2高層建筑結(jié)構(gòu)方案

1、第二章高層建筑結(jié)構(gòu)方案1本章主要內(nèi)容一、高層建筑結(jié)構(gòu)體系二、高層建筑總體布置三、高層建筑的基礎(chǔ)形式2高層建筑結(jié)構(gòu)體系1. 框架結(jié)構(gòu)2. 剪力墻結(jié)構(gòu)3. 框架剪力墻結(jié)構(gòu)4. 框筒和筒中筒結(jié)構(gòu)5. 多筒體系6. 各種體系適用的最大高度和高度范圍31. 框架結(jié)構(gòu)（1）框架體系特點(diǎn)（2）框架體系側(cè)向變形（3）典型的框架體系4框架體系特點(diǎn)由梁、柱構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：布置靈活、施工方便、整體性好，抗震性能較好，在高度不大的建筑中，是一種較好的體系。缺點(diǎn)：抗側(cè)剛度小，側(cè)向變形大5框架體系側(cè)向變形剪切型變形：框架梁柱都有反彎點(diǎn)，形成側(cè)向變形?？蚣芟虏苛?，柱內(nèi)力大，層間變形大，越到上部變形越小。整個(gè)結(jié)構(gòu)呈剪切型

2、變形。彎曲型變形：側(cè)移由柱的軸向變形產(chǎn)生，水平荷載作用下，柱的拉伸和壓縮使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移。這種側(cè)移在上部各層較大，越到下部越小，整個(gè)結(jié)構(gòu)成彎曲型變形。框架結(jié)構(gòu)中，第一局部變形為主，隨著高度增加，第二局部比例逐漸增大，合成以后仍呈現(xiàn)剪切型變形特性。6典型的框架體系開間（1800，2700，3000,3300,3600,3900,4200,4500,6000，6600,7200）進(jìn)深（3000,3600,4200,4800,5400,6000,6600,7200）柱距住宅設(shè)計(jì)辦公樓設(shè)計(jì)教學(xué)樓設(shè)計(jì)78剪力墻結(jié)構(gòu)體系概念結(jié)構(gòu)特點(diǎn)受力和變形特點(diǎn)使用擴(kuò)展9概念剪力墻鋼筋混凝土墻體承受豎向荷載和水平荷載，圍護(hù)

3、結(jié)構(gòu)和房間分隔10結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整體性好剛度大側(cè)向變形小抗震性能好適合于較高的建筑平面布置不靈活結(jié)構(gòu)自重大11受力和變形特點(diǎn)側(cè)向變形是彎曲型 受彎為主的懸臂墻墻體承受水平力和豎向力12剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置13使用擴(kuò)展底部大空間剪力墻跳層剪力墻結(jié)構(gòu)將底層或下部幾層局部剪力墻取消，形成局部框支剪力墻結(jié)構(gòu)以擴(kuò)大使用空間剪力墻和柱交替隔層布置14結(jié)構(gòu)措施落地剪力墻布置在中間或者兩端底部墻厚度加大，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)減小上下層結(jié)構(gòu)剛度差加強(qiáng)底層大空間與上部剪力墻過渡層的剛性15底部大空間剪力墻例如16框架剪力墻結(jié)構(gòu)概念受力特點(diǎn)：變形特點(diǎn)： 框架剪切變形 剪力墻彎曲變形各層剪力趨于均勻，各層梁柱截面尺寸和配筋也趨

4、于均勻彎剪型框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置局部剪力墻剪力墻剛度大，承受大局部水平力（80%90%），框架主要承擔(dān)豎向荷載，提供較大使用空間17框架剪力墻協(xié)同工作計(jì)算簡圖框架變形總體變形剪力墻變形18剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置剪力墻數(shù)量剪力墻布置與間距19剪力墻數(shù)量1 如何確定越多越好？控制變形（頂點(diǎn)位移，層間位移）抗側(cè)移剛度剪力墻EI側(cè)向位移剪力墻EI反比？20工程實(shí)例說明： EI增加一倍，/H和/h僅減少1319% （ ，為頂點(diǎn)位移和層間位移 ） 原因：增加剪力墻的數(shù)量，抗彎剛度增加，結(jié)構(gòu)剛度加大，地震作用也加大，因此過多的剪力墻數(shù)量是不經(jīng)濟(jì)的。 怎樣適宜呢？ 一般工程中，以滿足位移限制作為設(shè)置剪力墻數(shù)量的依據(jù)即可

5、。21剪力墻布置與間距剪力墻布置：將剪力墻分散一些，不宜僅設(shè)置一道，不宜少于3道，最好做成筒體形狀。墻的形式可以采用一字型，或者L型，U字型布置非地震區(qū)，可以根據(jù)建筑物迎風(fēng)面，風(fēng)力大小設(shè)置剪力墻，縱橫兩個(gè)方向剪力墻可以不同。地震區(qū)，縱橫兩個(gè)方向剪力墻盡量接近。剪力墻要對(duì)稱布置，減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。剪力墻應(yīng)該貫穿全高，使結(jié)構(gòu)上下剛度均勻。22框筒和筒中筒結(jié)構(gòu)框筒桁架筒筒中筒23多筒體系成束筒矩形框架242526各種體系適用的最大高度常規(guī)高層（A級(jí)）27超限高層（B級(jí)）超過表內(nèi)高度的高層建筑，應(yīng)該進(jìn)行專門研究，采取必要的加強(qiáng)措施28結(jié)構(gòu)總體布置結(jié)構(gòu)高寬比結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)的豎向布置縫的設(shè)置和構(gòu)造基礎(chǔ)形

