第十一章-多高层建筑的体型与结构布置]课件

多高层建筑的体多高层建筑的体多高层建筑的体多高层建筑的体型与结构布置型与结构布置型与结构布置型与结构布置 第十一章第十一章 多高层建筑的体型与结构布置多高层建筑的体型与结构布置第一节 建筑体型第二节 结构布置第三节 结构构造教学要求教学要求掌握多高层建筑的结构布置的对称性、结构构造中掌握多高层建筑的结构布置的对称性、结构构造中伸缩缝和后浇带的布置原则、沉降缝的设置条件以伸缩缝和后浇带的布置原则、沉降缝的设置条件以及建筑抗震设防的主要原则，熟悉建筑体型的形式、及建筑抗震设防的主要原则，熟悉建筑体型的形式、结构布置的其他原则。结构布置的其他原则。建筑体型建筑体型 建筑体型的形成平面、立面：凹形、凸形四种基本类型：简单平面+简单立面 复杂平面+简单立面 简单平面+复杂立面 复杂平面+复杂立面建筑体型建筑体型 建筑体型的变化1 1、简单平面、简单平面+简单立面简单立面（1 1）H H越大，水平荷载作用越大越大，水平荷载作用越大（2 2）H/BH/B越大，结构抗侧刚度、抗倾覆稳定性越差越大，结构抗侧刚度、抗倾覆稳定性越差（3 3）H/BH/B一定时，质心越低稳定性越好一定时，质心越低稳定性越好2 2、复杂平面、复杂平面+简单立面简单立面肢翼越细长，抗震越不利肢翼越细长，抗震越不利复杂平面复杂平面 简单平面，悬挑、变形缝、连梁简单平面，悬挑、变形缝、连梁3 3、简单平面、简单平面+复杂立面复杂立面小塔楼造成鞭梢效应小塔楼造成鞭梢效应4 4、复杂平面、复杂平面+复杂立面复杂立面（1 1）限制：裙房外伸、塔楼高度、内收尺寸）限制：裙房外伸、塔楼高度、内收尺寸（2 2）加强：结构的整体性）加强：结构的整体性（3 3）分解：设缝（复杂）分解：设缝（复杂 简单）简单）平面不规则的类型平面不规则的类型扭转不规则扭转不规则凹凸角不规则凹凸角不规则局部不连续局部不连续大开洞大开洞错层错层平面不规则的类型平面不规则的类型竖向不规则的类型竖向不规则的类型沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀 （有薄弱层）（有薄弱层）严重不规则严重不规则是指体型复杂，是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。的严重后果者。注：以上规定主要针对钢筋混凝注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。土和钢结构的多层和高层建筑。竖向不规则的类型竖向不规则的类型结构布置结构布置 对对称性包括称性包括建筑平面的建筑平面的对对称、称、质质量分量分布的布的对对称、称、结结构抗构抗侧侧力力刚刚度的度的对对称称三个三个方面。最佳方案方面。最佳方案为为使建筑平面的使建筑平面的形心、形心、质质量中心、量中心、结结构抗构抗侧刚侧刚度中心度中心在平面上在平面上位于同一点上，位于同一点上，竖竖向位于同一向位于同一铅铅垂垂线线上，上，简简称称“三心合一三心合一”。结构布置结构布置一、对称性一、对称性1、建筑平面的建筑平面的对对称性称性平面形状最好双平面形状最好双轴对轴对称。称。不不对对称的建筑平面称的建筑平面对结对结构来构来说说有三个有三个问题问题：一是引起外荷载作用的不均匀，产生扭矩；一是引起外荷载作用的不均匀，产生扭矩；二是在凹角处产生应力集中；二是在凹角处产生应力集中；三是不对称的建筑平面很难使三心重合。三是不对称的建筑平面很难使三心重合。结构布置结构布置2、质质量布置的量布置的对对称性称性 仅仅仅仅由于建筑平面布置的由于建筑平面布置的对对称并不能称并不能保保证结证结构不构不发发生扭生扭转转。在建筑平面。在建筑平面对对称称和和结结构构刚刚度均匀分布的情况下，若建筑度均匀分布的情况下，若建筑物物质质量分布有量分布有较较大偏心，当遇到地震作大偏心，当遇到地震作用用时时，地震，地震惯惯性力的合力将会性力的合力将会对结对结构抗构抗侧刚侧刚度中心度中心产产生扭矩。生扭矩。结构布置结构布置3、结结构抗构抗侧刚侧刚度的度的对对称性称性 抗抗侧侧力构件的布置力构件的布置对结对结构受力有重要影响。构受力有重要影响。如在如在对对称的建筑外形中称的建筑外形中进进行了不行了不对对称的建筑平称的建筑平面布置，从而面布置，从而导导致了致了结结构构刚刚度的不度的不对对称布置。称布置。