高层建筑结构体系及其对建筑造型的影响.docx

1、高层建筑结构体系及其对建筑造型的影响 建筑与艺术学院建筑学 建筑构造高层建筑调研 序号姓 名所在班级学号分工及完成内容1王东阳建筑1202高层建筑安全疏散设计和防火设计的要求以及具体的设计方法 、变形缝 2田甜建筑12011915120130结构体系及其对建筑造型的影响、楼地面、门窗、屋顶3黄薇建筑1201楼梯、电梯、墙体本小组于3月24日到位于黄兴中路的王府井百货进行了高层建筑构造的实地调研，并在五一的时候在游玩的同时进行调研，我们就所调研的大楼的构造从高层建筑结构体系及其对建筑造型的影响、墙体、楼地面、楼梯、电梯、屋顶、变形缝、门窗、玻璃幕墙、高层建筑安全疏散设计和防火设计的要求以及具体的

2、设计方法等方面进行了认识和学习，调研成果如下：（一）高层建筑安全疏散设计和防火设计高层建筑安全疏散设计和防火设计的要求以及具体的设计方法，高层建筑的安全疏散设计和防火设计一直是高层建筑设计中不可忽视的一项，因为它们与建筑使用者在紧急情况下的人生安全息息相关，因而相关工程监管部门对这一项设计的合理性和安全性尤为看重，而此次调研学习的黄兴中路王府井大楼的安全疏散设计和防火设计较为人 性化，设计师在每一层的自动扶梯前的人流平台处都设置了安全疏散的信息栏使得顾客在进入建筑内部时，对于在紧急状况下的疏散路线与疏散方向有一个大致的了解，而且图示中对顾客所在的位置、电梯、消防楼梯、室内消火栓的布置进行了明确

3、的标注，在一至七层的火警疏散指示图中每层有八个消防楼梯，在建筑平面的东、南、西、北端各有2个，很好的起到了，在火灾情况下，使疏散人员在尽可能短的时间内到达消防通道的目的，而且这些消防楼梯大多靠建筑外墙布置，以便于在紧急情况下及时排除消防楼梯内的有害气体，确保疏散人员的顺利逃生，而且这些消防楼梯都配有消防前室，从而隔绝有害气体和火势向消防楼梯间蔓延，在平面的中央是两架自动扶梯，其四周设有防火卷帘，以防在一层出现火情的情况下，火势向相邻楼层蔓延，而且在这些防火卷帘的正下方还标有防火卷帘下禁放物品的字样。 消防前室的设计符合相关规定的要求在入口处设有金属防火门和安全出口等导向标志，消防前室与电梯间合

4、用一间，一定程度上体现了设计方案时对建筑的经济性的考虑。 尽管该建筑的安全疏散设计和防火设计有其合理性和可借鉴性，但其仍有不足之处。如其顶层的长沙横店王府井影城消防紧急疏散示意图与该大楼的其他层的消防紧急疏散示意图的布置方向是相反的，并且图上并没有指北针加以区分表示，这样的示意图容易在疏散人员极度紧张的情况下误导疏散人员，不利于疏散人员的顺利逃生。（二）变形缝变形缝是一种将建筑物垂直分开的预留缝，它建筑划分为若干个独立的部分，使各部分能自由地变化，使建筑物在一定程度上能够抵抗温度变化、地基不均匀沉降和地震因素对其的影响，变形缝包括温度伸缩缝、沉降缝和地震缝三种。伸缩缝是为防止建筑构件因温度变化

5、、热胀冷缩使房屋出现裂缝或破坏，在沿建筑物长度方向隔一定距离预留垂直缝隙，它是从基础顶面开始，将墙体、楼盖、屋盖全部构件断开，因为基础埋于地下，受气温影响小，故不必断开。伸缩缝的宽度一般为2030mm；沉降缝是为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的竖向缝，沉降缝将房屋从基础到屋顶全部断开，两侧为独立的单元，可以在垂直方向自由沉降。沉降缝将房屋从基础到屋顶的构件全部断开，使两侧的各为独立的单元，可以在垂直方向自由沉降。沉降缝的宽度与地基状况及建筑高度有关，地基越弱的建筑物，沉陷的可能性越高，沉陷后所产生的倾斜距离越大，要求的缝宽越大；防震缝：在抗震设防烈度79度地区内应设防震缝

