高層結(jié)構(gòu)課件2培訓(xùn)資料

高層結(jié)構(gòu)課件22.1.1框架結(jié)構(gòu)體系1.框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過節(jié)點構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)。2.分類按照施工方法分按承重體系分

現(xiàn)澆框架橫向承重

裝配整體式框架縱向承重

裝配式框架雙向承重3.特點：結(jié)構(gòu)布置靈活，有較大的室內(nèi)空間，使用方便。4.缺點：抗震性能差，剛度較低，地震中填充墻損壞嚴(yán)重，修復(fù)費(fèi)用高。5.適用范圍：非抗震地區(qū)和層數(shù)較少的建筑，15～20層以下較適宜。22.1.1框架結(jié)構(gòu)體系32.1.1框架結(jié)構(gòu)體系6.框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，在水平力作用下將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移。其中一部分是結(jié)構(gòu)彎曲變形；另一部分是剪切變形，當(dāng)高寬比H/B≤4時，框架結(jié)構(gòu)以剪切變形為主，彎曲變形較小而可忽略，其整體位移曲線呈剪切型，特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而減小，如下圖。42.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系1.剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。根據(jù)施工分法的不同可以分為：(1)全部現(xiàn)澆的剪力墻；(2)全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻；(3)內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制裝配的剪力墻。2.特點：結(jié)構(gòu)剛度很大，空間整體性好，水平荷載作用下側(cè)向變形小，用鋼量較省，抗震性能好，剪力墻的間距取決于樓板跨度，適于小開間建筑，例如住宅、旅館建筑，房間不外露梁柱棱角，整體美觀，可以適用于較高的高層建筑。3.缺點：自重大，基礎(chǔ)處理要求較高，不利于布置大開間房間，不能滿足公共建筑的使用要求。52.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系62.1.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系1.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的結(jié)構(gòu)體系。2.特點剪力墻（核心筒）承擔(dān)大部分水平作用(80％～90％)，是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，框架承擔(dān)豎向荷載，提供較大的空間，既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、方便使用的特點，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，適用于公共建筑和旅館建筑。72.1.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系82.1.4筒體結(jié)構(gòu)體系1.筒體結(jié)構(gòu)體系將剪力墻平面內(nèi)圍合成箱形，形成一個豎向布置的空間剛度很大的薄壁筒體；也可由密柱框架或壁式框架圍合，形成空間整體受力的框筒等，從而形成具有很好的抗風(fēng)和抗震性能的筒體結(jié)構(gòu)體系。2.根據(jù)筒的布置、組成和數(shù)量等可分為：(1)框架-筒體結(jié)構(gòu)體系(2)筒中筒結(jié)構(gòu)體系(3)成束筒結(jié)構(gòu)體系92.1.4筒體結(jié)構(gòu)體系

筒體結(jié)構(gòu)102.1.5巨型結(jié)構(gòu)體系由兩級結(jié)構(gòu)組成一級為：跨越若干樓層的巨梁、巨柱（超級框架）或巨型桁架，提供較大的抗側(cè)剛度和承載力——承受水平作用和豎向荷載；二級：其他樓層梁柱，承受豎向荷載并將荷載產(chǎn)生的內(nèi)力傳遞到一級結(jié)構(gòu)上。巨型結(jié)構(gòu)112.2結(jié)構(gòu)布置原則122.2.1抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則為了使高層建筑滿足抗震設(shè)防要求，應(yīng)考慮下述抗震設(shè)計基本原則：

(1)選擇有利的場地，避開不利的場地，采取措施保證地基的穩(wěn)定性。

(2)保證地基基礎(chǔ)的承載力、剛度，以及足夠的抗滑移、抗傾覆能力，使整個高層建筑形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，防止在外荷載作用下產(chǎn)生過大的不均勻沉降、傾覆和局部開裂等。

(3)合理設(shè)置防震縫。

(4)應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。

(5)多道抗震設(shè)防能力，避免因局部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系喪失抗震能力。

(6)合理選擇結(jié)構(gòu)體系。132.2.1抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則

(7)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度，且具有均勻的剛度分布控制結(jié)構(gòu)頂點總位移和層間位移。避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。

(8)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)承載力，具有較均勻的剛度和承載力分布。

(9)節(jié)點的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力。(10)結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的變形能力及耗能能力，應(yīng)防止構(gòu)件脆性破壞，保證構(gòu)件有足夠的延性。(11)突出屋面的塔樓必須具有足夠的承載力和延性，以承受鞭梢效應(yīng)影響。(12)減輕結(jié)構(gòu)自重，最大限度降低地震的作用，積極采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料。(13)應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失承載能力。142.2.2房屋適用的高度和高寬比鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比應(yīng)分為A級和B級。A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墻14013012010050剪力墻全部落地15014012010060部分框筒體框架-核心筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱-剪力墻70403530—152.2.2房屋適用的高度和高寬比B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度框架-剪力墻170160140120剪力墻全部落地180170150130部分框支150140120100筒體框架-核心筒220210180140筒中筒300280230170162.2.2房屋適用的高度和高寬比A級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度、

