高層建筑結構1高層建筑結構第九章超高層結構設計9.1超高層建筑的特點9.2組合構件設計9.3組合結構設計

熊海貝

教授，一級注冊結構工程師同濟大學土木工程學院結構防災減災工程系

xionghaibei@

高層建筑結構2問：你知道哪些世界知名的超高層建筑？是否了解它們分別是什么結構體系？多少米以上屬于超高層建筑？超高層建筑對于社會有什么意義？是否應該大量建造？超高層建筑建造過程中需要考慮的因素有哪些？

高層建筑結構3第九章超高層結構設計第九章超高層結構設計

高層建筑結構4【學習目標】通過本章的學習，掌握超高層組合結構的構成和特點，掌握不同構件之間力的傳遞路徑及協(xié)同作用機制，掌握型鋼與混凝土組合截面的構成及受力特點，通過經(jīng)典超高層結構案例，了解超高層組合結構的布置原則、結構反應、構件承載力驗算方法和構造要求?！緦W習方法】學習本章節(jié)學習時重在對結構體系的宏觀了解，學習超高層復雜結構體系的傳力路線分析，厘清組合構件和組合結構的區(qū)別，了解組合結構的設計方法，以及組合結構的設計思路。并通過經(jīng)典案例的學習思考和分析超高層建筑結構與高層建筑結構設計的特點，融會貫通前述章節(jié)的學習內容。9.1.1超高層建筑的功能需求9.1超高層建筑的特點功能需求：有效面積占有率設備空間占有率車位面積交通流向綠化率超高層建筑是城市發(fā)展的需要，也是城市發(fā)展的象征。這里，超高層建筑特指250m及以上的高層建筑。

高層建筑結構5第九章超高層結構設計需求往往是矛盾的，如何權衡各項需求，在有限的面積里找到最好的解決方案，是建筑師與結構工程師需要共同面對和完成的任務。9.1.2超高層建筑的成本控制成本：結構成本一般占總體建造成本的20%~30%（>50層時，1/3為橫向抗側力結構體系，1/3為樁和地下室，1/3為樓屋蓋）外立面的建造成本可能占總成本的一半或更多，這取決于它的復雜性和構成方式另一部分是電梯、通風、給排水、信息系統(tǒng)、空調系統(tǒng)和消防安全系統(tǒng)等的設備和安裝費等不考慮土地成本多層建筑成本<高層建筑成本<超高層建筑成本

高層建筑結構6第九章超高層結構設計投入產(chǎn)出比：盡可能提高樓層可使用面積是最為重要的1.合理的抗側力結構體系2.完美的建筑表現(xiàn)力3.輕質高強的材料4.高效的施工方法9.1.3超高層建筑的結構特點對于超高層建筑，高度起著決定性的主導作用。其結構特點表現(xiàn)在以下幾個方面：結構更柔。P-△效應更大。動力效應更明顯。風荷載動力效應不容忽視。地震作用下的速度和位移反應加劇。

高層建筑結構7第九章超高層結構設計因此，要滿足建筑功能需求，結構抗震抗風性能優(yōu)越，在自重增大有限的前提下顯著提高結構的承載力和剛度，超高層建筑廣泛采用了組合結構體系。9.1.4組合結構的受力特點①兩種或多種材料形成的組合構件即構件的截面由鋼筋混凝土、型鋼、復合材料等組合而成，如鋼骨混凝土構件或鋼管混凝土構件組成的結構體系。

高層建筑結構8第九章超高層結構設計型鋼混凝土柱鋼管混凝土柱組合構件最重要的是確保兩者協(xié)同受力。因此，在型鋼的表面需焊接剪力鍵，增大型鋼與混凝土之間的粘結力，確保構件在變形時滿足平截面假定，即兩種材料的變形是協(xié)調的。9.1.4組合結構的受力特點②兩種或多種不同材料構件組合而成的結構即結構由鋼筋混凝土構件、型鋼構件或承重玻璃構件、承重復合材料構件，以及上述組合構件等組成的結構，如鋼柱、鋼伸臂桁架和型鋼混凝土核心筒組成的鋼-混凝土組合結構體系，正交膠合木剪力墻與混凝土核心筒組成的木-混凝土組合結構體系等。

高層建筑結構9第九章超高層結構設計9.1.4組合結構的受力特點優(yōu)點：集中優(yōu)勢，取長補短，建造性能優(yōu)越的結構體系。主要表現(xiàn)在每種材料得以充分利用，形成的組合構件或組合結構剛度大、自重輕、受力合理、性能優(yōu)越

高層建筑結構10第九章超高層結構設計圖示為上海中心大廈某一加強區(qū)的結構體系。型鋼混凝土核心筒與巨型柱通過型鋼伸臂桁架形成強大抗側力體系型鋼環(huán)帶桁架加強巨型柱之間的整體工作性能提供良好抗扭轉性能樓面鋼梁將豎向樓面荷載傳遞到懸掛柱上。9.2組合構件設計型鋼混凝土結構又稱鋼骨混凝土、勁性鋼筋混凝土結構，是指柱、梁等構件，用型鋼作骨架，外包鋼筋混凝土所形成的結構。就結構的受力性能而言，型鋼混凝土結構基本屬于鋼筋混凝土結構的范疇。

高層建筑結構11第九章超高層結構設計本章節(jié)僅對組合構件的設計方法做簡單介紹，更為詳細和深入的內容請參考和學習結構設計規(guī)范或技術標準，以及相關教科書。9.2組合構件設計

高層建筑結構12第九章超高層結構設計思考：1）理論依據(jù)

2）計算假定

3）適用范圍

4）構造措施

5）與鋼筋混凝土構件設計的相同點和不同點增強型鋼與混凝土共同工作的措施有：（1）采用實腹式型鋼；（2）型鋼翼緣設置剪切連接件；（3）配置縱向鋼筋和箍筋，加強對混凝土的約束。

高層建筑結構13第九章超高層結構設計9.2.1型鋼混凝土梁的設計

高層建筑結構14第九章超高層結構設計9.2.1型鋼混凝土梁的設計正截面受彎承載力計算

斜截面受剪承載力的計算（基于型鋼混凝土梁的剪壓破壞）

以上公式適用于非抗震設計注意抗震設計和非抗震設計的區(qū)別，計算假定我國有關規(guī)范的編制依據(jù)變形協(xié)調模型，變形協(xié)調模型假定型鋼與混凝土變形協(xié)調，即構件截面在受力過程中始終符合平截面假定。

高層建筑結構15第九章超高層結構設計9.2.2型鋼混凝土柱的設計

高層建筑結構16第九章超高層結構設計9.2.2型鋼混凝土柱的設計柱斜截面抗剪承載力計算（充滿型實腹型鋼）由鋼筋混凝土和型鋼兩部分的斜截面受剪承載力組成，在計算中型鋼部分對受剪承載力的貢獻中考慮型鋼腹板部分的受剪承載力。同時考慮軸向壓力對受剪承載力的有利影響。

