结构； 框架剪力墙结构； 筒体结构。 各有不同的适用的高度和优缺点。
高层建筑结构设计

柱的承载力和稳定性。
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
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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
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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。

⑵ 反弯点处剪力计算 自上而下依次沿每层反弯点处取脱离体。
X 0 V31 V32 V33 P3
V31 V32
D31 3 D32 3
V33 D333
式中
12EI
D3i
H
3 3i
3
P3 D31 D32
D33
P3
3
D3 j
j 1
V31 D313
D31 D3 j
P3
梁的线刚度
i
EI l
（二）柱
当按抗震设计时， H i 宜大于4，且轴压比满足；
h
0.7(抗震等级为一级时）
c
N bhf c
0.8(抗震等级为二级时） 0.9(抗震等级为三级时）
式中 N—柱轴力，N=（1.1~1.2）N ， N---负荷载面积× （12~14）kN/m2
fc—混凝土轴心抗压强度设计值；
多高层钢筋混凝土结构
•高层结构的选型与布置 •高层结构设计计算的一般原则 •高层框架结构的设计方法 •高层剪力墙结构的设计方法 •高层框架—剪力墙结构的设计方法
概念设计 结构计算 构造设计
高层结构的选型与布置
一、高层建筑结构的受力特点 •水平荷载是主要的作用因素。 •侧移验算不可忽视。 •竖向荷载中恒载所占的比重较大。 •结构选型与布置是否合理，对建筑物的
3、片筏基础 适用：层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。
4、箱形基础 适用；层数较多、土质较弱的高层建筑。
5。桩基础 适用：地基持力层较深时采用。
6。复合基础 适用：层数较多或土质较弱时采用。
三、高层结构的布置
（一）结构布置原则
•满足使用要求，并尽可能地与建筑的平、立、 剖面划分相一致。