《高层体系》PPT课件.ppt

第 2章抗侧力结构与布置,1.框架 2.剪力墙 3.框架剪力墙（支撑） 4.筒体 5.巨型结构,第2章抗侧力结构与布置,抗侧力结构： 框架 剪力墙 筒,1. 2高层建筑结构体系,框架体系（含板柱体系）,框架剪力墙体系（含框架筒体体系） 框架支撑,筒体体系,框筒体系,筒中筒体系,多筒体系,框架结构（frame structure）体系,优点 缺点 应用范围 实例,优点： 平面布置灵活，容易满足大使用 空间的要求。,缺点： 抗侧移刚度小，水平侧移较大， 建造高度有限。,适用范围：520层，多、高层住宅、饭店、 办公楼及其它公共建筑均可。,框架结构（frame tructure）体系,框架结构（frame structure）体系,框架结构（frame structure）体系,水平荷载作用下变形：主要剪切形为主,框架结构体系,典型的框架体系平面图,平面形状复杂的框架平面图,框架结构体系,剪力墙结构体系（）,优点 缺点 应用范围 实例,优点：抗侧刚度大，强度高，整体性好， 抗震性能优越。,缺点：墙体间距小，平面布置不灵活， 自重大。,适用范围：1030层高层公寓式住宅、旅馆。,剪力墙结构体系,剪力墙结构体系,剪力墙结构体系,典型剪力墙体系平面布置图,剪力墙结构体系,剪力墙结构体系,剪力墙结构在水平荷载作用下的变形 （弯曲形为主）,框支剪力墙结构,单片框支剪力墙,剪力墙结构体系,剪力墙结构体系,框支剪力墙的特点,底层刚度削弱、刚度突变 避免刚度突变的措施 把框架层扩展为2-3层，随层逐渐变化 在框架的最上层设置设备层，作为刚度的过渡层 尽可能将一部份剪力墙延伸到底层以加强整个房屋的刚度,剪力墙结构体系,框架-剪力墙结构体系,优点 缺点 应用范围 实例,优点：受力合理，各层层间变形均匀，可形成较大使用空间。,框架-剪力墙结构体系,适用范围：1025层各类公共建筑。框架-筒体可到 3040层,框架剪力墙结构体系,特点：剪力墙（核心筒）承担大部分水平力(8090)，是主要的抗侧力构件，框架承担竖向荷载，提供较大的空间，既具有框架结构布置灵活、方便使用的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，适用于公共建筑和旅馆建筑,框架剪力墙结构体系,（1）剪力墙数量 以满足位移限制为依据设置剪力墙数量 （2）剪力墙的布置及间距 宜分散不宜集中 满足建筑使用要求和结构刚度的要求 纵横向剪力墙布置均应满足要求 布置应均匀、对称、周边，使刚度中心和质量中心尽量接近，避免扭转效应 剪力墙的间距不宜过大，保证楼盖刚度足够 剪力墙应贯通全高，结构上下刚度连贯均匀 板柱剪力墙结构： 剪力墙承担全部水平力，但控制板柱部分能够承担20水平力 框架筒体结构： 利用剪力墙筒体作电梯、楼梯和竖向管道，便于采用钢筋混凝土内筒和钢框架的混合结构,在侧向荷载作用下的框架-剪力墙变形,框架剪力墙结构在水平荷载作用下的变形：弯剪型,特点：传力途径更简捷，可有效增加净空高度。,缺陷：节点处受到柱集中力作用，对板抗剪不利。,板柱节点,适用范围：仓库，停车场，层高受到限制的场合。,板柱剪力墙结构体系,框架支撑,筒体结构 （空间受力体系）,一个或多个筒体来抵抗水平力的结构为筒体结构（筒体由剪力墙组成空间薄壁筒体或框架柱形成密柱框筒）,（1）框筒结构：内筒承受竖向荷载，外筒承受水平荷载，柱距一般在3m以内，框筒梁比较高，开洞面积在60%以下,1931年102层帝国大厦：钢框架剪力墙体系，用钢量2.06kN/m2 1972年110层世界贸易中心：筒中筒结构体系，用钢量1.81kN/m2 1974年110层西尔斯大楼：钢成束筒结构体系，用钢量1.61kN/m2,剪力滞后效应：宽度较大的箱形梁，正应力两边大、中间小的不均匀现象 