第二章 結構布置

1、第二章第二章 抗側力結構與布置抗側力結構與布置高層建筑結構體系包括：高層建筑結構體系包括：豎向結構體系豎向結構體系和和水平結構體系水平結構體系豎向結構體系豎向結構體系: :不但承受和傳遞豎向荷載不但承受和傳遞豎向荷載, ,也要抵抗側向力作用也要抵抗側向力作用, ,抗側力結構。抗側力結構。水平結構體系水平結構體系: :樓蓋和屋蓋樓蓋和屋蓋, ,承受樓面豎向荷載、協(xié)調變形和位移承受樓面豎向荷載、協(xié)調變形和位移, ,影響空間剛度和抗震性能。影響空間剛度和抗震性能。問題：問題：高層建筑結構體系的分類？高層建筑結構體系的分類？思考與高層與多層的區(qū)別與聯(lián)系問題：問題：高層建筑主要有幾種抗側力結構體系高層建

2、筑主要有幾種抗側力結構體系 ？ 高層建筑的基本抗側力單元有高層建筑的基本抗側力單元有框架、剪力墻、框剪、筒體框架、剪力墻、框剪、筒體等，由它們可以組成多種結構體系。等，由它們可以組成多種結構體系。高層建筑結構的抗側力結構體系高層建筑結構的抗側力結構體系框架結構框架結構剪力墻結構剪力墻結構筒體結構筒體結構框架框架- -剪力墻結構剪力墻結構 框筒、筒中筒、束筒等多種結構體系框筒、筒中筒、束筒等多種結構體系 1、結構特征：、結構特征： 定義：定義：房屋結構均由梁、柱構件通過節(jié)點連接而構成。房屋結構均由梁、柱構件通過節(jié)點連接而構成。橫向主梁柱縱向連系梁2.1 框架結構體系及適用范圍框架結構體系及適用范

3、圍框架結構體系框架結構體系 鋼筋混凝土框架結構鋼筋混凝土框架結構北京長城飯店北京長城飯店鋼框架結構鋼框架結構,18層，層，局部局部22層。層。北京長富宮中心北京長富宮中心鋼框架結構鋼框架結構,26層，層，90.85m，89年建成。年建成。400080008000800080008000400040005800400058006200方鋼管柱工字鋼梁 鋼框架結構鋼框架結構 2、框架結構柱網(wǎng)布置：、框架結構柱網(wǎng)布置： 3、受力特征和變形變形特點：、受力特征和變形變形特點： 框架結構的側移一般由兩部分組成：框架結構的側移一般由兩部分組成：由水平力引起的傾覆力矩，使框架由水平力引起的傾覆力矩，使框架柱

4、產(chǎn)生軸向變形柱產(chǎn)生軸向變形(一側柱拉伸一側柱拉伸,另一側柱壓縮另一側柱壓縮)形成形成整體彎曲變形整體彎曲變形1；水平力水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構件產(chǎn)生剪切變形和彎曲變形，形成框架結構的引起的樓層剪力，使梁、柱構件產(chǎn)生剪切變形和彎曲變形，形成框架結構的整體剪切變形整體剪切變形2；當框架結構房屋的層數(shù)不多時，其側移主要表現(xiàn)為整體當框架結構房屋的層數(shù)不多時，其側移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。 注：框架結構屬于注：框架結構屬于柔性結構，側向變柔性結構，側向變形呈形呈“剪切型變形剪切型變形”總變形總變形整體剪切變形整體剪切變形12M2V整體彎曲

5、變形整體彎曲變形1框架結構的優(yōu)缺點：框架結構的優(yōu)缺點： 1）優(yōu)點：）優(yōu)點：建筑建筑平面布置靈活平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商，能獲得大空間（特別適用于商場、餐廳等）也可按需要隔成小房間；建筑立面容易處理；結場、餐廳等）也可按需要隔成小房間；建筑立面容易處理；結構自重較輕；計算理論比較成熟；在一定高度范圍內造價較低。構自重較輕；計算理論比較成熟；在一定高度范圍內造價較低。 2）缺點：）缺點：側向剛度較小側向剛度較小，水平荷載作用下側移較大，有時，水平荷載作用下側移較大，有時會影響正常使用；如果框架結構房屋的高寬比較大，則水平荷會影響正常使用；如果框架結構房屋的高寬比較大，則水平荷載作用

6、下的側移也較大，而且引起的傾覆作用也較大。因此，載作用下的側移也較大，而且引起的傾覆作用也較大。因此，設計時應控制房屋的高度和高寬比設計時應控制房屋的高度和高寬比。（以以1520層以下為宜層以下為宜）適用于辦公樓、教室、商場、住宅等房屋建筑適用于辦公樓、教室、商場、住宅等房屋建筑1、定義：、定義：房屋豎向承重結構全部由剪力墻組成。房屋豎向承重結構全部由剪力墻組成。 剪力墻結構平面圖剪力墻結構平面圖2.2 2.2 剪力墻結構體系及適用范圍剪力墻結構體系及適用范圍 2、剪力墻結構典型布置、剪力墻結構典型布置剪力墻形式剪力墻形式 3、受力變形特點：、受力變形特點：在豎向荷載作用下，剪力墻是在豎向荷載

7、作用下，剪力墻是受壓的薄壁柱受壓的薄壁柱；在水平荷載作用下，剪力墻則是在水平荷載作用下，剪力墻則是下端固定、上下端固定、上端自由的懸臂柱端自由的懸臂柱。注：注：1 1）剪力墻結構屬于剛性結構，對于高寬比較）剪力墻結構屬于剛性結構，對于高寬比較大的剪力墻，側向變形呈大的剪力墻，側向變形呈彎曲型彎曲型。 2 2）剪力墻結構水平承載力和）剪力墻結構水平承載力和側向剛度側向剛度均很大，均很大，側向變形較小。側向變形較小。 4 4、優(yōu)缺點：、優(yōu)缺點： 1）優(yōu)點：優(yōu)點：剪力墻結構剪力墻結構水平承載力和側向剛度水平承載力和側向剛度均很大，側向均很大，側向變形較小；房間墻面及天花板平整，層高較小，特別適用于住