柱偏心受壓正截面承載力計算（充滿型實腹型鋼）

高層建筑結構17第九章超高層結構設計9.2.3鋼管混凝土構件的設計優(yōu)點良好的塑性抗震性能施工簡單，可大大縮短工期耐火性能優(yōu)于鋼柱等特點

高層建筑結構18第九章超高層結構設計9.2.3鋼管混凝土構件的設計圓形鋼管混凝土最適宜用作軸心受壓和銷偏心受壓構件；混凝土處于三向受壓狀態(tài)，具有更高的抗壓強度和變形能力。鋼管壁的穩(wěn)定性增強，承載力的潛力也得到充分利用。

高層建筑結構19第九章超高層結構設計9.2.3鋼管混凝土構件的設計短柱的軸向受壓承載力計算且在任何情況下均應滿足：

以軸心受壓短柱的公式為基礎，考慮長細比、偏心率對承載力影響，得到不同類型鋼管混凝土柱承載力的計算公式

高層建筑結構20第九章超高層結構設計9.2.3鋼管混凝土構件的設計1.偏心影響的承載力折減系數(shù)2.長細比影響的承載力折減系數(shù)

高層建筑結構21第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計型鋼混凝土框架節(jié)點：1.型鋼混凝土柱與型鋼混凝土梁組成的節(jié)點2.型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁組成的節(jié)點3.型鋼混凝土柱與鋼梁組成的節(jié)點各類節(jié)點都需要保證在梁端出現(xiàn)塑性鉸后，節(jié)點不發(fā)生脆性剪切破壞。根據(jù)型鋼混凝土梁柱節(jié)點試驗，其受剪承載力由混凝土、箍筋和型鋼所組成。節(jié)點受剪承載力計算

高層建筑結構22第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計1.型鋼混凝土柱與型鋼混凝土梁連接的梁柱節(jié)點一級抗震等級

二級抗震等級

節(jié)點受剪承載力計算

高層建筑結構23第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計2.型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接的梁柱節(jié)點一級抗震等級

二級抗震等級

節(jié)點受剪承載力計算

高層建筑結構24第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計3.型鋼混凝土柱與鋼梁連接的梁柱節(jié)點一級抗震等級

二級抗震等級

節(jié)點受剪承載力計算

高層建筑結構25第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計節(jié)點處梁柱受彎承載力的控制1.當梁為型鋼混凝土梁或鋼梁時,需滿足

高層建筑結構26第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計節(jié)點處梁柱受彎承載力的控制2.當梁為鋼筋混凝土梁、柱為型鋼混凝土柱時,需滿足

高層建筑結構27第九章超高層結構設計9.2.4型鋼混凝土的梁柱節(jié)點設計構造要求為防止混凝土截面過小，造成節(jié)點核心區(qū)混凝土承受過大的斜壓力，以致使節(jié)點混凝土被壓碎，根據(jù)型鋼混凝土小剪跨的靜力剪切試驗結果，并考慮反復荷載的不利影響，型鋼混凝土框架節(jié)點受剪的水平截面限制條件為：

9.3組合結構設計

高層建筑結構28第九章超高層結構設計超高層建筑抗側力體系框架-核心筒-伸臂桁架結構支撐桁架結構超高層巨型結構。。。9.3.1超高層組合結構體系組成這些結構體系的基本抗側力單元是型鋼（鋼板）混凝土核心筒、型鋼（鋼管）混凝土巨型柱、伸臂桁架、環(huán)帶桁架和外圍巨型支撐等。9.3組合結構設計

高層建筑結構29第九章超高層結構設計9.3.2超高層組合結構重要部件型鋼混凝土核心筒：根據(jù)建筑功能要求居于平面近似中心位置采用剪力墻圍合形成的內筒。筒體是其結構內部最重要的抗側力構件,所以核心筒的設計是結構抗震性能的重點。

高層建筑結構30第九章超高層結構設計9.3.2超高層組合結構重要部件伸臂桁架：剛度很大、連接內筒和外柱的實腹梁或桁架，通常是沿高度選擇一至幾層布置伸臂構件。設置目的：增大外框架柱的軸力，增大外框架的抗傾覆力矩，增大結構抗側剛度，減小側移。

高層建筑結構31第九章超高層結構設計9.3.2超高層組合結構重要部件箱型梁腹桿桁架腹桁架伸臂桁架按照材料不同，分別有鋼、鋼混凝土組合、鋼筋混凝土三類，主要是指采用斜腹桿桁架、實腹梁（或整層箱形梁）、空腹桁架等水平伸臂構件，一般布置在核心筒與外框架柱之間起連接作用。

高層建筑結構32第九章超高層結構設計9.3.2超高層組合結構重要部件環(huán)帶桁架一般是指與伸臂桁架和巨柱相連接形成加強層，共同抵抗側向風荷載或地震作用，同時樓層荷載通過環(huán)帶桁架傳至豎向構件，起到轉換作用。環(huán)帶桁架是水平構件的重要組成部分，一般每隔若干層設置1層或3層樓高的環(huán)帶桁架作為加強層。

高層建筑結構33第九章超高層結構設計9.3.2超高層組合結構重要部件巨型結構系統(tǒng)：包括位于角部的巨型柱和連接巨型柱的巨型斜撐巨型柱的結構形式通常為巨大的實腹鋼骨混凝土柱、空間格構式桁架或筒體，一般位于建筑物角部，承擔帶狀桁架的端部荷載。巨型斜撐包括焊接箱形截面鋼結構，并填充混凝土以增加剛度和阻尼。9.3組合結構設計

高層建筑結構34第九章超高層結構設計9.3.3案例1—深圳平安中心大廈深圳平安金融中心深圳市占地面積18932m2總建筑面積460000m2主塔樓地上118層，地下5層，主體結構高度為597m，建筑總高度達660m主塔樓以甲級寫字樓為主，集商業(yè)、觀光、娛樂、會議中心及交易五大功能區(qū)于一身

高層建筑結構35第九章超高層結構設計9.3.3案例1—深圳平安中心大廈主塔樓平面為四角內縮的正方形首層平面尺寸約為56m×56m，樓層平面尺寸隨著塔樓高度的增加而逐漸縮小，在100層樓面以上收至約46m×46m中央核心筒內含所有垂直交通運輸設備和豎井等，平面尺寸為32m×32m

高層建筑結構36第九章超高層結構設計9.3.3案例1—深圳平安中心大廈結構體系：“勁性鋼筋混凝土核心筒-鋼外伸臂巨型結構-型鋼混凝土巨柱外框架+斜撐、V撐及周邊桁架”

高層建筑結構37第九章超高層結構設計9.3.3案例1—深圳平安中心大廈型鋼-鋼骨混凝土核心筒:內筒為型鋼-鋼骨混凝土核心筒體，平面尺寸為32m×32m，墻體角部和洞邊處均埋設巨型鋼柱，核心筒外墻由地下室5層到頂層，其中地下5層～地上12層采用內置鋼板剪力墻，周邊設置型鋼柱、鋼梁約束型鋼混凝土巨柱:巨柱外框架含有8根型鋼混凝土巨柱，為了與建筑平面保持的美觀協(xié)調，巨柱的截面形狀設計為角部略有調整的長方形斜撐、V撐及周邊桁架:沿樓層高度均勻設置了6道空間雙層帶狀鋼桁架、1道單層帶狀鋼桁架以及7道單角桁架，分別位于每區(qū)的避難層/機電層，帶狀桁架和單角桁架將巨柱聯(lián)系起來組成外圍巨型框架，承擔大部分傾覆力矩

