.,1,高層建筑樓蓋,樓蓋結構形式肋梁樓蓋無梁樓蓋疊合板樓蓋壓型鋼板組合樓蓋,.,2,結構設計簡介,側重具體結構構件的設計教育問題：缺乏與總體系目標有關的基本知識，強調部分而不是總體,構件教育方法,.,3,總體設計思想,側重總體空間形式結構體系的設計教育的優點：提供一種總體思路去學習結構概念和體系，并將它們應用于建筑設計中，整體決定構件,加利福尼亞州某劇場的構思,.,4,水平體系與結構總體的相互關系,方案階段一：設計者應能把基本設計方案概念化，總體分析整個結構的荷載抗力關系，提出所需要的分體系及并預估基本分體系的相互關系初步設計階段二：分層次證明相互作用的分體系的可行性，并確定其主要尺寸設計過程的最后階段三：具體設計所有分體系的構件和連接、構造詳圖,整體性假設,分體系基本形式,（1）結構作用的層次,.,5,三維結構方案構思,例,.,6,二維結構設計階段,.,7,把建筑形式視為空間結構時，看水平結構體系設置的必要性,四片豎向薄板連接成敞口筒,板太薄時，會被壓屈,.,8,受荷薄板邊緣的橫向剛度很小，易向里局部彎曲，受剪薄板向內扭曲，對面薄板發生很小變形,增加頂端截面剛性，將荷載分配到兩片受剪的豎向分體系,.,9,影響樓屋蓋體系的因素,建筑空間功能所要求的開間大小及其跨度的長寬比活荷載的大小規劃設計所限定的結構層間容許高度所需對結構總體系整體剛度的貢獻大小允許的邊支承條件,.,10,高層結構樓蓋布置,平板或無梁樓板（flatplate）體系梁-板（slabandbeam）體系主-次梁（joistandgirder）體系雙向密肋或井字梁（waffle）體系空間桁架體系（spacetrusssystem）,.,11,支承在墻上平板的性能,總的設計彎矩,(1)單向（簡支）,.,12,(2)雙向（允許四角撓起）,.,13,(3)雙向（四角壓住）,.,14,(4)雙向（板與墻連接）,.,15,對于雙向作用的板，全部荷載由兩個正交方向各承受一半荷載通過板的抗剪和抗彎沿水平方向傳給墻，并通過墻直接傳到基礎假設墻的剛度很大，能阻止邊緣板帶向下位移用剛度很大的梁代替墻時，體系的整體作用和設計方法與墻支承類似,雙向受力板的受力特征,.,16,剛度很大的梁近似于理想支承狀態,雙向板梁必須設計成至少能承受跨度方向總彎矩的一半,單向板梁必須承受跨中的全部彎矩,.,17,有梁板和無梁板受力狀態比較,梁在一個方向承受全部彎矩時的單向板受力狀態,（1）有梁簡支板的受力狀態,.,18,（2）無梁簡支雙向板的受力狀態,.,19,（3）支承在等間距柱網上的大平板,板的整體抗彎在兩個正交方向同時和同樣出現,.,20,柱上板帶和跨中板帶,單開間板帶的荷載分配,.,21,板-梁體系,（1）單向板-梁體系,用于一個方向為大跨度時,.,22,支座負彎矩,跨中正彎矩,初步設計內力分析建議,.,23,梁和板結合成一體形成T形梁共同抵抗彎矩作用,.,24,（2）雙向板-梁體系,.,25,1）結構特點所有梁的跨度和剛度都相等。