結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置一、框架結(jié)構(gòu)體系1、特點(diǎn):1)平面布置靈活。2)形成較大得使用空間。3)施工簡(jiǎn)便、較經(jīng)濟(jì)、計(jì)算理論較成熟。4)側(cè)向剛度小,側(cè)移大。5)節(jié)點(diǎn)就是薄弱部位,就是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

(必須為剛接)6)在地震作用下,易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。

(應(yīng)設(shè)計(jì)成延性框架)7)側(cè)移曲線呈剪切型(層間位移隨樓層增高而減小)。2、適用范圍:屬于柔性結(jié)構(gòu),適用于非抗震區(qū)與層數(shù)較少得建筑。Hδδjδi框架側(cè)移曲線δj＜δi2、1緒論二、剪力墻結(jié)構(gòu)體系(包括落地剪力墻、框支剪力墻)1、特點(diǎn):2、適用范圍:屬于剛性結(jié)構(gòu),適用于高度比較高、層數(shù)比較多建筑,如住宅、旅館等。Hδδjδi剪力墻側(cè)移曲線δj﹥?chǔ)膇1)在豎向荷載下視為受壓得薄壁柱,在水平荷載下視為底部固定、頂端自由得懸臂深梁。2)室內(nèi)墻面平整,整體性能好,但平面布置不靈活,施工復(fù)雜,造價(jià)較高。3)剛度大、側(cè)移小,抗震性能優(yōu)越。4)結(jié)構(gòu)自重大,間距受到樓板跨度限制。5)側(cè)移曲線呈彎曲型(層間位移隨樓層

增高而增加)。代表作品及平面:廣州白云賓館,33層,112、45米,1976年建成,國(guó)內(nèi)首棟百米高層。360040008000800066000300036000300066000800080004000360070000785078502300框支剪力墻:底層做成框架結(jié)構(gòu),上層做成剪力墻結(jié)構(gòu)。底層剛度小,上下剛度突變,地震作用下底層內(nèi)力及塑性變形很大。三、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系1、特點(diǎn):

2、適用范圍:屬于中剛性結(jié)構(gòu),適用于10-40層得高層建筑。1)與框架結(jié)構(gòu)相比,承載力與剛度提高,側(cè)向變形減小;與剪力墻結(jié)構(gòu)相比,平面布置較靈活,且提供了較大空間。2)剪力墻由于剛度大,承擔(dān)大部分(80-90%)得水平作用,就是抗側(cè)力得主體,而框架承擔(dān)少部分水平作用,豎向荷載由框架與剪力墻共同承擔(dān)。

3)通過(guò)框架—剪力墻得協(xié)調(diào)工作,改善了框架結(jié)構(gòu)得受力與變形性能,使各層層間剪力與位移趨于均勻,側(cè)移曲線呈彎剪型(或剪彎型)。Hδ框架-剪力墻側(cè)移曲線框架框架-剪力墻剪力墻代表作品及平面:北京飯店四、

筒體結(jié)構(gòu)體系(a)核心筒(b)框筒筒體結(jié)構(gòu)平面圖

就是指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作為豎向與水平承重結(jié)構(gòu)得高層建筑結(jié)構(gòu)體系,適用于30層以上或100m以上得超高層辦公樓建筑。應(yīng)用:1)筒中筒結(jié)構(gòu)一般用實(shí)腹筒做內(nèi)筒,框筒或桁架筒做外筒。內(nèi)筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等。

2)框架-筒體結(jié)構(gòu)中部布置核心筒,周邊布置大柱距得框架,受力特點(diǎn)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似。

3)多筒結(jié)構(gòu)－成束筒成束筒就是由若干單筒集成一體成束狀,形成空間剛度極大得抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。采用自下而上逐漸減少筒體數(shù)量得處理手法,使高層建筑結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。但這些逐漸減少得筒體結(jié)構(gòu),應(yīng)對(duì)稱于建筑物得平面中心。芝加哥希爾斯大廈12大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流利用筒體作為柱子,在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型梁相連,筒體與巨型梁即構(gòu)成巨型框架。巨型框架具有很大得承載能力與側(cè)向剛度。由于它可以瞧作就是由兩級(jí)框架組成,第一級(jí)為巨型框架,就是承載得主體;第二級(jí)就是位于巨型框架單元內(nèi)得輔助框架,也起承載作用。因此,這種結(jié)構(gòu)就是具有兩道抗震防線得抗震結(jié)構(gòu),具有良好得抗震性能。五、

