多层及高层钢筋混凝土房屋-多层及高层房屋结构体系

2024/3/1第9章多层及高层钢筋混凝土房屋2024/3/19.1多层及高层房屋结构体系2024/3/19.1.1高层建筑结构的特点1．高层建筑结构的特点我国《高规》与《高层民用建筑设计防火规范(2005版）》(GB50045—95)根据是否设电梯、建筑物的防火等级等因素，将10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑定义为高层建筑，2～9层的住宅建筑和高度不大于24m的其他民用建筑定义为多层建筑。一般建筑物高度超过100m为超高层建筑。高层建筑结构具有以下特点：2024/3/1(1)高层建筑可以在相同的建设场地中，以较小的占地面积获得更多的建筑面积，可部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。

(2)在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑可以提高更多的空闲场地，以便用作绿化和休闲场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。

(3)水平荷载是高层建筑结构设计的主要控制因素。2024/3/1(4)设计高层建筑结构时，在非地震区，必须控制风荷载作用下的结构水平位移，还要求结构具有良好的抗震性能。

(5)由于高层建筑需要满足房屋的竖向交通和防火要求。

2．高层建筑结构常用结构体系目前，高层建筑最常用的结构体系有：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结构体系等。2024/3/11)框架结构体系如图9.1所示。图9.1框架结构2024/3/1框架结构具有建筑平面布置灵活，易于满足建筑物较大空间的使用要求，竖向荷载作用下承载力较高、结构自重较轻的特点。因此，广泛应用于多层及高层办公楼、住宅、商店、医院、旅馆、学校以及多层工业厂房中。

2)剪力墙结构体系剪力墙结构是由纵向和横向的钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗侧力构件的结构体系，如图9.2所示。2024/3/1

剪力墙结构体系具有刚度大，空间整体性好，抗震性能好，对承受水平荷载有利等优点。但由于横墙较多、间距较密，房屋被剪力墙分割成较小的空间，因而结构自重大，建筑平面布置局限性较大。剪力墙结构的适用建筑层数为15～50层，通常适用于开间较小的高层住宅、旅馆、写字楼等建筑。2024/3/1图9.2剪力墙结构2024/3/13)框架—剪力墙结构体系框架结构侧向刚度差，水平荷载作用下侧移较大，但有平面布置灵活、立面处理易于变化等优点。剪力墙结构抗侧力刚度大，对承受水平荷载有利，但平面布置不灵活。把框架和剪力墙两者结合起来，即在框架结构中设置适当数量的剪力墙，就构成了框架—剪力墙结构体系，如图9.3所示。

2024/3/1图9.3框架—剪力墙结构2024/3/14)筒体结构体系筒体结构体系是由剪力墙结构体系和框架—剪力墙结构体系演变发展而成，是将剪力墙或密柱框架(框筒)围合成侧向刚度更大的筒状结构，以筒体承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。

2024/3/1图9.4筒体结构(a)实腹筒；(b)空腹筒2024/3/1筒体结构由于具有更大的侧向刚度，内部空间较大且平面设计较灵活，因此，一般常用于30层以上或高度超过100m的写字楼、酒店等超高层建筑中。2024/3/1图9.5筒体结构的类型(a)框筒；(b)筒体—框架；(c)筒中筒；(d)多筒体；(e)成束筒：(f)多重筒2024/3/19.1.2多层及高层建筑结构设计的一般原则

在多层及高层建筑中，除了要根据结构高度和使用要求选择合理的结构体系外，还应重视结构的选型和构造，择优选用抗震及抗风性能好而且经济合理的结构体系和平、立面布置方案，在构造上应加强连接。

1．结构平面布置因而《高规》中，对抗震设计的钢筋混凝土高层建筑的平面布置提出如下具体要求：2024/3/1(1)平面布置宜简单、规则、对称，减小偏心；

(2)平面长度L不宜过长，突出部分长度l应尽可能小，凹角处宜采取加强措施；

(3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰部平面图形。

2．结构竖向布置高层建筑结构沿竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。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。结构竖向布置应做到刚度均匀而连续，避免由于刚度突变而形成薄弱层。在地震区的高层建筑的立面宜采用矩形、梯形、金字塔形等均匀变化的几何形状。

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3．房屋的高宽比限值

高层建筑结构的高宽比(H/B)不宜超过表9.1的规定。表9.2钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度框架543—板柱—剪力墙654—框架—剪力墙、剪力墙7654框架—核心筒8764筒中筒88752024/3/14．变形缝在高层建筑中，由于变形缝的设置会给建筑设计带来一系列的困难，如屋面防水处理、地下室渗漏、立面效果处理等，因而在设计中宜通过调整平面形状和尺寸，采取相应的构造和施工措施，尽量少设缝或不设缝。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜通过变形缝将结构划分为较为简单的几个独立结构单元。1)伸缩缝高层建筑物的长度超过规定限值，又未采取可靠的构造措施或施工措施时，其伸缩缝间距不宜超过表9.3的限值。表9.3伸缩缝的最大间距结构类型施工方法最大间距/m结构类型施工方法最大间距/m框架结构现浇55剪力墙结构现浇452024/3/1

