《高层建筑结构》 (2)ppt课件

1、高层建筑混凝土构造设计高层建筑混凝土构造设计第第2章章 高层建筑的构造方案高层建筑的构造方案1 1、侧移成为控制目的、侧移成为控制目的2.1 高层建筑构造的受力特点高层建筑构造的受力特点台北台北101101大楼大楼 随着房屋高度随着房屋高度H的添加，房屋的侧的添加，房屋的侧移以移以4次方的关系增大，因此，房屋的抗侧移次方的关系增大，因此，房屋的抗侧移刚度刚度EI成为决议高层建筑构造方案应思成为决议高层建筑构造方案应思索的主要要素。索的主要要素。1m1m8m1m2m2m8m6112112122331bhIc61612222122332bhIc625612811233bhIw2 2、增大刚度的有效

2、措施、增大刚度的有效措施 当柱的抗侧移刚度缺乏时，当柱的抗侧移刚度缺乏时，利用截面高度数倍于柱的钢筋混利用截面高度数倍于柱的钢筋混凝土墙剪力墙，可大幅度的凝土墙剪力墙，可大幅度的提高房屋的抗侧移刚度。提高房屋的抗侧移刚度。EEI3111214132422121EIEEI1335 .1252 . 01212EIEEI1444508 . 42 . 5121EIEEI 比较以上几种构造方案可以看出，虽然截面面积一样，合理改动构造方式可以大比较以上几种构造方案可以看出，虽然截面面积一样，合理改动构造方式可以大大提高刚度。大提高刚度。如以下图所示，设塔楼平面尺寸一样，边长均为如以下图所示，设塔楼平面尺寸

3、一样，边长均为5.2m5.2m，构造截面面积均为，构造截面面积均为4m24m2。方案方案1 1：方案方案2 2：方案方案3 3：方案方案4 4：3.3.关于刚度的进一步讨论关于刚度的进一步讨论 假设将内部楼电梯间井筒或整个外墙做成筒状钢筋混凝土抗侧力构件筒体，那么可获得更加强大的抗侧移刚度。 2.2 高层建筑的构造体系高层建筑的构造体系常用构造体系常用构造体系框架构造框架构造剪力墙构造剪力墙构造框架剪力墙构造框架剪力墙构造筒体构造筒体构造一、框架构造一、框架构造：由立柱和横梁在节点刚结所构成的构造。：由立柱和横梁在节点刚结所构成的构造。 框架构造的优缺陷： 由于框架柱的抗侧移刚度较小，因此，框

4、架构造主要用在层数不多、程度荷载较小的情况。 框架中的墙体属填充墙，普通采用轻质资料填充，起保温、隔热、分割室内空间作用，因此它的平面布置灵敏，可提供较大的室内空间。 框架构造的适用范围： 框架构造适用于各种多层工业厂房和仓库及大多数民用建筑，如办公楼、旅馆、医院、学校、商店及住宅。剪力墙表示图剪力墙表示图剪力墙构造平面表示图剪力墙构造平面表示图二、剪力墙构造：由底部与根底固结的纵横向钢筋混凝土墙体二、剪力墙构造：由底部与根底固结的纵横向钢筋混凝土墙体组成的构造。组成的构造。剪力墙构造的优缺陷：剪力墙构造的优缺陷： 由于剪力墙构造的抗侧移刚度较大，可接受较大的程度由于剪力墙构造的抗侧移刚度较大

5、，可接受较大的程度荷载。所以，当高层房屋的层数较多，程度荷载较大时，可荷载。所以，当高层房屋的层数较多，程度荷载较大时，可思索采用剪力墙构造。思索采用剪力墙构造。 剪力墙构造中受力墙体剪力墙较多，难于布置面积剪力墙构造中受力墙体剪力墙较多，难于布置面积较大的房间，因此它主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面较大的房间，因此它主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要求不大的建筑物。积要求不大的建筑物。 对于旅馆建筑中的门厅，休憩厅、会议室等大空间部分，对于旅馆建筑中的门厅，休憩厅、会议室等大空间部分，可经过附建裙房加以处理，对于必需在高层底部布置大空间可经过附建裙房加以处理，对于必需在高层底部布置大空