6、。在此区域内，当建筑物高差在6m以上，或建筑物有错层，且楼板错层高差较大、或构造形式不同、或承重结构的材料不同时，一般在水平方向会有不同的刚度。因此这些建筑物在地震的影响下，会有不同的振幅和振动周期。这时如果将房屋的各部分互相连接在一起，则会产生裂缝、断裂等现象，因此应设防震缝，建筑物分为若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。一般情况下防震缝仅在基础以上设置，但防震缝应同伸缩缝和沉降缝协调布置，做到一缝多用。当防震缝与沉降缝结合设置时，基础也应断开。本次调研的变形缝位于地下停车处有明显的分隔的痕迹，缝两侧镶有铁条，因为当时光线较弱以及条件所限，所以无法准确判断出该缝为哪一种变形缝。（三）、高层

7、建筑结构体系及其对建筑造型的影响1、概述所谓结构体系，即指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中，水平力是设计的主要因素。因为低层和多层房屋结构体系以抵抗竖向荷载为主，水平力产生的影响较小，侧向位移小，通常忽略不计。而在高层建筑结构体系中，随着高度的增加，水平力（风荷载和水平地震荷载）产生的内力和位移迅速增大，因而抵抗水平力成为结构的主要矛盾。而抗侧力结构体系的确定和设计也就成为结构设计的关键问题。高层建筑结构的特点是，结构受水平位移控制，结构设计主要使水平位移不超过控制值。 2、高层建筑结构形式分类以建筑材料来划分高层建筑的结构形式一般分为以下四种：（1）、砌体结构。普通的砌体结构承载

8、力较低、自重大、抗震性能差，在我国主要用于多层民用建筑和单层厂房。配筋砌体结构则比普通砌体结构受力性能好，且可以节省钢材和降低造价，所以在国外得到了广泛使用。（2）、钢筋混泥土结构。此结构由于具有承载力高、刚度好、抗震性好、耐火性、耐久性好、材料来源丰富，所以是目前我国高层建筑的主要结构形式。（3）、钢结构。此结构形式在高层建筑发展初期以及西方国家高层建筑主要采用的结构形式。它具有自重轻、构件断面小、安装简便、施工快、抗震性能好、环保等优点。但其用钢量大、耐火性能差、造价高，所以在我国运用不是很广泛。（4）、钢混泥土混合结构。此结构指由钢筋混凝土筒体或剪力墙以及钢架结构组成抗侧力体系，以刚度大

9、的钢筋混泥土部分承受风力和地震作用，钢框架主要承受竖向荷载。此结构更适合我国国情，应大力发展。3、高层建筑结构体系分类目前国内的高层建筑结构以钢筋混凝土结构为主，其结构体系主要有：（1）、纯框架结构体系 整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系成为纯框架体系。在纯框架结构中框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用比较方便，但是由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制。所以框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。框架结构的适用高度为615层，非地震区也可建到1520层。 目前主要用于10层左右住宅和办公楼，高度一般控制在70m以下。目前长沙很多在建的

10、小区住宅均为此种结构类型。纯框架体系根据楼板布置的不同又可以分为横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重三种。 在我国，框架梁的跨度在49m之间，梁截面高度一般跨度的十分之一到十五分之一 （重庆朝天门码头附近在建高层）梁宽为高度的一半到三分之一，但不宜小于200mm，柱截面高度一般不小于300mm（矩形）或350mm（圆形），柱子截面高宽比不大于3。 （2）、纯剪力墙结构体系 （朝鲜平壤柳京大厦纯剪力墙体系）利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。纯剪力墙体系现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；但是剪力

11、墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求，结构自重也较大。所以，纯剪力墙结构体系主要适用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为1550层。 从理论上讲纯剪力墙体系可建上百层的民用建筑,但从技术经济考虑地震区一般控制在35层,110米内。 在剪力墙结构中，剪力墙宜双向布置，且要从上到下连续布置，墙上的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，尽量避免不规则洞口的出现。（3)、框架剪力墙(筒体)结构体系 在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来；取长补短；共同抵抗水平荷载，就组成了框架剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架筒体结构体系。 框架剪力墙(筒体)结

12、构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙将承受大部分水平力(有时可达80一90)，是抗侧力的主体， （长沙梅溪湖在建小区框架剪力墙体系）整个结构的侧向刚度大大提高框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担少部分水平力。由于它只在部份位置上有剪力墙，保持了框架结构易于分割空间、立面易于变化等优点；此外，这种体系的抗震性能也较好。所以，框-剪体系在多层及高层办公楼、旅馆等建筑中得到了广泛应用。框-剪体系的适用高度为1525层，一般不宜超过30层。 （4）、筒体结构体系 由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构体系。 筒体结构所构成的内部空间较大，建筑平面布局灵活，因而能适应多种类型的建