高層建筑結構38第九章超高層結構設計9.3.3案例1—深圳平安中心大廈鋼外伸臂巨型結構為了增大結構的抗側剛度和結構的整體性，沿塔樓高度方向設置四道鋼外伸臂巨型結構

高層建筑結構39第九章超高層結構設計9.3.4案例2—上海中心大廈上海中心大廈：主樓地上

124層，建筑高度達到632米，外觀呈螺旋式上升，建筑表面的開口由底部旋轉貫穿至頂部，隨著高度的升高，每層扭曲近1度，這種設計能夠延緩風流

高層建筑結構40第九章超高層結構設計9.3.4案例2—上海中心大廈大廈采用巨型框架—核心筒—環(huán)形伸臂桁架組合結構形式

高層建筑結構41第九章超高層結構設計9.3.4案例2—上海中心大廈抗側力體系由三重結構體系組成:第一重:巨型柱、柱間連接梁和環(huán)形桁架組成的巨型框架結構第二重:鋼板剪力墻和鋼筋混凝土剪力墻組成的核心筒結構第三重:型鋼伸臂桁架和型鋼連接梁組成的核心筒和巨型柱框架結構的連接部分抗側力結構體系圖

高層建筑結構42第九章超高層結構設計9.3.4案例2—上海中心大廈1.巨型柱巨型柱包含8根巨型柱和4根角柱。巨型柱結構不僅承擔結構的豎向荷載，也在產(chǎn)生水平荷載時共同協(xié)調承擔一部分由核心筒傳遞的水平荷載。2.核心筒結構核心筒結構為主要的抗側力構件，主要承擔由內筒和外筒樓板傳遞來的豎向荷載以及由風和地震引起的剪力和傾覆力矩。3．伸臂桁架伸臂桁架貫穿了整個核心筒剪力墻，與外框架柱相連，能有效提高巨型框架占結構總體抗傾覆力矩的比例。每道伸臂桁架均設置了環(huán)帶桁架以傳遞周邊次框架柱的豎向荷載至周邊外框架柱。

高層建筑結構43第九章超高層結構設計9.3.5案例3—阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔迪拜哈利法塔是目前世界上最高的建筑，高度為828米，其中混凝土高度為601米。基礎底面埋深為-30米，樁尖深度為-70米。有效樓層162層，建筑面積526700m2，塔樓建筑面積344000m2，總造價為15億美元。

高層建筑結構44第九章超高層結構設計9.3.5案例3—阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔1.結構平面布置哈利法塔采用下部混凝土結構、上部鋼結構的全新結構體系。平面布置為三叉形平面，可以取得強大的側向剛度。整個抗側力體系是一個豎向帶扶壁的核心筒。中心閉合六邊形核心筒如鋼管截面，提高良好的抗扭作用。核心筒得到三個翼翅上的6道縱墻扶壁加強；而縱墻又得到分戶橫墻加強。結構平面示意圖

高層建筑結構45第九章超高層結構設計9.3.5案例3—阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔2.結構豎向布置哈利法塔從基礎到601m高度采用型鋼混凝土剪力墻體系；601以上采用空間鋼桁架結構，其中601~760m為帶斜撐的鋼框架，760米以上是可伸縮的鋼塔架尖頂。整體結構豎向布置連續(xù)，抗側剛度下部大，隨著高度的增高逐步減小，建筑外形與結構受力完美結合。3.混凝土結構設計混凝土結構設計按美國規(guī)范

ACI318-02進行。混凝土強度等級：127層以下C80；127層以上C60。C80混凝土90d彈性模量E=43800N/mm2。材料選用見第三章案例相關內容結構進行了詳細的分析和計算。

高層建筑結構46第九章超高層結構設計9.3.5案例3—阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔4.鋼結構設計601m以上是帶交叉斜撐的鋼框架，它承受重力、風力和地震作用。鋼框架逐步收進，從核心筒六邊形逐漸收進到頂部小三角形，最后只剩直徑為1200mm的桅桿。這根桅桿是為了保持建筑高度世界第一高樓而專門設計的，它可以從下面接長，不斷頂升。5.抗風設計對建筑立面的收進和建筑朝向進行了優(yōu)化以減少風荷載的不利影響。風洞模擬試驗顯示，施加在塔樓平面翼翅尖端的風力比施加在翼翅側邊的風力對結構的影響小，這是流體劈裂效應的結果。高層建筑的未來

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我們共同的課題2023/12/2847熊海貝2019-高層建筑結構高層建筑結構48高層建筑結構第十章新型高層建筑10.1高層木與木混合結構建筑10.2高層減震建筑10.3高層隔震建筑

10.4地震可恢復功能高層建筑

熊海貝

教授，一級注冊結構工程師同濟大學土木工程學院結構防災減災工程系

xionghaibei@

高層建筑結構49問：你知道中國最高的木結構建筑是什么嗎？有多高？你了解哪些木結構高層建筑？它們有什么特點？分別是什么結構體系？高層結構的減震和其他結構最大的區(qū)別是什么？你了解過哪些隔震結構？他們是如何發(fā)揮作用？暢想一下可恢復功能結構應該是什么樣子？

高層建筑結構50第十章新型高層建筑

高層建筑結構51【學習目標】通過本章的學習，了解新型高層建筑采用的新材料、新結構、新技術，了解目前最具代表性的高層木結構和木混合結構、減震高層建筑、隔震高層建筑，以及功能可恢復高層建筑的設計理念和設計原則?！緦W習方法】面向未來，人類需要健康發(fā)展，人類賴以生存的環(huán)境需要可持續(xù)發(fā)展，是否有更好的材料可以用以建設高層建筑？是否可以在設計中通過減少地震作用或風作用確保材料節(jié)省，建筑安全？是否可以建造具有韌性的高層建筑，在大震后不留下難以修復的損壞？節(jié)約材料、選用可再生材料可以減少建造過程對環(huán)境的不利影響。這一章的內容是引子，期待每一位讀者讀后進一步思考，在今后的學習和工作中創(chuàng)新發(fā)展，建造安全、綠色、環(huán)保的高層建筑。第十章新型高層建筑10.1.1高層木與木混合結構體系10.1高層木與木混合結構建筑

高層建筑結構52第十章新型高層建筑目前對高層木和木混合結構建筑的定義一般以層數(shù)或高度為標準：①按層數(shù)分類時，指地面上層數(shù)不低于6層的木及木混合結構建筑；②按高度分類時，指建筑高度大于27m的木結構住宅建筑、以及建筑高度大于24m的非單層木結構公共建筑和其他民用木結構建筑。10.1.1高層木與木混合結構體系

