新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系1

1、新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主講：李嘉林 副教授E_mail：西南科技大學建筑設(shè)計系列課程現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/前言前言2020世紀世紀7070年代以來，建筑的結(jié)構(gòu)體系越來越年代以來，建筑的結(jié)構(gòu)體系越來越受到建筑形式和建筑美學的巨大影響。為了受到建筑形式和建筑美學的巨大影響。為了適應：適應：p場地條件p城市規(guī)劃p使用功能p建筑造型等不同的要求，建筑體系有了新發(fā)展。不同的要求，建筑體系有了新發(fā)展?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/（一）剛臂芯筒（一）剛臂芯筒-框架體系框架體系1 1體系構(gòu)成體系構(gòu)成在筒體-框架體系的基礎(chǔ)上，沿房屋高度方向，每20層左

2、右，在設(shè)備層、避難層或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，由芯筒伸出縱橫向剛臂，與結(jié)構(gòu)的外圈框架柱連接，并沿外圈框架設(shè)置一層樓高的圈梁或桁架，所形成的結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/2 體系特點與適用范圍體系特點與適用范圍與芯筒框架體系相比較：剛臂芯筒一框架體系通過設(shè)置“剛臂”將外圈框架柱與芯筒連為一體，形成一個整體構(gòu)件來抵抗傾覆力矩，這樣就相當于加大了力偶臂，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的抗推剛度；因此，它適用于更高的高層建筑。與筒中筒體系相比：由于它沒有立面開洞率的限制，就為建筑立面造型提供了更大的自由度，也為使用者提供了更為開闊的視線景觀；因此，它的適用范

3、圍也得到進一步的拓展?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/3 結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置該體系結(jié)構(gòu)布置的重點是剛臂的布置。該體系結(jié)構(gòu)布置的重點是剛臂的布置。剛臂對芯筒剛臂對芯筒-框架結(jié)構(gòu)的加強作用主要取決于剛臂的道數(shù)及框架結(jié)構(gòu)的加強作用主要取決于剛臂的道數(shù)及沿高度所處的位置，其布置原則如下：沿高度所處的位置，其布置原則如下： (1)剛臂橫貫房屋全寬，對建筑空間的利用有一定的妨礙。剛臂橫貫房屋全寬，對建筑空間的利用有一定的妨礙。所以，剛臂一般是布置在設(shè)備層或避難層內(nèi)。根據(jù)建筑使用要求和結(jié)構(gòu)條件，剛臂可采用帶通行洞口的鋼筋混凝土實腹梁、鋼筋混凝土空腹梁、鋼桁架或鋼筋混凝土桁架。(2)剛臂設(shè)置在頂層（

4、帽梁或帽桁架），效果最為顯著。剛臂設(shè)置在頂層（帽梁或帽桁架），效果最為顯著。當建筑層數(shù)較多，需要設(shè)置多道剛臂時，剛臂沿豎向按等間距布置最為有效。一般以每隔 20 層左右設(shè)置一道剛臂（腰梁或腰析架）為好?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/( 3 ）對于采用正交柱網(wǎng)的方形建筑平面，剛臂應沿）對于采用正交柱網(wǎng)的方形建筑平面，剛臂應沿建筑縱、橫兩個方向設(shè)置。建筑縱、橫兩個方向設(shè)置。若建筑平面和芯筒平面均為長矩形時，也可僅沿建筑橫向設(shè)置多根剛臂。對于圓形平面建筑，剛臂應沿徑向均勻布置，并與外圍的環(huán)形圈梁相連接。 ( 4 ）在樓層平面上，剛臂的軸線應位于芯筒外墻）在樓層平面上，剛臂的軸線應位于芯

5、筒外墻或內(nèi)隔墻軸線的延長線上，以確保剛臂根部的有效或內(nèi)隔墻軸線的延長線上，以確保剛臂根部的有效嵌固。嵌固。在設(shè)置剛臂的樓層，應沿建筑外圈框架設(shè)置一層樓高的圈梁或桁架。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/4 工程實例工程實例深圳市商業(yè)中心大廈由兩座圓柱形主樓及裙深圳市商業(yè)中心大廈由兩座圓柱形主樓及裙房組成。塔樓地下房組成。塔樓地下 3 層、地上層、地上 49 層，高層，高 167 . 25m ，采用鋼筋混凝土，采用鋼筋混凝土“剛臂芯筒剛臂芯筒-框框架架”體系。體系。在第二十八層（設(shè)備層兼避難層）和第四十在第二十八層（設(shè)備層兼避難層）和第四十九層（設(shè)備層）各設(shè)置一道一層高的帶洞口九層（設(shè)備

