高层结构--第二章-结构体系与结构布置.pptx

1m1m8m1m2m2m8m增大增大EIEI的最有效措施就是增大惯性矩的最有效措施就是增大惯性矩I I 当柱的抗侧移刚度当柱的抗侧移刚度不足时，利用截面高度不足时，利用截面高度数倍于柱的钢筋混凝土数倍于柱的钢筋混凝土墙（剪力墙），可大幅墙（剪力墙），可大幅度的提高房屋的抗侧移度的提高房屋的抗侧移刚度。刚度。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系若将内部楼电梯间井筒或整个外墙做成筒状钢筋混凝土若将内部楼电梯间井筒或整个外墙做成筒状钢筋混凝土抗侧力构件（筒体），则可获得更加强大的抗侧移刚度。抗侧力构件（筒体），则可获得更加强大的抗侧移刚度。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系2.1 高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系常用结构体系常用结构体系框架结构框架结构剪力墙结构剪力墙结构框架剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构筒体结构一、框架结构一、框架结构：由立柱和横梁在节点刚结所构成的结构。：由立柱和横梁在节点刚结所构成的结构。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系框架结构的优缺点：框架结构的优缺点：由于框架柱的由于框架柱的抗侧移刚度较小抗侧移刚度较小，因此，框架结构主要用在，因此，框架结构主要用在层数不多、水平荷载较小的情况。层数不多、水平荷载较小的情况。框架中的墙体属填充墙，一般采用轻质材料填充，起保温、框架中的墙体属填充墙，一般采用轻质材料填充，起保温、隔热、分割室内空间作用，因此它的隔热、分割室内空间作用，因此它的平面布置灵活，可提供较平面布置灵活，可提供较大的室内空间。大的室内空间。框架结构的适用范围：框架结构的适用范围：框架结构适用于各种多层工业厂房和仓库及大多数民用建框架结构适用于各种多层工业厂房和仓库及大多数民用建筑，如办公楼、旅馆、医院、学校、商店及住宅。筑，如办公楼、旅馆、医院、学校、商店及住宅。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系剪力墙示意图剪力墙示意图剪力墙结构平面示意图剪力墙结构平面示意图二、剪力墙结构二、剪力墙结构：由底部与基础固结的纵横向钢筋混凝土墙体：由底部与基础固结的纵横向钢筋混凝土墙体组成的结构。组成的结构。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系剪力墙结构的优缺点：剪力墙结构的优缺点：由于剪力墙结构的由于剪力墙结构的抗侧移刚度较大抗侧移刚度较大，可承受较大的水平荷，可承受较大的水平荷载。所以，当高层房屋的层数较多，水平荷载较大时，可考虑载。所以，当高层房屋的层数较多，水平荷载较大时，可考虑采用剪力墙结构。采用剪力墙结构。剪力墙结构中受力剪力墙结构中受力墙体（剪力墙）较多，难于布置面积较墙体（剪力墙）较多，难于布置面积较大的房间，大的房间，因此它主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要因此它主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要求不大的建筑物。求不大的建筑物。对于旅馆建筑中的门厅，休息厅、会议室等大空间部分，对于旅馆建筑中的门厅，休息厅、会议室等大空间部分，可通过附建裙房加以解决，对于必须在高层底部布置大空间的可通过附建裙房加以解决，对于必须在高层底部布置大空间的结构，可将剪力墙结构底部一层或几层取消部分剪力墙，代之结构，可将剪力墙结构底部一层或几层取消部分剪力墙，代之以框架及其它转换结构（如厚板等转换层）构成以框架及其它转换结构（如厚板等转换层）构成框支剪力墙结框支剪力墙结构构体系。这种结构体系由于刚度突变导致应力集中，震害调查体系。这种结构体系由于刚度突变导致应力集中，震害调查表明此部位结构破坏严重，因此，底部被取消的剪力墙数量不表明此部位结构破坏严重，因此，底部被取消的剪力墙数量不应过多。应过多。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系三、框架剪力墙结构三、框架剪力墙结构：在框架中适当部位设置剪力墙的结构。：在框架中适当部位设置剪力墙的结构。框架剪力墙结构框架剪力墙结构 框架剪力墙结构综合了框架和剪力墙结构的优点，框架剪力墙结构综合了框架和剪力墙结构的优点，既具有既具有较大的抗水平力能力较大的抗水平力能力，又可提供，又可提供较大的室内空间和较大的室内空间和较灵活的平面布置较灵活的平面布置。适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑。适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系一般一般筒体筒体有两种形式有两种形式剪力墙内筒剪力墙内筒（实腹筒）（实腹筒）:由电梯间、楼梯间及设备管井组成，由电梯间、楼梯间及设备管井组成，底端固定于基础顶面，呈竖向放置的薄壁悬臂梁。底端固定于基础顶面，呈竖向放置的薄壁悬臂梁。框筒框筒（空腹筒）：由布置在房屋四周的密集立柱与高跨比（空腹筒）：由布置在房屋四周的密集立柱与高跨比很大的窗裙梁组成。很大的窗裙梁组成。四、筒体结构四、筒体结构：由一个或多个筒体组成的结构称为筒体结构。：由一个或多个筒体组成的结构称为筒体结构。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系筒体结构包括筒体结构包括框架筒体框架筒体框筒框筒筒中筒筒中筒成束筒成束筒第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系金茂大厦金茂大厦第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系成束筒结构成束筒结构第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系 悬挂结构悬挂结构是以筒体、桁架是以筒体、桁架等作为主要受力结构，全部楼等作为主要受力结构，全部楼盖均以钢丝束或预应力混凝土盖均以钢丝束或预应力混凝土吊杆悬挂在上述主要受力结构吊杆悬挂在上述主要受力结构上，一般每段吊杆悬挂上，一般每段吊杆悬挂1010层左层左右。