高層建筑結構53第十章新型高層建筑項目名稱建造地點層數(shù)結構體系建筑用途建成時間默里格羅夫大廈（MurrayGrove）英國倫敦9CLT剪力墻結構住宅2009布德波特大廈（BirdportHousing）英國倫敦8CLT剪力墻結構+首層混凝土結構住宅2010霍茲大廈（Holz8）德國巴德艾比林8CLT剪力墻+混凝土核心筒商/住2011壹號生態(tài)塔（LifeCycleTowerOne）奧地利多恩比恩8CLT剪力墻+膠合木梁柱+混凝土核心筒商業(yè)2012復地大廈（Forté）澳大利亞墨爾本10CLT剪力墻結構住宅2012契尼迪坎比亞門托大廈（CennidiCambiamento）意大利米蘭9CLT剪力墻結構住宅2012特里特大廈（Treet）挪威卑爾根14膠合木梁柱支撐+CLT木模塊+混凝土樓板加強層住宅2015布洛克學生公寓（BrockCommons）加拿大溫哥華18膠合木柱+CLT樓板+混凝土筒體住宅2017歐瑞均公寓（OrigineCondominiumTower）加拿大魁北克13CLT剪力墻結構+首層混凝土結構住宅2018維也納大廈（HOHOTower）奧地利維也納24CLT剪力墻結構+混凝土核心筒住宅2018湖之塔大廈（Mj?st?rnet）挪威布魯蒙達爾18膠合木梁柱支撐+CLT墻體+混凝土樓板加強層商/住201910.1.1高層木與木混合結構體系

高層建筑結構54第十章新型高層建筑高層純木結構:輕型木結構、木框架支撐結構、木框架剪力墻結構及正交膠合木剪力墻結構，其承重構件均采用木材或木材制品制成；高層木混合結構:木結構構件與鋼結構構件或鋼筋混凝土結構構件混合承重，主要包括下部為混凝土結構或鋼結構、上部為純木結構的上下混合木結構以及混凝土核心筒木結構。10.1.1高層木與木混合結構體系

高層建筑結構55第十章新型高層建筑特點：①自重輕，對風荷載敏感。②自重輕，高寬比限值小。③節(jié)點連接較弱。④木樓板出平面剛度小，對人行振動敏感。⑤木材彈性模量較小，橫紋抗壓變形和順紋蠕變較大。⑥木結構因結構自重輕，因此地震作用明顯減小。⑦木材是可燃材料，應注重防火及抗火性能設計。10.1.2高層木與木混合結構設計要點

高層建筑結構56第十章新型高層建筑設計理念與普通高層建筑設計方法基本一致承載能力、剛度、延性要求設計時需注意：高度與高寬比的選擇（木材抗側性能相對較低，蠕變性能等）連接節(jié)點的選擇及其假定（整體性及延性）木材與其他材料的共同工作和長期性能木結構與其他結構的相互作用樓板平面假定與抗側力分配分析模型（暫未有成熟的計算軟件）10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構57第十章新型高層建筑18層學生公寓（BrockCommons）BrockCommons學生公寓位于加拿大英屬哥倫比亞大學內，建筑物高度53m，共18層，建筑寬度15m、長度56mBrockCommons公寓采用雙混凝土核心筒作為抗側力體系，而四周的木結構柱僅承受豎向荷載，結構傳力路徑清晰。10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構58第十章新型高層建筑18層學生公寓（BrockCommons）木結構部分采用平臺式裝配建造方式，即每層木柱在樓板處不連續(xù)，每根木柱工廠施工，現(xiàn)場安裝10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構59第十章新型高層建筑18層學生公寓（BrockCommons）CLT木樓板與混凝土剪力墻水平向的連接采用100mm寬鋼拉帶，以有效傳遞樓板傳來的水平作用力；CLT樓板與混凝土剪力墻豎向連接采用角鋼支撐，金屬角固定在鋼混凝土墻上，樓蓋擱置在角鋼上，可調節(jié)因混凝土和木材蠕變性能的差異造成的豎向變形差10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構60第十章新型高層建筑18層學生公寓（BrockCommons）消防工程是該項目的重點:為確保木的消防水平不低于對同規(guī)模不可燃（即混凝土）建筑，采取了兩道消防策略:主動消防+被動消防此外，該項目還采取了全過程虛擬設計和施工模擬，通過建立綜合三維虛擬模型，實現(xiàn)了多工種協(xié)調、碰撞檢查、工料估算、四維規(guī)劃和排序、可施工性審核以及數(shù)字化制造，充分體現(xiàn)了信息化建造的優(yōu)勢10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構61第十章新型高層建筑挪威Treet大廈Treet大廈建成于2014年，共14層，高度為52.8m，包含64個公寓單元，是當時世界最高的現(xiàn)代木結構建筑。10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構62第十章新型高層建筑挪威Treet大廈采用膠合木框架支撐結構體系豎向荷載:主要由框架梁柱承受并傳遞水平荷載:主要由斜撐和木框架承擔中部采用CLT板作為電梯井及部分內墻通過第5層、第10層及屋頂?shù)募訌妼犹岣呓Y構的抗側剛度,加強層采用預制混凝土板和環(huán)帶桁架組成。10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構63第十章新型高層建筑挪威Treet大廈很好地體現(xiàn)了木結構建筑的優(yōu)勢——裝配化：①結構在建造時均采用標準化的內嵌鋼板螺栓節(jié)點②結構創(chuàng)新性地采用了預制化模塊化單元建造內嵌鋼板螺栓連接節(jié)點建造過程10.1.3高層木與木混合結構案例

高層建筑結構64第十章新型高層建筑挪威Treet大廈Treet大廈所處的卑爾根市設計地震加速度為0.7m/s2，而設計風壓為1.26kN/m2，因此結構設計時以抗風設計為主，主要通過以下幾點保證結構的抗風性能：（1）通過理論計算與試驗測試優(yōu)化結構設計（2）采用分析軟件建立了精細化有限元分析模型（3）同時考慮了風荷載的動力效應與靜力效應求得結構的最大側向位移為71mm，約為結構總高度的1/634，可滿足規(guī)范要求限值1/500，因此結構的抗風設計可滿足規(guī)范要求。10.1.4未來超高層木-混合結構發(fā)展趨勢

高層建筑結構65第十章新型高層建筑木-鋼組合結構、木-混凝土組合結構是超高層木結構發(fā)展的方向10.1.4未來超高層木-混合結構發(fā)展趨勢

高層建筑結構66第十章新型高層建筑英國PLP建筑事務所和劍橋大學建筑系正在設計一幢高1000英尺（304.8m）的木結構摩天大樓“橡木塔”(OakwoodTower)

?？箓攘w系為膠合木巨型桁架體系，中部桁架筒體，房屋底部和下部尚有四個木框架圍合，形成高效的抗傾覆體系。

立面效果圖

鳥瞰效果圖

抗側力體系示意圖10.1.4未來超高層木-混合結構發(fā)展趨勢

高層建筑結構67第十章新型高層建筑日本住友林業(yè)公司提出2041年在東京建造高度為350m的鋼木結構。該方案平面呈回字形，可有效控制建筑的高寬比，且中心花園可以有充足的采光和通風。大樓的主體結構采用鋼支撐-木框架結構，全部約45.5萬平方米的樓面將全部采用日本櫸木制成的正交膠合木墻板。