6、式和基礎(chǔ)埋深29結(jié)構(gòu)高寬比一般應(yīng)將結(jié)構(gòu)的高寬比H/B控制在（56）一下，H指建筑物地面到檐口的高度，B指建筑物短邊的寬度。30結(jié)構(gòu)總體布置板式塔式房屋寬度較小，長度較大房屋長度寬度接近31有利于抗震的平面布置平面布置簡單，規(guī)則結(jié)構(gòu)剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合剛度均勻32抗震結(jié)構(gòu)的平面選擇規(guī)則，對(duì)稱，形狀簡單33重合局部過小，對(duì)抗震不利34L/B宜小于4，不應(yīng)該大于5（8度以上）或6（6度以上）35兩翼出土的局部不能太長36L/B有限制，詳見標(biāo)準(zhǔn)37凸出局部不能太長L/B有限制，詳見標(biāo)準(zhǔn)38凸出局部不能太長L/B有限制，詳見標(biāo)準(zhǔn)39剪力墻，筒體宜對(duì)稱布置40結(jié)構(gòu)的豎向布置剛度均勻連續(xù)破壞案例一（底

7、層剛度小）：1972年美國圣菲南多8度震害中，奧利弗醫(yī)療中心，6層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一二層是鋼筋混凝土柱，36層是鋼筋混凝土墻，上部剛度約是下部剛度的10倍，造成嚴(yán)重震害，底層柱子嚴(yán)重酥裂，震后柱子側(cè)移到達(dá)60CM。破壞案例二（頂部剛度突然減小）：天津南開大學(xué)主樓，7層框架結(jié)構(gòu)，上面有3層塔樓，塔樓剛度突然發(fā)生變化。唐山地震時(shí)，下面7層框架無損傷，塔樓破壞嚴(yán)重，向南傾斜20cm，同年11月的寧河地震，塔樓徹底塌落。震害是剛度較小部位的“鞭梢效應(yīng)造成的。41結(jié)構(gòu)的豎向布置樓層剛度比抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑相鄰樓層的側(cè)向剛度變化應(yīng)符合以下規(guī)定：框架結(jié)構(gòu)：式中：1樓層側(cè)向剛度比Vi，Vi+1，第i層和第i

8、+1層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值i， i+1，第i層和第i+1層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的層間位移42框架剪力墻，剪力墻，筒體結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰層的側(cè)向剛度比應(yīng)滿足2考慮層高修正的樓層側(cè)向剛度比43縫的設(shè)置和構(gòu)造總體趨勢(shì)：盡量少設(shè)或者不設(shè)縫影響立面效果，防水處理困難，室內(nèi)裝修處理困難，地震時(shí)相互碰撞解決方法：從總體布置上或構(gòu)造上采取一些措施44沉降縫高度懸殊局部，如主體結(jié)構(gòu)和裙房，產(chǎn)生沉降差。 過去的做法：設(shè)置沉降縫，將結(jié)構(gòu)從頂?shù)交A(chǔ)整個(gè)斷開，使各局部自由沉降，防止沉降危害。但沉降縫使地下室構(gòu)造復(fù)雜。目前結(jié)構(gòu)上的處理措施： 加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，減少總沉降量 采用施工縫處理，施工時(shí)暫時(shí)斷開，主體結(jié)構(gòu)施工完成，已經(jīng)完成

9、大局部沉降量。 例題：北京長城飯店，主體建筑18層，裙房3層，高層局部筏板基礎(chǔ)，低層是獨(dú)立基礎(chǔ)。兩者之間地梁連接，未設(shè)沉降縫。 措施：高層與底層之間設(shè)后澆帶，寬一米，混凝土后澆筑。 高層局部預(yù)先比低層標(biāo)高高4cm。45將裙房坐在懸挑基礎(chǔ)上，這種方法適用于地基土軟弱，后期沉降量較大的地區(qū)。由于懸挑局部不宜太長，因此裙房范圍不宜過大。46伸縮縫結(jié)構(gòu)長度過長，熱脹冷縮伸縮縫將上部結(jié)構(gòu)從頂?shù)交A(chǔ)頂面斷開。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大間距： 框架結(jié)構(gòu)55米，剪力墻結(jié)構(gòu)45米47伸縮縫解決方法：趨勢(shì)：不設(shè)伸縮縫，從施工構(gòu)造處理角度解決收縮應(yīng)力問題。房屋長度可達(dá)100米。設(shè)后澆帶混凝土早期收縮占總收縮的大局部，可適中選擇對(duì)結(jié)構(gòu)無嚴(yán)重影響的位置設(shè)后澆帶，通常每隔3040米設(shè)置一道。后澆帶保存時(shí)間不小于一個(gè)月。帶的寬度一般為8001000mm，帶內(nèi)鋼筋通常采用直通或者搭接做法，帶兩邊混凝土澆筑前可以自由伸縮。48抗震縫房屋平面復(fù)雜，各局部剛度，高