高层建筑结构设计第二章结构体系2

第二讲的主要问题1、高层钢筋混凝土结构的基本结构体系有哪几类？其定义、特点(抗侧刚度、侧移变形特点、适用建筑类别)分别是什么？2、什么是钢筋混凝土筒体结构，分几类？什么是剪力滞后？3、框架支撑结构中，哪种支撑形式更有利于结构抗震？4、框支剪力墙结构的抗震性好吗？为什么？5、板柱—剪力墙结构的抗震性好吗？为什么？6、什么是伸臂结构，其主要作用是什么？主要用于什么结构？7、钢结构高层主要采用怎样的结构形式？8、与高层钢筋混凝土结构相比，高层钢结构的抗震性能如何？第三、四讲第2章抗侧力结构与布置（3、4）2.9抗侧力结构体系的适用高度及高宽比2.10建筑体形和结构总体布置2.11变形缝——伸缩缝、沉降缝、防震缝2.12基础形式2．10．1最大适用高度（H

max）建筑物高度H增大，结构的承载力、稳定性及刚度要求都越高，建造成本相应提高，因此，在保障建筑安全使用的前提下，建筑物的最大适宜建造高度Hmax应有一合理值。高层混凝土规范中，Hmax

主要以以下三个因素确定：2.10抗侧力结构体系的适用高度及高宽比1)地区抗震设防烈度；2)建筑场地类别；3)建筑结构体系及设计方法。

房屋高度超过B级高度的规定时，设计应采取更有效的加强措施，并应有可靠依据，或进行专门的研究和论证。

《混凝土高规》规定了各类结构体系的最大适用高度Hmax(m),主要分为A级高度和B级高度。1）一般(限制)高度：A级高度；

2）B级(限制)高度：超过A级高度的限定时，按B级(限制)高度设计；

B级高度的设计要求严于相应的A级高度的建筑结构。B级高度的钢筋砼高层建筑一般不采用框架体系，9度抗震设防区不宜建造高层建筑。钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度Hmax(m)结构类型非抗震6度7度8度0.2g（0.3g）9度框架70605040（35）-框架—剪力墙150130120100（80）50剪力墙全部落地剪力墙150140120100（80）60部分框支剪力50）不应用筒体框架-核芯筒160150130100（90）70筒中筒200180150120（100）80板柱-抗震墙70807030（40）不应用框架—剪力墙170160140120（100）剪力墙全部落地剪力墙180170150130（110）部分框支剪力墙150140120100（80）筒体框架-核芯筒220210180140（120）筒中筒300280230170（150）A级高度表2-2B级高度表2-39度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，并采取必要的加强措施。注：1.表2-2、表2-3中框架不含异形柱框架；

2.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；

3.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；

4.框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度抗震设防的表列其他结构，当房屋高度超过本表数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。

5.甲类建筑，6、7度时宜按本地区设防烈度提高一度后符合本表的要求，8度时应专门研究；

6.房屋高度超过表中数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。表2-4钢结构房屋适用的最大高度(m)结构类型6、7度(0.10g)7度(0.15g)8度9度(0.40g)（0.20g）(0.30g)框架11090907050框架-中心支撑220200180150120框架-偏心支撑（延性墙板）240220200180160筒体（框筒，筒中筒，桁架筒，束筒）和巨型框架300280260240180钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高度(m)表2-5高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件，也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的一个指标。高层建筑高宽比的计算：高层建筑的高宽比为房屋的高度H与建筑平面宽度B之比。房屋的高度H，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面积和刚度的2.5和2.0倍时，可取裙房以上部分的高度作为计算高宽比时房屋的高度H。房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。

各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：

1标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。

2重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

4适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。注：对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑，当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求时，允许按标准设防类设防。2.10.2高宽比限值（H/Bmax）高层建筑的整体刚度和倾覆力矩不容忽视，H/B很大时，建筑物的整体刚度小，倾覆力矩较大。《混凝土高规》、《钢高规》分别对相应高层建筑结构的高宽比提出了最大限值要求H/Bmax，见P53表2-6~表2-9。结构体系非抗震6、7度8度9度框架、板柱剪力墙5432框－剪5543剪力墙6654筒中筒、框架－核心筒6664A级高度最大高宽比表2-4B级高度最大高宽比表2-5非抗震6、7度8度8766、7度8度9度6.565.5

钢结构房屋适用的最大高宽比表2-3

高层建筑限高、限高宽比的意义：

1.保障结构的稳定性，安全性。

2.避免项目立项以及设计初期对结构体系的盲目求大、求异，避免过大的工程造价。

高宽比对高层结构倾覆弯距的影响重力W引起的竖轴向反力水平力H引起的竖轴向反力与水平力引起的剪力V=Hch/d2.11变形缝——温度伸缩缝、沉降缝、防震缝温度伸缩缝——使缝两侧的结构自由伸缩。伸缩缝缝宽一般≥50mm，与防震缝合设时，缝宽满足防震缝要求；沉降缝——使缝两侧的结构自由沉降，沉降缝缝宽一般≥50mm，与防震缝合设时，缝宽满足防震缝要求；防震缝——避免地震时，缝两侧建筑物的不一致变形甚至水平碰撞。缝宽应根据结构整体刚度的不同，随建筑高度的增加区别计算，≥100mm。

