多高層建筑結(jié)構(gòu)第二章

多高層建筑結(jié)構(gòu)第二章第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)選型與平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)好且經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)構(gòu)造措施。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有必要的承載力、剛度和延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列規(guī)定：1.應(yīng)具有必要的承載力、剛度和變形能力。2.應(yīng)避免因局部破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。3.對(duì)可能的薄弱部位要采取加強(qiáng)措施。4.結(jié)構(gòu)選型與布置合理，避免局部突變和扭轉(zhuǎn)。5.宜具有多道抗震防線。2.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四指根據(jù)理論與試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)的總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。如簡單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱；又如強(qiáng)柱、弱梁、節(jié)點(diǎn)更強(qiáng)等。

指體型規(guī)則、平面布置均勻、對(duì)稱并具有很好的抗扭剛度；豎向質(zhì)量和剛度無突變的結(jié)構(gòu)。

概念設(shè)計(jì):

規(guī)則結(jié)構(gòu):

第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.2高層建筑結(jié)構(gòu)的選型

2.2.1

高層結(jié)構(gòu)的選型原則房屋結(jié)構(gòu)可分成豎向結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)和底部結(jié)構(gòu)。

根據(jù)房屋高度、高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系。這個(gè)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合以下要求：

滿足使用要求；盡可能地與建筑型式相一致；平面和立面型式規(guī)則，受力好，有足夠的承載力、剛度和延性；施工簡便；經(jīng)濟(jì)合理。

第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.2.2豎向承重結(jié)構(gòu)的型式及選用1．框架結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：布置靈活；可形成大的使用空間；施工簡便；較經(jīng)濟(jì)；抗側(cè)剛度小，側(cè)移大；對(duì)支座不均勻沉降較敏感。

適用范圍：70m及以下建筑。

第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四框架結(jié)構(gòu)不包括無剪力墻或井筒的板柱結(jié)構(gòu)。板柱結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和抗震性能較差，不適宜做高層建筑。異形柱結(jié)構(gòu)可做成框架結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。非抗震設(shè)計(jì)和6度抗震設(shè)防時(shí),框架結(jié)構(gòu)體系房屋的高度不應(yīng)超過24m,框架-剪力墻體系房屋的高度不應(yīng)超過45m。7度和8度抗震設(shè)防時(shí)，允許高度更小。第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2．剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻：能有效抵抗水平荷載的墻體，又稱結(jié)構(gòu)墻或抗震墻。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：抗側(cè)剛度大，側(cè)移??；室內(nèi)墻面平整；平面布置不靈活；結(jié)構(gòu)自重大，吸收地震能量大；施工較麻煩，造價(jià)較高。適用范圍：150m以內(nèi)的高層住宅和高層旅館。

第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兼有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)二者的優(yōu)點(diǎn)。適用：150m以內(nèi)的高層建筑。第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四4．筒體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：空間結(jié)構(gòu)，剛度很大，受力好。適用：超高層建筑。第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四5．其它結(jié)構(gòu)如多塔結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。此外還有巨型框架結(jié)構(gòu)、巨型桁架結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、高層混合結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、多塔結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)等。巨型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分兩級(jí)結(jié)構(gòu)，第二級(jí)為一般框架，只承受豎向荷載，并將其傳遞給第一級(jí)。第一級(jí)結(jié)構(gòu)承受全部水平荷載和豎向荷載。巨型結(jié)構(gòu)適用于超高層建筑。

第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四多塔高層結(jié)構(gòu)連體高層結(jié)構(gòu)第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四圖2-6香港匯豐銀行大廈（43層，高180m，懸掛結(jié)構(gòu)）

圖2-7香港中國銀行大廈

（71層，高369m，巨型鋼桁架結(jié)構(gòu)）第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四（1）

適用高度

分A級(jí)高度和B級(jí)高度，B級(jí)高度允許的高度比A級(jí)的高一些，但是在建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)劃分、作用效應(yīng)計(jì)算和構(gòu)造措施方面的要求比A級(jí)也嚴(yán)一些。具體規(guī)定見表2-3。

各類房屋的適用高度和高寬比：第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四表2-1A級(jí)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(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035--框架-剪力墻1501301201008050剪力墻全部落地剪力墻1501401201008060部分框支剪力墻1301201008050不應(yīng)采用筒體框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墻11080705540不應(yīng)采用第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四注：

房屋高度指室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等高度；表中框架不含異形柱框架結(jié)構(gòu)；部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或Ⅳ類場(chǎng)地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低；甲類建筑，6、7、8度時(shí)宜按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度后符合本表的要求，9度時(shí)應(yīng)專門研究；9度抗震設(shè)防、房屋高度超過本表數(shù)值時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),并采取有效措施。

