第四章多层及高层房屋结构

1、整理ppt北京京广中心北京京广中心 209209米米北京京城大厦北京京城大厦 182182米米深圳地王大厦深圳地王大厦吉隆坡双峰塔吉隆坡双峰塔452米米美国芝加哥的西尔斯大厦美国芝加哥的西尔斯大厦 (110(110层，层，442442米米) ) 束筒式结构束筒式结构世界贸易中心为典型的筒中筒结构世界贸易中心为典型的筒中筒结构高度高度411米米, 110层。层。金茂大厦金茂大厦8888层层420.5420.5米米上海环球金融大厦上海环球金融大厦492米米高层住宅高层住宅莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅l 多层与高层房屋有许多优点，如占地面积小、节约多层与高层房屋有许多优点

2、，如占地面积小、节约用地、城市建筑密度相对提高。但是，房屋层数增多用地、城市建筑密度相对提高。但是，房屋层数增多以后，整个建筑物受水平风力和地震力影响很大，引以后，整个建筑物受水平风力和地震力影响很大，引致附属设备增加、施工技术要求高、房屋的造价增高致附属设备增加、施工技术要求高、房屋的造价增高等，这又是其不足之处。等，这又是其不足之处。 l按建筑高度划分：按建筑高度划分：低层房屋低层房屋 1-3 1-3层层多层房屋多层房屋 4 -7 4 -7层层高层房屋高层房屋 8 8层以上层以上( (可含可含8 8层层) ) 其中：其中：8 8层层 1212、1313层的建筑称为层的建筑称为“小高层小高层

3、” 1515层层 24 24层建筑体为高层房屋层建筑体为高层房屋 超过超过2424层的建筑体为超高层层的建筑体为超高层4.1 4.1 多高层房屋结构的组成多高层房屋结构的组成 特点：侧向荷载效应的影响突出：风荷载、地震作用特点：侧向荷载效应的影响突出：风荷载、地震作用 在高层建筑结构设计时，在高层建筑结构设计时，结构具有足够的强度，足够结构具有足够的强度，足够的刚度，使结构在水平荷载的刚度，使结构在水平荷载作用下产生的位移限制在一作用下产生的位移限制在一定的范围内，以保证建筑结定的范围内，以保证建筑结构的正常使用和安全。构的正常使用和安全。 分类：框架结构、框剪结构、筒体结构分类：框架结构、框

4、剪结构、筒体结构 1 1、框架结构：、框架结构： 概念概念: : 由梁和柱为主要承重构件组成的承受竖向和水由梁和柱为主要承重构件组成的承受竖向和水平作用的结构称为框架结构。平作用的结构称为框架结构。 特点：特点：（1 1）平面布置灵活，延性较大，刚度分布均匀；）平面布置灵活，延性较大，刚度分布均匀； （2 2）侧向刚度小；）侧向刚度小； （3 3）自振周期较长，对地震作用不敏感，一般）自振周期较长，对地震作用不敏感，一般3030层。层。 整理ppt 美国休斯敦印第安纳广场大美国休斯敦印第安纳广场大厦，高厦，高121m，29层；平面尺寸层；平面尺寸43.7m43.7m；柱距；柱距7.6m。北京长

5、富宫中心北京长富宫中心2 2、剪力墙结构、剪力墙结构 利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载，并作为建筑物的围利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载，并作为建筑物的围护及房间分隔构件的结构体系。剪力墙在自身平面内的刚度大、护及房间分隔构件的结构体系。剪力墙在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。较强。 在地震区在地震区1515层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的，在层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的，在非地震区采用剪力墙建造建筑物的高度可达非地震区采用剪力墙建造建筑物的高度可达140m140m。3 3、框剪结

6、构：、框剪结构： 在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可形成一种受力特在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可形成一种受力特性较好的结构体系性较好的结构体系 （1 1）抗侧刚度大，显著减小侧向位移；）抗侧刚度大，显著减小侧向位移；（2 2）支撑或剪力墙，双重设防。剪力墙为主要抗侧力构件，框）支撑或剪力墙，双重设防。剪力墙为主要抗侧力构件，框架起到二级防线作用。架起到二级防线作用。（3 3）不超过）不超过4040 6060层层 4 4、筒体结构、筒体结构l 概念概念: 由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而成的称为筒

7、体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而成的封闭井筒式结构，其受力与一个固定于基础上的筒形悬封闭井筒式结构，其受力与一个固定于基础上的筒形悬臂构件相似。臂构件相似。 筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。在水筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。在水平力作用下具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好平力作用下具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。应用于层数较多的高层建筑中。的抗扭刚度。应用于层数较多的高层建筑中。u 根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置成根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置成核心筒结构、框筒结构、筒中筒结构、框架核心筒结构、框筒结构、筒中

8、筒结构、框架- -核心筒结构、成核心筒结构、成束筒结构和多重筒结构等形式。束筒结构和多重筒结构等形式。整理ppt 剪力滞后造成角柱的轴力过大，两个措施剪力滞后造成角柱的轴力过大，两个措施 ： u控制框筒平面的长宽比控制框筒平面的长宽比 u加大框筒梁和柱的线刚度之比加大框筒梁和柱的线刚度之比 u 适用的建筑高度可超过适用的建筑高度可超过9090层层u 框筒结构框筒结构1.1.框架形成的筒体结构，内筒及其它框架形成的筒体结构，内筒及其它竖向构件主要承受竖向荷载，外层竖向构件主要承受竖向荷载，外层框架主要承受侧向荷载框架主要承受侧向荷载 刚性楼面结构作为框筒的横隔刚性楼面结构作为框筒的横隔 p 补充