结构缝可以将复杂结构分解为若干简单结构，但缝也给结构带来如防水困难、材料消耗大等问题，因此，在高层建筑结构设计中，提倡尽量采用合理的构造设计方法、以及施工手段，避免设缝。1）温度伸缩缝：基础以下部分可以不断开，不设温度缝的措施：2）沉降缝：基础与上部结构均应断开。

刚性很大的基础设缝不经济；设计、施工中采用措施调整沉降差异；采用不同的基础形式调整沉降差、群房做在主体悬挑基础上；施工后浇带处理（另祥）。

温度影响较大部位局部提高配筋率；顶层局部设温度缝；阳光直射屋面加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面施工后浇带处理（另祥）。3）抗震缝：基础以下部分可以不断开。

抗震设防的建筑物，当建筑的平面、层数、质量、刚度差异较大，或错层时设置。设缝时要有足够宽度防震缝最小宽度。H<15mH>156度每增加5m7度每增加4m8度每增加3m9度每增加2m100mm100mm＋n×20mm混凝土后浇带

混凝土后浇带的位置，特殊工艺要求应由结构师在设计中确定，其位置宜设在构件（梁、板）弯、剪应力均较小处。

混凝土后浇带可处理由永久荷载引起的不均匀沉降问题，但带内砼必须待两侧结构基本封顶即永久荷载的不均匀沉降基本完成后浇注。混凝土后浇带也可减小季节性温差的影响。

混凝土后浇带是高层建筑中常用的一种施工工艺，带宽常为800mm～1000mmm，贯通的后浇带在施工期间将结构分为独立的几部分，当结构平面尺寸较大时，缝可以曲折贯通。后浇带内的钢筋可与带两侧钢筋同时绑扎，也将钢筋先从两侧伸出，在带内砼浇注前再焊接或搭接；带内待其两侧砼浇注完近两个月(≥30天)后浇注。混凝土后浇带平面布置图设置后浇带；局部加强配筋；施加预应力；采用预制构件或叠合结构；解除约束，设置滑移层；采用膨胀剂补偿混凝土的收缩；加强保温隔热措施等。增大伸缩缝间距的可靠措施

采用可靠措施后，可适当放宽伸缩缝的间距：

1)提高局部部位的配筋率

顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大部位；

2)顶层加强保温隔热措施

外墙设置外保温层；

3)每30m～40m间距留出混凝土（施工）后浇带等施工措施

后浇混凝土的施工温度应尽量与主体混凝土的施工温度接近，设在对结构受力影响较小的部位曲折通过；当高层建筑与裙房之间不设沉降缝时，将后浇带设在次边跨内；在混凝土中加入适宜的外加剂，补偿混凝土的收缩。

4)降低甚至解除约束

梁底设滑移支座；局部设温度缝……5)采用预制构件或叠合结构

6)施加预应力

提高抗弯刚度或抗裂度，避免应结构开裂导致结构刚度的降低2.12基础形式基础埋深D应满足建筑物的稳定要求,避免倾覆。高层钢筋砼建筑的主要基础类型：筏形基础、箱形基础、桩基础。基础结构形式钢筋混凝土结构钢结构天然地基H/12H/15桩基H/15H/181、钢筋砼筏形基础：

筏形基础也称满堂红基础，其底板有如船筏，刚度很大，对基底应力有一定的协调能力。筏形基础适用于上部结构刚性较好，楼层不太多，地基刚度较好的场地。底板厚度与跨度之比板底平均反力（kN/m2)受力情况t/l150~200150~200单向1/6~1/8双向1/9~1/12400~500400~500单向1/3~1/4双向1/4~1/62、钢筋砼箱形当地基承载力较高，地下水位较深时，可考虑做箱型基础或筏形基础，当然应同时考虑基础的埋深(D≥H/15；有桩基础时，D≥H/18)要求等。钢筋砼箱形基础的整体刚度较大，其顶板厚、底板厚、墙厚等，均应符合承载力、刚度、防水、防潮、人防等要求。如：墙体水平截面总面积不小于外墙外包尺寸水平投影面积的1/10；当L/B>4时，纵墙截面的面积≮外墙外围水平投影面积的1/18；3、钢筋砼桩基当地质条件复杂，荷载较大、按天然地基算埋深较高时，可采用桩基。常用的桩类型有：①钢筋砼静压予制桩，桩长一般在2m以内，可接长