第1章 高楼钢结构的类型、特征和设计要点 1
1.1 全钢结构 1
1.1.1 钢构件的构造要求 1
1.1.1.1 杆件截面形状 1
1.1.1.2 抗风设计 1
1.1.1.3 抗震设计 4
1.1.2 结构性能 6
1.1.3 结构用钢量 7
1.1.4 结构造价与综合经济效益 7
1.1.5 国内外全钢结构高楼工程概况 8
1.2 钢-混凝土混合结构 9
1.2.1 混合结构体系的组成 9
1.2.2 混合结构的特点 11
1.2.3 混合结构的性能 12
1.2.4 混合结构抗震设计 12
1.2.5 混合结构高楼工程概况 14
1.3 型钢混凝土结构 18
1.3.1 型钢混凝土结构的组成 18
1.3.2 型钢混凝土结构的性能和特点 18
1.3.3 型钢混凝土结构的工程应用和适用范围 20
1.3.4 型钢混凝土结构设计要点 20
1.3.5 型钢混凝土结构构造要求 23
1.3.5.1 一般构造要求 23
1.3.5.2 梁、柱构造要求 26
1.3.6 型钢混凝土结构高楼工程概况 29
1.4 钢管混凝土结构 30
1.4.1 钢管混凝土结构特征 30
1.4.2 钢管混凝土杆件材料 31
1.4.3 钢管混凝土结构的应用与发展 32
1.4.4 钢管混凝土杆件的性能 32
1.4.5 钢管混凝土结构的特点 37
1.4.6 钢管混凝土结构设计要点 39
1.4.7 钢管混凝土结构高层建筑工程概况 42
第2章 高楼结构方案与构件布置 44
2.1 房屋体型 44
2.1.1 建筑平面形状 44
2.1.2 建筑立面形状 46
2.2 承重构件的布置 47
2.2.1 竖向承重构件 47
2.2.2 楼盖承重构件 49
2.3 抗侧力构件的类型 53
2.3.1 高楼结构设计特点 53
2.3.2 抗侧力构件的基本形式 54
2.3.3 抗侧力构件的分类 54
2.3.4 侧力作用下几种构件的变形状态 55
2.3.5 抗侧力结构的优化 57
2.3.6 承重构件和抗侧力构件的用钢量 61
2.4 房屋高度和高宽比 61
2.4.1 基本概念 61
2.4.2 全钢结构 62
2.4.3 钢-混凝土混合结构 64
2.5 高楼结构发展趋势 65
2.5.1 材料高性能化 65
2.5.2 建筑轻量化 66
2.5.3 构件立体化 66
2.5.4 巨柱周边化 66
2.5.5 支撑大型化 67
2.5.6 体形圆锥化 68
2.5.7 结构混合化 71
2.5.8 动力反应智能化 72
第3章 结构材料 74
3.1 结构钢 74
3.1.1 钢材性能 74
3.1.2 国产钢材 75
3.1.3 国外钢材 83
3.2 焊接材料 89
3.3 螺栓与栓钉 95
3.3.1 高强度螺栓 95
3.3.2 圆柱头栓钉 100
3.3.3 锚栓 101
3.4 钢筋混凝土材料 102
第4章 单一结构体系 103
4.1 框架体系 103
4.1.1 结构体系的组成 103
4.1.2 结构特征 104
4.1.3 框架设计要点 106
4.1.4 框架结构杆件长细比和板件宽厚比的要求 108
4.1.5 框架梁-柱节点设计 111
4.1.6 框架体系适用房屋高度 119
4.1.7 工程实例 120
1 北京长富宫中心——钢框架体系 120
2 印第安纳广场大厦——钢框架体系 121
3 台北荣民医院大楼——钢框架体系 122
4 福克斯广场大厦——钢框架体系 123
5 达拉斯中枢大厦——型钢混凝土框架体系 124
6 大阪奇艾思大厦——钢管混凝土框架体系 125
4.2 框筒体系 127
4.2.1 框筒结构的特征 127
4.2.2 框筒受力特点 129
4.2.3 圆形框筒与矩形框筒的比较 131
4.2.4 框筒设计要点 135