第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四表2-2

B級(jí)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(jì)抗震設(shè)防6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墻170160140120100剪力墻全部落地剪力墻180170150130110部分框支剪力墻15014012010080筒體框架-核心筒220210180140120筒中筒300280230170150框架結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)以及9度設(shè)防的各類結(jié)構(gòu)，因研究成果和工程經(jīng)驗(yàn)尚顯不足，未列入B級(jí)高層中。

第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(2)高寬比高寬比是房屋結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。高寬比的限值見表2-3。

表2-3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)類型非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6、7度8度9度框架板柱-剪力墻框架-剪力墻、剪力墻框架-核心筒筒中筒567884567834567----445第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四復(fù)雜體型的高層建筑，如何計(jì)算高寬比？

一般情況下，可按所考慮方向的最小寬度計(jì)算高寬比，但對(duì)突出建筑物平面很小的局部結(jié)構(gòu)（如樓、電梯間等），一般不應(yīng)包含在計(jì)算寬度內(nèi)；對(duì)于不宜采用最小寬度計(jì)算高寬比的情況，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況確定合理的計(jì)算方法；對(duì)帶有裙房的高層建筑，當(dāng)裙房的面積和剛度相對(duì)于其上部塔樓的面積和剛度較大時(shí)，計(jì)算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上塔樓結(jié)構(gòu)考慮。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.2.3水平承重結(jié)構(gòu)型式及選擇水平承重結(jié)構(gòu)對(duì)保證建筑物的整體穩(wěn)定和傳遞水平力有重要作用。1．樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求

房屋高度超過50m時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí)，8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；6、7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)可采用裝配整體式樓蓋結(jié)構(gòu)。第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(2)現(xiàn)澆樓蓋的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于

C20，也不宜高于C40。

(3)裝配整體式樓蓋應(yīng)符合下列要求：①

每層宜設(shè)鋼筋混凝土現(xiàn)澆層，厚度不應(yīng)小于50mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，不宜高于C40，并應(yīng)雙向配置直徑不小于6mm、間距不大于200mm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋應(yīng)錨固在梁或剪力墻內(nèi)。②樓蓋的預(yù)制板板縫上緣寬度不宜小于40mm，板縫大于40mm時(shí)應(yīng)在板縫內(nèi)配置鋼筋，并宜貫通整個(gè)結(jié)構(gòu)單元?，F(xiàn)澆板板縫、板縫梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜高于預(yù)制板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，且不低于C20。③無現(xiàn)澆疊合層的預(yù)制板，板端擱置在梁上的長度不宜小于50mm。預(yù)制板端宜預(yù)留長度不宜小于100mm的胡子筋，預(yù)制空心板端應(yīng)有堵頭，堵頭深度不宜小于60mm，并應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于C20的混凝土澆灌密實(shí)。第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2．樓蓋結(jié)構(gòu)的型式及選擇(1)普通肋形樓蓋

特點(diǎn)：板薄，砼用量少，自重輕，施工方便，較經(jīng)濟(jì)。但板底不平，可能影響美觀和使用。

類型：單向板肋形樓蓋;雙向板肋形樓蓋;井式樓蓋.一般樓層現(xiàn)澆樓板厚度不應(yīng)小于80mm，當(dāng)板內(nèi)預(yù)埋暗管時(shí)不宜小于100mm；頂層樓板厚度不宜小于120mm，宜雙層雙向配筋；普通地下室頂板厚度不宜小于160mm；作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%。第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(2)無梁樓蓋①實(shí)心平板:非預(yù)應(yīng)力砼平板無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼平板②空心平板:板厚30cm至40cm，內(nèi)埋大孔空心管。

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土樓板厚度可按跨度1/45~1/50采用，且不宜小于150mm?，F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土板設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施防止或減小主體結(jié)構(gòu)對(duì)樓板施加預(yù)應(yīng)力的阻礙作用。第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(3)組合式樓蓋壓型鋼板—砼樓板鋼梁—砼板組合樓蓋網(wǎng)架樓蓋圖2-8組合式樓蓋

第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.2.4基礎(chǔ)型式及選擇1.柱下獨(dú)立基礎(chǔ)適用：層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鼗鶠閹r石時(shí)，可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上，錨入長度≥40d。2.交叉梁基礎(chǔ)雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。

適用：層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

圖2-9交叉梁基礎(chǔ)

第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四圖2-10交叉梁與上部結(jié)構(gòu)連接

第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3.片筏基礎(chǔ)適用：層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)用。圖2-11帶墩基的片筏基礎(chǔ)

圖2-12梁板式片筏基礎(chǔ)第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四4.箱形基礎(chǔ)適用：層數(shù)較多、土質(zhì)較弱的高層建筑。圖2-13箱形梁基礎(chǔ)剖面圖

第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四5.