8、宅、變形較小；房間墻面及天花板平整，層高較小，特別適用于住宅、賓館等建筑。（結構高度：幾十米賓館等建筑。（結構高度：幾十米 100多米；多米；30-40層）層） 2）缺點：缺點：結構自重較大；建筑結構自重較大；建筑平面布置局限性平面布置局限性大，較難獲大，較難獲得大的建筑空間（一般剪力墻間距得大的建筑空間（一般剪力墻間距38m）。）。適用于旅館、住宅等房屋建筑適用于旅館、住宅等房屋建筑框支剪力墻結構：框支剪力墻結構： 1）框支剪力墻結構（底部大空間剪力墻結構）框支剪力墻結構（底部大空間剪力墻結構）：將剪力墻結構房屋的底層：將剪力墻結構房屋的底層或底部幾層做成框架，這種結構亦稱為帶轉換層高層建筑

9、結構?；虻撞繋讓幼龀煽蚣?，這種結構亦稱為帶轉換層高層建筑結構。 2）破壞特點：帶轉換層高層建筑結構在其轉換層）破壞特點：帶轉換層高層建筑結構在其轉換層上、下層間側向剛度發(fā)生上、下層間側向剛度發(fā)生突變，形成柔性底層或底部，突變，形成柔性底層或底部，在地震作用下易遭破壞甚至倒塌。在地震作用下易遭破壞甚至倒塌。3）布置原則：在底部大空間剪力墻結構中，一般應把落地剪力墻布置在兩端）布置原則：在底部大空間剪力墻結構中，一般應把落地剪力墻布置在兩端或中部，并將縱、橫向墻或中部，并將縱、橫向墻圍成筒體圍成筒體；另外，還應采取增大墻體厚度、提高混凝；另外，還應采取增大墻體厚度、提高混凝土強度等措施加大落地墻體

10、的側向剛度，使上、下部側向剛度差別盡量小。土強度等措施加大落地墻體的側向剛度，使上、下部側向剛度差別盡量小。跳層剪力墻結構跳層剪力墻結構 ： 將剪力墻與柱隔層交替布置，相鄰兩片剪力墻面隔層互相錯開，這樣既可將剪力墻與柱隔層交替布置，相鄰兩片剪力墻面隔層互相錯開，這樣既可以獲得較大空間，又可以避免柱的軟弱層。以獲得較大空間，又可以避免柱的軟弱層。廣州白云賓館廣州白云賓館33層，層，112.45米，剪力墻結米，剪力墻結構，構，1976年建成，國內首年建成，國內首棟百米高層。棟百米高層。360040008000800066000300036000300066000800080004000360070

11、000785078502300北京國際飯店北京國際飯店1987年建成，年建成，27層，底層層高層，底層層高5m，標準值層層高，標準值層層高2.9m，總高度總高度104m，剪力墻厚度為，剪力墻厚度為200600mm。2.3 框架框架-剪力墻結構體系及適用范圍剪力墻結構體系及適用范圍 剪力墻剪力墻剪力墻剪力墻框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁剪力墻剪力墻剪力墻剪力墻1 1、定義：、定義：為了充分發(fā)揮框架結構平面布置靈活和剪力墻結構側向剛度大為了充分發(fā)揮框架結構平面布置靈活和剪力墻結構側向剛度大的特點，當建筑物需要有較大空間，且高度超過了框架結構的合理高的特點，當建筑物需要有較大空間，且高度超過了

12、框架結構的合理高度時，可采用度時，可采用框架和剪力墻共同工作框架和剪力墻共同工作的結構體系。的結構體系。 2、受力變形特點：、受力變形特點： 框架框架-剪力墻結構體系以框架為主，并布置一定數(shù)量的剪力墻，通過水平剛度很大剪力墻結構體系以框架為主，并布置一定數(shù)量的剪力墻，通過水平剛度很大的樓蓋將二者聯(lián)系在一起共同抵抗水平荷載。其中剪力墻承擔大部分水平荷載，框架只的樓蓋將二者聯(lián)系在一起共同抵抗水平荷載。其中剪力墻承擔大部分水平荷載，框架只承擔較小的一部分。承擔較小的一部分。 注：在水平荷載作用下，注：在水平荷載作用下，框架的側向變形屬剪切型框架的側向變形屬剪切型，層間側移自上而下逐層增大層間側移自上

13、而下逐層增大；剪力墻的剪力墻的側向變形一般是彎曲型側向變形一般是彎曲型，其，其層間側移自上而下逐層減小層間側移自上而下逐層減小。當框架與剪力墻通過。當框架與剪力墻通過樓蓋形成框架樓蓋形成框架-剪力墻結構時，各層樓蓋因其巨大的水平剛度使框架與剪力墻的變形協(xié)剪力墻結構時，各層樓蓋因其巨大的水平剛度使框架與剪力墻的變形協(xié)調一致，其側向變形介于剪切型與彎曲型之間，調一致，其側向變形介于剪切型與彎曲型之間，一般屬于彎剪型一般屬于彎剪型。框架框架剪力墻剪力墻框架框架- -剪力墻剪力墻高度高度水平位移水平位移3、優(yōu)點：、優(yōu)點： 兼有框架和剪力墻的優(yōu)點，比兼有框架和剪力墻的優(yōu)點，比框架結構框架結構的水平承載力

