高层建筑结构讲义L.ppt

第二节第二节 高层建筑结构体系及布置原则高层建筑结构体系及布置原则 2.1 高层结构的基本受力单元 框架 剪力墙 筒体 落地剪力墙 框支剪力墙 核心筒 框筒 2.2 高层结构体系 框架结构体系 优点：布置灵活； 缺点：侧向刚度较小 。 北京长富宫中心 26层，90.85m， 89年建成。 40008000 80008000 80008000 4000 40005800400058006200 最经济的层数为10层 最适宜的层数为11- 13层 框架支撑结构体系 剪力墙结构体系 优点：侧向刚度大 缺点：布置受限制 广州白云宾馆 33层，112.45米，剪力墙结构， 1976年建成，国内首栋百米高层 。 36004000 80008000 66000 3000360003000 660008000 8000 4000 3600 70000 7850 7850 2300 (a)(b) (c) (d) 剪力墙 北京国际饭店 1987年建成，27层，底层层高5m，标准值层层高2.9m， 总高度104m，剪力墙厚度为200600mm。(不小于楼层 高度的1/25及160mm) 上海花园饭店 34层，123m， 89年建成。 框架剪力墙结构体系 94000=36000 7500 7500 2000 北京民族饭店 59年建成，12层框架剪力墙结构。 上海明天广场 60层，238m，最高的框架剪力墙结构，98年建成。 筒体结构体系 v框筒结构体系 v筒中筒结构体系 v束筒结构体系 v筒体外伸结构体系 5.1 3.4 37.0 4.04.04.0 4.04.0 3.4 5.1 22.8 35.1 4.5 3.3 3.3 4.5 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 16.8 广东国际大厦 1990年建成，63层，底层层高4m，标 准层3m，总高200.18米。外筒平面尺寸 35.1m37m，由24根中柱和4根异形角 柱组成；内筒为16.8m22.8m的矩形平 面，壁厚300700mm。 香港中环中心广场 60层，374米，92年建成。 美国西尔斯大厦 110层，443米，束筒钢结构 ，1974年建成。 允许位移900mm，实测 460mm。 用钢76000吨，砼55700立方 米，安装了102部高速电梯。 150层5166层6790层91层以上 筒体外伸结构体系 框架筒体结构体系 南京金陵饭店 37层，108米，框架-筒体 结构，1983年建成。 广州中信大厦 37层，322米高，97年建成 上海金茂大夏 1998年建成， 框架部分采用了 钢骨混凝土，88 层，总高度达到 421米，是目前 中国大陆最高的 建筑。 深圳地王大厦 68层，325m，框架部分为钢结构 ，96年建成。 马来西亚双塔楼 88层，450米，框筒结构，1996年建成。 高雄T&C大楼 347.6米 台北101 101层，508米，2004年9月完工 巨型框架结构体系 高层建筑中，通常每隔一定 的层数就有一个设备层，布置水 箱、空调。这些设备层在立面上 一般很少布置门窗洞口，因此， 可以利用设备层的高度，布置一 些强度和刚度都很大的水平构件 ，即形成水平加强层的作用。这 些水平构件既连接建筑物四周的 柱子，又将核心筒外柱连接起来 ，可以约束周边框架核芯筒的变 形，减少结构在水平荷载作用下 的侧移。 香港汇丰银行 如何选择结构体系？ 选择结构体系通常应考虑两个主要因素： 房屋的高度及其用途。 由于不同结构体系的承载力和刚度不同， 因此其适用的高度范围也不一样。一般说来， 框架结构适用于设防烈度低、多层房屋及层数 较少的高层房星。框架剪力墙结构和剪力墙 结构可适用于各种高度的房屋，在层数很多或 设防烈度高时，可以采用筒体结构。 