这种结构体系为敞开底部右。这种结构体系为敞开底部或其它部位空间创造了有利条或其它部位空间创造了有利条件。件。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系香港汇丰银行香港汇丰银行 悬挂结构，平面为悬挂结构，平面为72m55m72m55m，高，高180m180m，地面以上，地面以上4343层，采用巨型桁架，层，采用巨型桁架，分五层悬挂在八根巨型格构式柱上。分五层悬挂在八根巨型格构式柱上。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系 巨型框架结构巨型框架结构是将房屋沿高度以每是将房屋沿高度以每10层左右为一段，分为若干段，每段设一层左右为一段，分为若干段，每段设一巨大的传力梁（梁高一般为巨大的传力梁（梁高一般为12层楼高），与巨大的房屋角柱形成一级巨型框架，层楼高），与巨大的房屋角柱形成一级巨型框架，承受主要的水平和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，二级结构只将楼承受主要的水平和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，二级结构只将楼面荷载传到一级结构上，这样二级结构的梁、柱截面尺寸可以减小，增加了有效面荷载传到一级结构上，这样二级结构的梁、柱截面尺寸可以减小，增加了有效使用面积。巨型横梁下的楼层可以不设中间小柱，便于布置需要大空间的房间，使用面积。巨型横梁下的楼层可以不设中间小柱，便于布置需要大空间的房间，如会议室、餐厅、游泳池等。如会议室、餐厅、游泳池等。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系 巨型桁架结构巨型桁架结构是由巨型立柱和斜向支撑形是由巨型立柱和斜向支撑形成的空间巨型桁架作为建筑物的主要受力骨架，成的空间巨型桁架作为建筑物的主要受力骨架，这种体系的抗倾覆力矩大，桁架斜杆可有效传这种体系的抗倾覆力矩大，桁架斜杆可有效传递水平力，提高了房屋的抗侧移刚度，使材料递水平力，提高了房屋的抗侧移刚度，使材料强度得到充分利用。强度得到充分利用。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系 带刚性加强层的结构带刚性加强层的结构主要用在房屋高宽比较大的框架筒体主要用在房屋高宽比较大的框架筒体结构中，通过刚性加强层可使外围的框架柱与核心筒共同抵抗侧结构中，通过刚性加强层可使外围的框架柱与核心筒共同抵抗侧向力，以达到减小核心筒底部弯矩及减小房屋侧移的目的。向力，以达到减小核心筒底部弯矩及减小房屋侧移的目的。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构体系 2.2 结构布置原则结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置 2.2.1 抗震设防结构布置原则抗震设防结构布置原则2.2 结构布置原则 2.2.2 房屋的适用高度和高宽比房屋的适用高度和高宽比第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 超过超过B级时，专门审查，补充多方面计算分析，必要时结级时，专门审查，补充多方面计算分析，必要时结构试验，采取专门的加强构造措施。构试验，采取专门的加强构造措施。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 房屋高度是指室外地面至主要屋面高度，不包括局部房屋高度是指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。房屋宽度是指平面中短方向宽度。房屋宽度是指平面中短方向宽度。在复杂体型的高层建筑中，可按所考虑方向的最小投在复杂体型的高层建筑中，可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，但对突出建筑物平面很小的局部结构影宽度计算高宽比，但对突出建筑物平面很小的局部结构（如楼梯间、电梯间等），一般不应包含在计算宽度内。（如楼梯间、电梯间等），一般不应包含在计算宽度内。对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况，应根对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况，应根据实际情况确定合理的计算方法。对带有裙房的高层建筑，据实际情况确定合理的计算方法。对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽当裙房的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。度可按裙房以上部分考虑。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 最大适用高度是经验性的规定，突破高度限制的建筑最大适用高度是经验性的规定，突破高度限制的建筑已经建成，当积累了更多的经验以后在修订规程时适用的已经建成，当积累了更多的经验以后在修订规程时适用的最大高度也会改变。最大高度也会改变。高宽比限制值更是一个经验性的规定，符合高宽比限高宽比限制值更是一个经验性的规定，符合高宽比限制值要求的建筑比较容易满足侧移限制，而侧移限制才是制值要求的建筑比较容易满足侧移限制，而侧移限制才是最根本的要求，如果各方面都能满足规范要求，突破高宽最根本的要求，如果各方面都能满足规范要求，突破高宽比限制值是可能的。比限制值是可能的。目前国内超限高层建筑中超过高宽比限制的是极个别目前国内超限高层建筑中超过高宽比限制的是极个别的，如：上海金茂大厦（的，如：上海金茂大厦（88层，层，420m）为）为7.6，深圳地王，深圳地王大厦（大厦（81层，层，320m）为）为8.8。