高层建筑结构体系

高层建筑结构体系,一、框架结构体系,二、剪力墙结构体系,三、框架剪力墙结构体系,四、筒体结构体系,五、巨型桁架结构,六、巨型框架结构,主讲人：煞莽草原,.框架结构,*在地震设防区层数相应减 少（框架结构的侧向刚度较小水平荷载作用下侧移大抗震性能不强）,*常用于综合办公楼、旅馆、医院、学校、商店等建筑,*混凝土框架一般不超过20层；钢框架可做到20-25层,组成和适用范围,*由梁和柱构件组成的刚架结构（又称纯框架）, .框架结构,优点：平面布置灵活，能提供较大的室内空间使用比较方便,缺点：构件截面尺寸都不能太大，否则影响使用面积,框架类型,框架类型,全框架结构,内框架结构,底层框架结构,内框架结构,底层框架结构,全框架结构,内框架结构,底层框架结构,全框架结构,内框架结构,底层框架结构,内框架结构,底层框架结构,全框架结构,内框架结构,底层框架结构,现浇整体式框架,装配式框架,装配整体式框架,全框架结构,内框架结构,底层框架结构,装配式框架,装配整体式框架,现浇整体式框架,装配式框架,装配整体式框架,1.现浇整体式框架,关键词：现场浇注优 点：整体性好、抗震性好、平面布置灵活缺 点：现场工程量大、模板用量多、工期较 长、受现场工作条件影响大,工程实例,2.装配式框架,关键词：预制优 点：模板用量少、工期短、便于机械 化施工改善劳动条件等缺 点：预制埋件多、用钢量大、房屋整 体性差，不利抗震,工程实例,3.装配式整体框架,关键词：预制+现浇将预制构件装配好之后，在梁、柱节点及板上浇注叠合层，在适当的部位配置一些钢筋，使之结合成成体，故兼有现浇式与装配式的一些优点，应用较为广泛。,二.内框架结构,房屋内部有梁、柱组成的框架承重，外部由砖墙承重，楼层荷载由框架与砖墙共同承担，故称内框架或半框架，亦称多层内框架砖房。缺点：房屋的整体性和总体性刚度都较差，抗震性较差，内框架不分对称分布，在抗震设防地区不宜采用。,三.底层框架结构,底层框架指的是底层为框架结构、上层为承重砖墙和钢筋混凝土结构房屋。底层建筑需要较大平面空间而采用框架结构，上层为节省造价仍用混合结构。特点：上刚下柔，抗震性能差，在抗震设防地区不宜采用。,高层建筑结构体系剪力墙结构,组成,*利用房屋墙体作为竖向承重和抗侧力结构的体系称为剪力墙结构,*剪力墙上可开洞口，洞口越大，越接近于框架,高层建筑结构体系剪力墙结构,变形特征和应用范围,*水平荷载作用下，剪力墙似一悬臂薄片，比框架具有更大的抗侧刚度，且在水平荷载下的侧移呈弯曲型,*剪力墙结构可用于较高的房屋中（100m以上）,*剪力墙可用来分隔房间，楼板的跨度即为剪力墙的间距，一般为38m，适合于有小房间的住宅、旅馆等高层建筑,优点：现浇剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧移小，一般震害轻，非结构构件损坏轻。缺点：剪力墙自重较大，基础处理要求较高，不容易布置大房间。框支剪力墙：当底层要布置门厅、会议室等大面积房间时，可将底部做成框架，上部为剪力墙结构。,高层建筑结构体系剪力墙结构,高层建筑结构体系剪力墙结构,框支剪力墙,框支剪力墙结构由于刚度沿竖向分布很不均匀，底部水平侧移特别大，造成严重震害，所以抗震设防地区不允许采用框支剪力墙结构。,剪力墙结构的设计剪力墙结构的布置,*应双向布置宜拉通对直，避免一个方向刚度很大而另一方向刚度较小,*较长的剪力墙可用楼板或弱的连梁分为若干个独立墙段，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2,*剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明显的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊。墙肢截面长度与厚度之比不宜小于3,一般剪力墙结构,剪力墙结构的设计剪力墙结构的布置,*多层大空间剪力墙结构的底层应设落地剪力墙或筒体，在平面为长矩形的建筑中，落地横向剪力墙的数目与全部横向剪力墙数目之比非抗震设计时不宜少于30；抗震设防不宜少于50,框支剪力墙结构,*底层落地剪力墙和筒体应加厚，并可提高混凝土强度等级以补偿底层的刚度。