多高层建筑的体型与结构布置

五、多高层建筑的体型与结构布置5.1.建筑体型5.1.1.建筑体型的形成5.1.2.建筑体型的变化5.2.结构布置5.2.1.对称性5.2.2.连续性5.2.3.周边作用5.2.4.角部构件5.2.5.多道防御5.3.结构构造5.3.1.结构构造的概念5.3.2.温度及材料变形对结构布置的要求5.3.3.不均匀沉降对结构布置的要求5.3.4.防震对结构布置的要求5.3.5.结构高宽比的要求5.1.建筑体型5.1.1.建筑体型的形成

从几何学的概念分类，建筑结构的平、立面分为凸形和凹形两大类。工程中常把凸形图形称为简单图形，把凹形图形称为复杂图形。这样建筑设计中常用的建筑平面就分为简单和复杂建筑平面，建筑立面就分为简单和复杂建筑立面。

（a）简单图形（b）复杂图形5.1.建筑体型5.1.1.建筑体型的形成

（a）简单建筑平面（b）复杂建筑平面5.1.建筑体型5.1.1.建筑体型的形成

（a）简单建筑立面（b）复杂建筑立面5.1.建筑体型5.1.1.建筑体型的形成

从二维转变为三维，任何一个建筑体型都可归纳为平面上的两个基本类型与立面上的两个基本类型的组合，一共有四种基本组合。

（a）简单平面与简单立面的组合（b）复杂平面与简单立面的组合（c）简单平面与复杂立面的组合（d）复杂平面与复杂立面的组合5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化1、简单平面与简单立面的组合简单平面的尺寸包括绝对尺寸和相对尺寸，平面尺寸较大的建筑物的受力显然比平面尺寸小的建筑物要复杂。这时要考虑结构的空间整体性，同时又要考虑温度、材料变形等影响；长方形比正方形平面的建筑物更容易受到扭转和不均匀沉降的影响。简单立面的尺寸变化对结构的影响也包括绝对尺寸和相对尺寸两方面。建筑物越高，侧向风荷载或地震作用的影响越大；建筑物的H/B越大，结构的抗侧刚度和抗倾覆稳度性越差；当高宽比一定时，降低建筑物的质量中心则有利于结构的抗倾覆稳定性。

5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化2、复杂平面与简单立面的组合

复杂平面的形状很多，其基本尺寸对结构受力的影响也可以从绝对尺寸和相对尺寸两方面考虑，其中主要为肢翼长度和肢翼宽度之比值。一般说来，肢翼长度越大，肢翼宽度越小，则对结构的抗震约不利。5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化2、复杂平面与简单立面的组合

以两种常见的复杂平面（L形平面和U形平面）与简单立面组合后的建筑体型变化诠释它的影响。对于L形平面，凹角部位会由于应力集中引起破坏，特别是a1/a和b1/b均较小时。而当a1/a及b1/b均较小或者一个较大另一个较小时，则对结构的影响较小。对于U形平面，b1/b越小，则结构受力约复杂。

5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化2、复杂平面与简单立面的组合该组合的合理化处理：对于L形平面，当a1/a较大时，可以在结构采用悬挑的手段，使主体结构的平面布置成为简单平面。对于U形平面，

在b1/b较小时，可以在结构上设置变形缝使它成为两个矩形平面；当b1/b较大时，可以通过设置连接梁在结构上把它连成一个完整的矩形平面。

当然，这些会影响建筑立面的处理

5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化3、简单平面与复杂立面的组合由于立面是复杂立面，整个建筑物在不同的高度有不同的建筑平面。这种建筑体型的变化对竖向及水平荷载作用下的结构内力产生影响。

5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化3、简单平面与复杂立面的组合

常见的带小塔楼的建筑，在地震作用下，小塔楼由于鞭梢效应产生较大的惯性力，会造成塔楼根部的破坏甚至塔楼的倒塌。设计中一般控制b/h值，即小塔楼不能突然内收很多，避免刚度发生突变。对于带裙楼的建筑，由于主楼和裙楼部分重量相差悬殊，会对基础沉降产生不利影响，有可能导致基础破坏。

5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化4、复杂平面与复杂立面的组合该组合的建筑体型可以无限制的变化，使建筑物体型具有明显的个性，但结构布置需要慎重处理。5.1.建筑体型5.1.2.建筑体型的变化4、复杂平面与复杂立面的组合

常用的处理手段有以下三个方面：（1）、限制：如限制裙楼的外伸、小塔楼的高度、限制内收尺寸等；（2）、加强：如通过设置刚性基础、刚性层、或其他构造措施来保证结构的整体性；（3）、设缝分割：当上述两个方法均无法达到满意的结果时，可通过设置变形缝，将复杂的结构体型分割成若干简单的结构单元。5.2.结构布置5.2.1.对称性

