1、第 4 章 多層及高層房屋結構4.1 多、高層房屋結構的組成4.2 樓蓋的布置方案和設計4.3 柱和支撐的設計4.4 多、高層房屋結構的分析 和設計計算多、高層鋼結構的認識多層和高層房屋建筑之間無嚴格的界線；大致可以12層(高度約40m)為界； 世界高層建筑委員會1972年建議，將高層建筑劃分為以下四類：第一類：916層，高度不超過50m;第二類：1725層，高度不超過75m;第三類：2640層，高度不超過100m;第四類：40層以上，高度100m以上。3我國民用建筑設計通則 (JGJ 37 ) 、高層民用建筑設計防火規(guī)范(GB 50045)中規(guī)定：住宅建筑10層及10層以上為高層建筑；除住宅

2、建筑之外的民用建筑高度超過24m者為高層建筑(不包括建筑高度超過24m的單層公共建筑)。我國高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ 33 )中規(guī)定：10層及10層以上和總高度超過28m的民用建筑為高層建筑。建筑高度超過100m的建筑均為超高層建筑。注：建筑高度從室外地面至檐口或屋面面層的高度計算，屋頂上的水箱間、電梯機房、排煙機房和樓梯出口小間等設備用房不計入建筑高度內(nèi)。我國對高層建筑的定義：4主要優(yōu)點:重量輕抗震性能好施工周期短工業(yè)化程度高環(huán)保效果好多層鋼結構住宅的開發(fā)和建造已得到重視。5 日本國土處于太平洋地區(qū)地震帶中，特別重視居住者的生命和財產(chǎn)安全，追求住宅良好的抗震性。到20世紀90 年代

3、末，日本預制裝配住宅中木結構占18%，混凝土結構占11%，鋼結構占71%，其新建的14 層建筑，大都采用了鋼結構。 美國是最早采用鋼框架結構建造住宅的國家和地區(qū)之一，越來越多的房屋開發(fā)商轉而經(jīng)營鋼結構住宅。1965年輕鋼結構在美國僅占建筑市場15，1990 年上升到53，而1993 年上升到68，到2000 年已經(jīng)上升到75。 在澳大利亞，鋼框架住宅占全部住宅數(shù)量的30，到2000 年，這個比例達到50。 英國、德國、法國，意大利，芬蘭等國都有本國成熟的鋼結構住宅體系，鋼結構住宅占有較大的市場份額。青島即墨鋼結構住宅萊鋼開發(fā)的青島鋼結構住宅4.1 多、高層房屋結構的組成4.1.1 多、高層房屋

4、結構的類別4.1.2 結構布置提要本節(jié)內(nèi)容框架結構 最早用于高層建筑，現(xiàn)多用于6層以下多層建筑；柱距宜控制在69m范圍內(nèi)次梁間距一般以34m為宜 優(yōu)點:平面布置較靈活，剛度分布均勻，延性較大，自振周期較長，對地震作用不敏感；缺點：側向剛度差，適用于多層，采用剛接節(jié)點；1112側向位移模式： 純框架結構： 剪切變形模式 抗剪結構： 彎曲變形模式 二者組合（框剪結構）： 顯著減少了純框架結構的側向位移 地震作用下，雙重設防，兩道防線；用于地震區(qū)時，具有雙重設防的優(yōu)點可用于不超過4060層的高層建筑框剪結構的特點鋼筋混凝土結構:需采取構造措施鋼板結構(89mm厚鋼板) 研究表明，在側向剛度相同時，鋼

5、板剪力墻的框剪結構比框架結構用鋼量少。剪力墻：束筒結構 由各筒體之間共用筒壁的一束筒狀結 構組成(減緩框筒結構的剪力滯后效應) 可較靈活地組成平面形式鋼筋混凝土筒體(常作為內(nèi)筒出現(xiàn)) 可將各筒體在不同的高度中止密柱深梁的鋼結構筒體筒體18西爾斯大廈 結構種類 結構體系 非抗震設防抗震設防烈度鋼結構 框架-支撐（剪力墻板）各類筒體 110 260 360 110 220 300 90 200 260 50 140 180 鋼框架-混凝土剪力墻220 180 100 70 有混凝土剪力墻的鋼結構 220 180 15070 6, 789框架鋼框架-混凝土核心筒鋼框筒-混凝土核心筒鋼結構和有混凝土剪