立面效果圖

抗側力體系局部效果圖10.1.4未來超高層木-混合結構發(fā)展趨勢

高層建筑結構68第十章新型高層建筑同濟大學熊海貝團隊立足我國國情，提出了一種混凝土框筒-木模塊混合結構體系概念:混凝土框架-筒體結構為主結構，木模塊單體為子結構，形成混凝土與木的組合結構體系。其特點是混凝土主結構的樓層高度約10m左右，木模塊高度略低于10m，為三層單體。主要抗側力體系和豎向受力體系均為混凝土結構，木模塊子結構僅自承重。新型高層木-混凝土混合結構體系概念圖10.1.4未來超高層木-混合結構發(fā)展趨勢

高層建筑結構69第十章新型高層建筑以同樣功能的高層混凝土框筒結構（100m，30層）的對比分析，該結構具有以下優(yōu)點：①在高密度城市，最大化使用木（竹）結構材以部分替代混凝土材料和鋼材；②充分發(fā)揮混凝土框筒結構的抗側力性能，促進超高層木組合結構的發(fā)展；③每三層高度設置混凝土樓板，有效提升木（竹）結構的防火性能；④子結構為木結構，有效減輕自重，可大幅減少地基基礎的建造成本；⑤木模塊工廠建造現(xiàn)場安裝，有效提升施工建設速度；⑥與相同功能的純混凝土高層建筑相比，有效減少對生命周期內對環(huán)境的不利影響。10.2.1減震結構10.2高層減震建筑

高層建筑結構70第十章新型高層建筑結構減震技術是在結構的某些部位設置耗能元件，通過耗能元件產(chǎn)生摩擦、彎曲(或剪切、扭轉)、彈塑(或黏滯、黏彈)性滯回變形等來耗散或吸收地震輸入結構中的能量，以減小主體結構地震反應，從而避免結構產(chǎn)生破壞或倒塌，達到減震控震的目的。根據(jù)是否需要輸入外部能量，減震技術大體分為：被動控制技術、主動控制技術和半主動控制技術。10.2.1減震結構10.2高層減震建筑

高層建筑結構71第十章新型高層建筑被動控制技術是在結構中設非結構構件的耗能元件即阻尼器，結構振動使耗能元件被動地往復相對變形或者在耗能元件間產(chǎn)生往復運動的相對速度、位移和加速度，從而耗散結構振動的能量、減輕結構的動力反應。近年來常見的被動耗能元件大體上可以分為三類：位移相關型耗能元件：例如金屬屈服型阻尼器、摩擦型阻尼器速度相關型耗能元件：例如黏滯阻尼器、黏彈性阻尼器調諧吸振型耗能元件：例如調諧質量阻尼器、調諧液體阻尼器10.2.1減震結構10.2高層減震建筑

高層建筑結構72第十章新型高層建筑主動控制技術需要實時測量結構反應或環(huán)境干擾，采用算法在精確的結構模型基礎上運算和決策最優(yōu)控制力，最后作動器在的外部能量輸入下實現(xiàn)控制力。在結構反應觀測基礎上實現(xiàn)的主動控制稱為反饋控制，而在結構環(huán)境干擾觀測基礎上實現(xiàn)的主動控制則稱為前饋控制。主動控制裝置：1.主動控制作動器驅動的調諧質量阻尼器2.主動斜撐主動錨索系統(tǒng)10.2.1減震結構10.2高層減震建筑

高層建筑結構73第十章新型高層建筑半主動控制技術的原理與主動控制技術的基本相同，只是實施控制力的作動器需要少量的能量調節(jié)以便使其主動地利用結構動的往復相對變形或相對速度，盡可能地實現(xiàn)主動最優(yōu)控制力。半主動控制作動器通常是被動的剛度或阻尼裝置與機械式主動調節(jié)器復合的控制系統(tǒng)。常見的半主動控制裝置：1.主動變剛度系統(tǒng)2.主動變阻尼系統(tǒng)10.2.2高層建筑減震設計要點10.2高層減震建筑

高層建筑結構74第十章新型高層建筑高層建筑減震設計方法大體與普通高度建筑減震設計方法相同。常見的方法有：1.基于附加阻尼比的設計方法2.基于能力譜的設計方法3.基于位移的設計方法4.性能優(yōu)化設計方法10.2.2高層建筑減震設計要點

高層建筑結構75第十章新型高層建筑基于附加阻尼比的設計方法：首先通過振型分解反應譜法分析，求得結構滿足性能目標所需的附加阻尼比。在此基礎上，依據(jù)減震概念設計的原則合理布置阻尼器，確定各層阻尼器的阻尼力以實現(xiàn)目標附加阻尼比，進一步確定各層阻尼器的數(shù)量和參數(shù)。優(yōu)點：基于附加阻尼比的減震設計方法原理清晰、步驟簡單，能夠很好地與我國建筑抗震設計規(guī)范對接，且無需大量迭代工作，因此廣泛應用于我國工程實踐當中。適用范圍：該方法主要適用于附加剛度可以忽略、以提供附加阻尼為主的阻尼器。10.2.2高層建筑減震設計要點

高層建筑結構76第十章新型高層建筑能力譜方法：①對結構進行推覆分析得到其推覆曲線，即基底剪力-頂點位移關系曲線；②通過推覆曲線得到假定頂點位移下結構的等效阻尼比；③將推覆曲線轉換為能力譜曲線，將反應譜曲線轉換為需求譜曲線，兩曲線的交點得到頂點位移，若其與假定值相差較大，則需通過反復迭代以實現(xiàn)收斂；④按照確定的結構頂點位移下各結構構件的割線剛度，進行模態(tài)分析和振型組合，得到結構最終的頂點位移和層間位移；⑤根據(jù)性能目標確定初步減震方案和需求附加阻尼比，進而確定阻尼器類型、數(shù)量、參數(shù)和布置位置。10.2.2高層建筑減震設計要點

高層建筑結構77第十章新型高層建筑基于位移的減震設計方法：1.首先根據(jù)規(guī)范或者性能需求確定目標位移。2.假定阻尼器提供給結構的附加阻尼比。3.將結構等效為單自由度體系，根據(jù)目標位移或目標位移減震率在反應譜曲線上確定減震結構的等效周期，確定減震結構的等效剛度。4.配置相應數(shù)量和參數(shù)的阻尼器以滿足減震結構等效剛度的要求，實現(xiàn)減震初步設計。5.進行減震結構的抗震計算分析，計算當前設計下阻尼器實際提供的附加阻尼比，如果該值與設計初期的假定值不一致，則重新假定阻尼器的附加阻尼比，重復上述流程，直到實現(xiàn)收斂為止。6.最后，驗算減震結構在不同地震水準下的位移，必要時可對減震方案進行微調。10.2.2高層建筑減震設計要點