例例马马拿瓜国家拿瓜国家银银行，在矩形的建筑平面中，一行，在矩形的建筑平面中，一侧侧集集中布置了中布置了实实心填充心填充墙墙及两个核心筒，而另三及两个核心筒，而另三边边采用了采用了空空旷旷的密柱框架，楼盖的密柱框架，楼盖结结构构为单为单向密肋板。向密肋板。结结构的抗构的抗侧刚侧刚度中心明度中心明显显与建筑平面形心和建筑与建筑平面形心和建筑质质量中心偏离。量中心偏离。该该建筑在一次地震中倒塌。建筑在一次地震中倒塌。结构布置结构布置马那瓜中央银行大厦马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦马那瓜美洲银行大厦 1）平面不规则）平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。4层以上的楼板仅为层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高厚，搁置在高45cm，长，长14m小梁上。小梁上。2）竖向不规则）竖向不规则塔楼上部（塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在根，支承在4层楼板水平层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根根1m 1.55m的柱子上（间距的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重）。上下两部分严重不均匀，不连续。不均匀，不连续。主要破坏：第主要破坏：第4层与第层与第5层之间层之间(竖向刚度和承载力突变竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板层以上的所有楼板(有的宽达有的宽达1cm),直至电梯井东侧；直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均 严重破坏或倒塌。严重破坏或倒塌。震后计算分析结果震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大大不足大大不足,率先破坏；率先破坏；3.水平地震作用下水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。马那瓜马那瓜中央银行大厦中央银行大厦 结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括括4个个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。构能观察到的主要破坏。分析表明：分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。量得到控制。美洲美洲银行银行结构布置的基本原则是：结构布置的基本原则是：结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。刚度中刚度中心心质量中质量中心心结构布置结构布置结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。利结构的整体稳定性。结构布置结构布置合理地设置变形缝。合理地设置变形缝。结构布置结构布置加强楼加强楼屋盖屋盖的整体性。使结构受力均匀。的整体性。使结构受力均匀。尽可能做到技术先进，经济合理。尽可能做到技术先进，经济合理。结构布置结构布置二、连续性二、连续性 连续连续性是性是结结构布置中的重要方面，而构布置中的重要方面，而又常常与建筑布置相矛盾。又常常与建筑布置相矛盾。建筑建筑师师希望从平面到立面都丰富多希望从平面到立面都丰富多变变，而而合理的合理的结结构布置构布置却却应该应该是是连续连续的、均的、均匀的、不匀的、不应应使使刚刚度度发发生突生突变变。结构布置结构布置图图11-2-6a由于底由于底层层空空间间要求抽掉了部分柱子，要求抽掉了部分柱子，即由于即由于结结构构件布置的不构构件布置的不连续连续形成了薄弱形成了薄弱层层。图图b由于由于结结构底构底层层层层高高较较高，即由于高，即由于结结构尺寸构尺寸变变化在化在竖竖向的不向的不连续连续形成了薄弱形成了薄弱层层，图图c是建筑物建在山坡上，由于是建筑物建在山坡上，由于结结构尺寸构尺寸变变化在化在层层平面内的不平面内的不连续连续形成薄弱形成薄弱层层。