6、间的构造，可将剪力墙构造底部一层或几层取消部分剪力墙，的构造，可将剪力墙构造底部一层或几层取消部分剪力墙，代之以框架及其它转换构造如厚板等转换层构成框支剪代之以框架及其它转换构造如厚板等转换层构成框支剪力墙构造体系。这种构造体系由于刚度突变导致应力集中，力墙构造体系。这种构造体系由于刚度突变导致应力集中，震害调查阐明此部位构造破坏严重，因此，底部被取消的剪震害调查阐明此部位构造破坏严重，因此，底部被取消的剪力墙数量不应过多。力墙数量不应过多。三、框架剪力墙构造：在框架中适当部位设置剪力墙的构造。三、框架剪力墙构造：在框架中适当部位设置剪力墙的构造。框架剪力墙构造框架剪力墙构造 框架剪力墙构造综

7、合了框架和剪力墙构造的优点，框架剪力墙构造综合了框架和剪力墙构造的优点，既具有较大的抗程度力才干，又可提供较大的室内空间和既具有较大的抗程度力才干，又可提供较大的室内空间和较灵敏的平面布置。较灵敏的平面布置。 适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑。适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑。普通筒体有两种方式普通筒体有两种方式剪力墙内筒中心筒剪力墙内筒中心筒:由电梯间、楼梯间及设备管井组成，由电梯间、楼梯间及设备管井组成， 底端固定于根底顶面，呈竖向放置的薄壁悬臂梁。底端固定于根底顶面，呈竖向放置的薄壁悬臂梁。框筒：由布置在房屋周围的密集立柱与高跨比很大的窗裙梁框筒：由布置在房屋周围的密集立柱与高跨

8、比很大的窗裙梁 组成。组成。四、筒体构造：由一个或多个筒体组成的构造称为筒体构造。四、筒体构造：由一个或多个筒体组成的构造称为筒体构造。筒体构造包括筒体构造包括框架中心筒框架中心筒框筒框筒筒中筒筒中筒成束筒成束筒框架剪力墙框架剪力墙中心筒中心筒框架中心筒框架中心筒应按剪力墙思索应按剪力墙思索框筒受力特点：框筒受力特点：存在存在“剪力滞后景剪力滞后景象象 理想筒体在程度力作用下截面坚持平面，正应力沿腹板直线分布，沿翼缘理想筒体在程度力作用下截面坚持平面，正应力沿腹板直线分布，沿翼缘正应力均匀分布；而框筒那么不再坚持平截面变形，腹板框架柱的轴力是曲线正应力均匀分布；而框筒那么不再坚持平截面变形，腹

9、板框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也不是均匀分布，接近角部的柱子轴力大，远离角分布的，翼缘框架柱的轴力也不是均匀分布，接近角部的柱子轴力大，远离角部的柱子轴力小。这种应力分布不再坚持直线规律的景象称为部的柱子轴力小。这种应力分布不再坚持直线规律的景象称为“剪力滞后。剪力滞后。 成束筒构造成束筒构造A 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度m 构造体系构造体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 6 度度7 7 度度8 8 度度9 9 度度0.20g0.20g0.30g0.30g框架框架70706060505040403535框架框架-

10、-剪力墙剪力墙15015013013012012010010080805050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙15015014014012012010010080806060部分框支剪力墙部分框支剪力墙13013012012010010080805050不应采用不应采用筒筒 体体框架框架- -中心筒中心筒16016015015013013010010090907070筒中筒筒中筒2002001801801501501201201001008080板柱板柱- -剪力墙剪力墙1101108080707055554040不应采用不应采用注：注：1 1 表中框架不含异形柱框架；表中框架不含异形

11、柱框架； 2 2 部分框支剪力墙构造指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙构造；部分框支剪力墙构造指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙构造； 3 3 甲类建筑，甲类建筑，6 6、7 7、8 8 度时宜按本地域抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，度时宜按本地域抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求， 9 9 度时应专门研讨；度时应专门研讨； 4 4 框架构造、板柱框架构造、板柱- -剪力墙构造以及剪力墙构造以及9 9 度抗震设防的表列其他构造，当房屋高度超度抗震设防的表列其他构造，当房屋高度超 过本表数值时，构造设计应有可靠根据，并采取有效的加强措施。过本表数值时，构造设计应有可靠根据，并采取有效的加

12、强措施。B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度m 构造体系构造体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 6 度度7 7 度度8 8 度度0.20g0.20g0.30g0.30g框架框架- -剪力墙剪力墙170170160160140140120120100100剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙180180170170150150130130110110部分框支剪力墙部分框支剪力墙1501501401401201201001008080筒筒 体体框架框架- -中心筒中心筒220220210210180180140140120120筒中筒筒

