《《建筑结构设计》东南大学邱洪兴 第五章 高层结构课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《建筑结构设计》东南大学邱洪兴 第五章 高层结构课件（143页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第5章 高层建筑结构,5.1 高层建筑结构体系及布置原则,5.3 剪力墙结构分析,5.4 框架剪力墙结构分析,5.7 剪力墙截面设计,5.6 筒体结构分析简介,5.2 单榀剪力墙的受力性能,5.5 框架支撑结构分析简介,方案设计,结构分析,构件设计,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,2,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,5.1高层建筑结构体系及布置原则,5.1.1 高层结构体系,框架,剪力墙,一、高层结构的基本受力单元,墙与柱的几何形状差异在于墙的截面高度比厚度大得多(h/t8)；以承受竖向荷载为主的墙称为承重墙，以承受水平荷载为主的墙称为剪力墙。,竖向桁架,建
2、筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,3,落地剪力墙（一直延伸至基础）,框支剪力墙（底部支承在框架上）,剪力墙的种类,钢筋混凝土剪力墙,钢板剪力墙,型钢混凝土剪力墙,配筋砌块砌体剪力墙,剪力墙的截面形式：,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,4,筒体,由若干片墙组成，平面呈环状。,核心筒（实腹筒）,框筒（由密集立柱和高跨比很大的裙梁组成）,桁架筒（由稀柱、浅梁和支撑斜杆组成）,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,5,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,高层结构 竖向结构体系,单一结构体系,框架结构体系,剪力墙结构体系,筒体结构体系,平面复合结构体系,框架剪力
3、墙结构体系,框架筒体结构体系,框架支撑结构体系,竖向复合结构体系,底部框架、上部剪力墙结构体系,底部框架、上部筒体结构体系,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,6,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,二、框架结构体系,优点：布置灵活；缺点：侧向刚度较小。,北京长富宫中心： 26层，90.85m，三层以下型钢混凝土框架，三层以上钢框架，89年建成。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,北京长城饭店: 22层，地下一层，高83.85m， 83年建成，是中国国内最高的混凝土框架结构，也是大陆第一个玻璃幕墙建筑。,建筑
4、结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,8,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,巨型框架结构,为提高侧向刚度，将柱做成箱形截面（小筒体）或格构柱；每隔若干层设置巨型梁或桁架，形成主框架；其余层设置次框架。,主框架,次框架,格构柱,桁架,次框架柱,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,9,三、剪力墙结构体系,优点：侧向刚度大 缺点：布置受限制,广州白云宾馆： 33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,10,北京国际饭店： 1987年建成，27层，底层层高5m，标准值层层高2.9m，总高度104m，剪力
5、墙厚度为200600mm。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,11,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,四、框架剪力墙结构体系,北京民族饭店： 59年建成，12层框架剪力墙结构。,发挥框架结构布置灵活、剪力墙结构侧向刚度大的优点。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,12,五、框架支撑结构体系,在部分框架柱之间设置竖向支撑，增加侧向刚度。,六、筒体结构体系,框筒结构、筒中筒结构、成束筒结构、核心筒结构。,框筒结构,中间设一些仅承受竖向荷载的柱，水平荷载全部由外侧的框筒承担,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,13,筒中筒结构,由外侧的框筒和内部的核心筒
6、组成。,广东国际大厦： 1990年建成，63层，总高200.18米。外筒平面尺寸35.1m37m，由24根中柱和4根异形角柱组成；内筒为16.8m22.8m的矩形平面，壁厚300700mm。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,14,成束筒结构,由若干个框筒并列而成。,美国西尔斯大厦：110层，443米，束筒钢结构，1974年建成。安装了102部高速电梯。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,15,七、框架核心筒结构体系,南京金陵饭店： 37层，108米，框架-筒体结构，1983年建成。,发挥框架结构布置灵活、筒体结构侧向刚度大的优点。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪
7、兴,16,八、核心筒结构体系,所有荷载通过核心筒伸出的大梁或桁架，传递给核心筒。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,17,5.1.2 高层结构的规则性,一、平面规则性,建筑的平面长度、局部突出部分尺寸超过附表E.1限值；,下列情况属平面不规则：,楼面开洞面积达到该层总面积的一定比例；,扭转引起的位移在总的水平位移中达到一定比例。,二、竖向规则性,下列情况属竖向不规则：,上、下层楼层抗侧刚度的变化大于一定程度； 任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力小于其相邻上层的80%； 抗侧力构件竖向不连续； 上部楼层内收、外挑水平尺寸超过一定数值； 相邻楼层质量之比超过1.5。,建筑结构设计课件201