结构布置结构布置 图图11-2-7为为剪力剪力墙墙布置不布置不连续连续的例子。的例子。图图b,c为为不不规则规则布置的剪力布置的剪力墙结墙结构，由于构，由于立面造型上的要求或者立面造型上的要求或者门门窗布置的要求窗布置的要求使剪力使剪力墙墙布置上下无法布置上下无法对齐对齐。图图d 常常出常常出现现在楼梯在楼梯间间，由于楼梯，由于楼梯间间采光采光的要求使洞口的要求使洞口错错位布置。位布置。这这些情况最些情况最终导终导致由于致由于应应力集中而力集中而产产生裂生裂缝缝或造成局部的或造成局部的损损坏。坏。结构布置结构布置三、周边作用三、周边作用：图图11-2-8中建筑平面、中建筑平面、结结构构件形式、构构件形式、结结构材料用量均相同，构件布置位置不构材料用量均相同，构件布置位置不同。由于同。由于墙墙体具有体具有较较大的抗大的抗侧侧力力刚刚度，度，因此因此墙墙体位置的体位置的变变化化对对整个整个结结构的抗构的抗倾倾覆和抗扭覆和抗扭转转能力有明能力有明显显影响。影响。高高层层建筑布置建筑布置时时，应应把具有把具有较较大抗大抗侧刚侧刚度的剪力度的剪力墙墙、核心筒布置在建筑物、核心筒布置在建筑物周周边边。结构布置结构布置四、角部构件四、角部构件 角部构件往往受到角部构件往往受到较较大的荷大的荷载载或或较较复复杂杂的内力。的内力。如在框架中，角柱的破坏要重于内柱。如在框架中，角柱的破坏要重于内柱。结构布置结构布置v角柱震害角柱震害：由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪,加上扭加上扭转作用，震害比内柱重。转作用，震害比内柱重。结构布置结构布置五、多道防御五、多道防御即在即在 结结构中构中设设置多道抗震防置多道抗震防线线。如如框架框架结结构中的构中的强强柱弱梁柱弱梁。存在两道防存在两道防线线：一是从：一是从弹弹性到部分梁出性到部分梁出现现塑性塑性铰铰；二是从梁塑性；二是从梁塑性铰发铰发生生较较大大转动转动到柱根破坏。在两道防到柱根破坏。在两道防线线之之间间，大量地，大量地震震输输入能量被入能量被结结构的构的弹弹塑性塑性变变形所消耗。形所消耗。结构布置结构布置 在建筑抗震在建筑抗震设计设计中，可以利用多种手中，可以利用多种手段段实现设实现设置多道防置多道防线线的目的。的目的。例如：采用超静定例如：采用超静定结结构、有目的的构、有目的的设设置人工塑性置人工塑性铰铰、利用框架的填充、利用框架的填充墙墙。设设置耗能元件或耗能装置等。置耗能元件或耗能装置等。但在各种但在各种设计设计手法中手法中应应注意的原注意的原则则：一是一是不同的不同的设设防防阶阶段段应应使使结结构周期有明构周期有明显显差差别别；二是二是最后一道防最后一道防线线要具有一定要具有一定的的强强度和足度和足够够的的变变形潜力。形潜力。结构布置结构布置 无法定量分析而仅从定性角度进行限制。无法定量分析而仅从定性角度进行限制。在在结结构构设计设计中，有中，有许许多多问题还问题还不能不能进进行准确行准确分析，如混凝土分析，如混凝土结结硬硬过过程中的收程中的收缩缩在在结结构中构中产产生的内力，气温或温差生的内力，气温或温差对结对结构内力的影响，地构内力的影响，地基的基的变变形形对结对结构的影响，地震构的影响，地震对结对结构的复构的复杂杂作作用。因此，用。因此，结结构构设计时设计时只能通只能通过过一些定性的分一些定性的分析析对对建筑体型做某些限制，或建筑体型做某些限制，或设设置置变变形形缝缝来分来分隔隔单单元。元。结构构造结构构造 设设置置变变形形缝缝是避免建筑体型与是避免建筑体型与结结构构受力之受力之间间矛盾的方法。但也会矛盾的方法。但也会带带来弊端。来弊端。如材料用料增加；如材料用料增加；结结构构造复构构造复杂杂；建筑；建筑立面立面处处理困理困难难；变变形形缝缝易渗水。因此在易渗水。因此在一些建筑中不一些建筑中不设设或少或少设变设变形形缝缝的做法日的做法日趋趋流行。流行。结构构造结构构造一、一、温差及混凝土收缩对结构布置的要求温差及混凝土收缩对结构布置的要求 设计中一般通过设置设计中一般通过设置伸缩缝伸缩缝，来，来避免由避免由于温差及混凝土的收于温差及混凝土的收缩产缩产生的附加生的附加应应力力的方法。的方法。伸伸缩缝缩缝的的宽宽度与度与结结构型式及保温隔构型式及保温隔热热条条件有关。件有关。伸伸缩缝应缩缝应从基从基础顶础顶面开始，基面开始，基础础可不分可不分开开。