高层建筑结构结构体系与结构布置PPT课件.ppt

高层建筑结构 讲解 吕辉 Tallbuildingsstructure 1 第二章结构体系与结构布置 2 5水平位移限值和舒适度要求 2 1结构体系概述 2 2结构布置原则 2 4基础结构布置 2 3楼盖结构体系及其选择 2 2 1结构体系概述 Enter Enter Enter Enter Enter back 3 一 框架结构体系 不包括异形柱结构 1 特点 1 平面布置灵活 2 自重较轻 3 计算理论较成熟 4 侧向刚度小 侧移大 5 节点是薄弱部位 是设计关键 必须为刚接 6 在地震力作用下 易引起非结构构件破坏 应设计成延性框架 7 侧移曲线呈剪切型 层间位移随楼层增高而减小 2 适用范围 属于柔性结构 适用于70m或15层以下 地震烈度不太高的各类建筑 4 代表作品及平面 back 北京长富宫中心 26层 高90 85m 89年建成 5 二 剪力墙结构体系 包括短肢剪力墙 框支剪力墙 1 特点 2 适用范围 属于刚性结构 适用于150m或30层以下的小开间建筑 1 在竖向荷载下视为受压的薄壁柱 在水平荷载下视为底部固定 顶端自由的悬臂深梁 2 整体性能好 3 刚度大 侧移小 抗震性能优越 4 结构自重大 间距受到楼板跨度限制 5 侧移曲线呈弯曲型 层间位移随楼层增高而增加 6 代表作品及平面 back 广州白云宾馆 33层 112 45米 1976年建成 国内首栋百米高层 7 三 框架 剪力墙结构体系 1 特点 2 适用范围 属于中刚性结构 适用于140m以下的各类高层建筑 框架 剪力墙侧移曲线 1 与框架结构相比 承载力和刚度提高 侧向变形减小 与剪力墙结构相比 平面布置较灵活 2 剪力墙由于刚度大 承担大部分 80 90 的力 是抗侧力的主体 而框架承担竖向力和少部分水平力 且提供了较大空间 3 通过框 剪 筒 的协调工作 改善了框架结构的受力和变形性能 使各层层间剪力和位移趋于均匀 侧移曲线呈弯剪型 反S型 下弯上剪 8 代表作品及平面 back 北京饭店 9 四 筒体结构体系 1 筒体形式 1 空间受力 在水平荷载作用下可视为固定在基础上的箱形悬臂构件 实腹筒 框筒 桁架筒 内筒 外筒 外筒 2 特点 2 承载力 抗侧刚度和抗扭刚度很高 3 由于采用密柱深梁 结构的延性较差 层数不多时不宜采用 3 适用范围 适用于200m以下的超高层 10 代表作品及平面 back 深圳国贸大厦 11 五 结构体系 抗侧力体系 的选择 建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等级地质条件施工技术 12 13 14 back 15 2 2结构布置原则 一 抗震设防结构布置原则 1 选择有利的场地2 保证地基基础的承载力 刚度3 合理设置抗震缝4 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径5 多道抗震设防能力6 合理选择结构体系7 结构应有足够的刚度8 结构应有足够的结构承载力9 节点的承载力应大于构件的承载力10 结构应有足够的变形能力及耗能能力 16 1 房屋适用高度 二 房屋适用高度和高宽比 分A类和B类 1 见书中表2 1 2 2 超过A级高度的为B级 B级的高度和高宽比大 但抗震等级 计算和构造措施严 不宜超过B级 2 表中数值适用于钢筋混凝土高层 高层钢结构另有规定 3 注意表下注 房屋高度 17 2 房屋高宽比 高宽比是对结构刚度 整体稳定 承载能力和经济合理性的宏观控制 1 见书中表2 3 2 4 2 当高宽比超过5 应验算结构整体稳定和抗倾覆 3 实际工程中存在超限建筑 如深圳地王大厦H B 8 8 金茂大厦7 6 18 三 结构平面布置原则 1 平面宜规则 简单 均匀对称 受力合理 传力简捷 超过表2 5规定时为平面不规则 2 平面刚度宜均匀对称 以减少扭转 使平面刚心和质心接近或重合 其偏心距e L 5 3 宜采用长宽接近的 塔式 建筑 避免 板式 或一字形建筑 L B 4 7度 或3 8度 4 平面局部突出部分的尺寸应满足表2 6要求 否则应采取加强措施 减轻应力集中 5 宜避免在拐角处设置楼电梯间 因井筒刚度大 易产生应力集中 6 开有大洞口的楼板应采取加厚楼板 增设边梁 加大配筋等加强措施 表2 5平面不规则的主要类型 表2 6平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值 19 四 结构竖向布置原则 1 沿竖向体型规则均匀 刚度宜连续 避免刚度突变和软弱层 超过表2 7规定时为竖向不规则 顶部塔楼 楼层外挑内收 底部或顶层大空间 中部剪力墙或筒体中断或错位等 2 宜设置地下室 帮助上部结构抗倾覆和滑移 减少地震力对上部结构的影响 表2 7竖向不规则类型 各层刚心 偏心率 相邻层侧移刚度比等计算信息FloorNo 层号TowerNo 塔号Xstif Ystif 刚心的X Y坐标值Alf 层刚性主轴的方向Xmass Ymass 质心的X Y坐标值Gmass 总质量Eex Eey X Y方向的偏心率Ratx Raty X Y方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1 Raty1 X Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70 