高層建筑結構78第十章新型高層建筑結構主動、半主動控制系統(tǒng)設計：傳感器系統(tǒng)設計：包括傳感器類型選擇、數(shù)量和位置等參數(shù)的設計，將直接影響系統(tǒng)的狀態(tài)輸出、反饋和控制性能。控制器系統(tǒng)設計：包括作動器數(shù)量、位置以及作動器出力等參數(shù)的設計，將直接影響系統(tǒng)的控制效果，是控制系統(tǒng)設計的核心問題。作動器出力設計：是在給定作動器數(shù)量和位置的前提下，以實現(xiàn)系統(tǒng)預期的控制效果為目標來合理地確定作動器出力與系統(tǒng)狀態(tài)或輸出的關系以及各個作動器出力的具體量值。10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構79第十章新型高層建筑1.被動控制技術1）金屬屈服型阻尼器金屬阻尼器利用金屬材料進入塑性后滯回性能良好的特點，在結構發(fā)生變形前先行屈服，以耗散大部分地面運動傳遞給結構的能量常見的阻尼器材料包括軟鋼、低屈服點鋼、鉛和形狀記憶合金等。軟鋼在進入塑性范圍后具有良好的滯回特性鉛具有較高的延性和柔性，在變形過程中可以吸收大量的能量，并有較強的變形跟蹤能力，適合用于抗震耗能10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構80第十章新型高層建筑1.被動控制技術1）金屬屈服型阻尼器北京銀泰中心屈曲約束支撐北京銀泰中心由于伸臂桁架對結構整體抗震性能有較為突出的影響,因此將伸臂桁架在內筒與外框筒之間的鋼支撐用屈曲約束支撐代替,以進一步改善結構的抗震性能。10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構81第十章新型高層建筑1.被動控制技術1）金屬屈服型阻尼器鉛黏彈性阻尼器潮汕星河大廈潮汕星河大廈、采用框架核心筒結構。施工至12層時，業(yè)主提出增加3層，主樓結構變?yōu)?5層，總高98.7m，為保證加層后結構滿足規(guī)范要求，采用了加設28個復合鉛黏彈性阻尼器的方案10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構82第十章新型高層建筑1.被動控制技術2）摩擦型阻尼器由組合構件和摩擦片在一定預緊力下組成一個能夠產(chǎn)生滑動和摩擦力的機構，利用滑動摩擦力做功耗散能量，對結構起耗能減震作用。在正常情況下：阻尼器只為結構提供附加剛度，不產(chǎn)生滑移在強震作用下：阻尼器產(chǎn)生滑移為結構提供附加阻尼，并依靠摩擦做功來耗散能量常見的摩擦型阻尼器型式：摩擦耗能節(jié)點、板式摩擦型阻尼器、筒式摩擦型阻尼器、復合摩擦型阻尼器等10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構83第十章新型高層建筑1.被動控制技術帶Pall摩擦阻尼器的耗能支撐肯考迪亞大學圖書館肯考迪亞大學圖書館采用摩擦阻尼器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剪力墻或普通支撐。該結構總共采用了143個起滑荷載為600～700kN的摩擦阻尼器，帶摩擦阻尼器的耗能支撐屬非承重構件，安裝簡單，對結構建筑功能及外觀的影響很小，而且能有效減輕結構自重，降低基礎造價。2）摩擦型阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構84第十章新型高層建筑1.被動控制技術3）粘滯阻尼器黏滯阻尼器是根據(jù)流體運動特別是當流體通過節(jié)流孔時會產(chǎn)生黏滯阻力的原理而制成的，是一種速度相關型阻尼器。圓筒式黏滯阻尼器和黏滯阻尼墻：通過內部黏滯材料發(fā)生剪切變形產(chǎn)生阻尼力，如由內部鋼板、外部鋼板及處于內外鋼板之間的黏滯液體組成的黏滯阻尼墻，內部鋼板固定于上層樓面，外部鋼板固定于下層棱面，內鋼板受外界激勵沿平面運動，使高濃度阻尼材料發(fā)生剪切變形，從而產(chǎn)生阻尼力缸式黏滑流體阻尼器：在外界激勵下，活塞桿在缸體內運動，迫使受壓流體通過孔隙或縫隙，進而產(chǎn)生阻尼力。10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構85第十章新型高層建筑1.被動控制技術黏滯阻尼墻現(xiàn)場安裝圖上海世茂國際廣場上海世茂國際廣場采用巨型鋼骨柱框架-筒體結構，結構高度246m。裙房為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系，結構高度48m。為解決裙房偏心導致結構扭轉變形突出的問題，在裙房內部5～9層樓層位移較大的角部區(qū)域設置共10組黏滯阻尼墻，并10層主樓與裙房之間設置了為35組50t圓筒黏滯阻尼器和5組75t圓筒黏滯阻尼器。3）粘滯阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構86第十章新型高層建筑1.被動控制技術4）黏彈性阻尼器黏彈性材料同時具有黏性材料以及彈性材料的力學特性，能同時儲存能量和耗散能量。目前開發(fā)的各種黏彈性阻尼器主要是由黏彈性材料和鋼板疊合黏結而成控制要點：黏彈性材料的性能以及它與鋼板的粘結效果常見的黏彈性阻尼器：條板式黏彈性阻尼器、黏彈性阻尼墻、杠桿黏彈性阻尼器等。10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構87第十章新型高層建筑1.被動控制技術黏彈性阻尼器安裝位置紐約世貿中心雙子塔紐約世貿中心雙子塔曾為美國紐約最高的建筑物及標志性建筑，高達411.48m，在9.11恐怖襲擊事件中坍塌。每幢樓安裝了大約一萬個黏彈性阻尼器，阻尼器的選擇、數(shù)量、形狀和位置是基于塔樓的動態(tài)力學狀態(tài)以及要達到的性能目標所需阻尼來確定的。在使用年限中，這些黏彈性阻尼器很好地抵御了強風對主體結構的影響。4）黏彈性阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構88第十章新型高層建筑1.被動控制技術黏彈性阻尼器的安裝南京大報恩寺南京大報恩寺古塔是明代初年至清代前期南京最負盛名的標志性建筑，2007年復建南京大報恩寺和琉璃塔。南京大報恩寺新塔總高度為108m。該新塔平面為雙層柱網(wǎng)的正八邊形，主體采用鋼結構，外圍護材料主要為建筑琉璃制品。為了抵抗強風、地震等環(huán)境影響，南京大報恩寺新塔設置了新型材料黏彈性阻尼器。4）黏彈性阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構89第十章新型高層建筑1.被動控制技術5）調諧質量阻尼器調諧質量阻尼器（TunedMassDamper,TMD）系統(tǒng)由彈簧或吊索、質量塊、阻尼器組成基本原理：在目標主系統(tǒng)結構的特定位置上附加一個振動子系統(tǒng)，適當選擇該子系統(tǒng)的結構形式、動力參數(shù)以及與主系統(tǒng)的耦合關系以實現(xiàn)其固有振動頻率與主結構所控振型頻率諧振，改變主系統(tǒng)的振動狀態(tài)。10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構90第十章新型高層建筑1.被動控制技術調諧質量阻尼器臺北101大樓臺北101大樓是臺灣的標志性建筑，高度508m。臺北101大樓在87~92層間設置了調諧質量阻尼器，通過高強度鋼索將660t的質量塊懸吊，并用支架從底部支撐，在支架周圍設置8組黏滯阻尼器實現(xiàn)減震耗能5）調諧質量阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構91第十章新型高層建筑1.被動控制技術上海中心上海中心大廈位于上海陸家嘴金融中心，建筑高度632m，結構高度580m。上海中心大廈設置了被動式電渦流調諧質量阻尼器，阻尼器質量為1000t，是目前已建成的最大型阻尼裝置。相較于傳統(tǒng)的黏滯型調諧質量阻尼器，電渦流調諧質量阻尼器可實現(xiàn)變阻尼5）調諧質量阻尼器10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構92第十章新型高層建筑1.被動控制技術5）調諧液體阻尼器調諧液體阻尼器(TunedLiquidDamper,TLD)是一種有效的結構減振控制裝置,它是利用固定水箱中的液體在晃動過程中產(chǎn)生的動側壓力來提供減振力的。調諧液體阻尼器具有造價低、易安裝、維護少、自動激活性能好、容易匹配調諧頻率等優(yōu)點,而且可以設置在已有建筑物上,并可兼作供水水箱用。調諧液體阻尼器主要分兩類：第一類是矩形、圓柱形或圓環(huán)形的水箱第二類是一種U型管狀水箱10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構93第十章新型高層建筑1.被動控制技術金山大廈采用調頻液體阻尼器來實現(xiàn)主樓的風振控制。采用矩形淺水水箱，其位置為主樓屋面停機坪下核心筒周圍的夾層空隙中。該工程中淺水TLD對高柔結構風振加速度的控制效應顯著5）調諧液體阻尼器金山大廈位于珠海市由主樓、副樓和裙房組成總高度162m主樓采用筒中筒結構10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構94第十章新型高層建筑2.半主動控制技術主動控制技術缺點：高投資和維修費大、功率需要高和可靠性問題提出了具有變阻尼和變剛度的調諧質量阻尼器即半主動控制技術調諧質量阻尼器。半主動控制技術：較低的投資和維修費用以及較小的功率常見的半主動控制裝置：1.主動變剛度系統(tǒng)；2.主動變阻尼系統(tǒng)目前高層建筑應用半主動控制技術的案例較少10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構95第十章新型高層建筑3.主動控制技術主動質量阻尼器(ActiveMassDamper,AMD)是主動控制減震技術的代表AMD將結構響應的反饋和（或）結構中關鍵位置處外激勵的前饋，經(jīng)計算機分析處理向作動器發(fā)送適當?shù)男畔?，于是作動器對抗質量塊而將慣性控制力施加于結構實現(xiàn)振動控制。常用的主動元件：電液伺服系統(tǒng)、電磁式作動器和壓電式作動器等10.2.3高層建筑用減震技術及案例