14、和側向剛度都有很大提高，比的水平承載力和側向剛度都有很大提高，比剪力墻剪力墻結構布置靈活，可應用于結構布置靈活，可應用于1020 層的辦公樓、教學樓、醫(yī)院和賓館等建筑。層的辦公樓、教學樓、醫(yī)院和賓館等建筑。4、框架、框架-剪力墻結構中剪力墻的數(shù)量和布置：剪力墻結構中剪力墻的數(shù)量和布置： 1）剪力墻的數(shù)量：不宜過多，以滿足側向位移限值為宜。）剪力墻的數(shù)量：不宜過多，以滿足側向位移限值為宜。 2）剪力墻的布置：不宜過長；不宜少于）剪力墻的布置：不宜過長；不宜少于3道，剪力墻在結構底部所承擔的地震彎道，剪力墻在結構底部所承擔的地震彎矩值應不小于總地震彎矩值的矩值應不小于總地震彎矩值的50%。5、布置

15、剪力墻位置時要注意：、布置剪力墻位置時要注意： 1）抗需設計時，剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度接近；）抗需設計時，剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度接近； 2）對稱布置，減小側向力作用下結構的扭轉效應；）對稱布置，減小側向力作用下結構的扭轉效應； 3）貫通建筑物的全高。使剛度沿高度連續(xù)均勻，避免剛度突變，剪力墻開）貫通建筑物的全高。使剛度沿高度連續(xù)均勻，避免剛度突變，剪力墻開洞時，洞口上下對齊；洞時，洞口上下對齊； 4）在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間或平面形狀變化及豎向荷載較大）在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間或平面形狀變化及豎向荷載較大的部位等位置布置剪力墻。的部位等位

16、置布置剪力墻。 5）兩個方向的剪力墻應盡可能組成）兩個方向的剪力墻應盡可能組成L形、形、T形和井筒等形式，使一個方向形和井筒等形式，使一個方向的墻成為另一方向墻的翼墻，增大抗側、抗扭剛度。的墻成為另一方向墻的翼墻，增大抗側、抗扭剛度。 框架框架剪力墻結構體系剪力墻結構體系94000=36000750075002000北京民族飯店北京民族飯店 59年建成，12層框架剪力墻結構。 當建筑物高度超過當建筑物高度超過40-50層時，要采用抗側剛度更大的結構體系層時，要采用抗側剛度更大的結構體系筒體結筒體結構體系是指由一個或幾個筒體作為豎向承重結構的高層建筑結構體系構體系是指由一個或幾個筒體作為豎向承重

17、結構的高層建筑結構體系筒體結構平面圖筒體結構平面圖筒體結構體系筒體結構體系1、筒體結構體系分類：、筒體結構體系分類：框筒結構、桁架筒、筒中筒結構、框架核心筒結構、多重框筒結構、桁架筒、筒中筒結構、框架核心筒結構、多重筒結構和束筒結構等。筒結構和束筒結構等。 a）實腹筒：鋼筋混凝土剪力墻圍成的筒體。）實腹筒：鋼筋混凝土剪力墻圍成的筒體。 b）框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框）框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框 架圍成的筒體。架圍成的筒體。 c）桁架筒：將筒體的四壁）桁架筒：將筒體的四壁 做成桁架，就形成桁架筒。做成桁架，就形成桁架

18、筒。2、框筒結構體系、框筒結構體系 不設內部支撐式墻體，僅靠懸臂筒體的作用來抵抗水平力，為了減小樓不設內部支撐式墻體，僅靠懸臂筒體的作用來抵抗水平力，為了減小樓板和梁的跨度，在板和梁的跨度，在框筒框筒中部可設置一些中部可設置一些柱子柱子。這些柱子僅用來承受豎向荷載，。這些柱子僅用來承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。不考慮其承受水平荷載。注：注：1）空間性能：）空間性能：按材料力學計算其應力分布特點。按材料力學計算其應力分布特點。 2）剪力滯后現(xiàn)象：）剪力滯后現(xiàn)象：對于框筒結構，在翼緣框架中，遠離腹板框架的各柱軸力對于框筒結構，在翼緣框架中，遠離腹板框架的各柱軸力愈來愈小；在腹板框架中，遠離翼

19、緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規(guī)律遞愈來愈??；在腹板框架中，遠離翼緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規(guī)律遞減的要快。上述現(xiàn)象稱減的要快。上述現(xiàn)象稱為剪力滯后。為剪力滯后。 筒體筒體最主要的受力特點是它的空間性能，在水平荷載作用下，筒體可視為下端固定、最主要的受力特點是它的空間性能，在水平荷載作用下，筒體可視為下端固定、頂端自由的懸臂構件。頂端自由的懸臂構件。翼緣框架翼緣框架 腹板框架腹板框架實際應力分布實際應力分布翼緣框架翼緣框架腹腹板板框框架架腹腹板板框框架架翼緣框架翼緣框架荷載作用方向荷載作用方向材料力學解答材料力學解答實際應力分布實際應力分布材料力學解答材料力學解答角柱處應力較角柱處應力

20、較大大中部應力較小中部應力較小 3）產(chǎn)生剪力滯后現(xiàn)象的原因：框筒中各柱之間存在剪力，剪力使聯(lián)系柱）產(chǎn)生剪力滯后現(xiàn)象的原因：框筒中各柱之間存在剪力，剪力使聯(lián)系柱子的窗裙梁產(chǎn)生剪切變形，從而使柱之間的軸力傳遞減弱。子的窗裙梁產(chǎn)生剪切變形，從而使柱之間的軸力傳遞減弱。 4）框筒中剪力滯后現(xiàn)象愈嚴重，參與受力的翼緣框架柱愈少，空間受力）框筒中剪力滯后現(xiàn)象愈嚴重，參與受力的翼緣框架柱愈少，空間受力性能愈弱性能愈弱 5）如何減少剪力滯后：）如何減少剪力滯后： （1）要求設計密柱深梁；（）要求設計密柱深梁；（2）建筑平面應接近方形；）建筑平面應接近方形； （3）結構高寬比宜大于）結構高寬比宜大于3，高度不小