巨型結(jié)構(gòu)體系小框架巨型梁巨型柱有巨型框架結(jié)構(gòu)與巨型桁架結(jié)構(gòu)。上海證券交易所高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得基本原則:注重概念設(shè)計(jì);重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置得規(guī)則性;擇優(yōu)選用抗震與抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)得結(jié)構(gòu)體系;加強(qiáng)構(gòu)造措施。2、2結(jié)構(gòu)布置原則高層建筑結(jié)構(gòu)得概念設(shè)計(jì):指不經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算,在對(duì)高層建筑得地震作用、風(fēng)作用、溫度作用、場(chǎng)地土特征、結(jié)構(gòu)得真實(shí)效應(yīng)與一些基本概念得深刻理解得基礎(chǔ)上,從整體得角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)得總體布置與抗震措施,運(yùn)用宏觀得思維方法去指導(dǎo)設(shè)計(jì)。對(duì)于高層建筑得結(jié)構(gòu),概念設(shè)計(jì)比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更為重要。由于外加荷載得不確定性與復(fù)雜性以及結(jié)構(gòu)計(jì)算模型得假定與實(shí)際狀況得差異,使計(jì)算設(shè)計(jì)不就是在所有情況下都能有效控制建筑結(jié)構(gòu)得力學(xué)性能。2、2、1、抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則1)選擇有利得場(chǎng)地,避開不利得場(chǎng)地,采取措施保證地基得穩(wěn)定性。2)保證地基基礎(chǔ)得承載力、剛度,以及足夠得抗滑移、抗傾覆能力。3)合理設(shè)置抗震縫。4)應(yīng)具有明確得計(jì)算簡(jiǎn)圖與合理得地震作用傳遞途徑。5)多道抗震設(shè)防能力。6)合理選擇結(jié)構(gòu)體系。7)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠得剛度。為了使高層建筑滿足抗震設(shè)防要求,應(yīng)考慮下列抗震設(shè)計(jì)基本原則:8)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠得結(jié)構(gòu)承載力,具有較均勻得剛度與承載力分布。9)節(jié)點(diǎn)得承載力應(yīng)大于構(gòu)件得承載力。10)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠得變形能力及耗能能力,應(yīng)防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞。11)突出屋面得塔樓必須具有足夠得承載力與延性,以承受鞭梢效應(yīng)影響。12)減輕結(jié)構(gòu)自重。13)應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承載能力。A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑得最大適用高度(m)注:(1)表中框架不含異形柱框架結(jié)構(gòu);(2)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻得剪力墻結(jié)構(gòu);(3)甲類建筑,6、7、8度時(shí)宜按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度后符合本表得要求,9度時(shí)應(yīng)專門研究;(4)框架結(jié)構(gòu)、板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)以及9度抗震設(shè)防得表列其她結(jié)構(gòu),當(dāng)房屋高度超過(guò)本表數(shù)值時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),并采取有效得加強(qiáng)措施。結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度0、20g0、30g框架7060504035-框架—剪力墻1501301201008050剪力墻全部落地剪力墻1501401201008060部分框支剪力墻1301201008050不應(yīng)采用筒體框架—核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墻11080705540不應(yīng)采用2、2、2、房屋適用高度與高寬比1、房屋適用高度(分A級(jí)與B級(jí)):B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑得最大適用高度(m)注:(1)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻得剪力墻結(jié)構(gòu);(2)甲類建筑,6、7度時(shí)宜按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度后符合本表得要求,8度時(shí)應(yīng)專門研究;(3)當(dāng)房屋高度超過(guò)表中數(shù)值時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),并采取有效措施。結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度0、20g0、30g框架—剪力墻170160140120100剪力墻全部落地剪力墻180170150130110部分框支剪力墻15014012010080簡(jiǎn)體框架—核心筒220210180140120筒中筒3002802301701502、房屋高寬比:高寬比就是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力與經(jīng)濟(jì)合理性得宏觀控制。1)見書中表2、3。2)當(dāng)高寬比超過(guò)5,應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算與抗傾覆驗(yàn)算。3)實(shí)際工程中存在超限建筑,如深圳地王大廈H/B=8、8,金茂大廈7、6。高層建筑結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則得平面布置。2、2、3結(jié)構(gòu)平面布置原則不規(guī)則類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則在規(guī)定得水平力作用下,樓層得最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移),大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值得1、2倍凹凸不規(guī)則平面凹進(jìn)得一側(cè)尺寸,大于相應(yīng)投影方向總尺寸得30％樓板局部不連續(xù)

樓板得尺寸與平面剛度急劇變化,例如,有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度得50％,或開洞面積大于該層樓面面積得30％,或較大得樓層錯(cuò)層平面不規(guī)則得類型23位移比1、定義:

位移比包含兩項(xiàng)內(nèi)容:

①樓層豎向構(gòu)件得最大水平位移與平均水平位移得比值;

②樓層豎向構(gòu)件得最大層間位移與平均層間位移得比值。

2、公式:或者

樓層豎向構(gòu)件得最大水平位移與層間位移,A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值得1、2倍;且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值得1、5倍,B級(jí)高度高層建筑、超過(guò)A級(jí)高度得混合結(jié)構(gòu)及《高規(guī)》第10章規(guī)定得復(fù)雜高層建筑,不應(yīng)大于該樓層平均值得1、4倍。24高層建筑層數(shù)多、高度大,為保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有必要得剛度,應(yīng)對(duì)其位移比加以控制,主要目得有以下幾點(diǎn):3、控制得意義:(1)、保證主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài),避免混凝土墻或柱出現(xiàn)裂縫,同時(shí)將樓面梁板得裂縫數(shù)量、寬度與高度控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。(2)、保證填充墻、隔墻與幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件得完好,避免產(chǎn)生明顯損壞。(3)、限制結(jié)構(gòu)平面布置得不規(guī)則性,避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大得扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。25周期比

1、定義:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主得第一自振周期(第一扭振周期)Tt與平動(dòng)為主得第一自振周期(第一側(cè)振周期)T1之比。

2、公式:Tt/T1

規(guī)定:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主得第一自振周期Tt與平動(dòng)為主得第一自振周期T1之比(即周期比),A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0、9;B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0、85。3、控制得意義:

周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生得不利影響,使結(jié)構(gòu)得抗扭剛度不能太弱。因?yàn)楫?dāng)兩者接近時(shí),由于振動(dòng)藕連得影響,結(jié)構(gòu)得扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將明顯增大。

2、2、4結(jié)構(gòu)豎向布置高層建筑結(jié)構(gòu)得豎向布置應(yīng)使體型規(guī)則、均勻,避免有較大得外挑與內(nèi)收;結(jié)構(gòu)得承載力與剛度宜自下而上逐漸減小,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)得側(cè)向剛度與承載力突變。不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層得側(cè)向剛度小于相鄰上一層得70%,或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值得80%;除頂層外,局部收進(jìn)得水平向尺寸大于相鄰下一層得25%。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)得內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、桁架等)向下傳遞。樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)得層間受剪承載力小于相鄰上一樓層得80%豎向不規(guī)則得類型抗震設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)框架結(jié)構(gòu),樓層與上部相鄰樓層得側(cè)向剛度比γ1不宜小于0、7,與相鄰上部三層側(cè)向剛度平均值得比值不宜小于0、8。注:樓層得側(cè)向剛度可取該樓層剪力與該樓層層間側(cè)移得比值。對(duì)框架-剪力墻、板柱-剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu),樓層與上部相鄰樓層得側(cè)向剛度比γ2不宜小于0、9;當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高得1、5倍時(shí),比值不宜小于1、1;對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層不宜小于1、5。圖片:框支結(jié)構(gòu)上下層剛度比過(guò)大,形成得薄弱層垮塌圖片:框支結(jié)構(gòu)上下層剛度比過(guò)大,形成得薄弱層構(gòu)件發(fā)生剪切破壞當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層相對(duì)于下部樓層有收進(jìn)、或外挑時(shí),應(yīng)滿足:(1)當(dāng)上部樓層有收進(jìn),且收進(jìn)樓層到室外地面得高度H1與房屋高度H之比大于0、2時(shí),B1不宜小于下部樓層水平尺寸B得0、75倍;(2)當(dāng)上部樓層有外挑時(shí),B1不宜大于下部樓層水平尺寸B得1、1倍,且水平外挑尺寸a不宜大于4m。A級(jí)高度高層建筑得樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)得層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力得80%,不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力得65%;B級(jí)高度高層建筑得樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)得層間受剪承載力不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力得75%。

注:樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)得層間受剪承載力就是指在所考慮得水平地震作用方向上,該層全部柱、剪力墻、斜撐得受剪承載力之與。2、2、5變形縫得設(shè)置1)縫得分類:伸縮縫、沉降縫與防震縫。2)設(shè)縫得優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):用縫將復(fù)雜建筑分為規(guī)則得部分,或減小溫度應(yīng)力,或減小房屋不均勻沉降。缺點(diǎn):影響建筑使用功能;立面處理不便;基礎(chǔ)防水不易處理等。３)趨勢(shì):目前趨勢(shì)就是避免設(shè)縫,或盡可能少設(shè)縫。4)伸縮縫由溫度變化引起得結(jié)構(gòu)內(nèi)力稱為溫度應(yīng)力,使房屋產(chǎn)生裂縫,影響正常使用,底部數(shù)層與頂部數(shù)層較為明顯。伸縮縫就是為防止溫度變化與混凝土收縮導(dǎo)致房屋開裂而設(shè)。《高層規(guī)程》規(guī)定了伸縮縫得最大間距增大伸縮縫間距得措施,(1)增加頂層、底層、山墻等部位得配筋;(2)采用有效隔熱措施

