高层建筑结构设计PPT[详细]

1、高层结构的选型与布置 高层结构设计计算的一般原则 高层框架结构的设计方法 高层剪力墙结构的设计方法 高层框架剪力墙结构的设计方法,多高层钢筋混凝土结构,概念设计 结构计算 构造设计,一、高层建筑结构的受力特点 水平荷载是主要的作用因素。 侧移验算不可忽视。 竖向荷载中恒载所占的比重较大。 结构选型与布置是否合理，对建筑物的 安全可靠和经济合理取决定性作用。,高层结构的选型与布置,二、高层结构的选型 结构体系是指结构抵抗竖向荷载和水平荷载的传力途径及构建组成方式。 基本水平体系：在竖向，承受竖向荷载，并传给竖向体系；在水平向，起隔板和支撑竖向构件的作用。 基本竖向体系：在竖向，承受水平体系传来的

2、荷载，并传给基础；在水平向，抵抗水平作用，并传给基础。 基础体系：将竖向荷载传给地基；承受水平作用力，并传给基础；限制整个结构的沉降。,（一）高层结构的选型原则 满足使用要求 尽可能地与建筑型式相一致 保证建筑物有足够的安全和可靠性。 施工简便。 经济合理。 （二） 竖向承重结构的型式及使用,由梁、柱构件通过结点连接组成的结构称为框架 框架结构体系,框架结构体系,特点：布置灵活；可形成大的使用空间； 施工简便; 较经济；抗侧刚度小，侧移大； 对支座不均匀沉降较敏感。 适用：60m及以下建筑。 变形呈现剪切型特点：相对位移下部大，上部小。凸向与水平荷载指向一致,剪力墙结构体系,剪力墙：能有效抵抗

3、水平荷载的墙体。 特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面平整； 平面布置不灵活; 结构自重大，吸收地震能量大； 施工较麻烦，造价较高。 适用：140m以内的高层住宅和高层旅馆 变形呈现弯曲型特点：相对位移下部小，上部大。 凸向与水平荷载指向相反。,框架剪力墙结构体系,筒体结构（框筒、实腹筒、桁架筒）筒中筒结构、成束筒、框架核心筒伸臂结构特点：空间结构，刚度很大，受力好。适用：超高层建筑。,巨型结构体系,巨形框架结构,巨型框架、巨型桁架、悬挂结构、脊骨结构等。 巨型结构特点：分两级，第二级为一般框架，只承受竖向荷载，并将其传递给第一级结构。第一级结构承受全部水平荷载和竖向荷载。 巨型结构适用：超高层

4、建筑。,（三）水平承重结构型式及选择 1、普通肋形楼盖 特点：板薄，砼用量少，自重轻，施工方便，较经济。但板底不平，可能影响美观和使用。 类型：单向板肋形楼盖 双向板肋形楼盖 井式楼盖 单向板比双向板经济，但梁多。 2、密肋楼盖 用于跨度大而层高受限制的情况。 肋距1.0-1.5m，一般用1.2m 较经济。 非预应力的跨度一般不大于9m。 预应力的跨度一般不大于12m。,3、无梁楼盖（框架结构中） 用于荷载较大而层高受限制的情况。 非预应力的跨度不大于6m。 预应力的跨度不大于9m。 4、非预应力平板（剪力墙、筒体结构中） 优点：降低建筑层高，板底平整，分为实心和空心板。 跨度一般不超过7 m

5、。 空心平板：板厚30cm至40cm，内埋大孔空心管。 高跨比 二十分之一至三十分之一。,5、预应力平板 （1）预应力空心板 （2）预应力大楼板 （3）预应力叠合板 （4）无粘结预应力现浇平板 6、组合式楼盖 （1）压型钢板砼楼板 （2）钢梁砼板组合楼盖 （3）网架楼盖,（四） 基础型式及选择 高层建筑宜设地下室，且基础埋深符合H/12（天然地基）、H/15（桩基础） 1、 柱下独立基础 适用：层数不多、土质较好的框架结构。 当地基为岩石时，可采用地锚将基础锚固在岩石上，锚入长度 40d。 2、交叉梁基础 双向为条形基础。 适用：层数不多，土质一般的框架、剪力墙、框架剪力墙结构。 3、片筏基础

6、 适用：层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。,4、箱形基础 适用；层数较多、土质较弱的高层建筑。 5。桩基础 适用：地基持力层较深时采用。 6。复合基础 适用：层数较多或土质较弱时采用。,三、高层结构的布置 （一）结构布置原则 满足使用要求，并尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。 满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的工作能有效进行。 结构上受力可靠，变形小。 妥善处理温度、地基不均匀沉降以及地震影响。 施工简便。 经济合理,（二）平面布置要点 简单、规则、均匀、对称。 承重结构应双向布置，偏心小，构件类型少。 平面长度和突出部分应满足要求，凹角宜采用加强措施。 受力好，施工简便，造

7、价省。 平面尺寸限值参书上P249表82 扭转不规则 平面不规则 凹凸不规则 楼板局部不连续 注意：剪力墙的布置、填充墙的布置、楼电梯间的布置。,（三）竖向结构布置要点 1 高宽比的控制。 竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。 侧向刚度不规则 竖向不规则竖向抗侧力构件不连续 楼层承载力突变 书上p252图8-3 3 竖向结构截面尺寸改变不超过4段，每次尺寸减少不宜太大，且强度改变与尺寸改变错开楼层布置。 4基础有一定的埋置深度。 5宜设地下室。,（四） 变形缝设置 变形缝：伸缩缝、沉降缝、抗震缝。 1、伸缩缝 为防止温度变化和砼收缩导致房屋开裂而设。 伸缩缝只设在上部结构基础不设