21、于，高度不小于60m；（；（4）樓板的整體性好。）樓板的整體性好。4、優(yōu)缺點：、優(yōu)缺點： 筒體結構具有很大的側向剛度及水平承載力，并具有很好的抗扭剛度。筒體結構具有很大的側向剛度及水平承載力，并具有很好的抗扭剛度。 框架框架筒體結構體系筒體結構體系南京金陵飯店南京金陵飯店3737層，層，108108米，框架米，框架- -筒體筒體結構，結構，19831983年建成年建成。廣州中信大廈廣州中信大廈37層，322米高，97年建成上海金茂大廈上海金茂大廈 框架部分采用框架部分采用鋼骨混凝土，鋼骨混凝土，88層，層，421米米深圳地王大廈深圳地王大廈68層，層，325m，框架部分為鋼結框架部分為鋼結構，

22、構，96年建成。年建成。馬來西亞雙塔樓馬來西亞雙塔樓88層，層，450米，框米，框筒結構，筒結構，1996年建成。年建成。 3、桁架式筒體、桁架式筒體為了盡量減少剪力滯后效應，外筒的四周需進一步加強，桁架筒體就是在為了盡量減少剪力滯后效應，外筒的四周需進一步加強，桁架筒體就是在房屋四周的外柱之間用巨大的房屋四周的外柱之間用巨大的斜撐連接做成桁架斜撐連接做成桁架，這樣剪力主要有斜撐而不，這樣剪力主要有斜撐而不是窗裙梁承擔，斜撐主要在軸向直接承受水平側向力，也作為斜柱支承豎向是窗裙梁承擔，斜撐主要在軸向直接承受水平側向力，也作為斜柱支承豎向載荷。比框筒更節(jié)省材料。載荷。比框筒更節(jié)省材料。 4、筒中

23、筒結構體系、筒中筒結構體系一般用一般用實腹筒實腹筒做內筒，做內筒，框筒或桁架框筒或桁架筒做外筒。內筒可集中布置電梯、樓梯、筒做外筒。內筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等。豎向管道等?？蛲部蛲驳膫认蜃冃我缘膫认蜃冃我约羟凶冃渭羟凶冃螢橹?，為主，內筒內筒一般以一般以彎曲變彎曲變形為主，形為主，二者通過樓板聯(lián)系，共同抵抗水平荷載，其協(xié)同工作原理與框架二者通過樓板聯(lián)系，共同抵抗水平荷載，其協(xié)同工作原理與框架-剪力墻結構剪力墻結構類似。類似。筒中筒結構筒中筒結構 筒中筒結構布置原則（同框筒結構筒中筒結構布置原則（同框筒結構）：）： (1) 要求設計密柱深梁；要求設計密柱深梁；(2) 建筑平面應接近方形；

24、建筑平面應接近方形； (3) 結構高寬比宜大于結構高寬比宜大于3，高度不小于，高度不小于60m； (4) 內筒與外筒之間的距離以內筒與外筒之間的距離以10-16米為宜；米為宜； (5) 在底層，需要減少柱子數(shù)量，加大柱距以方便設出入口。但在稀柱層與密柱在底層，需要減少柱子數(shù)量，加大柱距以方便設出入口。但在稀柱層與密柱 層之間要設置轉換層。層之間要設置轉換層。 5、成束筒結構體系、成束筒結構體系成束筒是由若干成束筒是由若干單筒集成一體成束單筒集成一體成束狀，形成空間剛度極大的抗側力結構。自下而上狀，形成空間剛度極大的抗側力結構。自下而上逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法，使高層建筑結構更加經(jīng)濟合理。但這

25、些逐漸減少的筒逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法，使高層建筑結構更加經(jīng)濟合理。但這些逐漸減少的筒體結構，應對稱于建筑物的平面中心。體結構，應對稱于建筑物的平面中心。美國西爾斯大廈美國西爾斯大廈110層，層，443米，束筒鋼結構，米，束筒鋼結構，1974年年建成。建成。150層5166層6790層91層以上6 6 框架框架- -核心筒結構體系核心筒結構體系 （1）定義：）定義：由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結構。由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結構。 （2）受力變形特點：）受力變形特點： 筒體主要承擔水平荷載，框架主要承擔豎向荷載。筒體主要承擔水平荷載，框架主要承擔豎向荷載。結構兼有框架結

26、構與筒結構兼有框架結構與筒體結構兩者的優(yōu)，建筑平面布置靈活便于設置大房間，又具有較大的側向剛度體結構兩者的優(yōu)，建筑平面布置靈活便于設置大房間，又具有較大的側向剛度和水平承載力，其受力和變形特點與框架和水平承載力，其受力和變形特點與框架-剪力墻結構類似。剪力墻結構類似。（3 3）與筒中筒結構的區(qū)別：）與筒中筒結構的區(qū)別： 1 1）筒中筒結構具有）筒中筒結構具有良好的空間性能良好的空間性能；框架；框架- -核心筒結構按核心筒結構按平面結構平面結構進行分析。進行分析。 2 2）框架一核心筒結構的抗側剛度）框架一核心筒結構的抗側剛度遠小于遠小于筒中筒結構。筒中筒結構。 3 3）筒中筒結構中）筒中筒結構

