高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)

1、讲解：吕辉讲解：吕辉Tall buildings structure框 架 结 构剪 力 墙 结 构框 架 -剪 力 墙 结 构框 架 -筒 体 结 构筒 中 筒 结 构成 束 筒 结 构筒 体 结 构悬 挂 结 构巨 型 框 架 结 构应 力 蒙 皮 结 构钢 筋 混 凝 土 结 构框架筒体结构组合筒体结构剪力桁架与框桥架结构交错钢结构钢结构1.1.特点特点：1 1）平面布置灵活。）平面布置灵活。2 2）自重较轻。）自重较轻。3 3）计算理论较成熟。）计算理论较成熟。4 4）侧向刚度小，侧移大。侧向刚度小，侧移大。5 5）节点是薄弱部位，是设计关键。）节点是薄弱部位，是设计关键。 （必须为刚

2、接）（必须为刚接）6 6）在地震力作用下，易引起非结构构件破坏。）在地震力作用下，易引起非结构构件破坏。 （应设计成延性框架）（应设计成延性框架）7 7）侧移曲线呈剪切型（层间位移随楼层增高而减小）。侧移曲线呈剪切型（层间位移随楼层增高而减小）。 2. 2.适用范围适用范围： 属于柔性结构，属于柔性结构，适用于适用于70 m 70 m 或或1515层以下、地震烈度不太高的各类建筑层以下、地震烈度不太高的各类建筑Hji框架侧移曲线框架侧移曲线ji常用于常用于6 6、7 7度度或或1212层以下层以下代表作品及平面：代表作品及平面： 40008000800080008000800040004000

3、5800400058006200北京长富宫中心，北京长富宫中心，2626层，层，高高90.85m90.85m，8989年建成。年建成。1.1.特点特点： 2. 2.适用范围适用范围： 属于刚性结构，属于刚性结构，适用于适用于150 m 150 m 或或3030层以下的小开间建筑层以下的小开间建筑Hji剪力墙侧移曲线剪力墙侧移曲线ji1 1）在竖向荷载下视为受压的薄壁柱，）在竖向荷载下视为受压的薄壁柱， 在水平荷载下视为底部固定、顶端在水平荷载下视为底部固定、顶端 自由的悬臂深梁。自由的悬臂深梁。2 2）整体性能好。）整体性能好。3 3）刚度大、侧移小，抗震性能优越。刚度大、侧移小，抗震性能优越

4、。4 4）结构自重大，间距受到楼板跨度限制。）结构自重大，间距受到楼板跨度限制。5 5）侧移曲线呈弯曲型（层间位移随楼层增高而增加）。侧移曲线呈弯曲型（层间位移随楼层增高而增加）。（L/=58，常用于小高层常用于小高层）代表作品及平面：代表作品及平面： 广州白云宾馆，广州白云宾馆，33层，112.45米，1976年建成，国内首栋百米高层。3600400080008000660003000360003000660008000800040003600700007850785023001.1.特点特点： 2.2.适用范围适用范围： 属于中刚性结构，属于中刚性结构，适用于适用于140 m 140 m

5、以下的各类高层建筑以下的各类高层建筑H框架框架- -剪力墙侧移曲线剪力墙侧移曲线1 1）与框架结构相比，承载力和刚度提高，侧向变形减小；）与框架结构相比，承载力和刚度提高，侧向变形减小； 与剪力墙结构相比，平面布置较灵活。与剪力墙结构相比，平面布置较灵活。2 2）剪力墙由于刚度大，承担大部分（）剪力墙由于刚度大，承担大部分（80-90%80-90%）的力，是）的力，是 抗侧力的主体，而框架承担竖向力和少部分水平力，抗侧力的主体，而框架承担竖向力和少部分水平力， 且提供了较大空间且提供了较大空间3 3）通过框通过框剪（筒）的协调工作，改剪（筒）的协调工作，改善了框架结构的受力和变形性能，善了框架