樁基礎(chǔ)適用：地基持力層較深時(shí)采用。6.

復(fù)合基礎(chǔ)適用：層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用。

圖2-14樁基礎(chǔ)圖2-15樁筏基礎(chǔ)圖2-16樁箱基礎(chǔ)第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.3高層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置原則：滿足使用要求，并盡可能地與建筑的平、立、剖面劃分相一致。滿足人防、消防要求，使水、暖、電各專業(yè)的工作能有效進(jìn)行。結(jié)構(gòu)上受力可靠，變形小。妥善處理溫度、地基不均勻沉降以及地震影響。施工簡便。經(jīng)濟(jì)合理。第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.3.1平面布置要點(diǎn)每一獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足以下要求：簡單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱。承重結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，偏心小，構(gòu)件類型少。平面長度和突出部分應(yīng)滿足表2-4要求，凹角處宜采用加強(qiáng)措施。施工簡便,造價(jià)省。第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四設(shè)防烈度L/Bl/Bmaxl/b6度和7度≤6.0

≤0.35

≤2.0

8度和9度≤5.0

≤0.30

≤1.5

表2-4L、l的限值圖2-17建筑平面第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四平面過于狹長的建筑物在地震時(shí)由于兩端地震波輸入有位相差，容易產(chǎn)生不規(guī)則振動(dòng)，造成較大的震害。

平面有較長的外伸時(shí)，外伸段容易產(chǎn)生局部振動(dòng)而引發(fā)凹角處破壞。角部重疊和細(xì)腰的平面容易產(chǎn)生應(yīng)力集中使樓板開裂、破壞。第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四不規(guī)則的類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移,大于該樓層平均值的1.2倍。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比大于0.85。凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%，即l/Bmax大于0.3。樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化,例如,有效樓板寬度小于該樓層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面積的30%,或較大的樓層錯(cuò)層

表2-5平面不規(guī)則的類型第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.3.2

豎向結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)1、豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。2、抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度變化應(yīng)符合下列規(guī)定:第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四（1）對(duì)框架結(jié)構(gòu),樓層與相鄰上層的側(cè)向剛度比

γ1可按式(2-1)計(jì)算,且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7,與相鄰上部三層剛度平均值的比值不宜小于0.8。Vi、Vi+1

——第i層和第i+1層的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值（kN)；?i、?i+1

——第i層和第i+1層在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的層間位移（m)。(

2-1

)

第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3、A級(jí)高度高層建筑的樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80﹪，不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的65%；B級(jí)高度高層建筑不應(yīng)小于75﹪。4、抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)宜上下連續(xù)貫通。(2-2)

（2）對(duì)框架-剪力墻、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比γ2可按式(2-2)計(jì)算,且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.9；當(dāng)本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時(shí)，該比值不宜小于1.1；對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四5、不宜采用同一樓層剛度和承載力變化同時(shí)不滿足前面第2、3條規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)。6、側(cè)向剛度變化、承載力變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)性不符合前面2、3、4條要求的樓層，其對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力應(yīng)乘以1.25的增大系數(shù)。7、抗震設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)，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(duì)于下部樓層外挑時(shí)，上部樓層的水平尺寸

B1不宜大于下部樓層水平尺寸B的1.1倍，且水平外挑尺寸不宜大于4m。第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四8、樓層質(zhì)量沿高度宜均勻分布，樓層質(zhì)量不宜大于相鄰下部樓層質(zhì)量的1.5倍。9、結(jié)構(gòu)頂層取消部分墻、柱形成空曠房間時(shí)，宜進(jìn)行彈性或彈塑性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算并采取有效的構(gòu)造措施。

（a)(b)(c)(d)

圖2-18結(jié)構(gòu)豎向收進(jìn)和外挑示意第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四圖2-19屋頂帶塔樓的情況圖2-20第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

表2-6豎向不規(guī)則的類型

不規(guī)則的類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%;除頂層外,局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪力小于相鄰上一樓層的80%第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四作業(yè)

1.請(qǐng)收集由于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞實(shí)例一個(gè)，并加以詳細(xì)地分析。2.請(qǐng)收集由于結(jié)構(gòu)豎向布置不規(guī)則導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞實(shí)例一個(gè)，并加以詳細(xì)地分析。以上作業(yè)做成PPT用于課堂討論，請(qǐng)于11月19日前發(fā)到我的郵箱。第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2.3.3

變形縫設(shè)置1.伸縮縫變形縫：伸縮縫、沉降縫、防震縫。