6、力墻的鋼結構高層建筑的適用高度（m） 芯筒體系亦稱懸掛結構；打破了密柱深梁對建筑設計的桎梏；實現(xiàn)優(yōu)勢互補（充分發(fā)揮鋼結構抗拉強度高和鋼筋混凝土結構抗壓性能好的優(yōu)勢）；通常設置一些稱為帽桁架和腰桁架的水平桁架。支撐框筒結構或桁架筒體結構 支撐系統(tǒng)覆蓋了整個建筑物表面；是較框筒結構更為優(yōu)越的抗側力體系。22多層房屋的抗側力結構4.1.2 結構布置提要多層房屋應首選由光滑曲線構成的平面形式；(為了減少風壓作用)盡可能地采用中心對稱或雙軸對稱的平面形式；(以減小在風荷載作用下的扭轉振動，a，舒適度)避免以狹長形作平面形式；(因風荷載作用會產(chǎn)生嚴重的剪切滯后現(xiàn)象)框筒結構采用矩形平面形式時，應控制其平面

7、長寬比小于1.5；（不滿足時，宜采用束筒結構）需抗震設防時平面尺寸關系應符合要求。 抗側力構件設置部位 抗側力構件布置狀況水平荷載下出現(xiàn)扭轉? 1)抗側力剛度中心應和水平合力線盡量接近； 2)度量抗側力構件布置狀況的力學參量: 偏心率任一層的偏心率大于0.15時，稱為平面不規(guī)則結構。平面不規(guī)則結構任一層的偏心率大于0.15時；結構平面形狀有凹角，凹角的伸出部分在一個方向的尺度，超過該方向建筑總尺寸的25；樓面不連續(xù)或剛度突變，包括開洞面積超過該層總面積的50；抗水平力構件既不平行又不對稱于側力體系的兩個互相垂直的主軸。防震逢設置問題防震逢設置不當而導致高層建筑在地震時相互碰撞的破壞后果是嚴重的

8、；高層建筑在發(fā)生地震時具有很大的側向位移，防震縫的合理設置是困難的；因此高層建筑一般不宜設置防震縫；地震區(qū)的多高層建筑，應當建立精細的力學模型，作較精確的地震分析，并采取相應的措施提高其薄弱部位和構件的抗震能力。結構豎向布置使結構各層的抗側力剛度中心與水平合力中心接近重合；各層的剛度中心應接近在同一豎直線上；要強調(diào)建筑開間、進深的盡量統(tǒng)一；多高層房屋的橫向剛度、風振加速度還和其高寬比有關，其限值為：設防烈度6， 789最大高寬比6.56.05.5豎向布置的不規(guī)則結構 樓層剛度小于其相鄰上層剛度的70%，且連續(xù)三層總的剛度降低超過50%相鄰樓層質(zhì)量之比超過1.5立面收進尺寸的比例為L1/L 0.

9、75豎向抗側力構件不連續(xù)任一樓層抗側力構件的總剪承載力 小于其相鄰上層的80框筒結構布置時的注意事項框筒結構高寬比不宜小于4；（更好地發(fā)揮框筒的立體作用）內(nèi)筒的邊長不宜小于相應外框筒邊長的1/3；框筒柱距一般為1.53.0m，且不宜大于層高；框筒的開洞面積不宜大于其總面積的50；內(nèi)外筒之間的進深一般控制在1016m之間；內(nèi)筒亦為框筒時，其柱距宜與外框筒柱距相同，且在每層樓蓋處都設置鋼梁將相應內(nèi)外柱相連接；框筒結構布置時的注意事項（續(xù)）控制角柱截面積為非角柱的1.52.0倍；外框筒為矩形平面時，宜將其作成切角矩形；（以削減角柱應力）為提高內(nèi)外筒的整體性能以及緩解剪力滯后，可設置帽桁架和腰桁架；腰桁架一般布置于設備層；帽桁架和腰桁架一般是由相互正交的兩組桁架構成，等距滿布于建筑物的橫(縱)向。基礎埋深的考慮敷設地下室；（補償基礎、增大結構抗側傾能力）有抗