落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部,*落地剪力墙的间距l应符合以下规定：非抗震设计：l3B, l36m 抗震设计：6度、7度时，l2.5B, l30m 8度时，l2B, l24m,楼面宽度,*框支剪力墙结构框支梁上的一层墙体不宜设边门洞，不得在中柱上方设门洞,高层建筑结构体系 框架-剪力墙结构,组成,*由框架和剪力墙共同承受竖向和水平荷载的结构体系称为框架-剪力墙结构体系。在整个结构体系中，剪力墙负担决大部分的水平荷载，框架以负担竖向荷载为主，分工合理，物尽其用,高层建筑结构体系框架-剪力墙结构,变形特征和应用范围,*水平荷载作用下，框架和剪力墙协调工作，使房屋各层变形趋于均匀，在水平荷载下的侧移呈弯剪型,*剪力墙克服了框架抗侧刚度低的缺点，框架弥补了剪力墙结构布置不灵活的不足。因此，普遍应用于宾馆和办公楼等公用建筑中。,*框架-剪力墙结构体系一般用于25层以下为宜，最高不超过35层（多用于10-20层的办公楼、旅馆、住宅等房屋）。但若布置合理，也可更高。,框架剪力墙结构体系,框架剪力墙：剪力墙是单片的。 （框架+单片剪力墙),框架核心筒:剪力墙是布置在设备井 道周围做成的筒体。 （框架+筒体剪力墙）,框架-剪力墙结构设计要点框架-剪力墙的结构布置,*框架-剪力墙结构应设计为双向抗侧力体系，主体结构不应采用铰接,*需要抗震设防的框架-剪力墙结构，剪力墙宜双向布置,*横向剪力墙宜均匀对称设置在建筑物的端部附近、楼电梯间、平面形状变化处及恒载较大的地方,*横向剪力墙的间距宜满足教材表513的要求，当剪力墙之间楼面有较大的开洞时，剪力墙的间距应适当减小,框架-剪力墙结构设计要点框架-剪力墙的结构布置,*纵向剪力墙宜布置在单元的中间区段内，房屋纵向较长时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙,*纵横向剪力墙宜布置成L型，T型和口字形等,*当剪力墙肢截面长度大于8m时，可用门窗洞口或施工洞形成联肢墙,*剪力墙的布置不宜过分集中，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力40,*剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度随高度逐渐减薄，避免刚度突然变化,框架-剪力墙结构设计要点框架-剪力墙的结构布置,*框架剪力墙结构中的楼面结构是框架和剪力墙能协同工作的基础，应优先采用现浇楼面,*高度不超过50m的框架剪力墙结构若采用装配式楼面，6、7度抗震设防时，宜每层设现浇面层；8、9度设防时，应每层设现浇面层。面层的厚度不小于40mm，混凝土强度不低于C20，且双向配置46、200mm300mm的钢筋网。预制板缝应配筋并密实灌浆,高层建筑结构体系筒体结构,组成和变形特征,*将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体，以此来承受房屋大部分或全部竖向荷载和水平荷载所组成的结构体系称为筒体结构体系,*分实腹筒体和空腹筒体两类（根据筒体的不同组成方式可分为：内筒体系、框筒体系、筒中筒体系和多束筒体系）,*变形呈弯剪型,内筒结构体系,由建筑内部的电梯间或设备管井筒体与外部框架组成也可由筒体与桁架组成承重体系,高层建筑结构体系筒体结构,框筒结构体系（框架-筒体结构）,将框架-剪力墙结构中的剪力墙相对集中组成封闭的筒体，竖向荷载主要由框架和筒体共同承担，水平荷载主要由筒体承担-框架-筒体结构,框架-筒体结构的受力性能类似于框架-剪力墙结构，水平荷载下的侧移曲线呈弯剪型，但前者的刚度远大于后者。,框架-筒体结构常用于50层左右的高层建筑中，最高可建到100层,框筒结构体系,建筑四周中距为1.03.0m（也可扩大到4.5m）的立柱和上、下层窗洞口的墙体，及横梁组成的多孔筒体，筒体的孔洞面积一般不大于壁面的50%,纽 约 世 界 贸 易 中 心,高层建筑结构体系筒体结构,框架-筒体结构,框架-筒体结构有框架-实腹筒体结构和框架-空腹筒体结构两种形式。,实腹筒一般位于框架之内-框架-核心筒结构,将空腹筒布置在房屋的外围，框架布置在房屋的中部形成的框架-筒体结构,高层建筑结构体系筒体结构,框架-实腹筒体结构,高层建筑结构体系筒体结构,框架-实腹筒体结构,高层建筑结构体系筒体结构,框架-实腹筒体结构,高层建筑结构体系筒体结构,框架-空腹筒体结构,由于空腹筒体的密排立柱之间的距离较小，建筑底部如何设大的入口？