6、層）各設(shè)置一道一層高的帶洞口的實腹式剛臂，并在這兩個樓層的外圈框架的實腹式剛臂，并在這兩個樓層的外圈框架設(shè)置一層高的框架環(huán)梁。設(shè)置一層高的框架環(huán)梁?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/深圳市商業(yè)中心大廈深圳市商業(yè)中心大廈加勁層結(jié)構(gòu)平面圖標準層平面圖結(jié)構(gòu)剖面圖現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/帶洞口的實腹式箱形剛臂帶洞口的實腹式箱形剛臂現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/（二）巨型框架體系（二）巨型框架體系1 受力特征受力特征巨型框架體系由兩級結(jié)構(gòu)組成，即主框架和次框架。巨型框架體系由兩級結(jié)構(gòu)組成，即主框架和次框架。主框架是一種大型的跨層框架，每隔若干層設(shè)置一主框架是一

7、種大型的跨層框架，每隔若干層設(shè)置一根大截面框架梁，每隔若干開納設(shè)置一根大截面框根大截面框架梁，每隔若干開納設(shè)置一根大截面框架柱。主框架大梁之間的幾個樓層則另設(shè)置柱網(wǎng)尺架柱。主框架大梁之間的幾個樓層則另設(shè)置柱網(wǎng)尺寸較小的次框架。次框架僅負擔這幾個樓層的豎向寸較小的次框架。次框架僅負擔這幾個樓層的豎向荷載，并將它傳給主框架大梁。水平荷載由主框架荷載，并將它傳給主框架大梁。水平荷載由主框架承擔。承擔。在巨型框架結(jié)構(gòu)中，由于在建筑物周邊設(shè)置了主框在巨型框架結(jié)構(gòu)中，由于在建筑物周邊設(shè)置了主框架，可以提供很大的抗扭力矩和抗傾覆力矩，使得架，可以提供很大的抗扭力矩和抗傾覆力矩，使得建筑的側(cè)移大為減少，可以適

8、用于更高的高層建筑。建筑的側(cè)移大為減少，可以適用于更高的高層建筑?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/深圳新華大廈巨型框架體系深圳新華大廈巨型框架體系(a)結(jié)構(gòu)平面； (b)結(jié)構(gòu)立面現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/2 體系構(gòu)成體系構(gòu)成巨型框架體系的構(gòu)成方式有如下兩種：巨型框架體系的構(gòu)成方式有如下兩種：（1）由鋼筋混凝土墻圍成的芯筒與外圈的大型主）由鋼筋混凝土墻圍成的芯筒與外圈的大型主框架及小型次框架組成。大型的主框架各層大梁之框架及小型次框架組成。大型的主框架各層大梁之間設(shè)置小型的次框架，承擔各個分鄖段內(nèi)若干樓層間設(shè)置小型的次框架，承擔各個分鄖段內(nèi)若干樓層的豎向荷載。參見深

9、圳新華大廈結(jié)構(gòu)立面圖。的豎向荷載。參見深圳新華大廈結(jié)構(gòu)立面圖。（2）由幾個分開布置的鋼筋混凝土墻筒直接充當）由幾個分開布置的鋼筋混凝土墻筒直接充當大型主框架的柱，每隔若干層設(shè)置的大截面梁或桁大型主框架的柱，每隔若干層設(shè)置的大截面梁或桁架就直接擱置在墻筒之上，從而形成主框架。每層架就直接擱置在墻筒之上，從而形成主框架。每層大梁之上另設(shè)若干層小型次框架，承擔中間樓層的大梁之上另設(shè)若干層小型次框架，承擔中間樓層的豎向荷載。整個體系的構(gòu)成參見下頁圖豎向荷載。整個體系的構(gòu)成參見下頁圖 ?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/深圳亞洲大酒店巨型框架體系深圳亞洲大酒店巨型框架體系現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建

