DOC《第一章 高层建筑的构造》

第一章 高层建筑的构造

第一节 高层建筑概况

1 高层建筑的特点 增加了建筑的集中度,使横向和竖向联系结合起来,缩短了各部门相互间的距离,提高了工作效率.

从城市管理及规划角度看,城市建筑向高度发展,可缩短各种工程管线、道路长度. 节约用地. 造价高 . 由于气流的绕行而形成紊流,使周围空间产生强烈缝隙风和涡流,这对通风和地面的行人均产生不利影响. 防灾难度大(风、火、地震……).

2 风与高层建筑 2.1 风与高层建筑的相互影响 在建筑物的周围遇强风时会产生风向变化等影响,特别在高层建筑的周围会产生较大的影响.图中给出由风洞实验得到的建筑物建成后周边风速分布. 另外,作用在建筑物上风的强弱是不断变化的,因此建筑物还会产生振动问题. 2.2 抗风对策 在设计建筑物时,防风对策有许多种,以下介绍其中几种. 2.2.1 遮挡 以往人们一般采用种植防风林、绕宅林、树木等来预防强风带来的灾害.照片是日本出云地区种植的 筑地松 .出云地区常遭受冬天季节风的作用,为防止风灾,在住宅用地西侧和北侧种植抗强风的黑松,称为 筑地松 .1991年19号台风给这个地区造成很大的灾害,有 筑地松 的几家住宅受灾害程度较轻. 如图是遮挡率分别为25%、60%和100%时,防风效果的变化.从挡风面高度的一半到4倍的距离分别对6个地点进行测定,进行风速比较.遮挡率不同.风速分布也大不相同. 遮挡率为100%时在防风围栏正后边的效果较好,离防风围栏较远处效果较小. 遮挡率为25%时几乎无效. 遮挡率为60%时风速以80%递减,同时其效果波及的距离也长,防风效果最好. 2.2.2 外形设计 在设计建筑物时,可采取以下防风对策: 减少挡风面,选择合适的平面形状――去掉建筑物的棱角(如图) . 让风穿过,选择合适的断面形状――使中间层中空(如图). 2.2.3 结构设计 如图分析一下在框架结构上加水平力的情况.可以看出,在梁柱接合处产生最大弯矩.框架结构也好,其他结构也好,恰当的节点连接设计是非常重要的. 在框架结构中加入斜撑,将使其在水平力作用下产生的变形减小,结构变得更加牢固.与桁架结构相同,加入的斜撑根据外力的方向不同而产生拉力或压力以抵抗较大的水平力. 与斜撑起同样作用、能更好地抵抗水平力的构件是墙.将墙与框架结构相结合,就可以得到既经济、抗风、抗震效果又好的结构. 适用的房屋最大高度(M) 结构类型 烈度

6 7

8 9 框架结构 同非抗震 设计55

45 25 框架-抗震墙结构

120 100

50 抗震墙结构

120 100

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第二节 高层建筑防火构造

1 防火原理 1.1 火灾种类 火灾时结构各部分的损伤程度依燃烧物种类的不同而不同.煤气爆炸和油箱爆炸作用在结构上的是冲击力和高热量.对一般的建筑物来说按抵抗冲击力设计是不经济的.一般的火灾,须考虑的是结构构件在热影响下受到损坏而使抵抗力降低. 伦敦某公寓住宅于1968年发生煤气爆炸事故,该建筑为预制混凝土结构,由于18层发生煤气爆炸,使建筑物的一角全部破坏. 如图是火灾时结构承受非常荷载作用的情况.此时,楼板由于高温作用使混凝土和钢筋强度降低,由上层重物倒塌落下的集中荷载作用所形成的破坏模式图即可作为预防对策的根据,要使钢筋有足够保护层的厚度. 1.2 钢材耐热性 结构材料主要采用钢和混凝土.钢材在通常的状态下可以承受较大荷载作用,但在高温下强度急剧降低,即使很小的荷载也不能承受.因此,使用钢材在火灾时很危险,应想办法隔热或采用隔热层使钢的温度保持在安全值以下. 钢柱受热时会膨胀屈曲,出现将外墙推出等破坏.作为对策,应确保其耐火性能. 1.3 防灾课题和对策 防火灾最根本的是要防止火源.防火课题与建筑物的使用者、建筑设计及设备设计的关系较大,而火灾对人的伤害大.结构设计的目标是在火灾时建筑物不倒塌.