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1、 多高层房屋结构设计讲义（全学友） 第 - 49 - 页多高层房屋结构设计第1章：一般要求本课程仅限于多高层钢筋混凝土结构。凡涉及具体数据，设计时请参照现行有效的相关标准、规范（含地方标准）执行。一、高度及高宽比1. 建筑高度自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。2. 高层建筑10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及建筑高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。3. 适用高度钢筋混凝土高层建筑分为A级高度和B级高度高层建筑，其中B级高度高层建筑的最大适用高度比A级高度高层建筑的最大适用高度更高，因此B级高度高层建筑的设计控制更为严格。A级高度
2、钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035框架-剪力墙1501301201008050剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙1301201008050不应采用筒体框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墙11080705540不应采用B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墙170160140120100剪力墙全部落地剪力墙18017015013011
3、0部分框支剪力墙15014012010080筒体框架-核心筒220210180140140筒中筒300280230170150平面和竖向不规则的结构，或出现其它有规定的不利情况，建筑的最大适用高度应适当降低。具体限值应以现行有效的标准、规范（包括地方标准）为准。4. 适用的最大高宽比出于经济方面的考虑，高层建筑应对高宽比进行控制。钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度框架543板柱-剪力墙654框架-剪力墙、剪力墙7654框架-核心筒8764筒中筒8875二、高层建筑的特殊性1. 受力特点高层建筑高度大，自重大，对结构材料性能提出了更高要求
4、；风荷载及地震作用造成的侧移与高度成四次方关系，倾覆弯矩与高度成三次方关系，因此对结构体系提出了更高要求。2. 工程造价高层建筑由于承载力安全要求、舒适性要求、抗震防灾要求以及装饰效果等要求，且建筑体量一般较大，工程造价高，因此对结构优化设计提出了更高要求。3. 环境影响高层建筑一般人流量大、功能复杂，人流组织和疏散、物资供应、交通布局、污物处理、废气排放等与功能环境有关的问题对设计提出了更高要求。4. 灾害后果高层建筑在遭遇强烈地震、火灾、爆炸等偶然事件时可能引发灾难性后果，因此高层建筑在抵御上述偶然事件方面对设计提出了更高的要求。三、高层钢筋混凝土结构竖向体系1. 框架结构：由梁和柱为主要
5、构件组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：容易形成较大功能空间，且建筑空间布置灵活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗侧刚度较小，抗震性能较差，可建高度不大。2. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好。但建筑空间较受限制，难于形成通透性好的统一功能大空间。3. 框架-剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好，合理设计可以形成较大的功能空间。4. 板柱-剪力墙结构：由无梁楼板和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。特点：易于形成较大的功能空间，天棚结构平整美观，降低建筑层
6、高，且建筑空间布置灵活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗震性能相对较差，可建高度受到限制。5. 筒体结构：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。框架-核心筒体：由核心筒和外围的稀柱框架组成的筒体结构；筒中筒结构：由核心筒与外围框筒组成的筒体结构；成束筒结构：由若干框筒组成的多筒结构。特点：各类筒体结构平面较规则，两个方向的几何尺寸较接近，抗侧刚度大，抗震性能好，可建高度更大。四、高层钢筋混凝土结构水平体系楼盖和屋盖结构是高层建筑结构的水平结构体系。水平结构体系的作用：1. 承担竖向重力荷载，并传递至相关竖向结构单
7、元；2. 协调各竖向抗侧结构的水平变形，迫使具有不同抗侧刚度的竖向抗侧结构协同变形，共同受力。为达到协同受力的目的，楼、屋盖结构必须具有足够的平面内强度和刚度（一般称刚性楼盖假定），因此需要对楼盖结构平面的长度（长宽比）、凹进凸出、开洞和最小楼板宽度等问题进行限制。五、高层建筑结构概念设计要求建筑抗震概念设计：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的
8、承载能力、刚度和延性。六、高层建筑结构体系的一般要求以下各条体现了概念设计要求1. 应具有必要的承载力、刚度和延性；2. 应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载，风荷载和地震作用的能力；3. 对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施；4. 结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位。5. 抗震设计时宜具有多道防线。七、高层建筑结构平面布置结构平面布置应考虑规则性要求。不规则的结构平面可能导致地震作用下的严重扭转，或因局部受力过大（应力集中）而产生严重震害。1. 平面规则性的一般要求：（1）平面宜简单、规则
9、、对称、减少偏心；（2）平面长度不宜过长，长宽比L/B应进行控制，符合限值规定；（3）平面突出部分的长度不宜过长，突出宽度b不宜过小，和宜符合限值规定；（4）建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。平面尺寸及突出部位尺寸的比值限制设防烈度L/BL/Bmax6、7度8、9度6.05.00.350.302.01.52. 平面规则性的指标控制（1） 位移比结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不
10、宜大于该平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。（2） 周期比 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑，超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85.（3） 楼板面内刚度的控制考虑凹入或开洞影响后，楼板有效宽度不宜小于该层楼面宽度的50%；楼板开洞总面积不宜超过楼层面积的30%扣除凹入或开洞影响后，楼板在任一方向的最小净宽不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽不应小于2m。3. 结构缝的设置结构过长可设置伸缩缝；基础形式截然不同时可以设置沉降缝；结构平面不规则或体型复杂时可设置防震缝。以上结构缝简称三缝
11、。（1） 三缝的设置形式伸缩缝沿房屋全高设置，地下室、基础可不设缝；沉降缝应将缝两侧的地下室、基础断开，并沿房屋全高设置；防震缝沿房屋全高设置，地下室、基础可不设缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接。有抗震设防要求时，伸缩缝和沉降缝的缝宽均应符合防震缝的要求。（2） 防震缝的宽度要求影响因素：防震缝的宽度与设防烈度、建筑高度、结构体系有关。当防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利的结构类型确定；当防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房屋高度确定。防震缝的宽度应符合下列规定：a. 框架结构房屋，高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度分别
12、每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。b. 框架-剪力墙结构和剪力墙结构的防震缝宽度分别不小于a款规定的70%和50%，且均不宜小于100mm。八高层建筑结构的竖向布置（一）总体要求高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。（二）层间侧向刚度变化控制1. 框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。按下式计算： 式中：楼层侧向刚度比； 、第层和第层的地震剪力标准值（kN）；、第层和第层在地震作用标准值下的层间位移（m）。2. 框架剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架核
13、心筒结构、筒中筒结构，楼层与其相邻上层侧向刚度的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5，按下式计算：式中：考虑层高修正的楼层侧向刚度比。（三）层间受剪承载力变化控制A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的75%。（四）内收外挑控制抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于
14、下部楼层水平尺寸B的75%；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，上部楼层的水平尺寸B1不宜大于下部楼层水平尺寸B的1.1倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。九、楼（屋）盖结构虽然高规没有严格规定只能采用现浇楼盖（详见规范条文），但实际工程中高层建筑一般应采用现浇楼盖结构。l 一般楼层现浇板厚度不应小于80mm；板内预埋暗管时不宜小于100mm；l 顶层楼板（屋面板）厚度不宜小于120mm，且宜双层双向配筋；l 框支转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向配筋，且每层每方向配筋率不宜小于0.25%；l 普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；l 作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，应采用双层双向配筋，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%l 后浇带：为减少混凝土早期收缩导致的受拉应力，可沿建筑平面长度方向每3040m设置一条后浇混凝土带，带宽范围内纵筋尽量采用搭接，带宽8001000mm（实际上宽度越大效果越好）。后浇带混凝土宜在45天后浇筑。十、水平位移限制和舒适度要求（一）弹性层间位移验算