;(3)使用混凝土添加劑等減少收縮;(4)施工中預(yù)留后澆帶;(5)增大樓板配筋或采用預(yù)應(yīng)力樓板等。注:(1)施工后澆帶得作用在于減小混凝土得收縮應(yīng)力,提高建筑物對(duì)溫度應(yīng)力得耐受能力,并不直接減少溫度應(yīng)力。(2)后澆帶,應(yīng)通過(guò)建筑物得整個(gè)橫截面,將全部墻、梁與樓板分開;在后澆帶處,板、墻鋼筋應(yīng)采用搭接接頭(圖2、2、6),梁主筋可不斷開;后澆帶應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力較小得部位曲折通過(guò),不宜在同一平面內(nèi)通過(guò);一般情況下,后澆帶可設(shè)在框架梁與樓板得1/3跨處,設(shè)在剪力墻洞口上方連梁跨中或內(nèi)外墻連接處。5)沉降縫(1)設(shè)縫:高層建筑得主體結(jié)構(gòu)周圍常設(shè)置裙房,它們與主體結(jié)構(gòu)得重量相差懸殊,會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大得沉降差。這時(shí)可用沉降縫將二者分成獨(dú)立得結(jié)構(gòu)單元,使各部分自由沉降。(2)不設(shè)縫:需采取以下措施:

A、采用樁基,樁支承在基巖上;或采取減少沉降得有效措施并經(jīng)計(jì)算,沉降差在允許范圍內(nèi)。

B、主樓與裙房采用不同得基礎(chǔ)形式。

C、先施工主樓,后施工裙房,使兩者最終沉降量一致。

D、將裙房坐在懸挑基礎(chǔ)上。6)防震縫(1)設(shè)縫得優(yōu)點(diǎn):地震作用下,復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)及復(fù)雜得振動(dòng)形式,并在房屋得連接薄弱部位造成損壞,宜通過(guò)設(shè)縫將復(fù)雜建筑分為規(guī)則建筑。(2)設(shè)縫得缺點(diǎn):地震作用時(shí),防震縫兩側(cè)得房屋很容易發(fā)生碰幢而造成震害。(３)防震縫寬度為防止縫兩側(cè)建筑得碰撞,縫必須留有足夠得寬度。防震縫最小寬度為:框架結(jié)構(gòu):≤15ｍ時(shí),取100mm;＞15ｍ時(shí),6度、7度、8度與9度房屋高度每增加5m、4m、3m與2m,宜加寬20mm;框架-剪力墻結(jié)構(gòu):取上述規(guī)定得70%,但不小于100mm。剪力墻結(jié)構(gòu):取框架結(jié)構(gòu)得50%,但不小于100mm。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時(shí),防震縫得寬度應(yīng)按不利得結(jié)構(gòu)類型確定;防震縫兩側(cè)得房屋高度不同時(shí),防震縫得寬度可按較低得房屋高度確定。(4)抗震設(shè)防得建筑,其伸縮縫,沉降縫寬度均應(yīng)符合防震縫寬度得要求。2、2、6截面尺寸初估1、柱截面:由軸壓比控制軸壓比限值P71表4.152、梁截面:由高跨比控制:P18表2、93、板厚:一般樓層:80-140頂層現(xiàn)澆板:≥120,宜雙層雙向配筋地下室頂板:≥160抵抗溫度應(yīng)力加強(qiáng)頂層約束提高抗風(fēng)抗震涉及整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用功能和安全影響周邊現(xiàn)有建筑影響施工進(jìn)度基礎(chǔ)造價(jià)占整個(gè)工程的比例很高2、4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置高層建筑基礎(chǔ)形式及適用范圍柱下獨(dú)立基礎(chǔ)——層數(shù)不多、土質(zhì)較好得框架結(jié)構(gòu)交叉梁基礎(chǔ)——層數(shù)不多、土質(zhì)一般得框架、剪力墻、框架—

剪力墻結(jié)構(gòu)筏形基礎(chǔ)——層數(shù)不多、土質(zhì)較好得結(jié)構(gòu)箱形基礎(chǔ)——層數(shù)較多、土質(zhì)較弱得結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)——層數(shù)較多、土質(zhì)較弱得結(jié)構(gòu)復(fù)合基礎(chǔ)——層數(shù)較