【正文】 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 框架結(jié)構(gòu) 題 目 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 李素貞 學(xué) 院 土木工程學(xué)院 完成時(shí)間 2020 年 12 月 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 第一部分 高層建筑結(jié)構(gòu)概述 一、高層建筑的定義 超過(guò)一定層數(shù)或高度 的建筑將成為高層建筑。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國(guó)規(guī)定不一，且多無(wú)絕對(duì)、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。 （ 1）我國(guó)對(duì)高層定義 在我國(guó)， 8 層以上的建筑都被稱(chēng)為高層建筑，而目前，接近 20 層的稱(chēng)為中高層， 30 層左右接近 100m稱(chēng)為高層建筑，而 50 層左右 200m 以上稱(chēng)為超高層。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ3－ 2020）里規(guī)定： 10 層及 10 層以上或高度超過(guò) 28m 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱(chēng)為高層建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑高度超過(guò) 100m 時(shí)，稱(chēng)為超高層建筑。 我國(guó)的房屋一般 7 層以上就需要設(shè)置電梯，對(duì) 10 層以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火規(guī)范，因此我國(guó)的《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（ GB 50352—2020）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（ GB 5004595）將 10 層及 10 層以上的住宅建筑和高度超過(guò) 24m的公共建筑和綜合性建筑劃稱(chēng)為高層建筑。 （ 2）國(guó)外對(duì)高層定義 美國(guó)規(guī)定高度 7 層以上為高層建筑；比利時(shí)以入口路面以上 25m高度作為高層建筑的起始點(diǎn)；法國(guó)提出居住建筑高 50m以上，其他建筑高 28m 以上為高層建筑；而英國(guó)把高 以上定為高層建筑；日本把 11 層以上或建筑高度超過(guò) 31m 的建筑稱(chēng)為高層建筑。高層建筑發(fā) 展到今天已超過(guò)一個(gè)世紀(jì)。 1884 年，美國(guó)芝加哥建造了第一座 10 層的建筑，被認(rèn)為是現(xiàn)代高層建筑的開(kāi)端。 二、高層建筑的分類(lèi) 為了使高層建筑有一個(gè)較為統(tǒng)一的概念，在 1972 年美國(guó)賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開(kāi)的國(guó)際高層建筑會(huì)議上，專(zhuān)門(mén)討論并提出高層建筑的分類(lèi)和定義。提出了劃分高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)，一共分為 4 類(lèi)： 第一類(lèi)高層建筑 9～ 16 層（最高 50 米） 第二類(lèi)高層建筑 17～ 25 層（最高 75 米） 第三類(lèi)高層建筑 26～ 40 層（最高 100 米） 第四類(lèi)高層建筑 40 層以上（ 100 米以上） 這一 標(biāo)準(zhǔn)除了確定層數(shù)外，還限定了樓層高度，因?yàn)榻ㄖ膶訑?shù)和高度并不一致，每層的高度從 米～ 5 米甚至更高都有可能。馬來(lái)西亞石油公司的雙塔大廈高度是 452 米，超過(guò)過(guò)去世界最高建筑美國(guó)芝加哥的西爾斯大廈 443 米的高度，但前者是 88 層，后者卻有 110 層，相差 22 層之多。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 三、高層建筑結(jié)構(gòu)體系 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系包括兩個(gè)方面：豎向結(jié)構(gòu)體系和水平結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，側(cè)向力（如水平風(fēng)荷載和水平地震作用）對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的影響較大，因此，豎向結(jié)構(gòu)體系不但要承受與傳遞豎向荷載，還要抵抗側(cè)向力的作用，故豎向 結(jié)構(gòu)也稱(chēng)為抗側(cè)力體系。常用的鋼筋混凝土高層建筑豎向結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架 剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。 水平結(jié)構(gòu)即平常所說(shuō)的樓蓋及屋蓋結(jié)構(gòu)，在高層建筑中樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)除了承受與傳遞樓（屋）面豎向荷載外，還要協(xié)調(diào)各榀抗側(cè)力體系的變形與位移，對(duì)結(jié)構(gòu)的空間整體剛度的發(fā)揮和抗震性能有直接的影響。 有些高層建筑的布置要求有很大的靈活性，例如可以在各種基本結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行靈活的組合和布置。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了幾種比較典型的新的結(jié)構(gòu)方案。如：懸掛式結(jié)構(gòu)，巨型框架結(jié)構(gòu)，豎向桁架結(jié)構(gòu) ，核心筒加復(fù)合巨型柱結(jié)構(gòu)。 四、高層建筑的發(fā)展 高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有 100 余年的歷史。 18 世紀(jì)末至 19 世紀(jì)末，城市化發(fā)展迅速，城市人口高速增長(zhǎng)。