影响因素：梁宽、荷载、弹性模量、侧板和翼缘的相对刚度 原因：连梁的柔性产生剪力滞后现象，使角部的柱子轴向应力增加而中间的柱轴向应力减小 不利结果：柱受力不均匀，板翘曲，减小框筒的侧向刚度和承载能力，不能发挥材料的作用，不经济,（2）桁架筒结构：桁架形成的筒体，钢材，节省材料 实例：芝加哥的约翰汉考克大厦，100层，用钢量1.45kN/m2 香港中国银行，钢斜撑、钢梁、钢骨组合混凝土柱的空间桁架体系，用 钢量1.4kN/m2,（3）筒中筒结构：薄壁内筒和密柱外框筒（桁架筒）组成，抗风、抗震能力好,深圳国际贸易中心大厦，50层，158m，钢筋混凝土筒体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成,广东国际大厦，63层，200m，钢筋混凝土内筒体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成,上海金贸大厦,框架筒体结构，共88层，高420.5米，用于办公、宾馆。,内筒为八角形钢筋混凝土核心筒，外筒由八根复合巨型柱、8根钢柱，用钢量0.7kN/m2,筒体结构的布置原则：减少剪力滞后 密柱深梁：柱中距为1.2m3.0m，横梁跨高比为2.54 长宽比不宜大3，高度不宜低于60m 选择合适的楼板体系，楼板具有足够的刚度 设置刚度很大的转换层（实腹梁、空腹钢架、桁架、拱），以提供底层使用空间,（4）成束筒结构：超高层，若干筒体并联而成，强度、刚度均很大（美国希尔斯大厦，109层，443m，框筒由钢柱和桁架梁组成，参见图P22） 多筒体结构：多个钢筋混凝土剪力墙筒体，适应于复杂平面的布置要求,芝加哥西尔斯大厦 共80层，高322米，钢结构，商用办公楼,巨型结构体系 ： 由两级结构组成 一级为：跨越若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型桁架，提供较大的抗侧刚度和承载力承受水平力和竖向荷载； 二级：其它楼层梁柱，承受竖向荷载并将荷载产生的内力传递到一级结构上,高层建筑结构体系的选择,(一)、结构抗侧力体系的选择 根据建筑高度选择抗侧力体系 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度,高层建筑结构体系的选择,B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度,房屋高度：室外地面至檐口高度，不包括局部突出屋面的水箱、电梯间等 部分的高度,高层建筑结构体系的选择,A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大高宽比,B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大高宽比,控制结构高宽比H/B ：控制结构刚度和侧移 说明：结构合理，满足侧移和自振周期，经验算可以适当放宽,高层建筑结构体系的选择,(二)、楼面体系的选择 1、平板体系 优点：板底平整，结构高度低，美观，一般非预应力板不宜超过6m，预应力板不宜超过9m，但是节点较弱，长期荷载下的挠度偏大 举例：广州国际大厦筒中筒结构（63层），楼板跨度9.2m，采用普通平板厚350mm，预应力平板厚250mm，节省30%钢材，减轻自重120000kN，节省混凝土5000m3，减小地震力、地基压力，结构和基础造价降低 2、无梁楼盖 层高受限情况下，公共建筑常采用无梁楼盖，最好采用现浇柱帽 合适跨度：普通钢筋混凝土楼面6m以内，预应力混凝土楼面9m 活荷载较大时比较经济（5kN/m2），多用于仓库、多层厂房等 3、密肋楼盖 跨度较大而梁高受限的情况下，肋距常为0.91.5m，一般为1.2m 合适跨度：现浇混凝土密肋楼