13、中筒300300280280230230170170150150注注: 1 : 1 部分框支剪力墙构造指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙构造；部分框支剪力墙构造指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙构造； 2 2 甲类建筑，甲类建筑，6 6、7 7 度时宜按本地域设防烈度提高一度后符合本表的要求，度时宜按本地域设防烈度提高一度后符合本表的要求，8 8 度度 时应专门研讨；时应专门研讨； 3 3 当房屋高度超越表中数值时，构造设计应有可靠根据，并采取有效的加强措当房屋高度超越表中数值时，构造设计应有可靠根据，并采取有效的加强措 施。施。 悬挂构造是以筒体、桁架悬挂构造是以筒体、桁架等作为主要受力构造

14、，全部楼等作为主要受力构造，全部楼盖均以钢丝束或预应力混凝土盖均以钢丝束或预应力混凝土吊杆悬挂在上述主要受力构造吊杆悬挂在上述主要受力构造上，普通每段吊杆悬挂上，普通每段吊杆悬挂1010层左层左右。这种构造体系为敞开底部右。这种构造体系为敞开底部或其它部位空间发明了有利条或其它部位空间发明了有利条件。件。香港汇丰银行香港汇丰银行 悬挂构造，平面为悬挂构造，平面为72m72m55m55m，高，高180m180m，地面以上，地面以上4343层，采用巨型桁架，层，采用巨型桁架，分五层悬挂在八根巨型格构式柱上。分五层悬挂在八根巨型格构式柱上。 巨型框架构造是将房屋沿高度以每巨型框架构造是将房屋沿高度以

15、每10层左右为一段，分为假设干段，每段设层左右为一段，分为假设干段，每段设一宏大的传力梁梁高普通为一宏大的传力梁梁高普通为12层楼高，与宏大的房屋角柱构成一级巨型框层楼高，与宏大的房屋角柱构成一级巨型框架，接受主要的程度和竖向荷载，其他的楼面梁、柱组成二级构造，二级构造只架，接受主要的程度和竖向荷载，其他的楼面梁、柱组成二级构造，二级构造只将楼面荷载传到一级构造上，这样二级构造的梁、柱截面尺寸可以减小，添加了将楼面荷载传到一级构造上，这样二级构造的梁、柱截面尺寸可以减小，添加了有效运用面积。巨型横梁下的楼层可以不设中间小柱，便于布置需求大空间的房有效运用面积。巨型横梁下的楼层可以不设中间小柱，

16、便于布置需求大空间的房间，如会议室、餐厅、游泳池等。间，如会议室、餐厅、游泳池等。 巨型桁架构造是由巨型立柱和斜向支撑构巨型桁架构造是由巨型立柱和斜向支撑构成的空间巨型桁架作为建筑物的主要受力骨架，成的空间巨型桁架作为建筑物的主要受力骨架，这种体系的抗倾覆力矩大，桁架斜杆可有效传这种体系的抗倾覆力矩大，桁架斜杆可有效传送程度力，提高了房屋的抗侧移刚度，使资料送程度力，提高了房屋的抗侧移刚度，使资料强度得到充分利用。强度得到充分利用。 带刚性加强层的构造主要用在房屋高宽比较大的框架筒体带刚性加强层的构造主要用在房屋高宽比较大的框架筒体构造中，经过刚性加强层可使外围的框架柱与中心筒共同抵抗侧构造中

17、，经过刚性加强层可使外围的框架柱与中心筒共同抵抗侧向力，以到达减小中心筒底部弯矩及减小房屋侧移的目的。向力，以到达减小中心筒底部弯矩及减小房屋侧移的目的。一、构造平面布置一、构造平面布置 1.原那么：构造平面外形宜简单、规那么，质量、刚度和原那么：构造平面外形宜简单、规那么，质量、刚度和承载力分布宜均匀。不应采用严重不规那么的平面布置。承载力分布宜均匀。不应采用严重不规那么的平面布置。否那么会产生过大的偏心，导致改动过大。否那么会产生过大的偏心，导致改动过大。2.32.3高层建筑的构造布置高层建筑的构造布置平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值2.2.平面尺寸及突出部

18、位尺寸的比值限值平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值马那瓜中央银行大厦马那瓜中央银行大厦(1972年年8度地震时严重破坏度地震时严重破坏马那瓜美洲银行马那瓜美洲银行 (1972年年8度地震时细微损坏度地震时细微损坏位移比限值：位移比限值： 楼层竖向构件最大的程度位移以及层间位移，楼层竖向构件最大的程度位移以及层间位移，A A 级高度高层级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的倍，不应大于该楼层平均值的1.5 1.5 倍；倍； B B级高度高层建筑的位移比限值详见级高度高层建筑的位移比限值详见 。 构造改动为主的第一自振周期构造改动为主