8、3版.东南大学邱洪兴,18,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,5.1.2 规则性,一、平面布置,5.1.3 布置原则,5.1.3 高层结构布置原则,平面宜简单、规则、对称；选择风荷载效应较小的平面形状；尽量不使用平面不规则结构，不应采用严重不规则的平面布置；各层的抗侧刚度中心应基本与水平荷载合力中心重合，减少扭转效应。,总高度与宽度的比值宜满足附表E.2的要求。,保证楼盖具有足够的刚度。,框架结构体系应采用双向刚接方案，梁、柱中心线宜重合；在抗震设防区，应尽量使两个方向的抗侧刚度大致相同,剪力墙结构体系中的剪力墙应双向或多向布置，并对直拉通；独立墙段的总高度与长度之比不应小于
9、2。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,19,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,5.1.2 规则性,5.1.3 布置原则,框架核心筒结构体系中的核心筒宽度不宜小于筒体总高度的1/12；,矩形平面框筒的长宽比，对混凝土框筒不宜大于2，对钢框筒不宜大于1.5。,混凝土框筒的柱距不宜大于4m，框筒梁（裙梁）的截面高度可取柱净距的1/4，框筒的孔洞面积不宜大于墙面面积的60%。,核心筒或内筒与外框柱的距离，对非抗震设计不宜大于15m；对抗震设计不宜大于12m。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,5.1.2 规则性
10、,5.1.3 布置原则,二、竖向布置,规则、均匀，避免过大的外挑和内收；,侧向刚度宜下大上小，沿高度逐渐变化，没有突变；各层的抗侧刚度中心应接近在同一竖直线上；,尽量不使用竖向不规则结构，不应采用竖向严重不规则结构；,建筑的总高度不宜超过附表E.的限值。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,21,三、变形缝设置,高层结构,5.1 体系与布置,5.1.1 结构体系,5.1.2 规则性,5.1.3 布置原则,房屋长度超过限值而无其它措施时，应设置伸缩缝；,采取构造和施工措施时，伸缩缝间距可以增大。,在下列情况下，一般应考虑设置沉降缝：,在建筑高度差异或荷载差异较大处； 地基土的压缩性有显著
11、差异处； 上部结构类型和结构体系不同，其相邻交接处； 基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致处。,采用措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,22,当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时应设置防震缝 ；,防震缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设防震缝；防震缝的宽度应满足附表A.2的要求 ；,抗震设防区的伸缩缝和沉降缝宽度均应满足防震缝的宽度要求。,5.1.4 剪力墙厚度要求,非抗震，混凝土剪力墙的厚度不应小于140mm；,剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的1/25；,框架剪力墙结构，墙的厚度尚
12、不宜小于楼层高度或无支承长度的1/20；,当采用预制楼板，剪力墙厚度尚应满足楼板的搁置长度要求 。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,23,5.2单榀剪力墙的受力性能,5.2.1 无洞口剪力墙的受力性能,B,H,x,z,q,(a)计算简图,弯曲变形引起的侧移,弯矩沿高度呈抛物线分布,侧移由两部分组成：弯曲变形引起的侧移和剪切变形引起的侧移。,(5.2.1b),建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,24,从墙底向上，侧移的增量越来越大。这类侧移曲线称为“弯曲型”。,qH4/(8EI),1,1,uj,uj+1,(d)um,剪力沿高度呈线性分布,剪切变形引起的侧移,从墙底向上，侧移的
13、增量越来越小。这类侧移曲线称为“剪切型”。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,25,总侧移曲线：,顶点侧移：,如果是矩形截面：,(5.2.3b),对于一般杆件，H/B在10左右，剪切变形在总侧移所占比例非常小；H/B为时，这一比例5；H/B为时，这一比例接近50。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,26,高层结构,5.1 体系与布置,5.2.1 无洞剪力墙,5.2 剪力墙性能,类似地可得到在其它侧向荷载作用下的顶点侧移公式：,（顶点集中荷载） (5.2.3c),（倒三角分布荷载） (5.2.3d),可表示为,式中2=EI/(GAH2)，称为剪切参数。,（顶点集中荷载）,（倒
14、三角分布荷载）,（均匀分布荷载）,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,27,5.2.2 有洞口剪力墙的受力性能,墙肢,连梁,外力矩由两部分来抵抗： 墙肢单独承担的弯矩Mj1、Mj2 墙肢轴力合成的力矩Nj1a,内力,局部弯矩,整体弯矩,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,28,(c)截面内力,Nj1,Nj2,Vbk,Vj2,Vj1,Mj1,Mj2,a,F,F,F,连梁剪力越大，墙肢轴力越大；由墙肢轴力合成的整体弯矩越大，而墙肢局部弯矩越小。,墙肢截面的正应力相应地可以分成两部分：轴力引起的均匀应力和弯矩引起的线性分布应力,墙肢剪力在层高范围内不变，因而墙肢弯矩在层高范围内线性变
15、化；由于连梁梁端存在弯矩，墙肢弯矩在连梁位置处有突变，呈锯齿状。,突变程度取决于连梁剪力大小。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,29,(a)连梁刚度很小的墙,如连梁的刚度很小，以至连梁对墙肢的转动约束可以忽略不计，则连梁可以简化为两端铰接的连杆；剪力墙受力如同两个独立的竖向悬臂构件，可用材料力学方法计算。,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,30,高层结构,5.1 体系与布置,5.2.1 无洞剪力墙,5.2 剪力墙性能,5.2.2 有洞剪力墙,5.2.3 连续化方法,5.2.3 有洞口剪力墙的连续化分析方法,思路：将每一楼层处的连梁用沿高度连续分布的弹性薄片代替；建立相应的微分方程；求解后再换算成实际连梁的内力，进而求出墙肢的内力。,连梁的作用可以用沿高度连续分布的弹性薄片代替；,一、基本假定,忽略连梁的轴向变形；,剪力墙的几何参数沿墙高方向为常数。,各墙肢在同一标高处的转角和曲率相等；,建筑结构设计课件2013版.东南大学邱洪兴,31,h,H,二、微分方程的建立,原结构,p,a,ln,I1,I2,A1,A2,Ab,hb,将连续化的连梁从跨中切开，此处没有弯矩；设截面上的剪力集度为 ；根据几何相容条件，切口处的
