高层建筑结构体系与结构布置

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.,高层建筑结构体系与结构布置,2.1,概述,2.2,结构布置原则,2.3,结构布置实例,2.4,楼盖结构布置,2.5,基础结构布置,2.6,水平位移限值和舒适度要求,2.1,概述,高层建筑常用的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架,剪力墙结构体系和筒体体结构体系等。,随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著。,2.1.1,框架结构体系,框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。,2.1,概述,按施工方法的不同可分为：,全现浇框架；楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；,梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；,全部预制的装配式框架等。,框架结构的,变形特点,：,1,）弯曲变形,：柱的弯曲和轴向拉伸或压缩产生；,2,）剪切变形,：梁柱杆件发生弯曲而引起的水平位移。,当框架的,高宽比,H/B,4,时，框架结构以剪切变形为主，弯曲变形较小而可忽赂，其整体位移曲线呈剪切型，特点是结构层间位移随楼层增高而减小。,2.1,概述,框架结构的地震特点：,1,）框架节点易产生内力集中，常常是结构破坏薄弱环节；,2,）构件截面较小，抗侧刚度小，在地震作用下易产生较大整体位移和层间位移，震害显著；,3,）非结构构件：填充墙、建筑装饰和设备管道等破坏严重。,2.1,概述,剪力墙结构,剪力墙结构体系一般用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。,2.1,概述,水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。,高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加。,剪力墙结构比较适用于住宅和旅馆，但由于墙体较多，房屋开间较小，使建筑平面布置和使用要求受到限制，不容易形成大空间。,剪力墙结构比框架结构刚度大、空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移较小，震害较轻。,2.1,概述,2.1.3,框架,剪力墙结构,框架,剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系。,剪力墙：使结构具有较强的抗震抗风能力，并大大减少了结构的侧移；在大地震时还可以防止砌体填充墙、门窗、吊顶等非结构构件的严重破坏和倒塌。,框架：构成自由灵活的大空间，以满足不同建筑功能要求。,因此，框架,剪力墙结构适用于需要灵活大空间的多层和高层建筑，如办公楼、商业大厦、饭店、旅馆、教学楼、试验楼、电讯大楼、图书馆、多层工业厂房及仓库、车库等建筑。,板柱,-,剪力墙结构,是由,板柱,框架（无梁楼盖）和剪力墙组成的结构体系，其,受力特点与框架,-,剪力墙结构类似,。,2.1,概述,剪力墙承担大部分剪力，框架受力状况和内力分布因此得到改善。,主要表现：,1,）框架所承受水平剪力减少且沿高度分布比较均匀；,2),剪力墙所承受剪力愈接近结构底部愈大，有利于控制框架变形；,3),在结构上部，框架的水平位移有比剪力墙位移小的趋势，剪力墙承受框架约束的负剪力。,2.1,概述,2.1.4,筒体结构,随着层数、高度增大，框架、剪力墙以及框架,剪力墙等结构体系往往不能满足要求，这时可采用。,筒体结构具有很好的抗风和抗震性能的简体结构体系。,框架,筒体结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构体系,2.1,概述,2.1.5,巨型结构,巨型桁架和巨型框架,2.2,结构布置原则,2.2.1,抗震设防布置原则,1),选择有利场地，避开不利场地，采取措施保证地基稳定性。,2),保证地基基础的承载力、刚度，以及足够的抗滑移、抗倾覆能力，使整个高层建筑形成稳定的结构体系，防止在外荷载作用下产生过大的不均匀沉降、倾覆和局部开裂等。,3),合理设置防震缝：一般情况下宜采取调整平面形状与尺寸，加强构造措施，设置后浇带等方法，尽量不设缝、少设缝。设缝时必须保证有足够的缝宽。,4),应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，结构平面布置力求简单、规则、对称，避免凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼电梯间；避免楼电梯间偏置。,结构竖向体形尽量避免外挑、内收，力求刚度均匀渐变。,2.2,结构布置原则,5),多道设防能力，避免因局部结构或构件破坏面导致整个结构体系丧失抗震能力。,如：框架为强柱弱梁，梁屈服后柱仍能保持稳定；,剪力墙结构的连梁先屈服；,框剪结构连梁首先屈服，然后才是墙肢、框架破坏等。,6),合理选择结构体系：对于钢筋棍凝土结构，一般来说纯框架结构抗震能力有限；框架,剪力墙性能较好；剪力墙结构和简体结构具有良好的空间整体性，刚度也较大。,7),结构应有足够的刚度，控制结构顶点总位移和层间位移。,8),结构应有足够的结构承载力、变形能力以及耗能能力，具有较均匀的刚度和承载力分布。,局部强度、刚度太大会使其他部位形成相对薄弱的环节。,2.2,结构布置原则,8),结构应有足够的结构承载力、变形能力以及耗能能力，具有较均匀的刚度和承载力分布。,局部强度、刚度太大会使其他部位形成相对薄弱的环节。,9),节点的承载力应大于构件的承载力。要从构造上采取措施防止地层作用下节点的承载力和刚度过早退化。,10),应防止构件脆性破坏，保证构件有足够的延性。如采取提高抗剪能力、加强约束箍筋等措施。,11),突出屋面的塔楼必须具有足够的承载力和延性，以承受鞭梢效应影响。,12),减轻结构自重，最大限度降低地震的作用，积极采用轻质高强材料。,2.2,结构布置原则,2.2.2,房屋适用高度和高宽比,A,级高度钢筋混凝土高层建筑指符合表高度限值的建筑，也是目前数量最多，应用最广泛的建筑。,当框架,-,剪力墙、剪力墙及筒体结构超出表的高度时，列入,B,级高度高层建筑。,高规,4.2.1,钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比应分为,A,级和,B,级。