27、中抵抗剪力以實腹筒抵抗剪力以實腹筒為主，抵為主，抵抗傾覆力矩則抗傾覆力矩則以外框筒以外框筒為主；框架一核心筒結構中為主；框架一核心筒結構中實腹筒成為主要抗側力部實腹筒成為主要抗側力部分。分。 7、巨型結構、巨型結構利用筒體作為柱子，在各筒體之間利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型梁相連，筒體和巨型每隔數(shù)層用巨型梁相連，筒體和巨型梁即構成巨型框架。巨型框架具有很梁即構成巨型框架。巨型框架具有很大的承載能力和側向剛度。大的承載能力和側向剛度。由于它可以看作是由兩級框架組成，由于它可以看作是由兩級框架組成，第一級為巨型框架，是承載的主體；第一級為巨型框架，是承載的主體；第二級是位于巨型框架單

28、元內的輔助第二級是位于巨型框架單元內的輔助框架（只承受豎向荷載），也起承載框架（只承受豎向荷載），也起承載作用。作用。因此，這種結構是具有兩道抗因此，這種結構是具有兩道抗震防線的抗震結構，具有良好的抗震震防線的抗震結構，具有良好的抗震性能。性能。小框架小框架巨型梁巨型梁巨型柱巨型柱主框架次框架 3次框架 2次框架 1 巨型框架結構巨型框架結構 巨型桁架結構巨型桁架結構整座大樓采用由八片平面支撐和整座大樓采用由八片平面支撐和五根型鋼混凝土柱所組成的混合五根型鋼混凝土柱所組成的混合結構結構“大型立體支撐體系大型立體支撐體系”， 1、最大適用高度（參考課本）、最大適用高度（參考課本） （1）混凝土結

29、構）混凝土結構 高層建筑的高度一般是指高層建筑的高度一般是指從室外地面至檐口或主要屋面的距離，從室外地面至檐口或主要屋面的距離，不包括局部突不包括局部突出屋面的樓電梯間、水箱間、構架等高度。出屋面的樓電梯間、水箱間、構架等高度。 級高度級高度的鋼筋混凝土高層建筑是指符合的鋼筋混凝土高層建筑是指符合（高規(guī)）（高規(guī)）表表 4.2.2-1 高度限值的建筑，也高度限值的建筑，也是目前數(shù)量最多，應用最廣泛的建筑；是目前數(shù)量最多，應用最廣泛的建筑； 表4.2.2-12.9 抗側力結構體系的適用高度及高寬比抗側力結構體系的適用高度及高寬比表表4.2.2-24.2.2-2（2）鋼結構）鋼結構 見見高層民用建筑

30、鋼結構技術規(guī)程高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程JGJ99-98表表1.0.2級高度級高度的高層建筑是指較高的（其高度超過表的高層建筑是指較高的（其高度超過表 4.2.2-1 規(guī)定的高度）、設計上有嚴格規(guī)定的高度）、設計上有嚴格要求高層建筑，其最大適用高度應符合表要求高層建筑，其最大適用高度應符合表4.2.2-2 的規(guī)定。的規(guī)定。（3）混合結構）混合結構 見見高規(guī)高規(guī)JGJ 3-2002表表11.1.2 2、適用的最大高寬比（參考課本）、適用的最大高寬比（參考課本） 房屋的房屋的高寬比高寬比愈大，水平荷載作用下的側移愈大，抗傾覆作用的能力愈小。因此，愈大，水平荷載作用下的側移愈大，抗傾覆作用的能力愈小

31、。因此，應控制房屋的高寬比，避免設計高寬比很大的建筑物。應控制房屋的高寬比，避免設計高寬比很大的建筑物。 房屋的寬度房屋的寬度指房屋平面輪廓邊緣的最小寬度尺寸指房屋平面輪廓邊緣的最小寬度尺寸表4.2.3-1表4.2.3-2一、結構總體布置原則一、結構總體布置原則2.10 2.10 建筑體形和結構總體布置建筑體形和結構總體布置高層建筑結構設計，除了要根據(jù)建筑高度、抗震設防烈度等合理選擇高層建筑結構設計，除了要根據(jù)建筑高度、抗震設防烈度等合理選擇結結構材料、抗側力結構體系構材料、抗側力結構體系外，要特別重視外，要特別重視建筑體形和結構總體布置建筑體形和結構總體布置。 通常在初步設計由建筑設計選擇，

32、但平面、體型的選擇必須在綜合考慮通常在初步設計由建筑設計選擇，但平面、體型的選擇必須在綜合考慮使用、建筑美觀、結構合理及便于施工等因素后才能確定。由于高層建筑使用、建筑美觀、結構合理及便于施工等因素后才能確定。由于高層建筑中保證結構安全、經(jīng)濟合理等比低層更為突出，中保證結構安全、經(jīng)濟合理等比低層更為突出，結構布置與選型結構布置與選型更受重視。更受重視。結構選型與布置結構選型與布置是結構設計的關鍵，遠比內力分析重要得多。是結構設計的關鍵，遠比內力分析重要得多。 較為復雜的多、高層建筑結構：設計應合理、經(jīng)濟，但復雜部位無法較為復雜的多、高層建筑結構：設計應合理、經(jīng)濟，但復雜部位無法精確計算，抗震情

33、況影響因素多，精確計算更加困難，安全與否往往無法精確計算，抗震情況影響因素多，精確計算更加困難，安全與否往往無法用力學分析解決，因此特別需要注重用力學分析解決，因此特別需要注重概念設計概念設計。書上實例書上實例 （1）對一些難以作出精確力學分析或在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題需要由）對一些難以作出精確力學分析或在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題需要由工程師進行工程師進行“概念概念”分析分析，以便采用相應措施。這些概念和經(jīng)驗要貫穿在，以便采用相應措施。這些概念和經(jīng)驗要貫穿在方案確定及結構布置的過程中，也要體現(xiàn)在計算簡圖、計算結果的處理中，方案確定及結構布置的過程中，也要體現(xiàn)在計算簡圖、計算結果的處理中，還應