6、结构的受力和变形性能，使各层层间剪力和位移趋于均匀，使各层层间剪力和位移趋于均匀，侧移曲线呈弯剪型（反侧移曲线呈弯剪型（反S S型、下弯上型、下弯上剪）。剪）。框架框架剪力墙剪力墙框架框架- -剪力墙剪力墙代表作品及平面：代表作品及平面： 北京饭店北京饭店1.1.筒体形式筒体形式：1 1）空间受力，在水平荷载作用下可视为固定在基础上的箱形悬）空间受力，在水平荷载作用下可视为固定在基础上的箱形悬臂构件。臂构件。实腹筒实腹筒框筒框筒桁架筒桁架筒剪力墙剪力墙桁架桁架密柱深梁密柱深梁筒中筒筒中筒内筒内筒外筒外筒外筒外筒2.2.特点特点：2 2）承载力、抗侧刚度和）承载力、抗侧刚度和抗扭刚度抗扭刚度很高

7、。很高。3）由于采用密柱深梁，结构的延性较差，层数不多时不宜采用。 3. 3.适用范围适用范围： 适用于适用于200m200m以下的超高层以下的超高层代表作品及平面：代表作品及平面： 深圳国贸大厦深圳国贸大厦建筑使用功能建筑使用功能建筑平面建筑平面建筑高度建筑高度抗震等级抗震等级地质条件地质条件施工技术施工技术用用途途50m50m50m50m住住宅宅剪力墙、框架剪力墙、框架- -剪力墙剪力墙剪力墙、框架剪力墙、框架- -剪力墙剪力墙旅旅馆馆剪力墙、框架剪力墙、框架- -剪力墙、剪力墙、框架框架剪力墙、框架剪力墙、框架- -剪力墙、剪力墙、筒体筒体公公共共框架框架- -剪力墙、框架剪力墙、框架框

8、架框架- -剪力墙、筒体剪力墙、筒体1）选择有利的场地）选择有利的场地2）保证地基基础的承载力、刚度）保证地基基础的承载力、刚度3）合理设置抗震缝）合理设置抗震缝4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径5）多道抗震设防能力）多道抗震设防能力6）合理选择结构体系）合理选择结构体系7）结构应有足够的刚度）结构应有足够的刚度8）结构应有足够的结构承载力）结构应有足够的结构承载力9）节点的承载力应大于构件的承载力）节点的承载力应大于构件的承载力10）结构应有足够的变形能力及耗能能力结构应有足够的变形能力及耗能能力1.1.房屋适用高度房屋适用高度：1

9、 1）见书中表）见书中表2.12.1、2.22.2。超过超过A A级高度的为级高度的为B B级，级，B B级的高度和高宽比大，级的高度和高宽比大，但抗震等级、计算和构造措施严。不宜超过但抗震等级、计算和构造措施严。不宜超过B B级。级。2 2）表中数值适用于钢筋混凝土高层，高层钢结构另有规定。）表中数值适用于钢筋混凝土高层，高层钢结构另有规定。3 3）注意表下注。（房屋高度）注意表下注。（房屋高度）2.2.房屋高宽比房屋高宽比：高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制1 1）见书中表）见书中表2.32.3、2.42.4。2 2）当高宽比超过当高宽比超过5 5，应验算结构整体

10、稳定和抗倾覆。，应验算结构整体稳定和抗倾覆。3 3）实际工程中存在超限建筑，如深圳地王大厦）实际工程中存在超限建筑，如深圳地王大厦H/B=8.88.8， 金茂大厦金茂大厦7.67.6。1 1）平面宜规则、简单、均匀对称，受力合理，传力简捷。）平面宜规则、简单、均匀对称，受力合理，传力简捷。 （超过表（超过表2.52.5规定时为平面不规则）规定时为平面不规则）2 2）平面刚度宜均匀对称，以减少扭转。）平面刚度宜均匀对称，以减少扭转。 （使平面刚心和质心接近或重合，（使平面刚心和质心接近或重合， 其偏心距其偏心距e/L5%5%）3 3）宜采用长宽接近的）宜采用长宽接近的“塔式塔式”建筑，建筑， 避

11、免避免“板式板式”或一字形建筑，或一字形建筑，L/B4 4（7 7度）度） 或或3 3（8 8度）。度）。LBe/LP刚心刚心质心质心4 4）平面局部突出部分的尺寸应满足表）平面局部突出部分的尺寸应满足表2.62.6要求，要求， 否则应采取加强措施，减轻应力集中。否则应采取加强措施，减轻应力集中。5 5）宜避免在拐角处设置楼电梯间（因井筒刚度大，）宜避免在拐角处设置楼电梯间（因井筒刚度大， 易产生应力集中）。易产生应力集中）。6 6）开有大洞口的楼板应采取加厚楼板、增设边梁、加大配筋等）开有大洞口的楼板应采取加厚楼板、增设边梁、加大配筋等加强措施。加强措施。不规则类型定义和参考指标扭转不规则在