應考慮兩個方向的抗彎這是一種剛度較大的雙向板，每個方向的總荷載和彎矩由每個方向的梁及其相應的板來共同承擔，梁和板分擔的比例取決于梁和板的相對剛度結構性能實際上界于剛性邊支承和無邊支承的結構特性之間,.,26,2）雙向板-梁體系初步設計假定每個方向的跨中2/3板帶約承擔總彎矩的1/3，梁約承擔該方向總彎矩的2/3梁的設計可以考慮與板的組合作用，也可以不考慮，但T形梁能承受更多的總荷載和彎矩對板的設計，跨中板帶是決定性的,.,27,（3）雙向密肋-板樓蓋體系,井字梁,.,28,雙向密肋體系的性能與平板相似一個開間的整個寬度范圍實際上都參與承受荷載，且靠近或通過柱的梁要比離柱較遠的梁分擔更多的荷載，故常將緊靠支承柱的梁設計成剛度比較大施工圖設計時，應對雙向密肋體系作彈性分析，以確定不同梁的實際承載比例初步設計時，可假定：如果一個開間里所有梁的剛度都接近相等，他們所分擔的荷載也都相同；如果沿柱帶的梁剛度只比離柱較遠的梁大12倍，則它們所分擔的荷載至少是后者的兩倍；如果這些梁的剛度非常大，那么它們所分擔的荷載將會更多（3/4）,.,29,雙向密肋體系,對象：無邊支承、由正交密肋所構成的樓蓋荷載傳遞：沿兩正交方向同時作用，雙向密肋的梁格構是一種雙向網格使用條件：柱網開間接近正方形，L1/L21.5最大優勢：經濟適用跨度是四種體系中最大的，平均混凝土折算厚度也是所有體系中最小的，不用吊頂受力性能：當每跨內有4根或以上的密肋時，樓蓋的整體性能和彎矩分配接近于平板樓蓋。,.,30,.,31,肋梁樓蓋尺度與適應范圍,雙向密肋樓蓋普通砼適于9m以下，預應力砼12m以下肋梁間距0.91.5m肋梁高1/201/30，肋寬150200mm單向密肋樓蓋跨度不大于6m肋梁間距500700mm肋梁高1/181/20，肋寬80120mm,.,32,（4）豎向支承構件周圍的沖剪,柱上平板,.,33,板的局部加厚提高抗沖切能力,柱上梁,柱上密肋板填實,.,34,平板體系,（1）混凝土無梁平板的鋼筋布置,.,35,鋼筋混凝土是兩種材料之間的一種被動結合，因為只有結構撓曲變形到一定程度后鋼筋才開始起作用預應力混凝土使這兩種材料達到主動結合，以控制應力、平衡荷載和減少撓度。憑借預應力束的曲率效應，預應力束將承擔很大部分直接傳給支座的荷載，從而可以消除絕大部分的沖切剪力。,.,36,鋼筋混凝土彎曲到一定程度后鋼筋才開始起作用,.,37,預應力混凝土預應力筋的抗彎是主動的,.,38,對于跨度為7.210.5m的預應力混凝土平板，板厚可按45的跨高比取，即取200mm板內的預應力鋼絞線沿兩個正交方向呈拋物線鋪設使拋物線預應力束的向上分力能平衡百分之百的板自重恒載為0.225kN/m39=45kN/m,200mm,30,140,9m,30,.,39,板內的鋼筋束沿兩個方向呈拋物線鋪設，所以常規的設計方法是對每一個方向的鋼筋束都施加足夠的預應力，使其向上分力能平衡板的自重。,建議,.,40,建議,試驗表明，雙向預應力混凝土平板的抗彎強度和剪切強度受總的預應力筋的承載能力和非預應力筋的數量及其所鋪設的位置所控制，而不受預應力筋的分布位置所控制必須有一定數量的預應力筋設置在柱上板的剪切周邊內雙向無梁樓板結構預應力筋的最佳布置方法是將計算板帶所需的預應力筋根數，在一個方向形成帶狀集中布置在柱上及柱子兩邊的板帶中，在另一個方向則均勻布置兩個正交方向至少應該有兩根預應力筋布置在柱上板的剪切周邊內,.,41,無梁樓蓋體系,所占有的結構空間高度在所有體系中最小（綜合效益不錯），施工最方便，水密性好對結構整體剛度的貢獻在所有體系中是最小的混凝土平均折算厚度比主-次梁和雙向密肋體系大，與同等跨度的雙向梁-板體系相當,.,42,由于預應力平托板或錐形柱帽起著加腋的作用，故能使預應力混凝土平板的使用跨度增大至10.513.7m