高層建筑結(jié)構(gòu)體系的確定與布置

高層建筑結(jié)構(gòu)體系的確定與布置石建光廈門大學(xué)土木工程系本節(jié)內(nèi)容高層建筑結(jié)構(gòu)性能需求評價高層建筑結(jié)構(gòu)性能控制和要求如何確定高層建筑結(jié)構(gòu)體系高層建筑高度社會的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，人們對建筑高度的感受和接受程度在不斷提高。過去50多米高的建筑可能就感覺很高，而目前100多米的建筑隨處可見，都不會感覺高大。整個世界范圍的建筑平均高度都在迅速增高。

高層建筑高度計算高層建筑的高度對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形和動力反應(yīng)有很大的影響，底部彎矩隨高度按倆次方增長，而變形按四次方關(guān)系增加。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3自室外地面至房屋主要屋面的高度。《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99確定的建筑高度為室外地坪到建筑檐口高度?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》GB50011房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨?不包括局部突出屋頂部分)高層建筑高寬比高寬比是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、傾覆、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。高寬比實際上反映了建筑物的“苗條”程度。隨著高寬比的增大，結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形能力也相對越強(qiáng)，傾覆力矩也越大。高層建筑高寬比計算最小投影法

加權(quán)平均寬度

面積法

剛度法高層建筑高度和高寬比限值高層建筑高度和高寬比限值高層建筑長寬比當(dāng)建筑物的高度一定時，隨著長寬比的加大，考慮偶然偏心作用對內(nèi)力的影響也在加??；當(dāng)長寬比一定時，隨著建筑物高度的增加，考慮偶然偏心作用對結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響在減少。高層建筑長寬比的計算長寬比越大建筑越窄，樓板變形會增大、結(jié)構(gòu)整體性連接降低、振動不協(xié)調(diào)增加。高層建筑規(guī)則性平面布置平面宜簡單、規(guī)則、對稱、減少偏心；

平面長度不宜過長，突出部分長度不宜過長.平面布置不規(guī)則平面布置不規(guī)則判斷平面布置不規(guī)則判斷高層建筑規(guī)則性--結(jié)構(gòu)豎向布置結(jié)構(gòu)豎向布置的原則是剛度均勻連續(xù)，避免剛度突變。在結(jié)構(gòu)豎向剛度有變化時要做到由上到下剛度逐漸變化，盡量避免在結(jié)構(gòu)的某個部位出現(xiàn)薄弱層。避免結(jié)構(gòu)頂部的局部突起引起“鞭梢效應(yīng)”。豎向不規(guī)則高層貫建筑5個性能面需求指添標(biāo)高層建幕筑5個指標(biāo)調(diào)高低的救判斷高層李建筑汪結(jié)構(gòu)悶體系懇應(yīng)符曬合的挨要求結(jié)構(gòu)勝性能梨影響等因素高層提建筑背結(jié)構(gòu)何體系弄確定依方法計算確傘定結(jié)構(gòu)敏體系結(jié)構(gòu)巷方案堆的技拴術(shù)關(guān)唉鍵大量的裳統(tǒng)計數(shù)習(xí)據(jù)和實醬踐都表趣明，項堂目策劃爭、方案均設(shè)計、哀初步設(shè)匆計、施醫(yī)工圖設(shè)日計等前肝期策劃少和設(shè)計避階段影膊響整個供建設(shè)項弊目投資濟(jì)的可能值性在80%以上帳。結(jié)構(gòu)成行本占到坡建安成霜本的40廉%至60儉%。結(jié)構(gòu)走成本冠還常釘常由消于策來劃及吵設(shè)計遞管理奔的好卡壞出勝現(xiàn)非撓常大滾的波沸動。結(jié)構(gòu)體系選設(shè)計配成功卷實例馬那聲瓜美向洲銀缺行實例-馬那記瓜美權(quán)洲銀鴨行19同72年12月23日尼想加拉跪瓜首誰都馬錘那瓜故發(fā)生塵罕遇勁的強(qiáng)邀烈地伙震，500津0多人舒死亡捧，市指區(qū)1萬多棟倒樓房靈押為平地陶。而馬怎那瓜當(dāng)甜時最高仔的建筑戰(zhàn)，林同更炎教授辨于196詢3年設(shè)計缸的18層、61泡m高的暗美洲像銀行——一棟大鋼筋良混凝泉土塔吳樓，饞雖位叨于震伐中，困在樓浴前的鐵街道屢上出新現(xiàn)了13m稱m寬的坦地裂粱縫，撒承受嚼著比宋當(dāng)時翁設(shè)計束規(guī)范(U邀BC，美國羅統(tǒng)一建片筑規(guī)范)所要求輩的地面陜運動水滾平加速褲度0.0姓6g大6倍的燥地震哨強(qiáng)度(0乎.3之5g，相當(dāng)鎖于里氏6.緊3～6.5級)而未倒罰塌，甚奧至未嚴(yán)叢重破壞疫。馬那瓜商中央銀叛行大廈試問喝：那一芳幢破饞壞嚴(yán)性重呢絹？馬那瓜華美洲銀屯行大廈1）平面不規(guī)則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長14m小梁上。

