《建筑力学与结构》课件-第十七章 多高层房屋结构

2024/8/81第十七章

多高层房屋结构简介17.1概述2024/8/8概述2我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）以10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑为高层建筑。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-2005）以10层及10层以上居住建筑和高度超过24m的公共建筑为高层建筑。《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）以10层及10层以上或大于24m为高层住宅，大于100m的民用建筑为超高层建筑。目前，多层建筑多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层建筑常采用钢筋混凝土结构、钢结构和钢-混凝土组合结构。2024/8/83概述高层建筑中，高度和层数是其两个主要的指标，在1972年召开的联合国国际高层建筑会议上，将高层建筑划分为四类：第一类高层建筑为9～16层（最高为50m）；第二类高层建筑为17～25层（最高到75m）；第三类高层建筑为26～40层（最高到100m）；第四类高层建筑为40层以上（即超高层建筑）。我国规定超过100m的为超高层。2024/8/8概述42024/8/8概述52010年迪拜哈利法塔162层、高828m中国台北101大厦101层、高508m2004年2024/8/8概述62024/8/8概述72024/8/8概述82024/8/8概述9高层建筑结构的受力特点与多层建筑结构的主要区别在于侧向力成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。多层建筑结构中，竖向荷载是影响结构内力的主要因素。在结构变形方面，主要考虑梁在竖向荷载作用下的挠度，一般不考虑结构侧向位移对建筑使用功能或结构可靠性的影响。2024/8/8概述10高层建筑结构中，竖向荷载的作用与多层建筑相似;水平方向作用的风荷载或地震力作用可近似认为呈倒三角分布，所产生的弯矩和侧向位移常成为决定结构方案、结构布置、构件截面尺寸的控制因素，因此高层建筑结构设计的关键问题就是应设置合理形式的抗侧力构件及有效的抗侧力结构体系，使结构具有相应的刚度来抵抗侧向力。多高层建筑结构中基本的抗侧力单元是：框架、剪力墙、井筒、框筒及支撑。2024/8/8概述11确定高层建筑结构体系时应遵循以下原则：（1）应具有明确的计算简图和合理的水平地震作用力传递路径。（2）应具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏导致整个结构体系丧失抗震能力。（3）应具有必要的强度和刚度、良好的变形能力和能量吸收能力，结构体系的抗震能力表现在强度、刚度和延性恰当地匹配。（4）具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。2024/8/8概述12（5）宜选用有利于抗风作用的高层建筑体型，即选用风压较小的建筑体型形状。（6）高层结构的开间、进深尺寸和选用的构件类型应减少规格，符合建筑模数。高层建筑的建筑平面宜选用风压较小的形状，并考虑临近建筑对其风压分布的影响。（7）高层建筑结构的平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度及结构平面外伸部分长度均不宜过长；竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收使竖向刚度突变，以致在一些楼层形成变形集中而最终导致严重的震害。2024/8/8概述13第十七章

多高层房屋结构简介17.2多高层建筑结构体系2024/8/8多高层建筑结构体系14多高层建筑常用的结构体系:混合结构、框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等。17.2.1混合结构墙体采用砖砌体，屋盖、楼盖采用钢筋混凝土结构，故亦称混合结构。2024/8/8多高层建筑结构体系1517.2.2框架结构由梁和柱以刚性连接而构成的承受竖向和水平作用的结构称为框架结构。承重方案：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重。2024/8/8多高层建筑结构体系16优点：平面布置灵活、造型活泼等。适用高度：6～15层，非地震区也可建到15～20层。缺点：结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。2024/8/8多高层建筑结构体系1717.2.3框架-剪力墙结构在框架结构中的适当部分增设一定数量的钢筋混凝土剪力墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力作用的结构称为框架-剪力墙结构，简称框-剪结构。2024/8/8多高层建筑结构体系18适用高度：10～40层。17.2.4剪力墙结构利用建筑物墙体作为建筑的竖向承重和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构。2024/8/8多高层建筑结构体系19

适用于建造12～30层的高层住宅或高层公寓等。将底层或底部两层的部分剪力墙改为框架，形成框支剪力墙体系。2024/8/8多高层建筑结构体系2017.2.5筒体结构由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构。筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于30层以上或100m以上的超高层建筑。筒体在侧向力作用下，其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁。筒体结构类型：框筒、框架-核心筒、筒中筒、桁架筒体和束筒结构等。2024/8/8多高层建筑结构体系211.框筒结构框筒是由布置在房屋四周的密集立柱与高跨比很大的窗间梁组成的一个多孔筒体，从形式上看，犹如由四榀平面框架在房屋的四个角组合而成，故称为框筒结构。2024/8/8多高层建筑结构体系222.框架-核心筒结构核心筒结构的外围是由梁柱构成的框架受力体系，而中间是筒体（如电梯井、楼梯间和设备管线井道），因为筒体在中间，所以称为核心筒，又名框架—核心筒结构。2024/8/8多高层建筑结构体系233.筒中筒结构筒中筒结构是由外筒和内筒组成，外筒一般是框筒，内筒一般是剪力墙实腹筒体。2024/8/8多高层建筑结构体系244.桁架筒结构在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，以进