的比值或上三层平均侧移刚度80 的比值中之较小者RJX RJY RJZ 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 FloorNo 1TowerNo 1Xstif 5 3359 m Ystif 8 3667 m Alf 0 0000 Degree Xmass 5 3383 m Ymass 9 2226 m Gmass 712 8025 t Eex 0 0002Eey 0 0827Ratx 1 0000Raty 1 0000Ratx1 2 3840Raty1 2 8242薄弱层地震剪力放大系数 1 00RJX 3 3494E 06 kN m RJY 3 0398E 06 kN m RJZ 0 0000E 00 kN m FloorNo 2TowerNo 1Xstif 5 3358 m Ystif 8 3742 m Alf 0 0000 Degree Xmass 5 3382 m Ymass 9 3271 m Gmass 536 5076 t Eex 0 0002Eey 0 0924Ratx 0 5992Raty 0 5058Ratx1 1 7947Raty1 1 9676薄弱层地震剪力放大系数 1 00RJX 2 0071E 06 kN m RJY 1 5376E 06 kN m RJZ 0 0000E 00 kN m 20 五 设置变形缝的原则 1 尽量不设缝 而调整平面形状 尺寸和结构布置 采取构造和施工措施 2 设缝时 应形成独立的结构单元 保证足够的缝宽 1 伸缩缝最大间距 2 当采取有效措施时 间距可适当放宽 1 设置原则 2 设置伸缩缝 如提高温度变化较大处的配筋 顶层设置架空通风屋面或加强保温隔热 外墙做保温层 设置施工后浇带等 做法见书P16 21 1 设缝时 缝两侧形成双梁 双柱 双墙 导致立面处理困难 地下室渗漏等 3 设置沉降缝 2 三种手段 1 应沿地面以上全高设置 地下室 基础可不设 但相应部位应加强 放 抗 调 4 设置防震缝 2 应合理选择缝宽 并保证最小防震缝宽度 根据两侧中不利的结构体系和较低高度选择 设置沉降缝 导致用料多 处理困难 不经济 采用桩基或刚度很大的基础 场地土较好时 调整施工顺序或设置后浇带 防震缝最小宽度为 1 框架结构 15 时 取70mm 15 时 每增加2 5m 加宽20mm 2 框架 剪力墙结构 取上述规定的70 但不小于70mm 3 剪力墙结构 取框架结构的50 但不小于70mm 4 缝两侧结构体系不同时 缝宽按不利的结构类型确定 22 六 截面尺寸初估 方案设计和初步设计时 1 柱截面 由轴压比控制 系数1 1 1 2 柱负荷面积 单位面积荷载 框架 框 剪12 14kN m2 剪力墙 筒体13 16 计算截面以上层数 表4 4框架柱轴压比限值 23 2 梁截面 由高跨比控制 P18表2 9 3 板厚 注意 梁高有减小的趋势 一般楼层 80 140顶层现浇板 120 宜双层双向配筋地下室顶板 160 抵抗温度应力加强顶层约束提高抗风抗震 4 墙厚 一般为150 300 超过200时 应双层配筋 back 24 2 3楼盖结构体系及其选择 3 建筑使用功能 装饰要求 设备安装 施工技术等 一 楼 屋 盖体系的选择原则 二 常用楼盖体系及其适用性 1 现浇楼盖 肋梁楼盖 普通 技术经济指标好 结构高度大 不便管线安装 宽扁梁 用于层高受限时 密肋楼盖 省材料 自重轻 高度大 适用于大跨且梁高受限时 不美观 吊顶处理 无梁楼盖 适用于大跨且梁高受限 或升层法施工时 冲切问题 1 结构整体性 面内刚度 2 结构高度小 质量轻 25 预应力空心板楼盖 适用于高度50m以下时 但要求严格 缝内设钢筋 设现浇面层 加强板端连接 预应力大楼板楼盖 与房间同尺寸 双向先张法预应力筋 板边齿槽 吊装问题 非预应力平板楼盖 常用于剪力墙 筒体结构 可降低层高 平整 跨度大时自重大 不经济 现浇非预应力空心板楼盖无粘结预应力平板楼盖 适用于大跨且梁高受限时 平面布置灵活 2 预制板楼盖 3 预应力叠合板楼盖 4 组合楼盖 预制RC薄板 50 60mm 上现浇RC 省模板 刚度大 整体性好 压型钢板上现浇RC 省模板 自重小 厚度小 用钢量大 back 26 一 基础选型原则 2 4基础结构布置 1 应综合考虑地质条件 上部结构类型 荷载大小 施工条件 使用要求 4 基础设计宜考虑地基 基础和上部结构相互作用的影响 3 高层宜采用筏形基础 箱形基础 大直径桩基或扩底桩 2 要求 整体性好 能满足地基承载力 满足结构容许变形要求 能调节不均匀沉降 27 二 基础埋深 建筑物高度 埋置深度 天然地坪或裙房地下室底板至箱基 筏基底板或桩承台底标高的距离 考虑因素 地基土质 体型 抗震设防烈度 规定 back 28 例 专家楼基础 条件 11层住宅 若基础埋深均2 5米 深度修正系数 m 1 6 宽度修正系数 0问 在下列的地质情况下 预估基础形式情况一 地基持力层为fa 180KPa情况二 地基持力层为fa 350KPa情况三 地基持力层为fa 100KPa 答 筏板基础 答 独立基础 答 桩基础 fa fak b b 3 d m d 0 5 29 2 5水平位移限值及舒适度要求 一 弹性层间位移限值 二 薄弱层弹塑性位移限值