2）豎向不規(guī)則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴(yán)重不均勻，不連續(xù)。主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴(yán)重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達(dá)1cm),直至電梯井東側(cè)；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均嚴(yán)重破壞或倒塌。震后計算分析結(jié)果:1.結(jié)構(gòu)存在十分嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)效應(yīng);2.塔樓3層以上北面和南面大多數(shù)柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長的樓板產(chǎn)生可觀的豎向運動等。

馬那瓜中央銀行大廈

結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結(jié)構(gòu)布置及相對剛強(qiáng)的聯(lián)肢墻，有效地限制了側(cè)向位移，并防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；3.當(dāng)連梁剪切破壞后，結(jié)構(gòu)體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側(cè)向剛度，位移量得到控制。美洲銀行實例--習(xí)--馬那瓜翠美洲銀避行馬那瓜豎美洲銀池行大樓面分析美國AT奇C規(guī)程魄編制橫者Ro電na明ld桶S吵ha腿rp膛e所言佳：“顫到目杏前為照止，望抗震繼設(shè)計句尚不船能稱桐之為村一門科學(xué)，而隔是一毯門藝術(shù)，很躲多問外題的湊解決究要靠宇工程判斷”。伯克蒸利加耕州大士學(xué)的蛇教授V．Be簡rt研er年o在震后坡對這幢餡建筑作觸了動力廁分析。教當(dāng)核心緊筒連梁存破壞后疲，四個L型角危筒獨點立作污用時資，結(jié)腫構(gòu)的丘自振蕩周期許和頂合部位扮移明玻顯加刷大，特而基掃底剪啦力和缸傾覆據(jù)力矩女卻明暖顯減緒小。馬那瓜鐵美洲銀存行大樓軟分析四個角筒共同作用四個角筒分別獨立作用自振周期(s)基底剪力(t)傾覆力矩(t·m)頂部位移(mm)1.32700930001203.3130037000240正確的帶判斷力河對結(jié)構(gòu)清起著重升要作用現(xiàn)今限的設(shè)日計雖箏受規(guī)印范條惑文的姨限制糖，但閱設(shè)計詢者必識須通因過思補(bǔ)考和績判斷驚去了艱解其孩內(nèi)容洪、吃若透其董中的哄實質(zhì)封含義丑，而桶不是遲僅僅器去滿樹足允托許的桌最低散限值至。[英國]Ch菜as不E．Rey粘nol驗ds工程師武所掌握昆的最佳抽計算方披法，應(yīng)廳該是運殺用最簡折單、最茂直接的務(wù)計算方霧法。切兄忌使用貪概念含賣糊不清滲的計算稍方法。[英國]A．L．L．Bak掏er應(yīng)用現(xiàn)律代高效加能計算認(rèn)機(jī)，是均能對復(fù)淋雜的結(jié)普構(gòu)做出事可靠的血分析，色但更需史要運用還正確的際判斷力房誠。尤其堵是當(dāng)我禾們把結(jié)千構(gòu)開拓算成綜合舍型、新懷材料和范更大跨藥度的時多候。[美國]林同炎變形縫傳的設(shè)置防震縫在地震兔作用下浙，特別票不規(guī)則托結(jié)構(gòu)的饅薄弱部船位容易帶造成震飯害，可里咀用防己震縫將其劃峰分為敘若干頑獨立遠(yuǎn)的抗括震單筆元，洲使各喉個結(jié)肉構(gòu)單較元成城為規(guī)打則結(jié)霧構(gòu)。伸縮縫為了鍵避免扒收縮蛙裂縫閘和溫幼度裂攤縫，決房屋延建筑陣可以咳設(shè)置限伸縮仍縫。屬我國刺規(guī)范晶規(guī)定哪，現(xiàn)張澆鋼觀筋混墨凝土灶框架距結(jié)構(gòu)緊、剪積力墻緣瑞結(jié)構(gòu)攏伸縮照縫的輝最大坊間距娃分別杜為55m和45m，框架幻玉一剪力揚墻結(jié)構(gòu)生伸縮縫瓣的最大勢間距可吉根據(jù)具鞋體情況唇介于45m和55飄m之間。沉降縫許多高識層建筑稻由主體牛結(jié)構(gòu)和叉層數(shù)不舍多的裙也房組成擾，裙房耽和主體甚結(jié)構(gòu)的尾高度及搬重量相鏡差懸殊蟲，可采泰用沉降著縫將裙統(tǒng)房和主哭體結(jié)構(gòu)爪從頂層摸到基礎(chǔ)餓全部斷肺開，使咐各部分綱自由沉刷降，避似免由沉員降差引地起裂縫車或破壞伍。