最佳的对称性是使建筑平面形心、质量中心和结构的抗侧刚度中心在平面上重合。1、平面的对称性

不对称会导致：外荷载作用不均匀使结构受扭；在凹角处产生应力集中。（a）双轴对称（b）单轴对称（c）无对称轴5.2.结构布置5.2.1.对称性2、质量布置的对称性

仅仅建筑平面布置的对称性并不能保证结构不发生扭转。在平面布置对称和结构刚度均匀分布的情况下，若建筑物质量分布有较大的偏心，地震的惯性力的合力将会对结构抗侧刚度中心产生扭矩作用。5.2.结构布置5.2.1.对称性3、结构抗侧刚度的对称性

5.2.结构布置5.2.2.连续性合理的结构布置要保证结构刚度的连续性。

5.2.结构布置5.2.3.周边作用墙体具有较大的抗侧刚度，合理布置墙体位置能够提高整体结构的抗倾覆和抗扭能力。

5.2.结构布置5.2.4.角部构件建筑物角部构件受力比较复杂，要对它进行加强处理。

5.2.结构布置5.2.5.多道防御多道防御作为一种概念设计的手段，对于抵抗未来不确定的灾害具有重要意义。

5.三3.结构三构造5.三3.三1.结构三构造三的概三念在结三构设三计中三，限三于目三前的三计算三技术三和理三论水三平，三对许三多问三题还三不能三进行三准确三的分三析，三如混三凝土三的收三缩、三气温三变化三或者三温差三作用三等对三结构三的影三响，三地基三变形三及其三对结三构的三影响三，地三震作三用对三复杂三结构三的作三用等三。因三此，三结构三设计三时只三能通三过一三些定三性分三析对三结构三的体三型进三行某三些限三制，三或通三过设三置一三些变三形缝三把结三构进三行分三割处三理。三我们三把这三一类三只能三通过三规定三所进三行的三技术三处理三手段三统称三为结三构构三造处三理。5.三3.结构三构造5.三3.三2.温度及材三料变三形对三结构三布置三的要三求目前三在结三构设三计中三，一三般通三过设三置伸三缩缝三，来三降低三温度三和材三料变三形对三结构三的影三响。剪应力剪应力主拉应力主拉应力裂缝5.三3.结构三构造5.三3.三2.温度及材三料变三形对三结构三布置三的要三求相关三结构三规范三规定三了伸三缩缝三设置三的最三大间三距。三有时三可采三用后三浇带三的形三式，三来降三低混三凝土三的收三缩应三力。三此种三情况三下，三当有三技术三保障三和经三验积三累时三，可三以突三破规三定的三设缝三最大三间距三。结构三伸缩三缝最三大间三距（三米）5.三3.结构三构造5.三3.三2.温度及材三料变三形对三结构三布置三的要三求伸缩三缝的三特点三是基三础以三上的三上部三结构三断开三。5.三3.结构三构造5.三3.三3.不均三匀沉三降对三结构三布置三的要三求为了三避免三由于三上部三结构三向基三础传三递荷三载不三均匀三引起三的地三基不三均匀三沉降三，需三要设三置沉三降缝三。剪应力剪应力裂缝主拉应力主拉应力5.三3.结构三构造5.三3.三3.不均三匀沉三降对三结构三布置三的要三求为了三避免三由于三上部三结构三向基三础传三递荷三载不三均匀三引起三的地三基不三均匀三沉降三，需三要设三置沉三降缝三。沉降三缝的三宽度5.三3.结构三构造5.三3.三3.不均三匀沉三降对三结构三布置三的要三求沉降三缝的三设置三方式三与伸三缩缝三不同三，必三须从三基础三部分三完全三将结三构断三开。5.三3.结构三构造5.三3.三4.防震三对结三构布三置的三要求抗震三结构三要求三建筑三体型三：平三、立三面宜三规则三、对三称，三建筑三质量三分布三均匀三；立三面造三型没三有大三的外三挑和三内收三，构三件从三下到三上逐三渐减三小，三避免三沿高三度形三体突三变；三楼层三不宜三错层三。对于三矩形三平面三，其三长边三与短三边之三比不三宜过三大。三对于三非矩三形平三面，三还应三限制三其翼三肢的三长度三。L、l的限三值5.三3.结构三构造5.三3.三4.防震三对结三构布三置的三要求如果三结构三平面三形状三复杂三，亦三可以三通过三设置三抗震三缝将三结构三平面三划分三为若三干简三单平三面形三状的三单元三。为三了防三止地三震时三结构三相邻三部分三发生三碰撞三，结三构要三求建三筑体三型：三平、三立面三宜规三则、三对称三，建三筑质三量分三布均三匀；三立面三造型三没有三大的三外挑三和内三收，三构件三从下三到上三逐渐三减小三，避三免沿三高度三形体三突变三；楼三层不三宜错三层。对于三矩形三平面三，其三长边三与短三边之三比不三宜过三大。三对于三非矩