10、筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/新加坡華僑銀行巨型框架體系新加坡華僑銀行巨型框架體系現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/3 適用范圍適用范圍在一般的框架結(jié)構(gòu)中，框架從上到下的柱網(wǎng)尺寸是在一般的框架結(jié)構(gòu)中，框架從上到下的柱網(wǎng)尺寸是相同的，不易改變，柱子截面尺寸也比較大。因此，相同的，不易改變，柱子截面尺寸也比較大。因此，框架體系僅適用于從頂層到底層使用性質(zhì)大體相同框架體系僅適用于從頂層到底層使用性質(zhì)大體相同的樓房。的樓房。在巨型框架結(jié)構(gòu)中，主框架各層大梁之間的各個次在巨型框架結(jié)構(gòu)中，主框架各層大梁之間的各個次框架是相互獨立的，因而柱網(wǎng)的形式和尺寸均可互框架是相互獨立的，因而柱網(wǎng)的形式和尺寸均可互不

11、相同，如果使用功能需要還可抽去某些樓層的一不相同，如果使用功能需要還可抽去某些樓層的一些柱子，擴大柱網(wǎng)，甚至在一個區(qū)段的頂層把次框些柱子，擴大柱網(wǎng)，甚至在一個區(qū)段的頂層把次框架的柱子全部取消，變?yōu)闊o柱大空間。所以，巨型架的柱子全部取消，變?yōu)闊o柱大空間。所以，巨型框架主要用于建筑內(nèi)部空間上下變化很大的建筑，框架主要用于建筑內(nèi)部空間上下變化很大的建筑，特別是在多功能高層綜合體中采用。特別是在多功能高層綜合體中采用?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/（三）豎筒懸掛體系（三）豎筒懸掛體系1 體系概述體系概述建立豎筒懸掛體系的首要條件是：建筑采用核心式建立豎筒懸掛體系的首要條件是：建筑采用核心

12、式平面布置，結(jié)構(gòu)上可利用樓面中心部位的公用面積平面布置，結(jié)構(gòu)上可利用樓面中心部位的公用面積作成書相芯筒，作為結(jié)構(gòu)體系的主要承力構(gòu)件。然作成書相芯筒，作為結(jié)構(gòu)體系的主要承力構(gòu)件。然后，在豎筒的頂部，或者每隔若干層在豎筒的中段，后，在豎筒的頂部，或者每隔若干層在豎筒的中段，沿徑向伸出若干根懸臂桁架，再在每榀橫剪得端部沿徑向伸出若干根懸臂桁架，再在每榀橫剪得端部懸掛一根吊桿，以吊掛旗下各樓層的樓蓋大梁。懸掛一根吊桿，以吊掛旗下各樓層的樓蓋大梁。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/2體系組成體系組成疏通懸掛體系由芯筒、桁架、疏通懸掛體系由芯筒、桁架、吊桿、樓蓋四部分組成。吊桿、樓蓋四部分組成。

13、芯筒：豎向芯筒是該體系惟芯筒：豎向芯筒是該體系惟一的抗推、承壓、受彎構(gòu)件，一的抗推、承壓、受彎構(gòu)件，通常采用鋼筋混凝土墻筒。通常采用鋼筋混凝土墻筒。吊桿：每根吊桿吊掛吊桿：每根吊桿吊掛10-20層層的樓層，承受很大的軸向拉的樓層，承受很大的軸向拉力，一般采用高強鋼絲或高力，一般采用高強鋼絲或高墻鋼絲束制作。墻鋼絲束制作。樓蓋：一般由徑向梁、環(huán)向樓蓋：一般由徑向梁、環(huán)向梁和樓板組成。梁和樓板組成。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/3 適用范圍適用范圍（ 1 ）采用一端吊掛式樓蓋的樓房，抗震設(shè)防烈度）采用一端吊掛式樓蓋的樓房，抗震設(shè)防烈度為為 6 度或度或 7 度時，樓房的高度應分別不超過度時，樓房的高度應分別不超過 80m 和和 60m ；豎向芯筒的高、寬比不宜大于；豎向芯筒的高、寬比不宜大于 8 （非地（非地震區(qū)）、震區(qū)）、 6 ( 6 度設(shè)防）、度設(shè)防）、 5 ( 7 度設(shè)防）。度設(shè)防）。 （ 2 ）采用兩端吊掛式樓蓋的樓房，可用于高烈度）采用兩端吊掛式樓蓋的樓房，可用于高烈度區(qū)，樓房高度也可適當增高；豎向芯筒的高、寬比區(qū)，樓房高度也可適當增高；豎向芯筒的高、寬比可比上述限值適當放寬，但任何陣況下均不得大于可比上述限值適當放寬，但任何陣況下均不得大于 8 ?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)http:/實例：德國慕尼黑實例：德國慕尼黑 BMW 公司辦公大樓