34、對確定薄弱部位、加強構造配筋。例如加強構件構造配筋。還應對確定薄弱部位、加強構造配筋。例如加強構件構造配筋。 （2）帶有一定經(jīng)驗性，是對具體經(jīng)驗和教訓的總結。）帶有一定經(jīng)驗性，是對具體經(jīng)驗和教訓的總結。 （3）內容十分豐富，事實證明為有效的方法。）內容十分豐富，事實證明為有效的方法。1、概念設計特點：、概念設計特點：綜合運用概念設計的原則，搞好結構總體布置。綜合運用概念設計的原則，搞好結構總體布置。 3、控制結構高寬比、控制結構高寬比H/B 2、房屋的適用高度、房屋的適用高度 二、二、 結構平面布置（參考課本）結構平面布置（參考課本） 1、基本要求、基本要求 高層建筑的結構平面布置，應有利于抵

35、抗水平荷載和豎向荷載，受力明確，傳力高層建筑的結構平面布置，應有利于抵抗水平荷載和豎向荷載，受力明確，傳力直接，力求均勻對稱，減少扭轉的影響。直接，力求均勻對稱，減少扭轉的影響。 1) 在高層建筑的一個獨立結構單元內，在高層建筑的一個獨立結構單元內，宜使結構平面形狀簡單、規(guī)則，剛度和承宜使結構平面形狀簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻載力分布均勻。 不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。 2）高層建筑）高層建筑宜選用風作用效應較小的平面形狀。宜選用風作用效應較小的平面形狀。對抗風有利的平面形狀對抗風有利的平面形狀是是簡單、規(guī)則的凸平面簡單、規(guī)則的凸平面。例如：圓形、正多邊形

36、、橢圓形、鼓形等平面。對。例如：圓形、正多邊形、橢圓形、鼓形等平面。對抗風不利的平面是有抗風不利的平面是有較多凹、凸的復雜平面形狀較多凹、凸的復雜平面形狀，如形，形、形、弧，如形，形、形、弧形等平面。形等平面。 對抗風有利的平面形狀對抗風有利的平面形狀 3）抗震設計的級高度鋼筋混凝土高層建筑，）抗震設計的級高度鋼筋混凝土高層建筑，其平面布置宜簡單、規(guī)則、對稱，其平面布置宜簡單、規(guī)則、對稱， 減少偏心減少偏心；平面長度；平面長度 L 不宜過長，突出部分長度不宜過長，突出部分長度 l 不宜過大；不采用不宜過大；不采用角部重疊角部重疊或或細腰形細腰形平面圖形。平面圖形。4) 抗震設計的級高度鋼筋混凝

37、土高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層抗震設計的級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，建筑，其平面布置應簡單、規(guī)則，減少偏心其平面布置應簡單、規(guī)則，減少偏心。注：級高度鋼筋混凝土高層建筑和混合結構高層建筑的最大適用高度較高，注：級高度鋼筋混凝土高層建筑和混合結構高層建筑的最大適用高度較高，復雜高層建筑的豎向布置已不規(guī)則，這些結構的地震反應較大，故對其平面布復雜高層建筑的豎向布置已不規(guī)則，這些結構的地震反應較大，故對其平面布置的規(guī)則性置的規(guī)則性應要求更嚴一些。應要求更嚴一些。5) 結構平面布置應減少扭轉的影響。結構平面布置應減少扭轉的影響。平面不規(guī)則、質量中心與剛度中心偏心平

38、面不規(guī)則、質量中心與剛度中心偏心較大和抗扭剛度太弱的結構，其震害嚴重。較大和抗扭剛度太弱的結構，其震害嚴重。注：對結構的扭轉效應從以下兩個方面加以限制：注：對結構的扭轉效應從以下兩個方面加以限制：（1）限制結構平面布置的不規(guī)則性，避免質心與剛心存在過大的偏心。）限制結構平面布置的不規(guī)則性，避免質心與剛心存在過大的偏心。（2）結構的抗扭剛度不能太弱。）結構的抗扭剛度不能太弱。2、對樓板開洞的限制（略）、對樓板開洞的限制（略） 三、三、 結構豎向布置結構豎向布置 高層建筑結構的承載力和剛度高層建筑結構的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小，變化宜均勻、連續(xù)宜自下而上逐漸減小，變化宜均勻、連續(xù),不應突變。

39、豎不應突變。豎向布置應符合下列要求：向布置應符合下列要求：1）豎向）豎向宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內收宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內收；側向剛度宜下大上小，逐漸均勻側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化；變化；不應采用豎向布置嚴重不規(guī)則的結構。不應采用豎向布置嚴重不規(guī)則的結構。不規(guī)則的立不規(guī)則的立面形態(tài)面形態(tài)抵抗側向力的抵抗側向力的結構布置不當結構布置不當側向剛度變化側向剛度變化2）抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向 剛度的剛度的 70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的或其上相鄰三層側向剛度平均值的 8

40、0%。 注：樓層的側向剛度可取該樓層剪力與該樓層層間側移的比值。注：樓層的側向剛度可取該樓層剪力與該樓層層間側移的比值。3) 為防止結構出現(xiàn)薄弱層，為防止結構出現(xiàn)薄弱層，A 級高度高級高度高層建筑樓層層間的受剪承載力不層建筑樓層層間的受剪承載力不宜宜小于其小于其上一層受剪承載力的上一層受剪承載力的80%，不，不應應小于其上小于其上一層受剪承載力的一層受剪承載力的65%；B 級高度高層建級高度高層建筑樓層層間的受剪承載力不筑樓層層間的受剪承載力不宜宜小于其上一小于其上一層受剪承載力的層受剪承載力的 75%。4) 抗震設計時抗震設計時,結構豎向抗側力構件宜上、下連續(xù)貫通。結構豎向抗側力構件宜上、下