8、。 伸缩缝处宜做双柱或双墙，伸缩缝最小宽度为50mm。 伸缩缝的最大间距参书上P16表2.8 不设或增加伸缩缝间距的措施： 提高纵向构件配筋率。 顶部采取保温、隔热和通风措施。 降低顶部结构刚度。 掺膨胀剂。 留后浇带。30m40m设一道宽8001000mm钢筋混凝土后浇带，一个月以后浇。设在受力小的部位。,2、沉降缝 为防止地基不均匀或房屋层数和高度相差很大引起房屋开裂而设。 沉降缝不但上部结构要断开，基础也要断开。 不设沉降缝的措施： 采用端承桩等刚度很大的基础。 主楼与裙房用不同形式的基础。 先施工主楼，后施工裙房。 预留沉降差。,3、防震缝 地震区为防止房屋与房屋或结构单元与结构单元地

9、震时相互碰撞而设。 基础可不设防震缝，但应在相应位置处加强构造和连接。 防震缝应尽可能与温度缝、沉降缝重合。 特别注意保证防震缝的宽度。最小宽度为70mm。 当前的趋势是：采取有效措施，尽量不设或少设缝。,高层框架结构设计,一、结构布置 应双向布置。 柱网尺寸不宜大于10m10m；墙下应设梁支承；梁柱轴线宜重合在一个平面内。 当梁柱轴线不在一个平面内时，偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。 二、截面尺寸估算 （一） 梁 一般梁： 最小尺寸：250400。 扁梁： 现浇楼面每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚度的6倍。,梁截面惯性距可近似按下表取用,房屋高度不超过50m时，可采用装配整体式楼盖。

10、 梁的线刚度,（二）柱 当按抗震设计时， 宜大于4，且轴压比满足；,式中 N柱轴力，N=（1.11.2）N ， N-负荷载面积 （1214）kN/m2,fc混凝土轴心抗压强度设计值；,b、h柱截面宽度和高度。（柱的截面尺寸不宜小于350mm 400mm）,四、荷载及地震作用 五、内力计算 （一） 竖向荷载的内力计算 1. 楼面荷载分配原则 简支板：朝两支座分配。 单向板：朝两长边分配。 双向板：朝四边分配。 三角形荷载和梯形荷载可折算成等效均布荷载： 墙体的重量直接传递给它的支承梁。 2. 活载布置 满布。 3. 竖向荷载下的内力计算方法, 分层法 基本假定； l忽略框架的侧移； l每层梁上的

11、荷载只在该层梁和与之相连的柱上传递。 计算简图 注意事项 除底层外，各层柱的线刚度应乘0.9，且其传递系数由1/2改为1/3，其它杆的线刚度和传递系数不变。 梁的弯矩为最终弯矩，柱的弯矩为与之相连两层计算弯矩迭加。若节点弯矩不平衡，可将不平衡弯矩再分配一次。,框架在竖向荷载作用下的内力调幅完成后,再与风载及地震作用效应组合。 （2）迭代法 （二） 水平作用下的内力计算 1.反弯点法 适用范围：横梁线刚度与柱线刚度之比不小于3。 反弯点位置（反弯点处弯矩为零，剪力不为零。） 底层柱离柱底2/3层高处，其余各层位于柱中点。,c. 可调幅。支座弯矩调幅系数如下： 现浇框架 0.80.9 装配式框架

12、.070.8 支座调幅后,跨中弯矩应相应调整，且大于按简支计算梁跨中 弯矩的一半, 反弯点处剪力计算 自上而下依次沿每层反弯点处取脱离体。,式中,仿照上述方法得：, 各柱弯矩 柱端弯矩=反弯点处剪力反弯点至柱端距离,（4）梁端弯矩,中间节点：,2。D值法 框架柱的抗侧刚度,式中,柱抗侧刚度修正系数，按下表计算。,(2)框架柱的反弯点位置,每一根杆的反弯点位置都不同， 反弯点高度系数按下式计算：,式中,见表5-45-6。,（3）框架弯矩图 反弯点位置确定以后，柱剪力、柱弯矩以及梁端弯矩 的计算与反弯点法相同。,反弯点总是向刚度减小的方向移动,剪力墙结构设计,一、结构布置 1剪力墙应双向布置或多向

13、布置。 2每个墙段的长度不宜大于8，高宽比不应小于2。较长的剪力墙可用楼板（无连梁）或弱的连梁分为若干独立墙段。 3 剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。 4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。,二、剪力墙的分类、受力特点及分类界限 （一）剪力墙的分类及受力特点 1 无洞口剪力墙 2 整截面剪力墙：开洞面积不大于16且洞口与洞口之间净距以及洞口至墙边的距离大于洞口长边尺寸。 受力特点：如同一个整体的悬臂墙。在墙肢的整个高度上，弯矩图既不突变，也无反弯点。变形以弯曲型为主。 3 整体小开口墙：开洞面积大于16但墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15为整体小开口墙。,受力特点：弯矩图在连梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有或仅仅在个别楼层中才出现反弯点。整个剪力墙的变形仍以弯曲型为主。 4 双肢及多肢剪力墙：开洞较大、洞口成列布置的墙。 受力特点：与整体小开口墙相似。 5 壁式框架：洞口尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙。 受力特点：柱的弯矩图在楼层处有突变，且在大多数楼层中都出