7度8度9度框架、板柱-剪力墻5432框架-剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、框架-核心筒6654B級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度、7度8度876172.2.3結(jié)構(gòu)平面布置原則

1.高層建筑結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面形狀平面。不規(guī)則的類型如下表。182.2.3結(jié)構(gòu)平面布置原則

2.為了保證樓板平面內(nèi)剛度較大，使樓板平面內(nèi)不產(chǎn)生大的振動變形，建筑平面的長寬比不宜過大。192.2.3結(jié)構(gòu)平面布置原則3

.樓板開大洞削弱后，宜采取以下構(gòu)造措施予以加強(qiáng)：(1)加厚洞口附近樓板，提高樓板的配筋率；采用雙層雙向配筋，或加配斜向鋼筋；(2)洞口邊緣設(shè)置邊梁、暗梁；(3)在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。202.2.4結(jié)構(gòu)豎向布置1.沿豎向剛度突變可能由于下述兩個原因產(chǎn)生：

（1）結(jié)構(gòu)的豎向體型突變①建筑頂部內(nèi)收形成塔樓。②樓層外挑內(nèi)收。（2）結(jié)構(gòu)體系的變化①剪力墻結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)的底部大空間需要，底層或底部若干層剪力墻不落地，可能產(chǎn)生剛度突變。②中部樓層部分剪力墻中斷。③頂層設(shè)置空曠的大空間，取消部分剪力墻或內(nèi)柱。212.2.4結(jié)構(gòu)豎向布置2.抗震設(shè)計時，當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸B1不宜小于下部樓層水平尺寸B的0.75倍；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)樓層相對于下部樓層外挑時，下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的0.9倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。222.2.4結(jié)構(gòu)豎向布置3.高層建筑結(jié)構(gòu)宜設(shè)地下室，設(shè)置地下室有如下的結(jié)構(gòu)功能：（1）利用土體的側(cè)壓力防止水平力作用下結(jié)構(gòu)的滑移、傾覆；（2）減小土的重量，降低地基的附加壓應(yīng)力；（3）提高地基土的承載能力；（4）減少地震作用對上部結(jié)構(gòu)的影響。232.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則1.伸縮縫也稱為溫度縫（1）作用：可以釋放建筑平面尺寸較大的房屋因溫度變化和混凝土干縮產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距結(jié)構(gòu)體系施工方法最大間距（m）框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆55剪力墻結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆45242.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則（2）采取以下構(gòu)造措施和施工措施減少溫度和收縮應(yīng)力時，可適當(dāng)增大伸縮縫的間距：①在溫度變化影響較大的部位提高配筋率。②頂層加強(qiáng)保溫隔熱措施，或設(shè)置架空通風(fēng)屋面，避免屋面結(jié)構(gòu)溫度梯度過大。③頂層可以局部改變?yōu)閯偠容^小的形式，或頂層設(shè)溫度縫，將結(jié)構(gòu)劃分為長度較短的區(qū)段。④施工中留后澆帶。⑤采用收縮小的水泥、減少水泥用量、在混凝土中加入適宜的外加劑。⑥提高每層樓板的構(gòu)造配筋率或采用部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。252.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則2

.沉降縫（1）作用：防止基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降時引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)力和變形。（設(shè)置時基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)均斷開）（2）高層建筑在下述平面位置處，應(yīng)考慮設(shè)置沉降縫：①高度差異或荷載差異較大處；②上部不同結(jié)構(gòu)體系或結(jié)構(gòu)類型的相鄰交界處；③地基土的壓縮性有顯著差異處；④基礎(chǔ)底面標(biāo)高相差較大，或基礎(chǔ)類型

不一致處。262.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則（3）建筑物各部分不均勻沉降差大體上有三種方法來處理：放——設(shè)沉降縫，讓各部分自由沉降，互不影響，避免出現(xiàn)由于不均勻沉降時產(chǎn)生的內(nèi)力?？埂捎枚顺袠痘蚶脛偠群艽蟮幕A(chǔ)。前者由堅硬的基巖或砂卵石層來盡可能避免顯著的沉降差；后者則用基礎(chǔ)本身的剛度來抵抗沉降差。調(diào)——在設(shè)計與施工中采取措施，調(diào)整各部分沉降，減少其差異，降低由沉降差產(chǎn)生的內(nèi)力。（4）通常有以下“調(diào)”的方法不設(shè)永久性沉降縫：調(diào)整地基土壓力調(diào)整施工順序預(yù)留沉降差272.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則3

.抗震縫（1）當(dāng)建筑的平面、層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異較大，或錯層時抗震設(shè)防的建筑物需設(shè)抗震縫。（2）抗震設(shè)防的高層建筑在下列情況不宜設(shè)防震縫：平面長度和突出部分尺寸超過了下表的限值，而又沒有采取加強(qiáng)措施時。各部分結(jié)構(gòu)剛度、荷載或質(zhì)量相差懸殊，而又沒有采取有效措施時。房屋有較大錯層時。282.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則

