1、12022-5-5第十八章第十八章 高層建筑簡介高層建筑簡介本文主要介紹高層建筑的發展、高層建筑的特點、本文主要介紹高層建筑的發展、高層建筑的特點、高層建筑的結構體系的特點以及高層建筑的垂直交通。高層建筑的結構體系的特點以及高層建筑的垂直交通。其中重點介紹高層建筑結構體系的特點。其中重點介紹高層建筑結構體系的特點。 本章提要本章提要22022-5-5本本 章章 內內 容容18.1 概述概述18.2 高層建筑結構體系高層建筑結構體系18.3 高層建筑的垂直交通高層建筑的垂直交通32022-5-518.1 概述概述n多少層的建筑或多少高度的建筑為高層建筑，不同多少層的建筑或多少高度的建筑為高層建筑

2、，不同國家有不同的規定。國家有不同的規定。n我國我國高層建筑混凝土結構技術規程高層建筑混凝土結構技術規程規定，規定，10層層及及10層以上或房屋高度超過層以上或房屋高度超過28m的建筑物為的建筑物為高層高層。n建筑物高度超過建筑物高度超過100m時，不論住宅建筑或公共建筑，時，不論住宅建筑或公共建筑，均為均為超高層超高層。 一、一、 高層建筑的特點高層建筑的特點 42022-5-5高層建筑的特點有以下幾個方面：高層建筑的特點有以下幾個方面：（1）在相同的建設場地中，建造高層建筑可以在相同的建設場地中，建造高層建筑可以獲得更獲得更多的建筑面積多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地，這樣可

3、以部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。價高漲的問題。（2）在建筑面積與建設場地面積相同比值的情況下，在建筑面積與建設場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場地，有利于美化環將這些空閑地面用作綠化和休息場地，有利于美化環境，并帶來更充足的日照、采光和通風效果。境，并帶來更充足的日照、采光和通風效果。 52022-5-5（3）從城市建設和管理的角度看，建筑物向高空延從城市建設和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以伸，可以縮小城市的平面規模縮小城市的平面規模，縮短城市道路和各，縮短城市道路和各

4、種公共管線的長度，從而節省城市建設與管理的投種公共管線的長度，從而節省城市建設與管理的投資。資。 （4）高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會增加建筑物的造價，從建筑防火的角度看，樣就會增加建筑物的造價，從建筑防火的角度看，高層建筑的防火要求要高于中低層建筑，也會高層建筑的防火要求要高于中低層建筑，也會增加增加高層建筑的工程造價和運行成本高層建筑的工程造價和運行成本。 62022-5-5（5）從結構受力特性來看，側向荷載（風荷載和地從結構受力特性來看，側向荷載（風荷載和地震作用）在高層建筑分析和設計中將起著重要的作震作用）在高層建筑分析和設計中將

5、起著重要的作用，特別是在超高層建筑中將起主要作用。因此，用，特別是在超高層建筑中將起主要作用。因此，高層建筑的結構分析和設計要比一般的中低層建筑高層建筑的結構分析和設計要比一般的中低層建筑復雜復雜得多。得多。72022-5-5n高層建筑的結構體系是隨社會生產的發展和科學技術高層建筑的結構體系是隨社會生產的發展和科學技術的進步而不斷發展的。的進步而不斷發展的。 n第二次世界大戰使高層建筑的發展幾乎處于停頓狀態，第二次世界大戰使高層建筑的發展幾乎處于停頓狀態，直到直到20世紀世紀50年代又開始了新的發展。年代又開始了新的發展。n高層建筑結構的抗震研究，導致地震活動比較頻繁的高層建筑結構的抗震研究，

6、導致地震活動比較頻繁的日本在日本在1963年取消了房屋高度不得超過年取消了房屋高度不得超過31m的限制，使的限制，使日本的高層建筑得到了發展的空間。日本的高層建筑得到了發展的空間。n鋼筋混凝土高層建筑是鋼筋混凝土高層建筑是20世紀初出現的。世紀初出現的。 二、高層建筑結構的發展概況二、高層建筑結構的發展概況 82022-5-5n我國自行建造高層建筑是從我國自行建造高層建筑是從20世紀世紀50年代開始的。年代開始的。 n高層建筑結構體系的發展過程可以大致地歸納在高層建筑結構體系的發展過程可以大致地歸納在表表8.1中中。 n根據高層建筑的發展過程和目前世界經濟和科學技術根據高層建筑的發展過程和目前

7、世界經濟和科學技術的發展水平，可以預測今后高層建筑結構的的發展水平，可以預測今后高層建筑結構的發展趨勢發展趨勢如下：如下： （1）新材料的開發和應用新材料的開發和應用 92022-5-5（2）高層建筑的高度將出現突破高層建筑的高度將出現突破（3）組合結構高層建筑將增多組合結構高層建筑將增多（4）新型結構形式的應用將增多新型結構形式的應用將增多（5）耗能減震技術的應用將得到發展耗能減震技術的應用將得到發展總之，高層建筑的發展是以增量出現的，并且大總之，高層建筑的發展是以增量出現的，并且大體為技術發明、經濟條件和城市建設的需要所決定的。體為技術發明、經濟條件和城市建設的需要所決定的。 102022