,B,级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较,A,级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合本规程有关条文的规定。,2.2,结构布置原则,2.2,结构布置原则,2.2,结构布置原则,2.2.3,结构平面布置原则,高层建筑宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面。宜选用风作用效应较小的平面形状。,高规,：,3.4.3,抗震设计的,A,级高度钢筋混凝土高层建筑，其平面布置宜符合下列要求：,1,平面宜简单、规则、对称，减少偏心；,2,平面长度不宜过长，突出部分长度,l,不宜过大；,L,、,l,等值宜满足表的要求；,3,不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。,2.2,结构布置原则,2.2,结构布置原则,2.2.4,结构竖向布置原则,高层结构竖向刚度改变原因：,（,1,）建筑的立面突变：,建筑顶部内收形成塔楼；,楼层外挑或内收。,（,2,）结构形式改变：,底部为框架结构，上部为剪力墙结构；,由于建筑使用原因，需要抽柱或取消部分剪力墙的。,2.2,结构布置原则,1,）竖向体型：宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。,2,）侧向刚度：宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。,3,）楼层侧向刚度：不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的,70,或其上相邻三层侧向刚度平均值的,80,。,4,）抗侧力结构的受剪承载力：,A,级高层建筑高度不宜小于其上一层受剪承载力的,80,，不应小于其上一层受剪承载力的,65,；,B,级高度的不应小于其上一层受剪承载力的,75,。,注：,楼层层间抗侧力结构受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。,5,）结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。,2.2,结构布置原则,6,）立面尺寸要求：,图,、,b,：,H,1,/,H,0.2,，,B,1,/,B,0.75,；,c,、,d,：,B,/,B,1,0.9,，且,a,4m,。,7,）,高层建筑宜设地下室,设置地下室的结构功能：,a.,利用土体的侧压力防止水平力作用下结构的滑移、倾覆；,b.,减小土的重量，降低地基的附加压应力；,c.,提高地基土的承载能力；,d.,减少地震作用对上部结构的影响。,2.2,结构布置原则,高层箱筏规范,：,5.1.3.3,对于上部结构为框筒或筒中筒结构的地下室，当地下一层结构顶板整体性较好，平面刚度较大且无大洞口，地下室的外墙能承受上部结构通过地下一层顶板传来的水平力或地震作用时，,地下一层结构顶部可作为上部结构的嵌固部位,。,2.2,结构布置原则,3.4.2,建筑及其抗侧力结构平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。,当存在表所列举的平面不规则类型或表,3.4.2-2,所列举的竖向不规则类型时，应符合本章第,3.4.3,条的有关规定。,2.2,结构布置原则,不规则的建筑结构，应按下列要求进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：,1,平面不规则而竖向规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求：,1),扭转不规则时，应计扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的,1.5,倍；,2),凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。,2,平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以,1.15,的增大系数，应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：,1),竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以,1.25,2.0,的增大系数；,2),楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的,65%,。,2.2,结构布置原则,2.2.5,设置温度缝、沉降缝和防震缝的原则,高层建筑设缝的,优点,：,1,）,防止结构因温度变化和混凝土收缩变形而产生裂缝；,2,）降低结构因不均匀沉降带来的影响；,3,）防止结构因地震作用而产生裂缝,高层建筑设缝的,缺点,：,1,）缝两侧均需布置剪力墙或框架而使使用不便、立面处理困难；,2,）地下部分容易渗漏，防水困难等等；,3,）地震中防震缝两侧结构产生弹塑性变形，可能因楼层位移增大而发生相互碰撞，震害加重。,高层建筑,设缝基本原则,：,1,）结构宜调整平面形状、尺寸和结构布置，采取构造和施工措施，尽量不设变形缝；,2,）当需要设缝时，则应将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要的缝宽，以防止震害,。,2.2,结构布置原则,2.2,结构布置原则,（,1,）温度伸缩缝,当厂房平面尺寸较大时，为避免过大的温度变形和应力，应在厂房的横向和纵向设置温度伸缩缝。,伸缩缝的做法：从,基础顶面或地面开始,，将相邻区段上部结构的构件完全分开。根据,温差和结构的具体情况设置,，可取,50mm,。,措施：（,1,）双柱方案（砌体中为双墙方案）；,（,2,）调整柱距，出挑檩条。,注意：尽可能地避免设置纵向伸缩缝。,2.2,结构布置原则,（,2,）防震缝,目的：保证缝两侧构件在地震振动时,不会相互碰撞,。,因此，防震缝地宽度按建筑高度和地震设计烈度等情况设定。,做法：同温度伸缩缝,注意,：高层钢结构建筑中不宜设置防震缝？,2.2,结构布置原则,（,3,）沉降缝,目的：使承载相差较大的两部份建筑能各自发生沉降。,做法：把缝两侧的结构；连同基础一起分开。,（,4,）综合考虑,对三缝应综合考虑，用一缝代替三缝,2.2,结构布置原则,2.2.6,结构截面尺寸估算,柱：轴压比控制,梁、板：刚度控制,见书,2.3,结构布置实例,略,2.4,楼盖结构布置,楼盖是建筑结构的,重要组成部分,主要功能,：,（,1,）传力：竖向荷载墙、柱；,水平荷载分配给墙、柱；,（,2,）作为竖向结构的水平支撑和联系构件，保证建筑承载力