（3）設(shè)置防震縫時，應(yīng)符合下列規(guī)定：①防震縫最小寬度應(yīng)符合下列要求：a．框架結(jié)構(gòu)房屋，高度不超過15m的部分可取70mm；超過15m的部分，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增高5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm；b．框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第a條數(shù)值的70％采用，剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第a條數(shù)值的50％采用，但二者均不宜小于70mm。②防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，防震縫寬度應(yīng)按不利的結(jié)構(gòu)類型確定；防震縫兩側(cè)的房屋高度不同時，防震縫寬度應(yīng)按較低的房屋高度確定。

292.2.5設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則③當(dāng)相鄰結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)存在較大沉降差時，宜增大防震縫的寬度。④防震縫宜沿房屋全高設(shè)置；地下室、基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫，但在與上部防震縫對應(yīng)處應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造和連接。⑤結(jié)構(gòu)單元之間或主樓與裙房之間如無可靠措施，不應(yīng)采用牛腿托梁的做法設(shè)置防震縫。2.2.6結(jié)構(gòu)截面尺寸的初估

(1)柱截面尺寸的估計柱截面尺寸一般可由軸壓比控制來進(jìn)行初估。軸壓比μC由下式計算：梁截面寬度與高度之比一般為1/2～1/4，且至少比柱寬小50mm；（2）梁截面高度與跨度之比在1/8～1/20之間；（3）樓板厚度與跨度之比在1/25～1/35之間。312.3樓蓋結(jié)構(gòu)布置322.3.1現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋高層建筑結(jié)構(gòu)中各豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(剪力墻、框架和筒體等)通過水平的樓蓋結(jié)構(gòu)連為空間整體。下列重要部分應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋:①房屋的頂層；②結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；③樓蓋有大的開洞處；④平面過于復(fù)雜，突出部分長度較大處。332.3.2梁板式樓蓋現(xiàn)澆梁板式樓蓋可用普通木?；蚨ㄐ弯撃０迨┕ぁＴ诳蚣芎涂蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)中，常由預(yù)制樓板、預(yù)制梁組成裝配整體式樓蓋，這時宜在預(yù)制板上按要求設(shè)置現(xiàn)澆面層。342.3.3密肋樓蓋密肋樓蓋多用于跨度大而梁高受限制的情況下。現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土密肋板跨度一般不大于9m，預(yù)應(yīng)力混凝土密肋板跨度不大于12m。352.3.4無梁樓蓋當(dāng)框架結(jié)構(gòu)在使用荷載較大而層高受限制的情況下，可以采用無梁樓蓋形式。無梁樓蓋宜設(shè)柱帽以提高板柱結(jié)構(gòu)的抗水平力性能和防止板的沖切破壞。36非預(yù)應(yīng)力平板廣泛應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是可以降低建筑物層高，板底平整可以不加吊頂，施工方便。非預(yù)應(yīng)力平板一般為實心板，跨度不超過7m。在筒體結(jié)構(gòu)中，當(dāng)內(nèi)外筒距離為8m時，板厚可達(dá)300~350mm。預(yù)應(yīng)力平板(1)預(yù)應(yīng)力空心板

(2)預(yù)應(yīng)力大樓板

(3)預(yù)應(yīng)力疊合板

(4)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆平板372.4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置382.4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置2.4.1基礎(chǔ)類型(1)鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)(2)箱形基礎(chǔ)(3)樁基2.4.2基礎(chǔ)選型原則

(1)當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)均勻、承載力高而沉降量小時，可以采用天然地基和豎向剛度較小的基礎(chǔ)；反之，則應(yīng)采用人工地基或豎向剛度較大的整體式基礎(chǔ)。

(2)當(dāng)高層建筑基礎(chǔ)直接擱置于未風(fēng)化或微風(fēng)化的巖層上，或者層數(shù)較少的獨(dú)立裙房，可采用單獨(dú)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，采用獨(dú)立基礎(chǔ)時應(yīng)設(shè)置縱橫向的拉梁。(3)當(dāng)采用樁基時，應(yīng)盡可能采用單根、單排大直徑樁或擴(kuò)底墩。392.4.3基礎(chǔ)埋深1

.高層建筑宜設(shè)地下室，抗震設(shè)防建筑的高層結(jié)構(gòu)部分，基礎(chǔ)埋深宜一致，不宜采用局部地下室。2

.埋深要求（見下表）①一般的天然地基，建筑物高度的1/15；②巖石基礎(chǔ)不受埋深限制，但應(yīng)驗算傾覆和滑移；③樁基礎(chǔ)取建筑物高度的1/20。402.5水平位移限值和舒適要求412.5水平位移限值和舒適度要求（1）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比△u／h宜符合以下規(guī)定(不考慮偶然偏心的影響)：①高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u／h不宜大于下表的限值；②高度等于或大于250m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u／h不宜大于1／500；③高度在150～250m之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比△u／h的限值按①和②的限值線性插入取用。422.5水平位移