8、-5-518.2 高層建筑結構體系高層建筑結構體系框架結構體系框架結構體系一般用于鋼結構和鋼筋混凝土結構一般用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中，由梁和柱通過節點構成承載結構，見圖中，由梁和柱通過節點構成承載結構，見圖18.1。框。框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。鋼筋混凝土框架按施工方法的不同可分為：鋼筋混凝土框架按施工方法的不同可分為：梁、梁、板、柱全部現場澆筑的現澆框架；板、柱全部現場澆筑的現澆框架；樓板預制，梁、樓板預制，梁、柱現場澆筑的現澆框架；柱現場澆筑的現澆框架；梁、板預制，柱現場澆筑梁、板預制，柱現場澆筑的半裝配式框架；的半裝配式框架；梁

9、、板、柱全部預制的全裝配式梁、板、柱全部預制的全裝配式框架。框架。 一、框架結構體系一、框架結構體系 112022-5-5圖圖18.1 框架結構框架結構 122022-5-5圖18.1 框架結構示意圖132022-5-5剪力墻結構體系剪力墻結構體系一般用于鋼筋混凝土結構中，由一般用于鋼筋混凝土結構中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。墻體承受全部水平作用和豎向荷載。根據施工方法的不同，可以分為：根據施工方法的不同，可以分為：（1）全部現全部現澆的剪力墻；澆的剪力墻；（2）全部用預制墻板裝配而成的剪力全部用預制墻板裝配而成的剪力墻；墻；（3）內墻現澆、外墻為預制裝配的剪力墻。內墻現澆、外墻為預制

10、裝配的剪力墻。剪力墻結構比框架結構剛度大，空間整體性好，剪力墻結構比框架結構剛度大，空間整體性好，用鋼量較省，結構頂點水平位移和層間位移通常較小，用鋼量較省，結構頂點水平位移和層間位移通常較小，能夠滿足抗震設計變形要求。能夠滿足抗震設計變形要求。二、剪力墻結構體系二、剪力墻結構體系 142022-5-5圖圖18.2剪力墻結構剪力墻結構墻板墻板剪力墻剪力墻剪力墻剪力墻152022-5-5剪力墻剪力墻圖圖8.2 剪力墻結構剪力墻結構 162022-5-5框架框架-剪力墻結構體系剪力墻結構體系是把框架和剪力墻兩種結構是把框架和剪力墻兩種結構共同組合在一起形成的結構體系，見圖共同組合在一起形成的結構體

11、系，見圖18.3。房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔，房屋的豎向荷載分別由框架和剪力墻共同承擔，而水平作用主要由抗側剛度較大的剪力墻承擔。這種而水平作用主要由抗側剛度較大的剪力墻承擔。這種結構既具有框架結構布置靈活、使用方便等特點，又結構既具有框架結構布置靈活、使用方便等特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛應用于高有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛應用于高層辦公建筑和旅館建筑中。層辦公建筑和旅館建筑中。三、三、 框架剪力墻結構體系框架剪力墻結構體系 172022-5-5圖圖18.3a 框架框架-剪力墻結構剪力墻結構 182022-5-5圖圖18.3b 部分框支部分框支-剪力

12、墻結構剪力墻結構 192022-5-5剪力墻在平面內圍合成箱形，形成一個豎向布置剪力墻在平面內圍合成箱形，形成一個豎向布置的空間剛度很大的薄壁筒體；也可加密框架的柱距，的空間剛度很大的薄壁筒體；也可加密框架的柱距，并加強梁的剛度，形成空間整體受力的框筒等，從而并加強梁的剛度，形成空間整體受力的框筒等，從而形成具有很好的抗風和抗震性能的筒體結構體系，見形成具有很好的抗風和抗震性能的筒體結構體系，見圖圖18.4。該類體系根據筒的布置、組成和數量等又可分為該類體系根據筒的布置、組成和數量等又可分為框架筒體結構體系、筒中筒結構體系、成束筒結構框架筒體結構體系、筒中筒結構體系、成束筒結構體系體系。四、四

13、、 簡體結構體系簡體結構體系 202022-5-5（1）框架框架-筒體結構體系筒體結構體系一般中央布置剪力墻薄壁筒，它承受大部分水一般中央布置剪力墻薄壁筒，它承受大部分水平力；周邊布置大柱距的普通框架，它的受力特點平力；周邊布置大柱距的普通框架，它的受力特點類似于框架剪力墻結構。也有把多個筒體布置在結類似于框架剪力墻結構。也有把多個筒體布置在結構的端部，中部為框架的框架構的端部，中部為框架的框架筒體結構形式。筒體結構形式。（2）筒中筒結構體系筒中筒結構體系由內外幾層筒體組合而成，通常內筒為剪力墻由內外幾層筒體組合而成，通常內筒為剪力墻薄壁筒，外筒是框筒。薄壁筒，外筒是框筒。212022-5-5