41、連續(xù)貫通。,10.8y iy iVV, y iV,1y iV圖圖2-37 2-37 豎向抗側力結構屈服豎向抗側力結構屈服抗剪強度非均勻化抗剪強度非均勻化5）當結構上部樓層相對于下部樓層有收進、或外挑時，應滿足：）當結構上部樓層相對于下部樓層有收進、或外挑時，應滿足： 當上部樓層有收進，且當上部樓層有收進，且 H1/H之比大于之比大于 0.2 時，時，B1不宜小于不宜小于B的的 0.75 倍；倍； 當上部樓層有外挑時，當上部樓層有外挑時，B不宜小于上部樓層水平尺寸不宜小于上部樓層水平尺寸B1的的0.9倍，且水倍，且水 平平外挑尺寸外挑尺寸a不宜大于不宜大于4m。6）高層建筑設置地下室，可利用土體

42、的側壓力）高層建筑設置地下室，可利用土體的側壓力防止水平力作用下防止水平力作用下結構的滑移、傾覆，減輕地震作用對上部結構的影響；還可降低地結構的滑移、傾覆，減輕地震作用對上部結構的影響；還可降低地基的附加壓力，提高地基的承載能力。基的附加壓力，提高地基的承載能力。震害經(jīng)驗也表明，有地下室震害經(jīng)驗也表明，有地下室的高層建筑，其震害明顯減輕。的高層建筑，其震害明顯減輕。 因此，高層建筑宜設地下室，而且同一結構單元應全部設置地因此，高層建筑宜設地下室，而且同一結構單元應全部設置地下室，不宜采用部分地下室，地下室應有相同的埋深。下室，不宜采用部分地下室，地下室應有相同的埋深。四、四、 不規(guī)則結構不規(guī)則

43、結構 （了解）（了解）1、變形縫的定義和作用、變形縫的定義和作用1）縫的分類：）縫的分類：溫度縫（伸縮縫）、沉降縫和防震縫。溫度縫（伸縮縫）、沉降縫和防震縫。 2）設縫的優(yōu)缺點：）設縫的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：用縫將復雜建筑分為規(guī)則的部分，或減小溫度應力。優(yōu)點：用縫將復雜建筑分為規(guī)則的部分，或減小溫度應力。 缺點：影響建筑使用功能；立面處理不便；基礎防水不易處理等。缺點：影響建筑使用功能；立面處理不便；基礎防水不易處理等。）趨勢：）趨勢： 目前趨勢是避免設縫，目前趨勢是避免設縫， 或盡可能少設縫。或盡可能少設縫。2.11 2.11 變形縫的設置變形縫的設置2 2、伸縮縫、伸縮縫( (溫度縫溫度縫) )

44、為防止結構因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫，常隔一定的距離為防止結構因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫，常隔一定的距離設縫將建筑分開，設縫將建筑分開，此縫稱為伸縮縫此縫稱為伸縮縫。高層規(guī)程高層規(guī)程規(guī)定了伸縮縫的最規(guī)定了伸縮縫的最大間距。大間距。不設伸縮縫的措施：不設伸縮縫的措施：（1）增加頂層、底層、山墻等部位的配筋）增加頂層、底層、山墻等部位的配筋;（2）采用有效隔熱措施采用有效隔熱措施 ;（3）使用混凝土添加劑等減少收縮）使用混凝土添加劑等減少收縮;（4）施工中）施工中預留后澆帶；（預留后澆帶；（5）上部改變結構形式或局部）上部改變結構形式或局部(頂部）設伸縮縫頂部）設伸縮縫;（）（）增大樓

45、板配筋或采用預應力樓板等。增大樓板配筋或采用預應力樓板等。注：注：(1)施工后澆帶的作用在于減小混凝土的收縮應力，提高建筑物對溫度應施工后澆帶的作用在于減小混凝土的收縮應力，提高建筑物對溫度應力的耐受能力，并不直接減少溫度應力。力的耐受能力，并不直接減少溫度應力。 (2)后澆帶，應通過建筑物的整個橫截面，將全部墻、梁和樓板分開；在后澆后澆帶，應通過建筑物的整個橫截面，將全部墻、梁和樓板分開；在后澆帶處，板、墻鋼筋應采用搭接接頭帶處，板、墻鋼筋應采用搭接接頭(如上圖如上圖)，梁主筋可不斷開；后澆帶應從結構，梁主筋可不斷開；后澆帶應從結構受力較小的部位曲折通過，不宜在同一平面內通過；一般情況下，后

46、澆帶可設受力較小的部位曲折通過，不宜在同一平面內通過；一般情況下，后澆帶可設在框架梁和樓板的在框架梁和樓板的 1/3 跨處，設在剪力墻洞口上方連梁跨中或內外墻連接處?？缣?，設在剪力墻洞口上方連梁跨中或內外墻連接處。3 3、沉降縫、沉降縫（1）設縫：高層建筑的主體結構周圍常設置裙房，它們與主體）設縫：高層建筑的主體結構周圍常設置裙房，它們與主體結構的重量相差懸殊，會產(chǎn)生相當大的結構的重量相差懸殊，會產(chǎn)生相當大的沉降差沉降差。這時可用沉降縫。這時可用沉降縫將二者分成獨立的結構單元，使各部分自由沉降。將二者分成獨立的結構單元，使各部分自由沉降。（2）不設縫：需采取以下措施：）不設縫：需采取以下措施：