12、规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的 1.2 倍凹凸不规则平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的 30楼板局部不连续 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50，或开洞面积大于该层楼面面积的 30，或较大的楼层错层表表2-5平面不规则的主要类型平面不规则的主要类型设防烈度L/Bl/Bmaxl/b6、7 度8、9 度6.05.00.350.302.01.5表表 2.6 平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值1 1）沿竖向体型规则均匀，刚度宜连续，）沿竖向体型规则

13、均匀，刚度宜连续， 避免刚度避免刚度突变突变和软弱层。和软弱层。（超过表（超过表2.72.7规定时为竖向不规则）规定时为竖向不规则）顶部塔楼、楼层外挑内收、底部或顶部塔楼、楼层外挑内收、底部或顶层大空间、中部剪力墙或筒体中顶层大空间、中部剪力墙或筒体中断或错位等断或错位等2 2）宜设置地下室，帮助上部结构抗倾覆和滑移，减少地震力对）宜设置地下室，帮助上部结构抗倾覆和滑移，减少地震力对 上部结构的影响。上部结构的影响。不规则类型定义和参考指标侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的 70，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的 80；除顶层 或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一

14、层的 25竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80表表 2.7 竖向不规则类型竖向不规则类型各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号 Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量 Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率 Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 R

15、atx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值的比值 或上三层平均侧移刚度或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 = Floor No. 1 Tower No. 1 Xstif= 5.3359(m) Ystif= 8.3667(m) Alf = 0.0000(Degree) Xmass= 5.3383(m) Ymass= 9.2226(m) Gmass= 712.8025(t) Eex = 0.0002 Eey = 0.0827

16、Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000 Ratx1= 2.3840 Raty1= 2.8242 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 3.3494E+06(kN/m) RJY = 3.0398E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 2 Tower No. 1 Xstif= 5.3358(m) Ystif= 8.3742(m) Alf = 0.0000(Degree) Xmass= 5.3382(m) Ymass= 9.3271(m) Gmass= 536.5076(t) Eex = 0.0002 Eey = 0.09

17、24 Ratx = 0.5992 Raty = 0.5058 Ratx1= 1.7947 Raty1= 1.9676 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 2.0071E+06(kN/m) RJY = 1.5376E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) -1 1）尽量不设缝尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。采取构造和施工措施。2 2）设缝时，应形成独立的结构单元，）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽保证足够的缝宽。1 1）伸缩缝最大间距伸缩缝最大间距2 2）当采取有效措施时，间距可适

18、当放宽：）当采取有效措施时，间距可适当放宽：1.1.设置原则设置原则：2.2.设置伸缩缝设置伸缩缝：现浇框架现浇框架 55m55m现浇剪力墙现浇剪力墙 45m45m 如如 提高温度变化较大处的配筋、顶层设置架空通风提高温度变化较大处的配筋、顶层设置架空通风 屋面或加强保温隔热、外墙做保温层、设置屋面或加强保温隔热、外墙做保温层、设置施工后浇带施工后浇带等等做法见书做法见书P16P161 1）设缝时，缝两侧形成双梁、双柱、双墙，）设缝时，缝两侧形成双梁、双柱、双墙， 导致立面处理困难、地下室渗漏等。导致立面处理困难、地下室渗漏等。3.3.设置沉降缝设置沉降缝：2 2）三种手段）三种手段1 1）应

19、沿地面以上全高设置（地下室、基础可不设，）应沿地面以上全高设置（地下室、基础可不设， 但相应部位应加强）。但相应部位应加强）。放放：抗抗：调调：4.4.设置防震缝设置防震缝：2 2）应合理选择缝宽，并保证最小防震缝宽度。应合理选择缝宽，并保证最小防震缝宽度。根据两侧中不利的结构体系和较低高度选择根据两侧中不利的结构体系和较低高度选择设置沉降缝（导致用料多，设置沉降缝（导致用料多， 处理困难，不经济）处理困难，不经济）采用桩基或刚度很大的基础采用桩基或刚度很大的基础 （场地土较好时）（场地土较好时）调整施工顺序或设置后浇带调整施工顺序或设置后浇带防震缝最小宽度为：防震缝最小宽度为：1、框架结构：

