多高层建筑结构第二章

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1、高层建筑结构设计应注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列规定：,1.应具有必要的承载力、刚度和变形能力。 2.应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。 3.对可能的薄弱部位要采取加强措施。 4.结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转。 5.宜具有多道抗震防线。,2.1 高层建筑结构设计的基本要求,指根据理论与试验研究结果和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。 如简单、规则、均匀、对称；又如强柱、

2、弱梁、节点更强等。,指体型规则、平面布置均匀、对称并具有很好的抗扭刚度；竖向质量和刚度无突变的结构。,概念设计:,规则结构:,2.2 高层建筑结构的选型,2.2.1 高层结构的选型原则,房屋结构可分成竖向结构、水平结构和底部结构。,根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术等因素考虑其适宜的结构体系。这个结构体系应符合以下要求：,满足使用要求； 尽可能地与建筑型式相一致； 平面和立面型式规则，受力好， 有足够的承载力、刚度和延性； 施工简便； 经济合理。,2.2.2 竖向承重结构的型式及选用,1框架结构,结构特点： 布置灵活； 可形成大的使用空间； 施工简便

3、； 较经济； 抗侧刚度小，侧移大； 对支座不均匀沉降较敏感。,适用范围：70m及以下建筑。,框架结构不包括无剪力墙或井筒的板柱结构。板柱结构的侧向刚度和抗震性能较差，不适宜做高层建筑 。,异形柱结构可做成框架结构和框架-剪力墙结构体系。非抗震设计和6度抗震设防时,框架结构体系房屋的高度不应超过24m,框架-剪力墙体系房屋的高度不应超过45m。7度和8 度抗震设防时，允许高度更小。,2剪力墙结构,剪力墙：能有效抵抗水平荷载的墙体，又称 结构墙或抗震墙。,结构特点：抗侧刚度大，侧移小； 室内墙面平整； 平面布置不灵活； 结构自重大，吸收地震能量大； 施工较麻烦，造价较高。,适用范围：150m以内的

4、高层住宅和高层旅馆。,3.框架-剪力墙结构,特点：兼有框架结构和剪力墙结构二者的优点。 适用：150m以内的高层建筑。,4筒体结构,特点：空间结构，刚度很大，受力好。 适用：超高层建筑。,5其它结构,如多塔结构、连体结构、带转换层结构、带加强层结构、错层结构等复杂结构。此外还有巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挂结构、高层混合结构、带加强层结构、错层结构、多塔结构、连体结构等。 巨型结构特点：分两级结构，第二级为一般框架，只承受竖向荷载，并将其传递给第一级。第一级结构承受全部水平荷载和竖向荷载。巨型结构适用于超高层建筑。,多塔高层结构,连体高层结构,图2-6 香港汇丰银行大厦,（43层，高180m

5、，悬挂结构）,图2-7 香港中国银行大厦,（71层，高369m，巨型钢桁架结构）,（1） 适用高度,分A级高度和B级高度，B级高度允许的高度比A级的高一些，但是在建筑结构的规则性、结构抗震等级划分、作用效应计算和构造措施方面的要求比A级也严一些。具体规定见表2-3。,各类房屋的适用高度和高宽比：,表2-1 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),注：,房屋高度指室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度； 表中框架不含异形柱框架结构； 部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构； 平面和竖向均不规则的结构或类场地上的结构，最大适用高度应适当降

6、低； 甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，9度时应专门研究； 9度抗震设防、房屋高度超过本表数值时,结构设计应有可靠依据,并采取有效措施。,表2-2 B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度设防的各类结构，因研究成果和工程经验尚显不足，未列入B级高层中。,(2) 高宽比,高宽比是房屋结构刚度、整体稳定、承载力和经济合理性的宏观控制。高宽比的限值见表2-3。,表2-3 钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,复杂体型的高层建筑，如何计算高宽比？ 一般情况下，可按所考虑方向的最小宽度计算高宽比，但对突出建筑物平面很小的局

7、部结构（如楼、电梯间等），一般不应包含在计算宽度内；对于不宜采用最小宽度计算高宽比的情况，应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上塔楼结构考虑。,2.2.3 水平承重结构型式及选择,水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。,1楼盖结构应满足的要求,房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、筒 体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结 构；剪力墙结构和框架结构宜采用现浇楼盖结构。房屋高度不超过50m时，8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构；6、7度

8、抗震设计时可采用装配整体式楼盖结构。,(2)现浇楼盖的混凝土强度等级不宜低于 C20，也不宜高于C40。,(3)装配整体式楼盖应符合下列要求：, 每层宜设钢筋混凝土现浇层，厚度不应小于50mm，混凝 土强度等级不应低于C20，不宜高于C40，并应双向配置 直径不小于6mm、间距不大于200mm的钢筋网，钢筋应锚 固在梁或剪力墙内。 楼盖的预制板板缝上缘宽度不宜小于40mm，板缝大于 40mm时应在板缝内配置钢筋，并宜贯通整个结构单元。现 浇板板缝、板缝梁的混凝土强度等级宜高于预制板的混凝 土强度等级，且不低于C20。 无现浇叠合层的预制板，板端搁置在梁上的长度不宜小于 50mm。预制板端宜预留