9、：补充： 框筒结构在水平荷载作用下，腹板承担绝大部分剪力而翼框筒结构在水平荷载作用下，腹板承担绝大部分剪力而翼缘框架承担绝大部分弯矩，它们之间通过框筒束联系，如果角缘框架承担绝大部分弯矩，它们之间通过框筒束联系，如果角柱很弱，则达不到上述效果。角柱处轴向变形为最大，离角柱柱很弱，则达不到上述效果。角柱处轴向变形为最大，离角柱越远的各柱轴向变形为最小，这种现象称为越远的各柱轴向变形为最小，这种现象称为剪力滞后剪力滞后。 忽略剪力滞效应的影响，就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力，从而导致不安全。措施：措施：1、采取“密柱深梁”，2、在单筒内加“隔壁”，也就是化单筒为筒束，可明显减小剪力后滞显

10、现。3、筒体截面接近正多边型，或圆型，剪滞现象就弱些。5 5、筒中筒结构、筒中筒结构u 减缓框筒结构的剪力滞后效应减缓框筒结构的剪力滞后效应 1.1. 密柱深梁或钢筋混凝土内筒密柱深梁或钢筋混凝土内筒适用高度适用高度 JGJ99-98) 依据地震设防烈度划分： 其他形式：其他形式： 芯筒体系芯筒体系(悬挂结构悬挂结构) ：设置一些帽桁架和腰桁架的水平桁架设置一些帽桁架和腰桁架的水平桁架 加支撑的外围框架作为框筒加支撑的外围框架作为框筒 大厦高大厦高310m310m，7070层，平层，平面尺寸面尺寸52m52m52m52m；楼顶倾；楼顶倾斜，整个建筑像一个富有斜，整个建筑像一个富有变化的多面体。

11、变化的多面体。 结构采用结构采用4 4角角1212层高的层高的巨形钢柱支撑，斜撑采用巨形钢柱支撑，斜撑采用钢钢混凝土，室内无一根混凝土，室内无一根柱子。柱子。香港中国银行大厦香港中国银行大厦整理ppt约翰约翰汉考克大厦汉考克大厦 100100层层, ,高高332m332m 非抗震设防的多层非抗震设防的多层( ( 1212层层) )钢结构房屋形式：钢结构房屋形式： 纯采用框架结构或斜撑纯采用框架结构或斜撑( (或剪力墙或剪力墙) )体系体系 斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接 抗震设防的多高层钢结构房屋形式：抗震设防的多高层钢结构房屋形式： 中心

12、支撑体系，不超过中心支撑体系，不超过1212层层 偏心支撑体系，超过偏心支撑体系，超过1212层层 光滑曲线构成的凸平面形式：风载体型系数小光滑曲线构成的凸平面形式：风载体型系数小 平面宜简单、规则、对称、减少偏心；平面宜简单、规则、对称、减少偏心；平面长度不宜过长，突出部分长度 不宜过长。采用中心对称或双轴对称的平面形式：减小或避免在风 荷载作用下的扭转振动 平面尺寸关系平面尺寸关系 ： 平面不规则结构平面不规则结构 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25%； 楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50%； 抗水平力构件既不平行又不对称于侧

13、力体系的两个互相垂直的主轴。 一般不宜设置防震缝（高层建筑宜调整平面形状和结构高层建筑宜调整平面形状和结构布置，采取构造措施和施工措施，尽量不设缝或少设缝；布置，采取构造措施和施工措施，尽量不设缝或少设缝；需要设缝时，必须保证必要的缝宽以防止震害。）需要设缝时，必须保证必要的缝宽以防止震害。） 结构竖向布置结构竖向布置 1. 结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近重合;2. 各层的刚度中心应接近在同一竖直线上;3. 高宽比（GB50011 ） 竖向布置的不规则结构竖向布置的不规则结构 楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降低超过50%； 相邻楼层质量之比超过1.5(建筑为

14、轻屋盖时，顶层除外)； 立面收进尺寸的比例为L1/L1.6Mp /Vp ，其非弹性变形主要为弯曲变形，其非弹性变形主要为弯曲变形 整理pptl 地震作用分析方法地震作用分析方法 基本原则：基本原则： 小震不坏，中震可修、大震不倒。三水准设防和二阶段设计小震不坏，中震可修、大震不倒。三水准设防和二阶段设计 二阶段设计二阶段设计 第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析，第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析，验算构件的承载力验算构件的承载力和稳定以及结构的层间侧移；和稳定以及结构的层间侧移； 第二阶段为罕遇地震下的弹塑性分析，第二阶段为罕遇地震下的弹塑性分析，验算结构的层间侧移验算结构的层间侧移和层间侧移

15、延性比。和层间侧移延性比。 整理ppt 世界十大高楼：世界十大高楼：第一名：台北第一名：台北101101大楼，大楼，508508米米第二名：吉隆坡市国家石油公司双塔大楼，高第二名：吉隆坡市国家石油公司双塔大楼，高8888层，层，451.9451.9米。米。第三名：美国芝加哥西尔斯大厦，楼高第三名：美国芝加哥西尔斯大厦，楼高442442米。米。第四名：上海金茂大厦，高第四名：上海金茂大厦，高420.5420.5米，米，8888层。层。第五名：香港国际金融中心大厦，高第五名：香港国际金融中心大厦，高420420米，共米，共8888层。层。第六名：中信广场大厦，楼高第六名：中信广场大厦，楼高391391米，米，8