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1、1,第2章 抗侧力结构与布置,常用结构体系分类 几种典型常用结构体系简介,2,2.1 结构体系,3,抗侧力结构与布置应注意： 1、高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙和筒体等，由它们可以组成多种结构体系。结构设计时，应根据建筑物的使用功能、立面体型、高度、是否需要抗震设防以及施工条件等因素，选用合适的结构体系。,4,2、一般情况下，高层建筑结构宜选用框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒体结构，这些结构具有竖向布置规则，传力途径简单，抗震性能好等优点。如果由于建筑功能需要，也可选用带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构和多塔楼结构等复杂结构，但应进行更详细的结构分析并采取必要
2、的构造措施。,5,3、高层建筑结构竖向布置的基本原则是要求结构的侧向刚度和承载力自下而上逐渐减小，变化均匀、连续，不突变，避免出现柔软层或薄弱层。 4、高层建筑结构平面布置的基本原则是尽量避免结构扭转和局部应力集中，平面宜简单、规则、对称，刚心与质心或形心重合。,6,5、高层建筑的楼盖结构应具有更好的平面内刚度和整体性，保证各抗侧力结构协同工作。一般情况下宜选用现浇楼盖结构或装配整体式楼盖结构。 6、高层建筑一般宜采用整体性好和刚度大的筏形基础、桩基础、箱形基础、桩-筏基础，基础应具有一定的埋置深度。,7,2-1常用结构体系分类,8,另外：高层悬挂结构建筑由井筒、吊架或斜拉杆、吊杆和各层楼板构
3、成。井筒常采用钢筋混凝土结构，也可采用钢结构。各层楼板的内端支承在井筒上，外端由吊杆悬挂住,吊杆悬挂在由井筒伸出的吊架上,也可用斜拉杆悬挂在井筒的顶端。1985年建成的香港汇丰银行是目前世界上最高的大型悬挂结构建筑,地面上43层,高167.70米，采用5组桁架式悬挂结构，垂直构件为8组钢柱,每组4根柱子。 见下图：,9,10,框架结构体系 剪力墙结构体系 框架剪力墙（框架筒体）结构体系 筒中筒结构体系 成束筒 巨型框架,2-2 几种典型常用结构体系简介,11,框架是由梁和柱刚结而成的平面结构体系。承受竖向 和水平荷载；如果整幢结构都由框架作为抗侧向力单 元，就称为框架结构体系。见下图：,一、框
4、架结构体系（理解掌握）,12,13,其优点是： 1、建筑平面布置灵活，分隔方便； 2、整体性、抗震性能好，设计合理时结构具 有较好的塑性变形能力 3、外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。 其缺点是：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力 差。正是这一 点，限制了框架结构的建造高 度。,14,15,16,清华大学主楼,17,18,2.1 结构体系,19,2.1 结构体系,20,2.1 结构体系,按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预制的方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制的方案。,21,2.1 结构体系,注：由形、形、形或十字
5、形截面柱构成的异形柱 框架结构，截面各肢的肢高肢后比不大于4。,22,一般是在钢筋混凝土结构中，用实心 的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元， 同时由墙片承担竖向、水平荷载。 见下图：,二、剪力墙结构体系（理解掌握）,23,2.1 结构体系,24,25,广州白云宾馆,26,27,其优点是： 1、整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强; 2、抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性 变形能力。因而剪力墙结构适宜的建造高度比框架 结构要高得多。 其缺点是：受楼板跨度的限制（一般为38m），剪 力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。,28,特殊情况下，为了在建筑底部做成较大空间，有 时将剪力墙底部做成为