14、（3）成束筒結構體系成束筒結構體系又稱為組合筒結構體系。在平面內設置多個筒體又稱為組合筒結構體系。在平面內設置多個筒體組合在一起，形成整體剛度很大的結構形式。建筑結組合在一起，形成整體剛度很大的結構形式。建筑結構內部空間也較大，平面可以靈活劃分，適用于多功構內部空間也較大，平面可以靈活劃分，適用于多功能、多用途的超高層建筑。能、多用途的超高層建筑。 222022-5-5圖8.4a 筒體結構 232022-5-5圖18.4b 筒體結構242022-5-5 圖圖18.4c 幾種筒體結構透視圖幾種筒體結構透視圖 （a）框架核心筒結構；（）框架核心筒結構；（ b）筒中筒結構；（）筒中筒結構；（c）成束

15、筒結構）成束筒結構 252022-5-5巨型結構巨型結構由兩級結構組成，一般有由兩級結構組成，一般有巨型框架結構巨型框架結構和和巨型桁架結構巨型桁架結構，見圖，見圖18.5。巨型框架結構巨型框架結構由樓梯、電梯井組成大尺寸箱形截由樓梯、電梯井組成大尺寸箱形截面巨型柱，有時也可以是大截面實體柱，每隔若干層面巨型柱，有時也可以是大截面實體柱，每隔若干層設置一道設置一道12層樓高的巨型梁，它們組成剛度極大的層樓高的巨型梁，它們組成剛度極大的巨型框架，是承受主要的水平力和豎向荷載的一級結巨型框架，是承受主要的水平力和豎向荷載的一級結構；上下層巨型框架梁之間的樓層梁柱組成二級結構，構；上下層巨型框架梁之

16、間的樓層梁柱組成二級結構，其荷載直接傳遞到一級結構，其自身承受的荷載較小，其荷載直接傳遞到一級結構，其自身承受的荷載較小，構件截面較小，增加了建筑布置的靈活性和有效使用構件截面較小，增加了建筑布置的靈活性和有效使用面積。面積。 五、五、 巨型結構體系巨型結構體系 262022-5-5巨型桁架結構以大截面的豎桿和斜桿組成懸臂巨型桁架結構以大截面的豎桿和斜桿組成懸臂桁架，主要承受水平和豎向荷載。樓層豎向荷載通桁架，主要承受水平和豎向荷載。樓層豎向荷載通過樓蓋、梁和柱傳遞到桁架的主要桿件上。過樓蓋、梁和柱傳遞到桁架的主要桿件上。此外，其他高層建筑結構體系如懸掛結構體系、此外，其他高層建筑結構體系如懸

17、掛結構體系、板柱結構體系等也得到了應用。但目前最廣泛的還板柱結構體系等也得到了應用。但目前最廣泛的還是框架、剪力墻、框架剪力墻和筒體結構體系。是框架、剪力墻、框架剪力墻和筒體結構體系。272022-5-5圖8.5 巨型結構 282022-5-5292022-5-58.3 高層建筑的垂直交通高層建筑的垂直交通電梯電梯通常由通常由轎廂（電梯廂）、電梯井道及運載設轎廂（電梯廂）、電梯井道及運載設備備三部分組成。電梯轎廂供載人或載貨物之用，要求三部分組成。電梯轎廂供載人或載貨物之用，要求造型美觀，經久耐用，轎廂沿導軌滑行。電梯井道內造型美觀，經久耐用，轎廂沿導軌滑行。電梯井道內的平衡錘由金屬塊疊合而成

18、，用吊索與轎廂相連保持的平衡錘由金屬塊疊合而成，用吊索與轎廂相連保持轎廂平衡。運載設備包括動力、傳動及控制系統三部轎廂平衡。運載設備包括動力、傳動及控制系統三部分。分。一、一、 電梯的組成電梯的組成 302022-5-5根據電梯的運行特點，要求建筑設有根據電梯的運行特點，要求建筑設有井道、地井道、地坑和機房坑和機房三部分。三部分。（1）井道的大小應根據電梯的型號、機器設備井道的大小應根據電梯的型號、機器設備的大小及檢修的需要確定，同時考慮施工誤差，井的大小及檢修的需要確定，同時考慮施工誤差，井道尺寸每邊按每道尺寸每邊按每10層放大層放大10mm；（2）地坑位于井道最底部，考慮電梯停靠時的地坑位于井道最底部，考慮電梯停靠時的沖力，