高層建筑結構96第十章新型高層建筑3.主動控制技術廣州電視塔廣州電視塔塔高600m，其主塔體高450m，天線桅桿高150m。為了提高結構在風載作用下的舒適性以及強風作用下的安全性，在主塔標高438.4m處設置了復合調諧控制裝置，由直線電機驅動的AMD系統(tǒng)組成主動質量阻尼器10.3.1隔震結構10.3高層隔震建筑

高層建筑結構97第十章新型高層建筑隔震設計：在房屋基礎、底部或下部結構與上部之間設置由隔震支座和阻尼裝置等部件組成具有整體復位功能的隔震層，以延長整個結構體系的自振周期，減少輸入上部結構的水平地震作用，達到預期防震要求。抗震建筑隔震建筑10.3.1隔震結構

高層建筑結構98第十章新型高層建筑作用機理：引入隔震層后，結構整體剛度下降，結構基本周期延長，地震作用降低，而位移反應增加。提高結構阻尼，則可以使地震作用和位移響應都得到控制加速度反應譜位移反應譜隔震層要求：1.具備良好的豎向承壓能力以及較低的水平剛度2.需要具備恢復原始狀態(tài)的復位能力3.需要阻尼以耗散地震能量10.3.2高層隔震建筑設計要點

高層建筑結構99第十章新型高層建筑分部設計法：將隔震結構以隔震層為界劃分為上部結構、隔震層、下部結構和基礎等部分，對每一部分分別按照傳統(tǒng)結構的設計方法進行設計水平向減震系數(shù)：彈性計算或時程計算分析時，隔震結構和非隔震結構各層層間剪力（彎矩）比值的最大值使用水平向減震系數(shù)對規(guī)范反應譜中地震影響系數(shù)最大值αmax進行折減，然后使用折減后的αmax按傳統(tǒng)設計方法進行上部結構設計。10.3.2高層隔震建筑設計要點

高層建筑結構100第十章新型高層建筑

10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構101第十章新型高層建筑常規(guī)的疊層橡膠支座:幾毫米厚的橡膠薄片和薄鋼板交互疊放，在一定高溫、高壓條件下，經(jīng)硫化粘結而成目前常使用的疊層橡膠支座主要有天然橡膠支座（NRB）、鉛芯橡膠支座（LRB）、高阻尼橡膠支座（HRB）等1.疊層橡膠支座天然橡膠支座鉛芯橡膠支座10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構102第十章新型高層建筑地鐵上蓋結構存在剛度突變、體系轉換等復雜情況，故采用上蓋隔震方案，在層間設置疊層橡膠隔震層，采用分部設計法，隔震設計目標為上部結構降低一度1#樓和7#樓減震系數(shù)均滿足要求，能較好的實現(xiàn)隔震目標1.疊層橡膠支座1#樓隔震模型7#樓隔震模型上海徐涇地鐵上蓋項目10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構103第十章新型高層建筑西昌盛世建昌酒店采用框架-筒體結構形式在基礎底部設置疊層橡膠隔震層，采用分部設計法，隔震設計目標為上部結構降低一度。根據(jù)規(guī)范求得的水平向減震系數(shù)為0.32，滿足規(guī)范中降低一度設計的要求。1.疊層橡膠支座有限元模型西昌盛世建昌酒店西昌盛世建昌酒店10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構104第十章新型高層建筑工作原理：利用兩個曲面與各自對應凹球面間的滑動，形成一個鐘擺式的機構，以延長結構自振周期；滑動面與凹球面間的摩擦來消耗地震能量+結構整體被抬升時動能與勢能的轉化2.摩擦擺支座摩擦擺示意摩擦擺支座10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構105第十章新型高層建筑隔震層設置在地下室上，層高1.8m，上部剪力墻下設置轉換梁和支墩，上支墩下連接摩擦擺支座根據(jù)規(guī)范求得的水平向減震系數(shù)為0.32，滿足規(guī)范中降低一度設計的要求。2.摩擦擺支座喀什天使花園4號樓建筑結構高度83.1m純剪力墻結構形式10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構106第十章新型高層建筑其空中連橋結構采用摩擦擺隔震形式的柔性連接，采用摩擦擺支座保障了空中連橋的安全性。2.摩擦擺支座重慶來福士廣場總占地面積約為91782m2由8棟高層建筑、6層商業(yè)裙房和3層地下室組成，其中4棟在屋頂通過一座長達300m的空中橋彼此相連10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構107第十章新型高層建筑滑板支座具有較大豎向承載能力，滑動摩擦系數(shù)較小、滑動位移較大，但自身不具備回復力，通常由上連接板、上封板、下封板、下連接板、滑移面板和滑移材料組成3.滑板支座示意圖實物圖10.3.3高層建筑隔震技術及案例