当屋面无隔热或保温措施时，或位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，可适当减小伸缩缝的间距。当采取下列构造或施工措施时，伸缩缝间距可适当增大：

(1)在顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度影响较大的部位提高配筋率；(2)顶层加强保温隔热措施或采用架空通风屋面；(3)顶部楼层改为刚度较小的结构形式或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段；(4)每30m～40m设800mm～1000mm宽的后浇带。2024/3/12)沉降缝当建筑物出现下列情况，可能造成较大的沉降差异时，宜设置沉降缝：

(1)建筑物存在有较大的荷载差异、高度差异处；(2)地基土层的压缩性有显著变化处；(3)上部结构类型和结构体系不同，其相邻交接处；(4)基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致处。由于沉降缝的设置常常使基础构造复杂，特别使地下室的防水十分困难，因此，当采取以下措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝：(1)采用桩基，或采取减少沉降的有效措施并经计算，沉降差在允许范围内；2024/3/1(2)主楼与裙房采用不同的基础形式，先施工主楼后施工裙房，通过调整土压力使后期沉降基本接近；(3)当沉降计算较为可靠时，将主楼与裙房的标高预留沉降差，使最后两者标高基本一致；(4)把主楼与裙房放在一个刚度很大的整体基础上，或从主楼结构基础上悬挑出裙房基础等。3)防震缝当房屋平面复杂、不对称或房屋各部分刚度、高度、重量相差悬殊时，应设置防震缝。防震缝将房屋划分为简单规则的形状，使每一部分成为独立的抗震单元，使其在地震作用下互不影响。设置防震缝时，一定要留有足够的宽度，以防止地震时缝两侧的独立单元发生碰撞。防震缝的最小宽度宜满足规范的要求。2024/3/1沉降缝必须从基础分开，而伸缩缝和防震缝处的基础可以连在一起。在地震区，伸缩缝和沉降缝的宽度均应符合防震缝的宽度和构造要求。由于沉降缝的设置常常使基础构造复杂，特别使地下室的防水十分困难，因此，当采取以下措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝：

(1)采用桩基，或采取减少沉降的有效措施并经计算，沉降差在允许范围内；

(2)主楼与裙房采用不同的基础形式，先施工主楼后施工裙房，通过调整土压力使后期沉降基本接近；

(3)当沉降计算较为可靠时，将主楼与裙房的标高预留沉降差，使最后两者标高基本一致；

(4)把主楼与裙房放在一个刚度很大的整体基础上，或从主楼结构基础上悬挑出裙房基础等。2024/3/13)防震缝当房屋平面复杂、不对称或房屋各部分刚度、高度、重量相差悬殊时，应设置防震缝。防震缝将房屋划分为简单规则的形状，使每一部分成为独立的抗震单元，使其在地震作用下互不影响。设置防震缝时，一定要留有足够的宽度，以防止地震时缝两侧的独立单元发生碰撞。防震缝的最小宽度宜满足规范的要求。沉降缝必须从基础分开，而伸缩缝和防震缝处的基础可以连在一起。在地震区，伸缩缝和沉降缝的宽度均应符合防震缝的宽度和构造要求。2024/3/19.1.3多层及高层建筑结构的荷载分类

一般来说，对低层民用建筑，结构设计起控制作用的是竖向荷载；对多层建筑，水平荷载与竖向荷载共同起控制作用；而对高层建筑，竖向荷载仍对结构设计具有重要影响，但对结构设计起绝对控制作用的却是水平荷载。2024/3/11．竖向荷载竖向荷载包括结构构件和非结构构件的自重(恒荷载)、楼面使用活荷载、雪荷载和施工检修荷载等。

1)恒荷载竖向荷载中的恒荷载按相应材料和构件的自重计算。这些荷载取值可根据《荷载规范》或表2.3进行计算。

2)楼面活荷载活荷载按《荷载规范》或表2.4选用，当有特殊要求时，应按实际情况考虑。简化计算时，一般不考虑活荷载的不利布置，按活荷载满布考虑。2024/3/1

在设计楼面梁、墙、柱及基础时，考虑活荷载同时在各层满布的可能性很小，故在下列情况下应乘以规定的折减系数。

(1)设计楼面梁时，对于楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，且楼面梁从属面积超过25m2；或楼面活荷载标准值大于2.0kN/m2，且楼面梁从属面积超过50m2时，取楼面活荷载折减系数为0.9；(2)设计墙、柱和基础时，对于楼面活荷载标准值为2.0kN/m2的建筑，根据计算截面以上的层数按照《荷载规范》的规定选取相应的折减系数；对于楼面活荷载标准值大于2.0kN/m2的建筑，采用与其楼面梁相同的折减系数。3)屋面活荷载(1)当采用不上人屋面时，屋面均布活荷载标准值取0.5kN/m2；当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用；(2)采用上人屋面时，屋面均布活荷载标准值取2.0kN/m2；当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。2024/3/12．水平荷载水平荷载主要包括风荷载和水平地震作用。

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