多高層房屋簡(jiǎn)介-多層與高層房屋結(jié)構(gòu)類型

模塊十一

多層與高層房屋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介11.1多層與高層房屋結(jié)構(gòu)的類型11.2多高層建筑結(jié)構(gòu)體系的總體布置原則11.3框架結(jié)構(gòu)11.4多層和高層鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.5高層建筑發(fā)展趨勢(shì)211.1多層與高層房屋結(jié)構(gòu)的類型關(guān)于多層與高層建筑的界限，各國(guó)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)不同標(biāo)準(zhǔn)也有不同的定義：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）、《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB50352-2005）和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005版)均以10層及10層以上和高度大于24m的房屋為高層建筑。。目前，多層房屋多采用混合結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高層房屋常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)。3圖11.1世界著名高層建筑

11.1.1多高層建筑結(jié)構(gòu)類型在多高層建筑結(jié)構(gòu)中，風(fēng)荷載和水平地震作用所產(chǎn)生的側(cè)向力成為其主要控制，因此多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題就是應(yīng)設(shè)置合理形式的抗側(cè)力構(gòu)件及有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的剛度來(lái)抵抗側(cè)向力。多高層建筑結(jié)構(gòu)中基本的抗側(cè)力單元是：框架、剪力墻、井筒、框筒及支撐。在確定高層建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)應(yīng)遵守以下原則：

(1)應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的水平地震作用傳遞途徑。

(2)應(yīng)具有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整樓層形成變形集中而最終導(dǎo)致嚴(yán)重的震害。個(gè)結(jié)構(gòu)體系喪失抗震能力。

(3)應(yīng)具有必要的強(qiáng)度和剛度、良好的變形能力和能量吸收能力，結(jié)構(gòu)體系的抗震能力表現(xiàn)在強(qiáng)度、剛度和延性恰當(dāng)?shù)仄ヅ洹?/p>

(4)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。

(5)宜選用有利于抗風(fēng)作用的高層建筑體型；即選用風(fēng)壓較小的建筑體型形狀。

(6)高層建筑的開間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)減少規(guī)格，符合建筑模數(shù)。高層建筑的建筑平面宜選用風(fēng)壓較小的形狀，并考慮鄰近建筑對(duì)其風(fēng)壓分布的影響。

(7)高層建筑結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，減少偏心；平面長(zhǎng)度L及結(jié)構(gòu)平面外伸部分長(zhǎng)度l均不宜過長(zhǎng)；豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收使豎向剛度突變以致在一些611.1.2多層與高層建筑常見的結(jié)構(gòu)類型

1.混合結(jié)構(gòu)：混合結(jié)構(gòu)是用不同的材料做成的構(gòu)件組成的房屋，通常是指是指承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土和磚木建造的。2.框架結(jié)構(gòu)：由梁和柱為主要承重構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為框架結(jié)構(gòu)，如圖11-2、11-3所示。3.剪力墻結(jié)構(gòu)體系：利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻實(shí)質(zhì)上是固結(jié)于基礎(chǔ)的鋼筋混凝土墻片，具有很高的抗側(cè)移能力。因其既承擔(dān)豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載—剪力，故名剪力墻。如圖11.4、11.5所示。4.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土剪力墻，形成的框架和剪力墻結(jié)合在一起共同承受豎向和水平力的體系叫做框架-剪力墻體系簡(jiǎn)稱框-剪體系。如圖11.6所示。5.筒體結(jié)構(gòu)：由筒體為主組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)體系。筒體是由若干片剪力墻圍合而成的封閉井筒式結(jié)構(gòu)，其受力與一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的筒形懸臂構(gòu)件相似。根據(jù)開孔的多少，筒體有空腹筒和實(shí)腹筒之分，如圖11.7所示。6.新型材料和結(jié)構(gòu)體系8圖11.2框架結(jié)構(gòu)圖11.3框架結(jié)構(gòu)體系典型平面圖

圖11.4剪力墻結(jié)構(gòu)圖11.5剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置

圖11.6框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系

圖11.7（a）實(shí)腹筒（b）空腹筒11.2多高層建筑結(jié)構(gòu)體系的總體布置原則

《高規(guī)》中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系做了如下要求：

(1)結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。

(2)宜具有多道抗震防線。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)體系還應(yīng)注意以下方面。

1.結(jié)構(gòu)平面形狀平面布置簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)齊、對(duì)稱，宜采用方形、矩形、圓形、Y形等有利于抵抗水平荷載的建筑平面。尤其對(duì)于有抗震要求的結(jié)構(gòu)，其平面應(yīng)力求簡(jiǎn)單，對(duì)于復(fù)雜、不規(guī)則、不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)會(huì)難于計(jì)算和處理，在拐角處往往是應(yīng)力比較集中的部位，因此平面布置不宜采用角部重疊的平面圖形或腰形平面圖形。且平面長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，突出部分長(zhǎng)度不宜過大，如圖11.8所示，其值應(yīng)滿足表11-1的要求。14圖11.8建筑平面表11-1L、I的限值2.結(jié)構(gòu)豎向布置

沿結(jié)構(gòu)豎向布置時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布均勻，不要發(fā)生過大的突變。盡量避免夾層、錯(cuò)層和抽柱(墻)等現(xiàn)象，否則對(duì)結(jié)構(gòu)的受力極為不利。對(duì)有抗震設(shè)防要求的高層建筑，豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，變化均勻。無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的平面和豎向布置都應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取有效措施，增強(qiáng)其抗震能力；宜具有多道防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受水平風(fēng)荷載、地震作用和重力荷載的能力。

3.控制結(jié)構(gòu)高寬比和最大適用高度

高層建筑的高寬比(H/B)下表11-2的限值，其中H指建筑物地面到檐口高度，B為建筑物平面的短方向總寬?？刂聘邔挶鹊哪康氖强刂平Y(jié)構(gòu)剛度及側(cè)向位移。

《高規(guī)》還給出了各類現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大適用高度和抗震墻的最大間距。17表11-2A級(jí)