9、长度不宜小于100mm的胡子筋，预 制空心板端应有堵头，堵头深度不宜小于60mm，并应采用强 度等级不低于C20的混凝土浇灌密实。,2楼盖结构的型式及选择,(1) 普通肋形楼盖,特点：板薄，砼用量少，自重轻，施工方便，较 经济。但板底不平，可能影响美观和使用。,类型：单向板肋形楼盖; 双向板肋形楼盖; 井式楼盖.,一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm，当板内预埋暗管时不宜小于100mm；顶层楼板厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋；普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的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，且每层每个方向的配筋

10、率不宜小于0.25%。,(2) 无梁楼盖, 实心平板 :,非预应力砼平板 无粘结预应力砼平板, 空心平板 :,板厚30cm至40cm，内埋大孔空心管。,现浇预应力混凝土楼板厚度可按跨度1/451/50采用，且不宜小于150mm。现浇预应力混凝土板设计中应采取措施防止或减小主体结构对楼板施加预应力的阻碍作用。,(3) 组合式楼盖,压型钢板砼楼板 钢梁砼板组合楼盖 网架楼盖,图2-8 组合式楼盖,2.2.4 基础型式及选择,1. 柱下独立基础,适用：层数不多、土质较好的框架结构。,当地基为岩石时，可采用地锚将基础锚固在岩石上，锚入长度40d。,2. 交叉梁基础,双向为条形基础。,适用：层数不多、土

11、质 一般的框架、剪 力墙、框架剪 力墙结构。,图2-9 交叉梁基础,图2-10 交叉梁与上部结构连接,3.片筏基础,适用：层数不多土质较弱或层数较多土质 较好时用。,图2-11 带墩基的片筏基础,图2-12 梁板式片筏基础,4.箱形基础,适用：层数较多、土质较弱的高层建筑。,图2-13 箱形梁基础剖面图,5. 桩基础,适用：地基持力层较深时采用。,6. 复合基础,适用：层数较多或土质较弱时采用。,图2-14 桩基 础,图2-15 桩筏基础,图2-16 桩箱基础,2.3 高层结构的结构布置,结构布置原则 ：,满足使用要求，并尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。 满足人防、消防要求，使水、暖、

12、电各专业的工作能有效进行。 结构上受力可靠，变形小。 妥善处理温度、地基不均匀沉降以及地震影响。施工简便。 经济合理。,2.3.1 平面布置要点,每一独立结构单元的结构布置应满足以下要求： 简单、规则、均匀、对称。 承重结构应双向布置，偏心小，构件类型少。 平面长度和突出部分应满足表2-4要求，凹角处宜采用加强措施。 施工简便,造价省。,表2-4 L、l的限值,图2-17 建筑平面,平面过于狭长的建筑物在地震时由于两端地震 波输入有位相差，容易产生不规则振动，造成 较大的震害。,平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振 动而引发凹角处破坏。,角部重叠和细腰的平面容易产生应力集中使楼 板开裂、破

13、坏。,表2-5 平面不规则的类型,2.3.2 竖向结构布置要点,1、竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外 挑和内收。结构的刚度宜下大上小，逐渐 均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则 的结构。 2、抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚 度变化应符合下列规定:,（1）对框架结构,楼层与相邻上层的侧向刚度比 1可按式(2-1)计算,且本层与相邻上层的比值 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。,Vi、Vi+1 第i层和第i+1层的地震剪力标准值（kN)； i、 i+1 第i层和第i+1层在地震作用标准值作用下的 层间位移（m)。,( 2-1 ),3、A级高度高层建筑的楼层抗

14、侧力结构的层间受剪 承载力不宜小于其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 高层建筑不应小于75。 4、抗震设计时，结构竖向抗侧力结构宜上下连续贯 通。,(2-2),（2）对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、 框架-核心筒结构、筒中筒结构，楼层与其相邻上层 的侧向刚度比2可按式(2-2)计算,且本层与相邻上层 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。,5、不宜采用同一楼层刚度和承载力变化同时不 满足前面第2、3条规定的高层建筑结构。 6、侧向刚度变化、承载力变化

15、、竖向抗侧力构 件连续性不符合前面2、3、4条要求的楼层， 其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25 的增大系数。 7、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不宜小于下部 楼层水平尺寸B的0.75倍；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 水平外挑尺寸不宜大于4m。,8、楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜 大于相邻下部楼层质量的1.5倍。 9、结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时， 宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采 取有效的构造措施。,（a)

16、 (b) (c) (d) 图2-18 结构竖向收进和外挑示意,图2-19 屋顶带塔楼的情况,图2-20,表2-6 竖向不规则的类型,作 业,1.请收集由于结构平面布置不规则导致的结构破坏实例一个，并加以详细地分析。 2.请收集由于结构竖向布置不规则导致的结构破坏实例一个，并加以详细地分析。 以上作业做成PPT用于课堂讨论，请于11月19日前发到我的邮箱。,2.3.3 变形缝设置,1. 伸缩缝,变形缝：伸缩缝、沉降缝、防震缝。,图2-21,为防止温度变化和砼收缩导致房屋开裂而设。,表2-7 伸缩缝最大间距,注：,框架-剪力墙结构的伸缩缝间距可根据结构的具体布置情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值； 当屋面无保温或隔热措施时，混凝土的收缩较大或室内结构因施工外露时间较长时，伸缩缝间距应适当减小； 位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，伸缩缝的间距宜适当减小。,伸缩缝只设在上部结构，基础不设。,伸缩缝处宜做双柱，伸缩缝