為了在較小的土地范圍內(nèi)建造更多的使用面積，建筑物不得不向高空發(fā)展。 19 世紀(jì)末，高層建筑開(kāi)始在比較發(fā)達(dá)的美、英等國(guó)出現(xiàn)。一般認(rèn)為，世界上第一座近代高層建筑是 1883 年在美國(guó)芝加哥建成的鑄鐵框架承重的家庭保險(xiǎn)大樓（ Home Insurance Building）。 20 世紀(jì)初，隨著鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和電梯的發(fā)明，高層建筑得到迅速 的發(fā)展，而且層數(shù)逐步增加，如著名的帝國(guó)大廈 (102 層，高 381m)就是在這一時(shí)期建造的。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，世界經(jīng)濟(jì)逐漸恢復(fù)，建筑業(yè)得以復(fù)蘇，并得到前所未有的大發(fā)展，首先是在美國(guó)，高層建筑象雨后春筍般涌現(xiàn)，并向超高層建筑發(fā)展。超高層建筑一般泛指高度在 200m 、層數(shù)在 50 層以上的建筑。 1972 年，紐約建成了世界貿(mào)易中心北樓， 110 層，高 417m。 1974 年，芝加哥建成了 110 層的西爾斯塔樓，高 443m。隨后歐洲、亞洲、澳洲以及其它地方也相繼建造了許多高層和超高層建筑，如在馬來(lái)西亞吉隆坡建成 的雙塔，高達(dá) 450m。當(dāng)前 828m高的哈利法塔（迪拜塔）成為世界新高度。 我國(guó)現(xiàn)代高層建筑起源于 20 世紀(jì)初的上海。盡管上海高層建筑發(fā)展起步比國(guó)際上先進(jìn)國(guó)家較晚 ,但是由于上海土地資源一直比較稀缺，發(fā)展高層建筑的需求極為迫切，因此高層建筑的發(fā)展非常迅速。 1934 年國(guó)際飯店 (高 ， 24 層 )落成，成為亞洲第一高樓。 20 世紀(jì) 50 年代我國(guó)開(kāi)始自行設(shè)計(jì)建造高層建筑，如北京的民族飯店 (14 層 )、民航大樓 (16 層 )等。 1968 年廣州賓館建成，主樓 27 層， 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 高 ； 1976 年廣州白云賓館建成，主樓 33 層，高 115m，標(biāo)志著我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的高層建筑高度開(kāi)始突破 100m，進(jìn)入超高層建筑發(fā)展階段。 20 世紀(jì) 80 年代我國(guó)高層建筑發(fā)展進(jìn)入興盛時(shí)期。 1985 年建成深圳國(guó)際貿(mào)易中心 (50 層、 160m 高 )。 1990 年建成的北京京廣中心 (57 層、 208m 高 )是我國(guó)大陸首棟突破 200m高度的超高層建筑。 1996 年深圳地王大廈 (81 層、 325m 高 ) 和廣州中天廣場(chǎng) (現(xiàn)中信廣場(chǎng)， 80 層、 322m 高 )相繼建成和封頂。 1998 年 88 層、 高的上海金茂大廈的建成使我國(guó)超高層建筑施工技術(shù)跨入世界先進(jìn)行列。 2020 年竣工的上海環(huán)球金融中心，樓高 492 米，地上 101 層，地下 3 層。2020 年建成的臺(tái)北 101 大樓，共 101 層，樓高 1671 英尺 (509 米 )。在建的上海中心設(shè)計(jì)主樓共有 127 層，總高為 632 米，結(jié)構(gòu)高度為 米。 第二部分 框架結(jié)構(gòu) 一、框架結(jié)構(gòu)的形式與基本組成 框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)（如圖 21 所示），即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。采用框架結(jié)構(gòu)的房屋墻體不承重，僅起到圍護(hù)和分隔作用，一般用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、空心磚或多孔磚 、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材等材料砌筑或裝配而成?？蚣苁怯闪骸⒅?、基礎(chǔ)三種基本構(gòu)件形成的承重結(jié)構(gòu)?？蚣芘c框架之間由連系梁及樓面結(jié)構(gòu)聯(lián)成整體。 圖 21 框架結(jié)構(gòu) 二、框架結(jié)構(gòu)的分類(lèi) 1）梁板式結(jié)構(gòu)：是由梁、板、柱三種基本構(gòu)件組成，廣泛用于多層及高層房屋建筑上。 2 ）無(wú)梁式結(jié)構(gòu)：是由板和柱子組成實(shí)質(zhì)是種無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)選型的 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 角度來(lái)說(shuō)，無(wú)梁樓蓋本不是骨架體系，但由于起內(nèi)力分析類(lèi)似框架結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)的受力角度看，它也是框架結(jié)構(gòu)的一種，廣泛用于冷藏庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)等建筑物。 類(lèi) 1）現(xiàn)澆式框架：全部現(xiàn)場(chǎng)澆注，故其整體性好，抗震性能好。但是現(xiàn)場(chǎng)施工的工作量大，工期長(zhǎng)。 2）裝配式框架：是指梁、柱、樓板均為預(yù)制，然后通過(guò)焊接拼裝連接成整體的框架結(jié)構(gòu)?？蓪?shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化生產(chǎn)。現(xiàn)場(chǎng)施工速度快，但現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸和吊裝工作量大且整體性差，抗震能力弱，不宜在震區(qū)使用。 3） 裝配式整體框架：指梁、柱、樓板均為預(yù)制，吊裝就位后，焊接后綁扎節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋，通過(guò)澆搗混凝土，形成框架節(jié)點(diǎn)并使各構(gòu)件連成整體的框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既具