带加强层与错层高层结构设计与施工1004课件

1带加强层与错层高

层结构设计与施工2一、加强层的概念加强层：指设置了刚度较大水平构件的楼层。有时将加强层称为伸臂。31、加强层的结构形式5工程名称层数总高/m加强层数加强层类型位移控制内力控制其他上海锦江饭店441542桁架顶点位移减小13%最大柱拉力减小20%自振周期降低8%河南某办公大楼34117.22梁式顶点减小28%，层间减小25%外柱弯矩增13.2%混凝土省690立方米深圳商业中心52167.22梁式顶点减小30%外框剪力为42%，内筒为58%北京国际大厦41153.33

梁式风载下小14%，地震下小10%加强层高4.2m广州天河娱乐广场主楼33125.62梁式顶点小32%，层间小35%加强层高3.5m表1-2设加强层与不设加强层对比63、带加强层结构的优点与缺点优点：（1）增大结构的抗侧刚度，减少结构的侧移。（2）可将设备层、避难层等做成加强层，实现使用功能要求与结构需要的统一。（3）可减小剪力墙、筒体的截面尺寸，节省材料用量。缺点：主要缺点是使结构的竖向刚度、内力和变形发生突变。4、工程应用情况7工程名称层数总高/m加强层数量加强层类型上海环球金融中心大厦

101

492

3桁架上海金茂大厦

88

372

3

桁架深圳地王大厦

81

384.3

4桁架深圳赛格广场

71

353.8

4桁架天津国贸中心

63

226

3桁架东京新宿行政楼

54

223

4桁架墨尔本BHP大楼

41

150

2桁架9计算简图：1975年美国学者Taranath计算模型：10

由图可求得结构的内力和位移方程，根据顶点位移最小的条件，可得下表所示的均布荷载下加强层的最佳位置。加强层数量X1/HX2/HX3/HX4/H12340.4550.3120.2430.2020.6860.5340.4430.7790.6460.829作为工程实际应用，可近似在等分点处布置加强层。112、按弹性加强层分析[3，47]加强层的最佳相对位置为：

ξi=b0+∑biλ式中：λ

为刚度特征系数，λ

为0时，伸臂刚度无限大。系数bi见下表。13141517（二）楼盖刚度及连接方式的影响181921地下3层，地上48层，屋顶高206m。第21层和第36层设加强层。外环梁高选用三种尺寸：1200mm、800mm、400mm，代号分别为120、80、40，第21层设加强层时的代号为J21,第36层设加强层的代号为J36。222325三、带加强层结构算例1、基本情况某建筑50层，各层层高3.5m，房屋总高175m。平面如下图所示，钢框架中柱截面尺寸为750mm×750mm×65mm，角柱为1000mm×1000mm×75mm，梁高700mm，混凝土核心筒筒壁厚500mm，隔墙厚300mm。楼面恒载8kN/m2，活荷载2kN/m2。基本风压w0=0.40kN/m2，基本设防烈度为7度，Ⅱ类场地土，第一组，阻尼比0.04。算例1：26a）标准层及加强层平面图b）结构剖面图c）三维透视图ETABS软件反应谱分析29a）X向振型b）Y向振型304、结构顶层位移对比连接形式不设加强层25层设加强层17、34层设加强层13、25、38层设加强层10、20、30、40层设加强层铰接246mm192mm170mm161mm154mm刚接189mm168mm160mm154mm149mm刚接/铰接百分比76.65%87.57%93.96%95.59%96.68%半刚接/铰接220mm181mm166mm158mm152mm百分比89.49%94.53%97.71%98.36%98.79%315、结构楼层变形对比地震作用下风荷载作用下326、结构楼层变形对比337、加强层对核心筒墙肢内力的影响弯矩（kN·m）剪力（kN·m）地震弯矩风荷弯矩地震剪力风荷剪力348、加强层对外框架柱内力的影响a）弯矩（kN·m）b）剪力（kN）c）轴力（kN）35算题2：1、基本情况45层，162m。平面和立面图形如右图所示，分析方案如表4-38。362、一道刚臂时刚臂位置与顶点位移的关系373、刚臂数量与位移和层间位移角的关系384、不同方案时柱Z1的轴力395、连接方式对结构性能的影响注：GG—

梁筒刚接，梁柱刚接；GJ—

梁筒刚接，梁柱铰接；

JG—

梁筒铰接，梁柱刚接；JJ—梁筒铰接，梁柱铰接。4041柱Z1的轴力和剪力四、带加强层结构工程实例实例1：大连国贸大厦地下5层，地上

79层，420m高。42分别在第23、37、50、62、79层设置桁架式加强层。434445实例2：重庆重宾保利国际广场

58层，286.8m高，钢筋混凝土框架-核心筒结构。464748水平伸臂桁架：上、下弦采用型钢混凝土杆件，腹杆采用钢杆件。495051525354五、错层结构的概念1、错层结构分类552、错层结构的形式56573、错层结构的受力特点

（1）楼盖被分割，楼面在自身平面的刚度被削弱。（2）错层处的框架柱或墙可能被形成短柱或短墙。（3）错层处的梁柱节点应力集中，受力复杂，容易发生破坏。58六、错层结构的受力分析（一）柱的抗侧刚度h591、并联柱的抗侧刚度602、串联柱的抗侧刚度各柱剪力：61（二）错层结构手算方法1、在错层框架的某一跨或某几跨中增设虚梁622、根据柱的串联、并联情况，将增设虚梁跨的框架等效为一根独立柱。633、求框架在水平荷载下的各柱剪力。644、将等代柱的剪力按照“柱间无荷载时柱剪力不变及同层柱剪力按D值大小分配”的原则，分配给设置虚梁框架的各柱，求得各柱的剪力。65（二）分析例题66等效框架柱剪力添加虚梁等效框架67按近似计算法的剪力按精确计算法的剪力68七、改善错层结构受力性能的措施1、提高错层柱的抗震等级，加大配筋量。2、将错层柱全柱范围内箍筋加密，改善柱的脆性。3、当柱的截面尺寸较大时，沿柱两个方向的中线设缝。694、当错层高度较小时，在梁端加腋。5、适当加大非错层柱的截面尺寸和适当减小错层柱的截面尺寸，调整柱的刚度比，降低错层柱的弯矩和剪力，改善错层柱的受力性能。706、在错层框架中设置撑杆，减小错层柱剪力。7、在错层框架中设置剪力墙，减小错层柱剪力。71八、两种改进的错层

结构算例分析（一）设撑杆的错层框架结构7273747576（二）带剪力墙的错层

框架结构算例图A图B77已知：20层，按图A和图B两种方式布置剪力墙。基本风压为0.40kN/m2，地面粗造度为B类。基本雪压为0.45kN/m2；楼面活荷在为2.0kN/m2；装修恒载为2.0kN/m2。基本设防烈度为7度，Ⅱ类场地土，第一组。要求：分别计算不设剪力墙、按图A和图B设剪力墙时各柱的剪力。78不设剪力墙时柱剪力按图A设剪力墙时柱剪力按图B设剪力墙时柱剪力79结束语（1）为了加强钢框架与混凝土核心筒的联系，增加结构的整体性，增大结构的抗侧刚度，减小结构的侧向变形，可以在结构中设置加强层。（2）加强