4.2.5 框筒底层扩大柱距的对策 137
4.2.6 全钢结构框筒体系工程实例 139
7 第一银行塔楼 139
8 标准石油公司大楼 139
9 世界贸易中心 140
10 波士顿办公大楼 142
11 城市协会大厦 142
12 加利弗尼亚广场大厦 143
4.2.7 型钢混凝土框筒体系工程实例 144
13 德克萨斯商业大厦 144
14 休斯敦美洲大厦 145
4.2.8 钢管混凝土框筒体系工程实例 146
15 爱尔莎塔楼 146
4.2.9 钢框架-混凝土框筒体系 149
4.2.9.1 结构体系的组成 149
4.2.9.2 抗震构造措施 149
4.2.9.3 工程实例 150
16 贝壳广场大厦 150
17 国民广场大厦 151
4.3 支撑框筒体系 151
4.3.1 支撑框筒的产生 151
4.3.2 支撑框筒结构体系的构成 152
4.3.3 支撑框筒结构的受力特点 152
4.3.4 支撑框筒束体系 153
4.3.5 支撑框筒的设计要点 154
4.3.6 工程实例 154
18 第一国际广场大厦——全钢结构支撑框筒体系 154
19 约翰·汉考克大厦——全钢结构支撑框筒体系 156
20 Shimizu大厦——钢管混凝土柱支撑框筒体系 158
4.4 抗剪幕墙框筒体系 158
4.4.1 结构体系的组成 158
4.4.2 结构特征 159
4.4.3 构件受力状态 159
4.4.4 工程实例 160
21 梅隆银行大厦 160
4.5 框筒束体系 161
4.5.1 结构体系的组成 161
4.5.2 框筒束的适用范围 162
4.5.3 框筒束的受力特点 163
4.5.4 框筒束的设计要点 164
4.5.5 工程实例 165
22 西尔斯塔楼——方形框筒束 165
23 艾伦大厦——长矩形框筒束 167
24 新宿I－LAND塔楼——长矩形框筒束 168
25 联合银行大楼—异形框筒束 170
4.6 大型立体支撑体系 171
4.6.1 结构体系的组成 171
4.6.2 结构的受力状态 172
4.6.3 构件的受力特点 172
4.6.4 并联大型立体支撑体系 173
4.6.5 大型立体支撑设计要点 174
4.6.6 全钢结构大型立体支撑体系工程实例 174
26 联邦银行大厦 174
27 花旗银行大厦 175
28 上海21世纪大厦 176
29 亚洲企业中心大厦 179
30 旧金山铝业公司总部大厦 179
4.6.7 混合结构支撑筒体系工程实例 182
31 香港中国银行大楼 182
32 依侬中心大厦 184
4.7 周边大型支撑体系 185
4.7.1 结构体系的组成 185
4.7.2 工程实例 186
33 西南银行大楼 186
4.8 巨型框架体系 187
4.8.1 建筑的功能要求 187
4.8.2 结构体系的组成 187
4.8.3 构件受力特点 188
4.8.4 钢结构巨型框架体系工程实例 188
34 东京市政厅大厦 188
35 神户TC大厦 189
36 日本电器总社塔楼 191
37 信用银行大楼 193
38 四川航空大楼 195
39 东日本国铁大厦 197
40 日本动力智能大厦 199
4.8.5 钢管混凝土巨型框架体系工程实例 201
41 高雄国际广场大楼 201
4.9 悬挂结构体系 204
4.9.1 结构概况 204
4.9.2 芯筒悬挂体系 206
4.9.2.1 结构体系的组成 206
4.9.2.2 结构变形特性 207
4.9.2.3 耐震性能 207
4.9.2.4 结构设计要点 207
4.9.2.5 工程实例 208
42 BMW办公大楼 208
43 标准银行大楼 209
44 新加坡国库大楼 209
4.9.3 多筒悬挂体系 210
4.9.3.1 结构体系的组成 210