,.,43,.,44,無梁樓蓋尺度,無柱帽樓板厚:（1/361/30)L2L2為短邊長,最小板厚150mm有柱帽樓板厚:（1/401/33)L2L2為短邊長,最小板厚150mm空心無梁樓板厚（1/301/20)L2L2為短邊長,樓板最小厚度250mm,.,45,普通肋梁樓蓋體系,1）單向板-梁樓蓋2）雙向板-梁樓蓋3）現澆梁板共同作用的設計概念,.,46,1）單向板-梁樓蓋,1221m,7.510.5m,69m,4.56m,某一方向梁所承擔的板面荷載小于或總荷載的20%,h1/30L,.,47,2）雙向板-梁樓蓋,例題：某機場候機樓樓蓋的內力分析,圖為12m12m柱網開間的無梁平板和梁-板式樓板用SAP分析得到的單向彎矩圖,板厚h1/40L2,.,48,無梁樓板的最大正、負彎矩峰值都在柱軸線上,無梁樓板和雙向板-梁樓蓋的彎矩,.,49,3）現澆梁板共同作用的設計概念,現澆樓板的共同作用增加了框架梁的截面剛度（EI）提高了梁端負屈服彎矩的承載力梁柱形成的框架作用對框架側向剛度的影響現澆梁板的共同作用對框架的內力、變形及自振周期的影響,.,50,4）主-次梁體系,主-次梁體系的特點缺點：相對于平板和雙向密肋體系，結構高度大相對于平板和雙向板-梁體系，模板制作復雜,.,51,優點平均折算厚度小，可與雙向密肋一樣，重量較輕開間大，對于預應力混凝土樓蓋可達（912）m（13.518）m承載力大，活荷載可達1020kN/mm2對框架結構的整體剛度貢獻比平板和雙向密肋大得多結構受力清楚，傳力途徑簡單明確,.,52,5）柱網與主、次梁的合理布局,荷載傳遞途徑：單向板次梁主梁柱設計要點：結構空間高度越小越好主、次梁受力所需的結構高度宜相同,.,53,.,54,柱網宜設計成矩形（短跨為主梁，短跨與長跨的比例小于0.75較經濟）主、次梁的剛度（主梁的彎曲變形控制在次梁彎曲變形的（1/21/3）內）抗扭剛度的要求（邊跨主梁）,.,55,以長跨為主梁的主-次梁樓蓋存在的問題,主、次梁的截面高度相差懸殊，因而增加了層高和建筑物的總高度主梁的豎向變形加大，作為次梁的支座的剛性和穩定性相對較差樓蓋混凝土的平均折算厚度增大，材料用量和結構自重相應加大預應力筋和普通鋼筋的用量增多，費用增大,.,56,邊支承縱向框架梁的設計要求邊支承框架應具有較大的整體剛度，避免在地震或風荷載作用下產生過大的變形，以保證單向密肋的平面外穩定要求邊支承框架梁具有足夠的抗彎剛度，以控制單向密肋的跨中彎矩和撓度在合理的范圍內。要求具有足夠的抗扭剛度來約束密肋端部的轉動，設計成梁的寬度稍大于柱截面寬度框架梁的截面接近方形，梁柱的線剛度比為23,.,57,平面或空間桁架組合樓蓋,1）主-次桁架體系類似于主-次梁體系,.,58,2）空間桁架,每一根腹桿對兩個方向的上下弦同時起著對角斜撐的作用,.,59,雙向空間桁架體系的幾種布置方案,單開間（支承在四個角柱上）,懸臂式,.,60,帶懸臂的開間,矩形（單向）,.,61,有邊支承的單開間,帶懸臂的有邊支承單開間,.,62,實例希爾斯大樓的樓蓋結構：方形框筒開間為22.86m22.86m，框筒柱距為4.572m，桁架截面高度1016mm，跨高比為22.5。在平面桁架上鋪設壓型鋼板，然后澆筑140mm厚的輕質混凝土樓面，形成平面桁架-混凝土組合樓蓋。,.,63,.,64,復合桁架組件,.,65,空間桁架-混凝土組合樓蓋結構,Cat