,高层建筑结构体系筒体结构,框架-空腹筒体结构,建筑底部设大开口的方法同框架-剪力墙结构,高层建筑结构体系筒体结构,筒中筒结构,*将实腹筒体置于建筑物的内部，空腹筒体作为建筑物的外框，利用楼板将二者连为一体，共同承受竖向荷载和水平荷载的结构承重体系-筒中筒结构,*筒中筒结构水平荷载下的侧移曲线呈弯剪型，但抗侧刚度大于框架-筒体结构。,*筒体具有很大的抗侧能力和抗扭能力，筒中筒结构广泛应用于65层左右的公用建筑中。,高层建筑结构体系筒体结构,筒中筒结构,高层建筑结构体系 筒体结构,多束筒体体结构,*将几个筒体组合成一个整体，共同承担竖向和水平荷载的结构承重体系-组合筒体结构,*常用于75层左右的高层建筑中,多束筒体结构,芝加哥西尔斯大厦：（共110层，高443米，加上天线达500米）,多束筒体结构具有良好的抗扭性能，各柱的内力分布比较均匀，能很好地用于地震地区。,筒体结构设计要点筒体结构的布置,*框架筒体结构的布置类似于框架剪力墙结构,*筒中筒结构宜采用对称平面，优先采用圆形、正方形平面,*采用矩形平面的长宽比不宜大于2，当矩形平面长宽比大于2时，宜在平面内另设剪力墙或柱距较小的框架将筒体划分为若干个筒，各筒之间的刚度不宜相差太大,*筒中筒结构的高宽比宜大于3，高度不宜低于60m,筒体结构设计要点筒体结构的布置,*剪力墙内筒的边长宜为外筒边长的1/3，如有另外的角筒和剪力墙时，内筒平面尺寸还可以适当减小,*内筒宜贯穿建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化,*外筒柱距不宜大于层高，宜小于3m。外墙面洞口面积不宜大于墙面面积的50,*外柱宜采用矩形或T型截面，外筒密柱到底层部分可通过转换梁、转换桁架、转换拱等扩大柱距，但柱总截面面积不宜减少，需要抗震设防时应采取措施保证底层柱的延性要求,*内筒和外筒之间的距离，非抗震设计时，不宜大于12m；抗震设计时，不宜大于10m,巨型桁架是将桁架的斜杆布置在结构周边，以提高结构的刚度和整体性。采用这种结构的柱距较大，框筒作用微弱。,高层建筑结构体系巨型桁架结构,什么是桁架？,巨型桁架结构,桁架：由直杆组成的一般具有三角形单元 的平面或空间结构。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。,桁架,巨型桁架结构,香港中国银行大厦（共70层，高315米）,特点：空间桁架可以抵抗任何方向的水平力，水平力产生的层剪力通过支撑斜杆的轴向力抵抗，可最大限度地利用材料；楼板和围护墙的重量通过次构件传至巨梁，再通过柱和斜撑传至基础。因此巨型桁架是既高效又经济的抗侧力结构。,在框架结构中，每隔若干层设巨型梁，他们与四角的巨型柱组成巨型框架矩形框架的概念是把框架梁柱的截面大幅度增大，把一栋高层框架结构划分为很少几层，每层的梁柱都特别大。巨型框架的横梁利用整个楼层的高度作为“梁高”，可以使箱型截面或桁架；立柱一般为筒体结构。,高层建筑结构体系巨型框架结构,巨型框架结构,巨型框架结构,纯钢结构巨型框架,钢筋混凝土巨型框架,钢-混凝土组合结构巨型框架,巨型框架结构纯钢结构巨型框架,巨型框架的“梁”是由四榀（pn）桁架、四片斜格式多重腹杆桁架围成的立体桁架，矩形框架的“柱”是由四片支撑围成的立体支撑或由一个小框筒构成。一般有桁架式、斜格式和框筒式（如图- 1）。代表建筑：日本神户TC大厦,图- 1 纯钢结构巨型框架结构的三个基本形式,巨型框架结构钢筋混凝土巨型框,钢筋混凝土墙围成的芯筒与外围的大型主框架和小型次框架组成。大型的主框架各层巨梁之间设置小型的次框架，承担各个分区段的若干楼层的竖向荷载。代表建筑:厦门国际金融大厦。,巨型框架结构钢-混凝土组合结构矩形框架,钢-混凝土组合结构矩形框架体系，柱采用钢筋混凝土筒体，梁采用钢桁架。它综合利用了钢结构和混凝土结构各自的优点，具有较好的刚性和延性，有较高承载能力。代表建筑：新加坡华侨银行。,矩形框架优越性,巨型框架结构体系有很好的建筑适应性和结构的性能巨形框架结构体系的整体刚度比一般建筑房屋大，建筑结构整体性好巨型框架结构体系可先施工其主框架，待主框架完成后分开各个工作面同时施工次框架，巨型结构的施工方法可大大加快施工进度具有更高的稳定性和效