19、的第一自振周期TtTt与平动为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期T1T1之比，之比，A A 级高度高层建筑不应大于级高度高层建筑不应大于0.90.9； B B 级高度高层建筑的周期比限值详见级高度高层建筑的周期比限值详见 。周期比限值：周期比限值：为减少改动效应的不利影响，应对位移比、周期比加以控制。为减少改动效应的不利影响，应对位移比、周期比加以控制。二、构造竖向布置二、构造竖向布置 构造沿竖向抗侧移刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀延续，尽量减少突变。构造沿竖向抗侧移刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀延续，尽量减少突变。在实践工程中，是经过改动抗侧移构件的截面尺寸及混凝土强度等级来实

20、现刚度的递在实践工程中，是经过改动抗侧移构件的截面尺寸及混凝土强度等级来实现刚度的递减，但改动次数不宜过多。减，但改动次数不宜过多。当当H1/HH1/H0.20.2时，时，B1/B0.75B1/B0.75要求要求B1/B 1.1,B1/B 1.1,且且a4ma4m构造外挑、内收表示图构造外挑、内收表示图 抗震设计时，对框架构造，楼层与其相邻上层的侧向刚度比值不宜小于抗震设计时，对框架构造，楼层与其相邻上层的侧向刚度比值不宜小于0.70.7，与相邻上部三层侧向刚度平均值的比值不宜小于与相邻上部三层侧向刚度平均值的比值不宜小于0.80.8； 对框架对框架- -剪力墙和板柱剪力墙和板柱- -剪力墙构

21、造、剪力墙构造、框架剪力墙构造、剪力墙构造、框架- -中心筒构造、筒中中心筒构造、筒中筒构造，楼层与其相邻上层的侧向刚度比值不宜小于筒构造，楼层与其相邻上层的侧向刚度比值不宜小于0.90.9，当本层层高大于相邻，当本层层高大于相邻上层层高的上层层高的1.5 1.5 倍时，该比值不宜小于倍时，该比值不宜小于1.11.1，对构造底部嵌固层，该比值不宜小，对构造底部嵌固层，该比值不宜小于于 1.51.5。构造体系构造体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 6 度、度、7 7 度度8 8 度度9 9 度度框架框架板柱板柱- -剪力墙剪力墙框架框架- -剪力墙、剪力墙剪力墙、剪力墙框架框架-

22、 -中心筒中心筒筒中筒筒中筒5 56 67 78 88 84 45 56 67 78 83 34 45 56 67 74 44 45 5 限制高宽比的目的：为了从宏观上控制构造的刚度、整体限制高宽比的目的：为了从宏观上控制构造的刚度、整体稳定、承载才干和经济合理性。稳定、承载才干和经济合理性。高宽比限值高宽比限值钢筋混凝土高层建筑构造适用的最大高宽比钢筋混凝土高层建筑构造适用的最大高宽比 楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的楼层质量的1.51.5倍。倍。1) 1) 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高

23、配筋率；顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率；2) 2) 顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层；顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层；3) 3) 每每3040m 3040m 间距留出施工后浇带，带宽间距留出施工后浇带，带宽8001000mm8001000mm，钢，钢 筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在45d45d后浇筑；后浇筑；4) 4) 采用收减少的水泥、减少水泥用量、在混凝土中参与适采用收减少的水泥、减少水泥用量、在混凝土中参与适 宜的外加剂；宜的外加剂；5) 5) 提高每层楼板的构造配筋率或采用部分预应力构造。提高每层楼板的构造

24、配筋率或采用部分预应力构造。三、高层建筑的变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝三、高层建筑的变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝1.伸缩缝伸缩缝伸缩缝的最大间距伸缩缝的最大间距 当采用有效的构造措施和施工措施减少温度和混凝土收缩对构造的影响时，可适当放宽伸缩缝的间距。这些措施主要包括以下方面：北京京伦饭店长度达米未设伸缩缝北京京伦饭店长度达米未设伸缩缝 2.2.沉降缝沉降缝 对带有裙房的高层建筑沉降观测阐明：地基沉降曲线在高低层衔接处是连对带有裙房的高层建筑沉降观测阐明：地基沉降曲线在高低层衔接处是连续的，不会出现突变。高层主楼地基下沉，由于土的剪切传送，高层主楼以外续的，不会出现突变。高层主楼地基下沉，由于土的剪切传送，高层主楼以外的地基随之下沉。因此，裙房与主楼衔接处不会出现突变的差别沉降，而是在的地基随之下沉。因此，裙房与主楼衔接处不会出现突变的差别沉降，而是在裙房假设干跨内产生延续的