6、框架柱，形成框支剪力墙。 但是这种墙体上、下刚度形成突变，对抗震极为不 利。故在地震区不允许采用纯框支剪力墙结构体 系；可以采用部分剪力墙分落地，即部分剪力墙框 支结构体系，并且在构造上： 1、落地墙布置在两端或中部，纵、横向连接围成筒体； 2、落地墙间距不能过大； 3、落地剪力墙的厚度和混凝土的等级要适当提高，使整 体结构上、下刚度相近； 4、应加强过渡层楼板的整体性和刚度。,29,2.1 结构体系,30,31,北京西苑饭店,32,33,34,b、短肢剪力墙结构 ： 这种结构体系一般是在电梯、楼梯部位布置剪力墙形成筒体，其他部位则根据需要，在纵横墙交接处设置截面高度为左右的、十、形截面短肢剪
7、力墙，墙肢之间在楼面处用梁连接，并用轻质材料填充，形成使用功能及受力均较合理的短肢剪力墙结构体系。（在小高层中应用很广）,35,三a、框架剪力墙结构体系（理解掌握）,将框架和剪力墙两种抗侧力结构结合在一起使用。 这种结构形式具备了纯框架结构和纯剪力墙结构的 优点，同时克服了纯框架结构抗侧移刚度小和纯剪 力墙结构平面布置不够灵活的缺点。,36,2.1 结构体系,框架-剪力墙结构体系 1、定义： 为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。,37,38,北京饭店,39,40,在框架剪力
8、墙结构体系中，剪力墙的布置 应注意以下几点： 1、剪力墙以对称布置为好，可减少结构的扭转。这一点在地震区尤为重要； 2、剪力墙应上下贯通，使结构刚度连续而且变化均 匀； 3、剪力墙宜布置成筒体，建筑层数较少时，也应将 剪力墙布置成T型、L型、工字型等。便于剪力墙更 好地发挥作用； 4、剪力墙应布置在结构的外围，可以加强结构的抗 扭作用。但是考虑温度应力的影响和楼板平面内的 变形，剪力墙的间距不应过大。,41,42,三b、框筒结构体系,框筒结构体系是由建筑物周边的柱距较小、梁截面较大的密柱深梁框架组成。起源于美国，最早的1965年的芝加哥公寓大厦。 受力不同于纯框架结构： 1、框架为平面结构，框
9、筒结构体系为空间结构； 2、框架结构受力仅有平行于受力方向的框架承担；;框筒结构体系受剪力有平行于受力方向的腹板框架承担，倾覆力矩有平行于受力方向的腹板和垂直于受力方向的翼缘框架承担。如纽约世界贸易中心,43,2.1 结构体系,44,2.1 结构体系,受力变形特点： 筒体最主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下，筒体可视为下端固定、顶端自由的悬臂构件。 注：1）空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。 2）剪力滞后现象：对于框筒结构，在翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上述现象称为剪力滞后。,45,2.1 结
10、构体系,3）产生剪力滞后现象的原因：框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，从而使柱之间的轴力传递减弱。 4）框筒中剪力滞后现象愈严重，参与受力的翼缘框架柱愈少，空间受力性能愈弱。 5）如何减少剪力滞后： （1）要求设计密柱深梁；（2）建筑平面应接近方形； （3）结构高宽比宜大于3，高度不小于60m；（4）楼板的整体性好。 4、优点： 筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，并具有很好的抗扭刚度。,46,纽约世界贸易中心,47,筒中筒结构体系是由内筒和外筒两个筒体组 成的结构体系。内筒通常是由剪力墙围成的 实腹筒，而外筒一般采用框筒或桁架筒。其 中框筒是指由密柱深梁框架围成
11、的筒体； 桁架筒则是框筒的四壁采用桁架做成。与框 筒相比，桁架筒具有更大的抗侧移刚度。如 上海金融中心大厦,四a、筒中筒结构体系,48,上海金融大厦,49,筒体最主要的特点是它的空间受力性能好。 无论那一种筒体，在水平力的作用下都可以 看成是固定于基础上的悬臂结构，比单片平 面结构具有更大的抗侧移刚度和承载能力， 因而适宜建造高度更高的超高层建筑。同 时，由于筒体的对称性，筒体结构具有很好 的抗扭刚度。但该结构因为采用密柱深梁框 架围成的筒体会影响视线和观景。,50,筒中筒结构体系受 力变形及内力分布,51,四b 框架-核心筒结构,核心筒就是在建筑的中央部分，由电梯井道、楼梯、部分设备等围护形成中央核心筒，与外围框架形成一个外框架内筒结构，以钢筋混凝土浇筑。外框筒采用稀疏的柱距和较小的梁截面；不同于筒中筒。是国际上超高层建筑广泛采用的主流结构形式。,52,这种结构的优越性还在于可争取尽量宽敞的使用空间，使各种辅助服务性空间向平面 的中央集中，使主功能空间占据最佳的采光位置，并达到视线良好、内部交通便捷的效果。如上海金茂大厦、深圳地王大厦、广州中信大厦。,53,深圳地王大厦,54,上海金茂大厦,上海金茂大厦,55,广州中信大厦,56,吉隆坡“国家石油公司双塔大厦”,