抗震渠設(shè)防的型結(jié)構(gòu)，渡沉降縫挑的寬度早應(yīng)符合仙防震縫滴最小寬沫度的要政求?；A(chǔ)當(dāng)形式上海梯環(huán)球先金融沉中心殖大廈工程舟概況上海環(huán)棄球金融不中心大泛廈系一減幢以辦皺公為主典，集商阻貿(mào)、賓拘館、觀研光、展和覽及其換它公共牙設(shè)施于我一體的講大型超罷高層建旦筑。主樓籃地下3層，翼地上10兩1層，付地面叛以上奮結(jié)構(gòu)戲高度49啊2m。大樓適建筑唇面積榨為252足935罷m2，裙指房為333向70m災(zāi)2，地測下室出為637寶51m鋸2，合計捕約35萬m2。此工程糾由日本孕森大廈弊株式會覽社一級靠建筑師毛事務(wù)所皂（Mor角iB皆uil連din錫gA詞rch憑ite抹cts譯&鋸Eng奮ine掘ers）負(fù)責(zé)泄總設(shè)計性和審查牲；由美酬國KPF（Ko眠h(yuǎn)n詳P朋ed汪er絮so飼n冤Fo棍x炮As跡so們ci璃at矮es）建筑享師事務(wù)大所負(fù)責(zé)桿建筑設(shè)腰計；美拼國賴思今里.羅伯螞遜聯(lián)遲合股摩份有討限公遷司（Les侵lie瓦E.壞Ro通ber男tso吃nA蹦sso裂cia魄tes）負(fù)責(zé)腰結(jié)構(gòu)設(shè)錫計。根據(jù)然我國《高層籮建筑聯(lián)混凝花土結(jié)所構(gòu)技建術(shù)規(guī)剃程》（JGJ污3-2舟002），其結(jié)構(gòu)作高度49丙2m超過了久型鋼混籠凝土框反架－鋼齒筋混凝柱土筒體位最大高雀度190沒m的限誕值，圣同時頌高寬仗比8.4莖9超過御了設(shè)科防烈爸度7度的上姓海地區(qū)已高寬比桂限值為7的要求派。上海其環(huán)球遺金融姓中心艷結(jié)構(gòu)張體系由巨型舉柱、巨割型斜撐白構(gòu)成的號巨型框鳳架-支撐結(jié)貌構(gòu)、鋼吩筋混凝房誠土核心閃筒結(jié)構(gòu)么以及構(gòu)合成核心賄筒和巨唉型結(jié)構(gòu)吵柱之間總相互作骨用的伸砌臂鋼桁蹲架組成斥。有7道加強(qiáng)熊層的框踢架-支撐社巨型屋框架-混凝裙土核框心筒洲結(jié)構(gòu)核心向筒在57層-6牢0層及78層-7放9層樓接層處曬進(jìn)行善了二鵲次轉(zhuǎn)楚換,內(nèi)部核繞芯筒由勵平面形版狀不同暮的低筒裳、中筒蛾和上部縫筒組成匯；伸臂櫻桁架抱在核毛心筒議內(nèi)不縮慧貫通巖；由于旗考慮繳到建僻筑立寬面效妥果和飾采光咽的要改求，瀉巨型永斜撐懂采用霞的是蓋單向篩斜撐評。巨型斜撐巨型柱A帶狀桁架核芯筒伸臂桁架巨型柱B巨型柱A巨型柱B上海環(huán)珍球金融災(zāi)中心結(jié)構(gòu)規(guī)丙則性判遮斷建筑平舌面為59哲.9討5m59域.9撲5m的正方閑形形狀倒規(guī)則，挎無局部潮凸凹；建筑的走立面形淡狀逐漸填變化，批無過大賤外挑和窩內(nèi)收。上海籍環(huán)球嫂金融梅中心葬的平爛面布廢置和贊豎向像體型紛無明罵顯的匹不規(guī)脂則性住。核芯筒箏豎向布拔置不連愉續(xù)，不拿符合豎酬向抗側(cè)澡力構(gòu)件足宜上下推連續(xù)貫肯通的要跳求。帶狀桁袋架、伸屋臂桁架小和核芯羅筒內(nèi)的辭轉(zhuǎn)換桁心架等結(jié)托構(gòu)加強(qiáng)畜層，使萌得結(jié)構(gòu)批的樓層驢側(cè)向剛屆度沿豎情向分布墓不均勻錢。結(jié)構(gòu)終高度堅、高拆寬比牽超限街。上海嘩環(huán)球重金融測中心基的高摟度和鞋高寬禮比遠(yuǎn)任遠(yuǎn)超氏過了閃規(guī)范膜限值艘；且敞結(jié)構(gòu)眉豎向盆變化事較大匯；筒居體多圈次轉(zhuǎn)爭換；危多重疏結(jié)構(gòu)肉體系覆混用脂，是顫屬于冬特別槽復(fù)雜杏的超錦高層喉結(jié)構(gòu)諷體系回。主樓規(guī)范限值檢查結(jié)果H(m)492190超限B(m)57.95––L(m)57.95––H/B8.217.0超限上海啞虹口碰中信將城地上47層.高度23怒0米.總建筑創(chuàng)面積14萬m2建筑壁結(jié)構(gòu)并方案建筑稈：平橫面、慮立面渾規(guī)則附；剛羽度、逐質(zhì)量湖分布牲均勻救。高度230米：情滿足30糊0（抗震怨），16增0（190）（高羊?qū)踊煲?guī)炮），180（高瘦層混蒙規(guī)）飼；高寬除比5小于6.拜5（抗震中），