13、筑。筒体结构比单片框架或剪力墙的空间刚度大得多，在水平荷载作用下，整个筒体就象一根粗壮的拔地而起的悬臂梁把水平力传至地面。筒体结构不仅能承受竖向荷载，而且能承受很大的水平荷载。筒体可以分为实腹式筒体由剪力墙围合成的筒体，空腹式筒体由密集立柱围合成的筒体，桁筒用空间桁架组成筒壁。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。在矩形筒体中，长短边长度比值不宜大于1.5。框筒柱距不宜大于3m，个别可到4.5m，但一般不应大于层高。在筒中筒中，开窗面积不宜大于50%，内筒长、宽不应小于外筒的三分之一。 （筒中筒建筑） （方形筒体结构）4

14、、高层建筑结构对造型的影响由于不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，每种体系的空间特点也不同，因而它们适合应用的建筑高度和功能也不同。一般说来，框架结构适用于高度低，层数少，设防烈度低的情况；框架剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。按功能需求来看的话，剪力墙结构刚度大，空间整体性好，而且不外露梁柱，但不容易形成大空间来布置公共房间，较适合于住宅建筑；框架剪力墙结构，既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，适用于集商业、办公和旅馆于一身的高层建筑。高层建筑由于其受力的特点以及对抗震、防火等性能的高

15、要求，所以它的平面形状基本为简单的几何形式，如：正方形、矩形、三角形、圆型等，或者是由上述几种形式的演变和组合体。按几何平面的形状、数量以及各个几何图形之间的相互关系来组合、组群，在平面构成上又可分为单体式、双体式、变平面式、群体及自由式。 （1）、单体式。其特点是结构受力性能好，计算简单和施工方便。一般高层住宅小区基本都是单体式。以及早期的各种高层大厦。（2）、双体式。其特点是形体对称，中间采用高架桥或桁架等做连接。常用于高层或超高层建筑。（3）、联体式。联体式建筑是用一个核心筒把两个或几个对称的塔体连接起来形成一个联合体，这种平面构成可以使建筑形象更加丰富。 （4）、变平面式。它打破了方盒

16、子建筑千篇一律的单调感，使高层建筑立面丰富多变。变平面式整个建筑在垂直方向上呈现大小不同、形状各异的几何平面。5、实例调研由于高层建筑结构只能在在建的建筑工地中才能看到，而建筑工地都不让我们进去调研。所以，大多照片都是在远处拍摄的。 图一 图二 图一为重庆长江岸边的两座高层建筑。左边金色的为双体式，两座金色的塔体高层互相对称，并在中部通过一个横向的走道连接，其次在底部两塔中间突出了一个低矮的部分，作为门厅。右边黑色的两座塔体高层也是相互对称，但是连接的部分仅在底部，不过它采取了变平面式下面绝大部分都是方形，上部则把方形逐渐缩小，呈现出一种向上的动势以及变化感。图二为本校世纪楼，其结构形式为框架

17、结构，平面为对称组合式中部主楼为主体，共13层，主楼两侧为A、B座，仅有5层高，最边上是C1和C2，仅两层。整个建筑呈由低至高又由高至低的变化，同时又对称。图三为重庆朝天门码头边一住宅小 图三 区，采用框架-筒体结构，筒体为建筑中间的竖向交通联系部分，框架构成了居住单元。 （四）、高层建筑楼盖1、概述在高层建筑中，楼盖不仅是支撑中立荷载的结构构件，也是传递水平力，保证各种抗侧力构件协同工作的重要构件。楼盖结构不仅需要满足承载力、刚度以及传递水平力的要求，还要满足建筑使用功能和内部空间的要求。同时，它还与楼层净空高度、层数及总建筑高度密切相关，还应满足防火的要求并方便各种设备管线的安装。在高层建

18、筑中，一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm，当板内需要铺设管线时不宜小于100mm，顶层楼板厚度不宜小于120mm，转换层楼板不宜小于180mm。2、楼盖结构形式高层结构常用的楼盖形式有：肋梁楼盖结构、无梁楼盖结构、叠合板楼盖结构和压型钢板组合楼盖结构等。肋梁楼盖常采用现浇板，也可以用预制板和装配整体式楼板，主要适用于中等或大跨度的公共建筑。普通混凝土密肋楼盖跨度不宜大于9m，预应力混凝土密肋楼盖跨度不大于12m。无梁楼盖没有梁，现浇板直接支撑在竖向结构构件上。由于无梁楼盖的板、柱节点抗震性能差，所以常用于带有剪力墙的板柱结构和板柱筒体结构中。普通混凝土无梁楼盖有柱帽时跨度不宜大于9m，无柱帽