高層建筑結構108第十章新型高層建筑空氣彈簧：一種由有簾線的橡膠囊和充入其內腔的壓縮空氣所組成的非金屬彈性元件其隔振性能主要受到剛度特性、頻率特性和阻尼特性的影響4.空氣彈簧支座空氣彈簧10.4.1可恢復功能建筑10.4地震可恢復功能高層建筑

高層建筑結構109可恢復功能：體系在受到外力擾動后，具有可快速恢復到正常使用功能的能力外力：地震及其次生災害等多種災害作用和疲勞、腐蝕、凍融等長期環(huán)境作用可恢復功能體系：可恢復功能城市可恢復功能系統(tǒng)可恢復功能結構1．可恢復功能定義第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構110魯棒性：結構在遭受一定強度地震后，結構的功能依然保持在較高水平快速性：結構可以迅速地恢復部分功能或在較短時間內恢復全部功能，避免造成間接損失增加結構冗余度增加資源調配靈活性1．可恢復功能定義第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構111三種典型的地震可恢復功能結構體系:1.設置搖擺構件的結構體系2.自復位結構體系3.設置可更換構件的結構體系2．基本原理和方法可恢復功能結構：控制地震作用下結構變形的集中發(fā)生部位，并在變形部位設置耗能裝置、自復位裝置，或是在損傷之后進行更換，以保證結構功能的快速可恢復性第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構1122．基本原理和方法搖擺結構具有悠遠的歷史：古希臘和古羅馬神廟的支撐柱可在界面上搖擺在早期的搖擺建筑結構中，一般做法為放松結構與基礎之間的約束:即上部結構與基礎交界面可以受壓但幾乎沒有受拉能力，在水平傾覆力矩作用下，允許上部結構在與基礎交界面處發(fā)生一定的抬升彎曲變形、剪切變形或彎剪變形模式整體的剛體擺動模式第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構1132．基本原理和方法自復位結構在放松界面約束的結構上施加預應力，使得結構在地震作用下首先發(fā)生一定的彎曲變形，超過一定限值后發(fā)生搖擺，其思想來源于預制無黏結預應力混凝土框架的研究附加自復位裝置（預應力拉索等）地震下保持彈性狀態(tài)消除結構構件因屈服耗能而導致的殘余變形，降低結構的修復時間第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構1142．基本原理和方法可更換機制要求在盡量減少對結構使用功能影響的前提下，實現(xiàn)可更換、易更換和快速更換要求：結構的耗能構件、結構柱或自復位構件與結構構件并行布置，使構件的更換不影響正常使用，且結構在設計和構造上應盡量將可更換部件集中設置，以減少維修時間和功能中斷時間第十章新型高層建筑10.4.1可恢復功能建筑

高層建筑結構1152．基本原理和方法耗能構件是地震可恢復功能結構的核心部分之一通過布置耗能構件將地震輸入能量集中在可更換的阻尼裝置中，從而使地震可恢復功能結構可兼顧結構安全和可恢復功能能力“旗幟型”力-位移關系示意第十章新型高層建筑10.4.2高層建筑地震可恢復功能設計要點

高層建筑結構1161．抗震性能水準第十章新型高層建筑傳統(tǒng)抗倒塌設防目標小震不壞中震可修大震不倒震后可恢復功能目標（四水準設防目標）小震及中震不壞大震可更換、可修復巨震不倒塌由于可恢復功能結構具有比傳統(tǒng)結構更高的抗震性能10.4.2高層建筑地震可恢復功能設計要點

高層建筑結構1171．抗震性能水準第十章新型高層建筑結構體系抗震性能水準第一水準第二水準第三水準第四水準傳統(tǒng)結構完全可用修復后可用生命安全—可恢復功能結構完全可用完全可用更換后可使用/修復后可使用生命安全地震可恢復功能結構設防目標10.4.2高層建筑地震可恢復功能設計要點

高層建筑結構1182.抗震設計方法第十章新型高層建筑傳統(tǒng)：基于力進行設計1.加速度反應譜2.地震作用3.構件截面設計4.驗算結構的位移響應可恢復功能結構體系在地震作用下具有較大的變形能力采用基于位移的設計方法更合理1.采用彈性反應譜等價線性化思想2.基于非線形反應譜的設計思想（1）基于位移的設計方法10.4.2高層建筑地震可恢復功能設計要點

高層建筑結構1192.抗震設計方法第十章新型高層建筑（2）設計流程10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1201.搖擺技術第十章新型高層建筑放松構件與基礎或構件之間的約束，使其在接觸面處可以發(fā)生抬起或擺動，從而降低地震后結構功能的破壞采用搖擺技術的結構體系不是利用結構樓層本身的變形來耗散地震能量，而是通過結構構件的搖擺，將變形集中在搖擺界面上，通常在這些部位設置耗能構件10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1211.搖擺技術第十章新型高層建筑日高和牧野針對搖擺聯(lián)肢剪力墻，提出搖擺聯(lián)肢剪力墻結構體系，如圖所示。該體系中變形較集中的部位為邊界單元，邊界單元由鋼連梁、鋼筋混凝土墻肢、鋼管混凝土邊柱組成搖擺聯(lián)肢剪力墻結構左：傳統(tǒng)結構右：新型結構1-端部單元2-邊界單元3-塑性鉸10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1221.搖擺技術第十章新型高層建筑大樓原為框架結構，加固過程中采用搖擺墻+鋼阻尼構件的形式加固前后的結構示意圖如圖所示。此加固工程經(jīng)歷了地震的考驗，加固后的結構具有良好的抗震性能和可恢復功能日本東京工業(yè)大學G3教學樓10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1231.搖擺技術第十章新型高層建筑搖擺框架結構：通常和預應力技術相結合，通過放松梁柱節(jié)點約束允許框架梁的轉動使結構發(fā)生搖擺，并通過預應力使結構自復位，形成后張預應力預制框架結構日本東京工業(yè)大學G3教學樓10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1241.自復位技術第十章新型高層建筑自復位技術是在搖擺技術的基礎上，通過給搖擺構件施加預應力等技術，使其在震后可以回復到原來的位置復位功能能夠消除結構的永久變形，使結構在地震后能夠繼續(xù)使用，同時降低了結構震后被拆除的風險10.4.3高層建筑可恢復功能技術及案例

高層建筑結構1251.自復位技術第十章新型高層建筑1）自復位框架技術帶可搖擺式框架節(jié)點的后張預應力鋼框架結構這種框架具有足夠的剛度、強度及延性，表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)框架體系的性能，將摩擦阻尼器增加到此類節(jié)點中，可增加節(jié)點耗能鋼框架后張拉預應力節(jié)點1-墊板

2-無黏結后張預應力鋼絞線

3-翼緣加強板