20、、框架结构：15时，取时，取70mm；15时，每增加时，每增加25m，加宽，加宽20mm；2、框架、框架-剪力墙结构：取上述规定的剪力墙结构：取上述规定的70%,但不小于但不小于70mm。3、剪力墙结构：取框架结构的、剪力墙结构：取框架结构的50%，但不小于，但不小于70mm。4、缝两侧结构体系不同时，缝宽按不利的结构类型确定。、缝两侧结构体系不同时，缝宽按不利的结构类型确定。1.1.柱截面柱截面：由轴压比控制由轴压比控制cccNf bh轴压比限值轴压比限值P68P68表表4.44.4nQSN Q系数系数1.11.11.21.2柱负荷面积柱负荷面积单位面积荷载：框架、框单位面积荷载：框架、框-

21、 -剪剪121214kN/m14kN/m2 2； 剪力墙、筒体剪力墙、筒体13131616计算截面以上层数计算截面以上层数结 构 体 系 抗 震 等 级 一级 二级 三级 框架结构 0.70.80.9框架剪力墙结构、筒体结构 0.750.850.95部分框支剪力墙结构 0.60.7-表表4.4框架柱轴压比限值框架柱轴压比限值2.2.梁截面梁截面：由高跨比控制：由高跨比控制：P18P18表表2.92.93.3.板厚板厚：注意：梁高有减小的趋势。注意：梁高有减小的趋势。一般楼层：一般楼层：80-14080-140顶层现浇板：顶层现浇板：120120，宜双层双向配筋宜双层双向配筋地下室顶板：地下室顶

22、板：160160抵抗温度应力抵抗温度应力加强顶层约束加强顶层约束提高抗风抗震提高抗风抗震4.4.墙厚墙厚：一般为一般为150-300150-300。超过。超过200200时，应双层配筋。时，应双层配筋。3 3）建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等。建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等。 1 1. .现浇楼盖：现浇楼盖： 肋梁楼盖肋梁楼盖 普通、技术经济指标好；结构高度大、普通、技术经济指标好；结构高度大、 不便管线安装不便管线安装宽扁梁宽扁梁（用于层高受限时）（用于层高受限时） 。 密肋楼盖密肋楼盖省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高

23、 受限时、不美观、受限时、不美观、 吊顶处理吊顶处理 。 无梁楼盖无梁楼盖适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时； 冲切问题。冲切问题。1 1）结构整体性、面内刚度。结构整体性、面内刚度。2 2）结构高度小、质量轻。结构高度小、质量轻。预应力空心板楼盖预应力空心板楼盖适用于高度适用于高度50m50m以下时，但要求严格以下时，但要求严格 （缝内设钢筋、设现浇面层、加强板端（缝内设钢筋、设现浇面层、加强板端 连接）。连接）。 预应力大楼板楼盖预应力大楼板楼盖与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，与房间同尺寸，双向先张法预应力筋， 板边齿槽；吊装问题。板边齿槽；吊装问

24、题。非预应力平板楼盖非预应力平板楼盖常常用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、 平整；跨度大时自重大、不经济。平整；跨度大时自重大、不经济。 现浇非预应力空心板楼盖现浇非预应力空心板楼盖无粘结预应力平板楼盖无粘结预应力平板楼盖适用于大跨且梁高受限时、适用于大跨且梁高受限时、 平面布置灵活。平面布置灵活。2.2.预制板楼盖：预制板楼盖：3.3.预应力叠合板楼盖：预应力叠合板楼盖：4.4.组合楼盖：组合楼盖：预制预制RCRC薄板（薄板（50-60mm50-60mm），上现浇），上现浇RCRC。省模板、刚度大、。省模板、刚度大、整体性好。整体性好。压型钢板上现浇压型钢板上现浇RCRC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大。省模板、自重小、厚度小；用钢量大。backbackback1 1）应综合考虑地质条件、上部结构类型、荷载大小、）应综合考虑地质条件、上部结构类型、荷载大小、 施工条件、使用要求。施工条件、使用要求。4 4）基础设计宜考虑