19、时不宜大于7m，预应力混凝土无梁楼盖则不超过12m。叠合板楼盖适用于有抗震设防和非抗震设防设计的高层建筑，但预制预应力薄板叠合板楼盖不适用于有机器设备震动的楼盖。其最大跨度可以达到7.5m。3、楼盖结构布置高层建筑楼盖结构布置与建筑物的平面形状和结构体系有关。由于筒体结构为当今应用较为广泛的高层建筑结构形式，所以我主要调查了一下方形筒体结构的楼盖结构布置方法。单筒结构宜布置成双向肋梁楼板，使筒体受力均匀，并可提高楼层的有效净空高度。筒中筒结构有三种布置方式：（1）、当梁跨度在816m之间时，可将梁两端直接支撑在内外筒上，形成较大空间，使内外筒形成整体的联系，在内外筒间的四个角可以布置成双向肋梁

20、楼板，使整个筒体受力均匀。（2）、在内外筒之间沿对角线布置斜向大梁，然后垂直于筒体在内外筒之间布置次梁。这种布置方法斜大梁断面较大，会对房屋净高有所影响。（3）、在内外筒之间直接设置平板，不设梁。这种做法施工简单，能充分利用层高，但由于受板跨度限制，只能用于内外筒距离不大的平面中。4、实例调研由于商业用高层建筑以及居住型高层建筑基本都有吊顶，所以楼盖布置无法看清。仅在世纪楼看到了裸露的梁，同时在二层部分走道部分也看到了吊顶。（世纪楼教室内可见横梁） （世纪楼二楼走道吊顶与无吊顶相交处）（五）、高层建筑门窗1、概述高层建筑的门窗与多层和低层建筑的大致通用，只是在防火与耐火等级上需要更加注意。还有

21、，高层建筑由于其受气流影响较大，所以一般不用平开窗而用推拉窗。2、实例调研（木质防火门原本可自动关闭） （推拉窗） （王府井防火楼梯防火门门上弹簧，此弹簧使得门可以自动关闭）（六）、高层建筑屋顶1、概述屋顶是房屋最上层的覆盖部分屋顶设计必须满足坚固耐久、防水、排水、保温等要求。同时，还应做到自重轻、构造简单、便于就地取材、施工方便和造价经济等，在这些要求中，防水和排水是非常重要的内容。对于高层建筑来说，排水和防水更为重要。所以本节重点放在屋顶的排水和防水构造上。2、屋顶排水结构 高层建筑由于高度较高，所以一般都采用有组织的排水。有组织排水是指将屋面雨水汇入檐沟或天沟，再通过雨水管排至明沟或暗沟

22、的一种排水方式。高层建筑大多都是平屋顶，坡屋顶较少。平屋顶做有组织排水时要合理划分排水区，合理地布置水落管。排水区的面积是指屋面水平投影的面积，每一根水落管的屋面最大汇水面积不宜大于200。水落管的位置应在实墙面处，其间距一般在18m以内，最大间距宜不超过24m。3、屋顶防水结构 高层建筑大多为平屋顶，而平屋顶说采用的防水构造一般为材料防水，其构造重点在于适应变形及防止防水层的开裂，克服这一问题的常用方法就是设置分隔缝。分隔缝构造要点主要有以下三点：防水层内的钢筋在分格缝处应断开；屋面板缝用浸过沥青的木丝板等密封材料嵌填，缝口用油膏等嵌填；缝口表面用防水卷材铺贴盖缝，卷材的宽度为200 300

23、mm。 在国家规定的规范中，高层建筑屋面防水等级一般为第二级，要求其使用年限为15年，宜选用高聚物改良沥青防水卷材、合成高分子卷材、合成高分子防水涂料、高聚物改良沥青防水涂料、细石防水混凝土等材料，其设防要求为二道设防，其中应有一道卷材。4、实例调研图一图二图三图四图五 图六 图七图一为世纪楼B座的屋顶，初步判断为卷材防水屋顶，因为可以看出明显的卷材之间的分隔缝。同时也可以通过排水管看出它采用的是有组织式排水。并且在图中还可以看出明显的泛水构造女儿墙下部突出的一部分即为泛水，由于泛水要加铺卷材，所以会比上部突出。图二为C1的屋顶，也是卷材防水屋顶。图中可以看出微微突出的部分就是屋脊分隔缝。图三为主楼挑檐部分的构造，可以看出巨大的梁和排水孔。图四为主楼雨棚部分，可以看到一个落水口。表示雨棚采用的是有组织的外排水方式。图五为世纪楼边的信息院楼，为内排水，屋顶向内倾斜。图六为内排水的管道，图七为外排水的排水管道。