结构构造结构构造 为为减少温度减少温度应应力，要减小温差，一般力，要减小温差，一般采用保温隔采用保温隔热热等措施。若超出表限制而等措施。若超出表限制而未采取上述措施未采取上述措施时时，可，可对结对结构中温度构中温度应应力比力比较较敏感的部位加敏感的部位加强强配筋来抵抗温度配筋来抵抗温度应应力，也可将力，也可将顶顶部楼部楼层层改用改用刚刚度度较较小的小的结结构形式或者在构形式或者在顶顶部部设设置局部温度置局部温度缝缝，把把结结构划分构划分为长为长度度较较短的区段。短的区段。结构构造结构构造 根据根据结结构型式不同，伸构型式不同，伸缩缝缩缝的最大的最大间间距可按表距可按表11-3-1查查得。若超，可在适当得。若超，可在适当部位部位设设置后置后浇带浇带，一般每隔一般每隔30-40米米间间距距流出施工后流出施工后浇带浇带，带宽带宽800-1000mm,缝缝内内钢钢筋采用搭接或直通加弯。后筋采用搭接或直通加弯。后浇带浇带混混凝土凝土浇浇注注时时的温度宜低于主体混凝土的温度宜低于主体混凝土浇浇注注时时的温度。的温度。结构构造结构构造二、二、不均匀不均匀沉降沉降的影响的影响 沉降缝沉降缝为为减少地基不均匀沉降引起的减少地基不均匀沉降引起的内力而内力而设设置的。当建筑物两部分高差置的。当建筑物两部分高差悬悬殊殊时时，或当建筑物两部分荷，或当建筑物两部分荷载载相差相差悬悬殊殊时时，或建筑物先后建造且先后，或建筑物先后建造且先后间间隔隔时间时间较长时较长时。沉降沉降缝应缝应将建筑物从基将建筑物从基础础至屋至屋顶顶全部全部断开，并有足断开，并有足够宽够宽度度。结构构造结构构造三、三、抗震的要求抗震的要求 对对需抗震需抗震设设防的建筑，抗震防的建筑，抗震设计规设计规范范对对建筑体型有限制，主要原建筑体型有限制，主要原则则:建筑的平建筑的平立面布置宜立面布置宜规则规则、对对称、建筑的称、建筑的质质量分量分布宜均匀，避免有布宜均匀，避免有过过大的外挑和内收，大的外挑和内收，结结构抗构抗侧刚侧刚度沿度沿竖竖向向应应均匀均匀变变化，楼化，楼层层不宜不宜错层错层，构件的截面由下至上逐，构件的截面由下至上逐渐渐减减小，不突小，不突变变。结构构造结构构造 当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，应考虑设防震缝。应考虑设防震缝。所有抗震缝宽度不宜小于所有抗震缝宽度不宜小于70mm70mm,其最小其最小宽度应符合下面要求：宽度应符合下面要求：高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。防震缝防震缝钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m15m时可采用时可采用70mm70mm，超过，超过15m15m时，时，6 6、7 7、8 8、9 9度相应每增加高度度相应每增加高度5m5m、4m4m、3m3m、2m2m，宜加宽，宜加宽20mm20mm。框框架抗震墙房屋的防震缝宽度，可采用第架抗震墙房屋的防震缝宽度，可采用第条数值的条数值的70，抗震墙房屋可采用第，抗震墙房屋可采用第条数值条数值的的50，且均不宜小于且均不宜小于70mm70mm。防震缝两侧结构类型不防震缝两侧结构类型不同时，按不利体系考虑，同时，按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算并按低的房屋高度计算缝宽。缝宽。t th h框架框架框架框架-抗震墙抗震墙结构构造结构构造v例例1 1：某高层建筑为框架：某高层建筑为框架剪力墙结构，剪力墙结构，抗震设防烈度为抗震设防烈度为7 7度，高度，高4545米，其群房为米，其群房为框架结构，高框架结构，高2020米，主楼和群房间设防震米，主楼和群房间设防震缝，其最小缝宽应为多少？缝，其最小缝宽应为多少？v解：防震缝最小宽度应根据群房框架结构解：防震缝最小宽度应根据群房框架结构极其高度确定：极其高度确定：v 例例2 2：6 6度地区、框架结构、建筑高度度地区、框架结构、建筑高度35m35m，若需设防震缝，其缝宽应为多少？若高，若需设防震缝，其缝宽应为多少？若高为为35m35m剪力墙结构，其缝宽？剪力墙结构，其缝宽？p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日