4.9.3.2 结构受力特点 211
4.9.3.3 工程实例 211
45 联邦储备银行 211
46 沈阳国税局大厦 212
4.9.4 钢构架悬挂体系 213
4.9.4.1 结构体系的组成 213
4.9.4.2 结构受力特点 214
4.9.4.3 工程实例 214
47 香港银行大楼 214
4.10 多筒-钢梁结构体系 215
4.10.1 结构特征 215
4.10.2 工程实例 215
48 保险公司大楼 215
49 中保大厦 216
第5章 双重结构体系 218
5.1 框架-支撑体系 218
5.1.1 结构特征 218
5.1.2 竖向支撑的力学特性 220
5.1.3 轴交支撑 222
5.1.4 偏交支撑 225
5.1.5 防屈曲支撑 233
5.1.6 工程实例 241
50 费加罗大厦——框架-轴交支撑体系 241
51 霖园大饭店——框架-偏交支撑体系 242
52 京唐饭店——框架-偏交支撑体系 244
53 宏总亚太财经广场——框架-偏交支撑体系 246
54 加拿大国家银行大楼——框架-跨层偏交支撑体系 247
55 拜耳大西洋塔楼——框架-跨层轴交支撑体系 248
56 第一中心银行大厦——框架-支撑体系 248
57 日本ACT大厦——框架-跨层轴交支撑体系 250
5.2 框架-墙板体系 251
5.2.1 结构特征 251
5.2.2 钢板剪力墙 252
5.2.3 内藏钢板支撑剪力墙 254
5.2.4 带竖缝混凝土墙板 258
5.2.5 工程实例 260
58 京城大厦——钢框架-墙板体系 260
59 京王广场饭店——钢框架-墙板体系 262
60 京广中心大厦——钢框架-墙板体系 264
61 代官山高层公寓——型钢混凝土框-墙体系 266
62 新达城广场大厦——钢管混凝土框-墙体系 268
63 沈阳专网局大楼——钢管混凝土框-墙体系 271
5.3 框架-支撑芯筒体系 271
5.3.1 结构体系的组成 271
5.3.2 结构的受力特点 272
5.3.3 适用的房屋高度 272
5.3.4 钢管混凝土框架-支撑芯筒体系工程实例 272
64 太平洋第一中心大厦 272
65 联盟广场大厦 273
66 西雅图进口塔楼 274
5.3.5 全钢结构框架-支撑芯筒体系工程实例 274
67 洛杉矶第一州际世界中心 274
5.4 支撑芯筒＋刚臂体系 276
5.4.1 结构体系的组成 276
5.4.2 结构有刚臂、无刚臂的比较 277
5.4.3 增设刚臂的效果 279
5.4.4 全钢结构支撑芯筒＋刚臂体系工程实例 280
68 威斯康星大厦 280
69 锦江饭店（分馆） 280
70 天津国际贸易中心大厦 282
71 匹兹堡美国钢铁公司总部大厦 284
5.5 筒中筒体系 286
5.5.1 结构体系的组成 286
5.5.2 构件变形属性 286
5.5.3 结构体系的受力特点 287
5.5.4 钢结构筒中筒体系工程实例 287
72 上海国际贸易中心大厦 287
73 北京国贸中心大厦（一期） 289
5.5.5 带墙板的钢结构筒中筒体系工程实例 291
74 新宿三井大厦 291
75 东京阳光大厦 292
76 新宿行政大楼 294
5.5.6 支撑内筒工程实例 296
77 台湾远东世界中心 296
5.5.7 “混凝土内筒-钢外筒”筒中筒体系 298
5.5.8 型钢混凝土筒中筒体系工程实例 300
78 陕西信息大厦 300
79 上海环球金融中心大厦 301
80 南宁宝都大厦 304
81 海口金融大厦 305
5.6 芯筒-框架体系 308
5.6.1 结构体系的组成 308
5.6.2 结构体系抗风抗震性能 309
5.6.3 结构设计要点 311
5.6.4 混凝土芯筒-钢框架体系工程实例 312
