高层建筑结构设计方案备考资料.doc

高层建筑结构设计备考材料第一章 概 述1、什么是高层建筑？ （原则是以层数和建筑高度来标定的）10层及10层以上的住宅和约24m以上高度的其他建筑为高层建筑。也可以把40层或超过100m的建筑单列出来称为超高层建筑。把9层以下或高度不超过24m的建筑称为中高层建筑。（用于高层建筑的结构形式或体系称为高层建筑结构。） JGJ32010高层建筑混凝土结构技术规程将10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用建筑，划为高层民用建筑。 GB500451995高层民用建筑设计防火规范和JGJ991998高层民用建筑钢结构技术规范中规定10层及10层以上的居住建筑和24m以上的其他民用建筑为高层建筑。2、建筑结构在荷载作用下具有足够的结构安全性、适用性、耐久性和稳定性。3、高层建筑结构形式按功能材料分为钢筋混凝土结构，钢结构以及采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构形式。4、高层建筑结构形式按结构体系分为框架结构，剪力墙结构，框架-剪力墙结构、筒体结构，悬挂结构及巨型框架结构等。 （1）框架结构体系：框架结构体系由线形杆件-梁和柱作为主要构件组成的，承受竖向和水平作用。（2）剪力墙结构体系：利用钢筋混凝土墙体组成的承受全部竖向和水平作用的结构称为剪力墙结构体系。（3）筒体结构体系：由竖向筒体为主要组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构为筒体结构体系。形式有：框筒结构，筒中筒结构，多筒结构，成束筒结构等。 第二章 高层建筑结构受力特点和结构概念设计1、计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时，一般不考虑楼面及屋面竖向活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算的，但是当楼面活荷载大于4.0KN/时各截面内力计算时仍须考虑活荷载的布置，按不利荷载计算结构在竖向荷载作用下的内力。2、建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。3、三水准抗震设计目标及一般计算原则 我国国家标准GB500112010建筑抗震设计规范中规定设防烈度为6度及6度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。 高层建筑结构抗震设防的目标按三个水准要求，“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即：高层建筑结构在小震作用下应维持在弹性状态，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用，为第一水准；在中等烈度的地震作用下，可以局部进入塑性状态，可能有一定的损坏，但结构不允许破坏，震后经一般修复可以继续使用，为第二水准；当遭受强烈地震作用时，建筑物不应倒塌或发生危及生命的严重破坏，为第三水准。4、高层建筑中应尽量避免设沉降缝解决不均匀沉降的影响。但是对于由于地基不均匀沉降产生的结构内力，需要采取措施加以避免。措施有：（1）采取利用压缩性小的地基，减少沉降量及沉降差、 （2）对于有不同高度及基础设计成整体的结构，在施工时将它们暂时断开，待主体结构施工完毕，已完成大部分沉降量以后再浇灌连接部分的混凝土。（3）将裙房做在高层建筑的悬挂基础上，达到裙房与高层部分沉降一致。（4）综合采用上述方法处理。5、楼板开大洞削弱后，宜采取以下构造措施予以加强：（1）加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率；采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋。（2）洞口边缘设置连梁、暗梁。（3）在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。6、结构竖向布置 高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收；结构的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。 高层建筑结构的布置应力求简单、规则、对称，使结构的刚度中心和质量中心尽量重合减少扭转，注意突出及内收部分的尺寸比例。7、在高层建筑结构设计时，框架结构的设计应满足下列要求： （1）应设计成双向梁柱抗侧力体系。（2）不宜采用单跨框架形式。（3）主体结构除个别部位外，不应采用铰接。（4）框架梁柱中心线宜重合。（5）填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。（6）进行抗震设计时，不宜采用部分由砌体墙承重，部分框架承重的混合形式。（7）对于楼、电梯间及局部突出屋顶部分，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。8、在高层建筑剪力墙结构设计时，剪力墙的布置应满足下列要求：（1）剪力墙宜沿主轴或其他方向双向布置。（2）抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。（3）剪力墙墙肢截面宜简单、规则；剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。（4）剪力墙宜自上到下连续布置，避免刚度突变。（5）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。9、框架剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求： （1）剪力墙宜均匀布置在建筑物的周围附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大。 （2）平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。（3）纵横剪力墙宜组成L形、T形和【形。（4）剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。（5）楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。（6）抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。10、高层建筑结构的概念设计的要点主要是结构简单、规则、均匀；刚柔适度、延性好；加强连接，整体稳定性强；轻质高强、多道设防。11、结构的延性：指保证结构承载力条件下的结构变形性能。第三章 结构设计的一般原则1、高层建筑设计采用的三个基本假定：（1）弹性变形假定 （2）刚性楼板假定 （3）平面抗侧力假定第四章 框架结构设计1、框架结构的受力变形特点： （1）竖向荷载作用下的受力特点：框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。（2）水平荷载作用下的受力变形特点： 柱控制内力是产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力。2、抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列要求： （1）避免形成上、下层刚度变化过大。（2）避免形成短柱。（3）减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。3、框架结构的楼梯间应符合下列要求： （1）楼梯间的布置应尽量减小其造成的结构平面不规则。（2）当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时，应考虑楼梯对地震作用及其效应的影响，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。（3）宜采取构造措施减小楼梯对主体结构的影响。4、框架结构的基本假定：（1）每榀框架结构仅在其自身平面内提供抗侧移刚度，平面外的抗侧移刚度忽略不计；（2）平面楼盖在其自身平面内刚度无限大；（3）框架结构在使用荷载作用下材料均处于线弹性阶段。5、水平荷载作用下的粗略计算，计算假定： 水平荷载作用下，上层柱反弯点在柱的中点，底层柱反弯点距柱底端为2/3层高处。6、反弯点高度取决与荷载形式、梁柱刚度比、建筑物总层数和柱所在的楼层号。7、框架柱截面尺寸宜符合下列要求：（1）矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，四级抗震设计时不宜小于300mm，一、二、三级抗震设计设计时不宜小于400mm；圆柱截面直径非抗震和四级抗震设计时不宜小于350mm，一、二、三级抗震设计时不宜小于450mm。（2）柱剪跨比宜大于2。（3）柱截面高宽比不宜大于3。8、轴压比：柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。9、框架结构构造要求： 框架结构的主梁截面高度可按（1/101/18）L确定，L为主梁计算跨度；梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4。第五章 剪力墙结构设计1、剪力墙的结构的平面布置剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；采用矩形、L形、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙结构的侧向刚度不宜过大，宜自下到上连续布置，避免刚度突变。2、剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。抗震设计时，一、二、三级抗震等级剪力墙的底部和加强部位不宜采用错洞墙；全高均不宜采用洞口局部重叠的叠合错洞墙。3、剪力墙结构的内力和侧移的简化近似计算基本假定：（1）竖向荷载在纵横向剪力墙平均按45刚性角传力。（2）每片墙体结构仅在其自身平面内提供抗侧刚度，在平面外的刚度可忽略不计。（3）平面楼盖在其自身平面内刚度无限大。（4）剪力墙结构在使用荷载作用下构件材料均处于线弹性阶段。4、整体墙的判别条件凡墙面上门窗、洞口等开孔面积不超过墙面面积15%，且孔洞间净距及孔洞至墙边净距大于孔洞长边时，可以忽略洞口的影响，按整体悬壁墙方法计算墙在水平荷载作用下截面内力。5、双肢墙和多肢墙的内力和位移计算的基本假定：（1）墙肢刚度比连梁刚度大得多，连梁的反弯点在跨中。（2）两墙肢的位移曲线相同，同一标高上水平位移和转角都相同。（3）沿竖向刚度与层高不变（4）梁考虑弯曲变形和剪切变形，墙肢考虑弯曲变形和轴向变形。6、壁式框架计算简图及计算方法：在联肢强中，当洞口较大，连梁刚度接近于或大于墙肢刚度时，可以按带刚域框架计算简图进行内力及位移分析。水平荷载作用下，大部分层的墙肢具有反弯点，但它具有宽梁、宽柱，在梁、墙相交部分面积大、变形小，可以看成“刚域”。可以把梁、墙肢简化为杆端带刚域的变截面杆件。假定刚域部分没有任何弹性变形，因此称为带刚域框架，也可称为壁式框架。7、剪力墙划分判别式： （1）当1时，忽略连梁约束作用，按单肢剪力墙计算。（2）当110时，按联肢墙计算。（3）当10时，且墙肢惯性矩比JA/J时，按整体小开口墙计算（4）当10时，且墙肢惯性矩比JA/J时，按壁式框架计算。8、框架剪力墙结构方案的选定 纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端，这主要是考虑到如布置在平面的尽端，会造成对楼盖两端的约束作用，楼盖中部的梁板容易因混凝土收缩和温度变化而出现裂缝，既常称作的“体系裂缝”。9、框架与剪力墙连系的方式可分为两种。（1）通过刚性楼板连系的铰接体系。（2）通过连系梁将框架和