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则地王大厦地王大厦中国深圳中国深圳81层层320m高宽比高宽比8.8金茂大厦金茂大厦中国上海中国上海88层层420m高宽比高宽比7.6第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 原则：平面形状简单、规则、对称，刚度和承载力分布原则：平面形状简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀。均匀。不应采用严重不规则的平面布置，否则会产生过大的偏不应采用严重不规则的平面布置，否则会产生过大的偏心，导致扭转过大。心，导致扭转过大。2.2.3 结构平面布置原则结构平面布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 结构沿竖向抗侧移刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀结构沿竖向抗侧移刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀连续，尽量减少突变。在实际工程中，是通过改变抗侧移构件连续，尽量减少突变。在实际工程中，是通过改变抗侧移构件的截面尺寸及混凝土强度等级来实现刚度的递减，但改变次数的截面尺寸及混凝土强度等级来实现刚度的递减，但改变次数不宜过多。不宜过多。2.2.4 结构竖向布置原则结构竖向布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则试问：那一幢破坏严重呢？第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦尼加拉瓜首都马那瓜中央银行大厦尼加拉瓜首都马那瓜中央银行大厦4个楼梯间在塔楼西端，西端有填充墙。个楼梯间在塔楼西端，西端有填充墙。4层以上的楼板为层以上的楼板为5cm厚，搁置在高厚，搁置在高45cm长长14m梁上。梁上。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，层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共共64根，支承在根，支承在4层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的面的10根根1m 1.55m的柱子上（间距的柱子上（间距9.4m）。）。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则尼加拉瓜首都马那瓜美洲银行尼加拉瓜首都马那瓜美洲银行 基本的抗侧力体系包括基本的抗侧力体系包括4个个L形的桶体，形的桶体，由连梁连接起来由连梁连接起来第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则试问：那一幢破坏严重呢？第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置 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。美洲美洲银行银行沈阳方圆大厦沈阳方圆大厦沈阳方圆大厦沈阳方圆大厦第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则2.2.5 设伸缩缝、沉降缝和防震缝的原则设伸缩缝、沉降缝和防震缝的原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则北京京伦饭店长度达北京京伦饭店长度达138138米未设伸缩缝米未设伸缩缝第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 在高层建筑中，当建筑物相邻部位层数或荷载相差悬殊在高层建筑中，当建筑物相邻部位层数或荷载相差悬殊或地基土层压缩性变化过大宜设沉降缝。或地基土层压缩性变化过大宜设沉降缝。要求：相邻单元可要求：相邻单元可以自由沉降，并应考虑由于基础转动产生顶点位移的影响。以自由沉降，并应考虑由于基础转动产生顶点位移的影响。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 对于对于体型复杂、平立面特别不规则的建筑体型复杂、平立面特别不规则的建筑，为减少震害，为减少震害，可以考虑设置防震缝，使其形成多个较规则的单元。防震缝可以考虑设置防震缝，使其形成多个较规则的单元。防震缝的最小宽度是根据地震中缝两侧的房屋不发生碰撞的条件确的最小宽度是根据地震中缝两侧的房屋不发生碰撞的条件确定的。定的。一般一般尽可能不设尽可能不设置抗震缝置抗震缝 满足规定的防震缝宽度在强烈地震作用下由于地面运动满足规定的防震缝宽度在强烈地震作用下由于地面运动变化，结构扭转、变化，结构扭转、地基变形等复杂因素，相邻结构仍可能地基变形等复杂因素，相邻结构仍可能局部碰撞而损坏；局部碰撞而损坏；防震缝宽度过大，建筑立面效果、防水处理较难；防震缝宽度过大，建筑立面效果、防水处理较难；设置不当反倒会引起相邻建筑物碰撞、失稳、加大破坏。设置不当反倒会引起相邻建筑物碰撞、失稳、加大破坏。第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则2.2.6 结构截面尺寸初估结构截面尺寸初估第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.2 结构布置原则 2.3 楼盖结构布置楼盖结构布置 2.4 基础结构布置基础结构布置 2.5 水平位移限值和舒适度要求水平位移限值和舒适度要求 水平位移限值：为避免在风、小震作用下位移过大，导水平位移限值：为避免在风、小震作用下位移过大，导致结构开裂或非结构构件破损。致结构开裂或非结构构件破损。不舒服的程度不舒服的程度 无感觉无感觉 有感有感 扰人扰人 十分扰人十分扰人 不能忍受不能忍受建筑物的加速度建筑物的加速度舒适度要求：舒适度要求：第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.5 水平位移限值和舒适度要求第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.5 水平位移限值和舒适度要求第2章 高层建筑结构体系与结构布置2.5 水平位移限值和舒适度要求