82 蒙帕纳斯大厦 312
83 阿拉空达塔楼 313
84 纽约49号塔楼 314
85 上海静安希尔顿饭店 314
86 大连世界贸易大厦 317
87 大连远洋大厦 319
88 台中市乡林摩天大楼 323
89 日本碳素横滨工厂办公楼 325
90 日本海老名塔楼 328
91 上海证券大厦 330
92 新金桥大厦 332
93 北京国贸中心大厦（二期） 334
94 深圳发展中心大厦——混凝土偏筒-钢框架体系 335
5.6.5 型钢混凝土结构“芯筒-框架”体系工程实例 339
95 香格里拉饭店 339
96 上海瑞金大厦 340
97 休斯敦第一城市塔楼 341
98 深圳八一大厦 343
99 浦东国际金融大厦 344
100 富林广场大厦 347
101 上海世界金融大厦 348
102 广州汽车大厦 350
5.6.6 钢管混凝土结构“芯筒-框架”体系工程实例 352
103 合银广场大厦 352
104 广州新中国大厦 356
105 广州南航大厦 360
106 深圳信息中心大厦 361
107 厦门金源大厦 363
108 天津今晚报大厦 364
109 深圳赛格广场大厦 365
110 墨尔本联邦中心大厦 371
111 深圳地王大厦 371
112 香港长江中心大厦 378
5.7 芯筒-翼柱体系 380
5.7.1 结构体系的组成 380
5.7.2 结构受力特点 381
5.7.3 工程实例 381
113 国家银行广场大厦 381
114 香港中环东北大楼 383
115 金茂大厦 384
116 台北市国际金融中心大厦 388
117 北京冠城园A楼 392
118 米格林-拜特勒大厦 394
5.8 叠置式混合结构体系 395
5.8.1 高楼结构设计概念的演化 395
5.8.2 叠置式混合结构体系的组成 396
5.8.3 工程实例 396
119 哈利法塔楼 396
附录 401
附录A 国产型钢的规格及截面特性 401
A.1 圆钢管 401
A.1.1 结构用无缝钢管 401
A.1.2 直缝电焊钢管 406
A.1.3 螺旋焊钢管 409
A.2 热轧H型钢和剖分T型钢 412
A.2.1 热轧轻型H型钢 412
A.2.2 热轧H型钢 413
A.2.3 热轧窄翼缘（HN类）H型钢 417
A.2.4 超厚超重H型钢 417
A.2.5 热轧桩用H型钢 420
A.2.6 热轧剖分T型钢 421
A.3 焊接H型钢 424
A.3.1 普通焊接H型钢 424
A.3.2 轻型焊接H型钢 428
A.3.3 结构用普通高频焊接薄壁H型钢 429
A.3.4 结构用卷边高频焊接薄壁H型钢 431
A.4 国内厂家已生产的H型钢 431
A.4.1 马鞍山钢铁股份有限公司H型钢产品 431
A.4.2 马鞍山钢铁股份有限公司H型钢桩产品 434
A.4.3 鞍山第一轧钢厂热轧H型钢产品 434
A.4.4 莱芜钢铁股份有限公司H型钢产品 436
A.5 热轧型钢 436
A.5.1 工字钢 436
A.5.2 槽钢 438
A.5.3 等边角钢 439
A.5.4 不等边角钢 439
A.5.5 L型钢 449
附录B 国外H型钢的规格及截面特性 449
B.1 日本轧制H型钢 449
B.1.1 日本轧制普通H型钢 449
B.1.2 日本产桩用H型钢 451
B.2 英国轧制H型钢 452
B.2.1 英国轧制“通用梁型”H型钢 452
B.2.2 英国轧制“通用柱型”H型钢 455
B.2.3 英国轧制“柱用”H型钢 456
B.3 美国轧制H型钢 456
B.3.1 美国轧制W系列H型钢 456
B.3.2 美国轧制M系列H型钢 456
B.3.3 美国轧制HP系列H型钢 456
参考文献 470