47、 A、采用樁基，樁支承在基巖上；或采取減少沉降的有效措施、采用樁基，樁支承在基巖上；或采取減少沉降的有效措施并經(jīng)計算，沉降差在允許范圍內。并經(jīng)計算，沉降差在允許范圍內。 B、樓與裙房采用不同的基礎形式。、樓與裙房采用不同的基礎形式。 C、先施工主樓，后施工裙房，使兩者最終沉降量一致。、先施工主樓，后施工裙房，使兩者最終沉降量一致。 D、將裙房坐在懸挑基礎上。、將裙房坐在懸挑基礎上。4 4、防震縫、防震縫（1）設縫的優(yōu)點：）設縫的優(yōu)點：地震作用下，復雜高層結構會產(chǎn)生地震作用下，復雜高層結構會產(chǎn)生扭轉及復雜扭轉及復雜的振動形式，并在的振動形式，并在房屋的連接薄弱部位造成損壞，宜通過設縫將復雜建筑分

48、為規(guī)則建房屋的連接薄弱部位造成損壞，宜通過設縫將復雜建筑分為規(guī)則建筑。筑。（2）設縫的缺點：）設縫的缺點：地震作用時，防震縫兩側的房屋很容易發(fā)生碰幢而造成震害。地震作用時，防震縫兩側的房屋很容易發(fā)生碰幢而造成震害。（3）防震縫寬度）防震縫寬度為防止縫兩側建筑的碰撞，縫必須留有足夠的寬度。防震縫最小為防止縫兩側建筑的碰撞，縫必須留有足夠的寬度。防震縫最小寬度為：寬度為：框架結構：高度框架結構：高度15時，取時，取70mm；15時，每增加時，每增加25m，加寬加寬20mm；框架框架-剪力墻結構：取上述規(guī)定的剪力墻結構：取上述規(guī)定的70%,但不小于但不小于70mm。剪力墻結構：取框架結構的剪力墻結構

49、：取框架結構的50%，但不小于，但不小于70mm?？p兩側結構體系不同時，縫寬按不利的結構類型確定?？p兩側結構體系不同時，縫寬按不利的結構類型確定?？p兩側的房屋高度不同時，防震縫寬度應按較低房屋高度確定。縫兩側的房屋高度不同時，防震縫寬度應按較低房屋高度確定。（4）抗震設防的建筑，其伸縮縫，沉降縫寬度均應符合防震）抗震設防的建筑，其伸縮縫，沉降縫寬度均應符合防震縫寬度的要求?？p寬度的要求。（5）在相鄰的高、低結構之間設置防震縫時，不應采取牛腿）在相鄰的高、低結構之間設置防震縫時，不應采取牛腿托梁的做法設置防震縫。托梁的做法設置防震縫。（6）防震縫宜沿房屋全高設置；地下室、基礎可不設防震縫，）防震

50、縫宜沿房屋全高設置；地下室、基礎可不設防震縫，但在與上部防震縫對應處要加強構造與連接。但在與上部防震縫對應處要加強構造與連接。問題：問題：三縫的主要區(qū)別？什么情況下設置？不設縫時應采取什么措施？三縫的主要區(qū)別？什么情況下設置？不設縫時應采取什么措施？注：必要時可以三縫合一。注：必要時可以三縫合一。沉降縫沉降縫伸縮縫伸縮縫防震縫防震縫避免地震時結構間的相互碰撞避免地震時結構間的相互碰撞避免主體與裙房過大的沉降差避免主體與裙房過大的沉降差減小結構溫度應力減小結構溫度應力六、基礎設計一般原則、基礎埋置深度及基礎形式六、基礎設計一般原則、基礎埋置深度及基礎形式 高層建筑基礎占的工程量大、造價高、消耗的

51、材料多，對建筑物施工工高層建筑基礎占的工程量大、造價高、消耗的材料多，對建筑物施工工期也影響很大。一般期也影響很大。一般9-16層民用高層住宅的工期占總工期的層民用高層住宅的工期占總工期的1/3左右，造價左右，造價也占總造價的也占總造價的1/3左右。因此，基礎設計對高層建筑的經(jīng)濟技術指標有較大左右。因此，基礎設計對高層建筑的經(jīng)濟技術指標有較大的影響。的影響?；A設計應滿足要求：基礎設計應滿足要求： 1）沉降：基礎的總沉降量和差異沉降量滿足規(guī)范規(guī)定的允許值；）沉降：基礎的總沉降量和差異沉降量滿足規(guī)范規(guī)定的允許值； 2）承載力：滿足天然地基或復合地基承載力及樁基承載力的要求；）承載力：滿足天然地基

52、或復合地基承載力及樁基承載力的要求； 3）防水：地下結構滿足建筑防水的要求；）防水：地下結構滿足建筑防水的要求； 4）影響：盡可能避免或減輕對毗鄰房屋或市政設施的影響；）影響：盡可能避免或減輕對毗鄰房屋或市政設施的影響； 5）經(jīng)濟：應考慮綜合經(jīng)濟效益，不僅考慮基礎本身的用料和造價，還）經(jīng)濟：應考慮綜合經(jīng)濟效益，不僅考慮基礎本身的用料和造價，還 應考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。應考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。1 1、基礎形式、基礎形式（1）單柱基礎（柱下獨立基礎）：單柱基礎（柱下獨立基礎）：僅適用于層數(shù)不多、地基土較好的框架僅適用于層數(shù)不多、地基土較好的框架結構。當抗震要求較高，或土質不均勻，或埋置深度較大時，可在單柱基礎結構。當抗震要求較高，或土質不均勻，或埋置深度較大時，可在單柱基礎間設置拉梁間設置拉梁（如（如圖圖a)。 （2）交叉式條形基礎：交叉式條形基礎：或一個方向為條形基礎，另一方向設置拉梁。交叉或一個方向為條形基礎，另一方向設置拉梁。交叉式條形基礎的整體性比單柱基礎好，可增加上部框架的整體性，也可直接支式條形基礎的整體性比單柱基礎好，可增加上部框架的整體性，也可直接支承由墻體傳來的荷載承由墻體傳來的荷載（圖圖b）。 高層建筑的重量大，傾覆力矩也較大。為