结构类型非抗震6度7度8度9度 框架 现浇60606060555555454545252525 装配整体式装配整体式 50503525 框架-抗震墙 现浇130130130130120120120100100100505050 装配整体式装配整体式 1001009070 剪力墙 抗震墙 全部落地140140140140120120120100100100606060 部分框支120120120120100100100808080 筒体 框架框架- -核心筒核心筒1501501401401001007070 筒中筒180180180180150160160120120120708080 适用的房屋最大高度（m） 选择结构体系应考虑的第二个因素 是建筑物的用途。目前，国内高层建筑大体上 可分为住宅、旅馆、公共性建筑和部分工业建 筑，按不同用途可选择结构体系。住宅建筑一 般考虑采用剪力墙结构。因为住宅本身要求很 多的分隔墙，采用剪力墙结构可以兼作非承重 隔墙。用钢量也比框剪结构少，而且室内无外 露梁柱，用户比较欢迎。某些情况下(如用框架 轻板结构）也可以用框架-剪力墙结构。 适宜采用的结构体系 2.3 高层结构布置原则 一、平面布置 简单、规则、对称、减小偏心（平面形心、质 量中心和抗侧刚度中心要重合） 高宽比超过限值，需进行整体稳定性和抗倾覆 验算 底层大空间的落地剪力墙数量、间距要求 框架剪力墙结构中的剪力墙间距 筒体结构的高宽比不宜太小 适用的房屋最大高宽比 结构类型非抗震6度7度8度9度 框架、板柱板柱- -抗抗 震墙震墙 55 4 4 5 4 4 4 3 3 2 2 2 框架-抗震墙55 5 5 5 5 5 4 4 4 3 3 3 剪力墙66 6 6 6 6 6 5 5 5 4 4 4 筒体66 6 6 6 6 6 5 5 5 4 4 4 注：（表内数据分别引自高规JGJ3-91和建筑抗震设计规 范（修订） 1 当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘顶部算起； 2 超过表内高宽比和体型复杂的房屋，应进行专门研究。 back 框支剪力墙榀数不宜多于同一方 向上全部剪力墙榀数的50%，落得剪 力墙的间距不宜大于建筑物宽度的2.5 倍。 back 框架剪力墙结构中剪力墙间距的限值 楼面形式非抗震 设计 抗震设防烈度 6、7度8度9度 现浇5B 60m 4B 50m 3B 40m 2B 30m 装配整体3.5B 50m 3B 40m 2.5B 30m 注：B为楼面宽度 back 二、竖向布置 规则、均匀，避免过大的外挑和内收。 竖向规则建筑： 立面局部收紧尺寸不大于该方向总尺寸的25%； 楼层刚度不小于相邻上层刚度的70%，且连续三层的 总刚度下降不超过50%。 对于底层大开间建筑，通过增加落地墙体的厚度或提高 混凝土等级等措施，使上下层刚度比应控制在一定范围 。 三、 变形缝设置 原则 考虑到立面效果、防水处理、施工难度、结 构复杂程度、使用方便性等，宜： 尽量调整平面尺寸和结构布置，采取构造和施尽量调整平面尺寸和结构布置，采取构造和施 工措施而不设缝；工措施而不设缝； 必须设时，则应彻底必须设时，则应彻底。 （切忌：“分不彻底，连而不牢”、“藕断丝连” ） 伸缩缝 采取构造措施：采取构造措施： 满足间距要求 提高温度影响较大部位（如顶层、底层、山墙等）的配筋 采用有效隔热措施（如保温层、架空层等） 使用混凝土外加剂减小收缩 局部（如屋顶）设缝 设置施工后浇带 沉降缝 三种处理方法：三种处理方法： 放设缝 抗端承桩或刚度大的基础 调（不同基础形式）调压力差、（施工顺序）调时间 差、（计算预留）调标高差 防震缝 尽量采取加强措施而不设缝。 必须设时，满足最小缝宽要求必须设时，满足最小缝宽要求 2.4 截面尺寸估算（根据变形限制要求） 会使非结构构件破损 会使人感觉不适 竖向荷载会产生较大的附加弯矩 (a)(b) (c) (d) 2.5剪力墙的受力特点 试验研究发现，当剪力墙上的洞 口较小时（图 a），剪力墙水平 截面内的正应力接近线性分布， 仅在洞口附近局部区域有应力集 中现象发生，但从整体来讲，洞 口对墙体内力的影响可以忽略不 计，这类剪力墙称为整截面剪力 墙。 如果剪力墙上开洞很大，连系梁 和墙肢的刚度均较小（图d ）， 在侧向荷载作用下，墙肢内沿截 面高度方向几乎每层均有一个反 弯点。但由于连系梁和墙肢的截 面尺寸比一般的框架梁柱大得多 ，因而有别于一般框架，这类剪 力墙称为壁式框架。 当剪力墙上开洞介于上述两者之 间时，剪力墙的受力性能也