建筑结构设计电子课件5.1高层结构体系及布置.pdf

第5章 高层建筑结构5.1 5.1 高层建筑结构体系及布置原则高层建筑结构体系及布置原则5.3 5.3 剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.4 5.4 框架框架剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.7 5.7 剪力墙截面设计剪力墙截面设计5.65.6 筒体结构分析简介筒体结构分析简介5.2 5.2 单榀剪力墙的受力性能单榀剪力墙的受力性能5.5 5.5 框架框架支撑结构分析简介支撑结构分析简介建筑结构设计建筑结构设计课件课件20102010版版东南大学邱洪兴东南大学邱洪兴1高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系5.1高层建筑结构体系及布置原则5.1.1 高层结构体系框架框架剪力墙剪力墙一、高层结构的基本受力单元墙与柱的几何形状差异在于墙的截面高度比厚度大得多墙与柱的几何形状差异在于墙的截面高度比厚度大得多(h/t8)；以承受竖向荷载为主的墙称为承重墙，以承受水平荷载为主的墙；以承受竖向荷载为主的墙称为承重墙，以承受水平荷载为主的墙称为剪力墙。称为剪力墙。竖向桁架竖向桁架建筑结构设计建筑结构设计课件课件20102010版版东南大学邱洪兴东南大学邱洪兴2落地剪力墙（一直延伸至基础）落地剪力墙（一直延伸至基础）框支剪力墙（底部支承在框架上）框支剪力墙（底部支承在框架上）剪力墙的种类剪力墙的种类钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙钢板剪力墙钢板剪力墙型钢混凝土剪力墙型钢混凝土剪力墙配筋砌块砌体剪力墙配筋砌块砌体剪力墙剪力墙的截面形式：剪力墙的截面形式：3筒体筒体由若干墙组成，平面呈环状。由若干墙组成，平面呈环状。核心筒（实腹筒）核心筒（实腹筒）框筒（由密集立柱和高跨比框筒（由密集立柱和高跨比很大的裙梁组成）很大的裙梁组成）桁架筒（由稀柱、浅梁和支桁架筒（由稀柱、浅梁和支撑斜杆组成）撑斜杆组成）4高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系高层结构竖向结构体系单一结构体系框架结构体系剪力墙结构体系筒体结构体系平面复合结构体系框架剪力墙结构体系框架筒体结构体系框架支撑结构体系竖向复合结构体系底部框架、上部剪力墙结构体系底部框架、上部筒体结构体系5高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系二、框架结构体系优点：布置灵活；缺点：侧向刚度优点：布置灵活；缺点：侧向刚度较小。较小。 北京长富宫中心：北京长富宫中心：26层，90.85m，三层以下型钢混凝土框架，三层以上钢框架，89年建成。4000800080008000800080004000400058004000580062006高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系北京长城饭店北京长城饭店: :22层，地下一层，高83.85m， 83年建成，是中国国内最高的混凝土框架结构，也是大陆第一个玻璃幕墙建筑。7高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系巨型框架结构巨型框架结构为提高侧向刚度，将柱做成箱形截面（小筒体）或格构柱；每为提高侧向刚度，将柱做成箱形截面（小筒体）或格构柱；每个若干层设置巨型梁或桁架，形成主框架；其余层设置次框架。个若干层设置巨型梁或桁架，形成主框架；其余层设置次框架。主框架次框架格构柱桁架次框架柱8三、剪力墙结构体系优点：侧向刚度大优点：侧向刚度大缺点：布置受限制缺点：布置受限制360040008000800066003000360030006600800080004000360070000785078502300广州白云宾馆：广州白云宾馆：33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。9北京国际饭店：1987年建成，27层，底层层高5m，标准值层层高2.9m，总高度104m，剪力墙厚度为200600mm。10高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系结构体系四、框架剪力墙结构体系94000=36000750075002000北京民族饭店：北京民族饭店： 59年建成，12层框架剪力墙结构。发挥框架结构布置灵活、剪力墙结构侧向刚度大的优点。发挥框架结构布置灵活、剪力墙结构侧向刚度大的优点。11五、框架支撑结构体系在部分框架柱之间设置竖向支撑，增加侧向刚度。在部分框架柱之间设置竖向支撑，增加侧向刚度。六、筒体结构体系框筒框筒结构、结构、筒中筒筒中筒结构、成结构、成束筒束筒结构、核心结构、核心筒筒结构。结构。框筒框筒结构结构中间设一些仅承受竖向荷载的柱，水平荷载全部由外侧的框筒承担12筒中筒结构筒中筒结构由外侧的框筒和内部的核心筒组成。由外侧的框筒和内部的核心筒组成。5.13.437.04.04.04.04.04.03.45.122.835.15.33.33.35.33.93.93.93.93.916.8广东国际大厦：广东国际大厦： 1990年建成，63层，总高200.18米。外筒平面尺寸35.1m37m，由24根中柱和4根异形角柱组成；内筒为16.8m22.8m的矩形平面，壁厚300700mm。13成束筒结构成束筒结构由若干个框筒并列为成。由若干个框筒并列为成。150层5166层6790层91层以上228502285022850228502285022850H形钢柱美国西尔斯大厦：110层，443米，束筒钢结构，1974年建成。安装了102部高速电梯。14七、框架核心筒结构体系南京金陵饭店：37层，108米，框架-筒体结构，1983年建成。发挥框架结构布置灵活、筒体结构侧向刚度大的优点。发挥框架结构布置灵活、筒体结构侧向刚度大的优点。15八、核心筒结构体系所有荷载通过核心筒伸出的大梁或桁架，传递给核心筒。所有荷载通过核心筒伸出的大梁或桁架，传递给核心筒。165.1.2 高层结构的规则性一、平面规则性(1)建筑的平面长度、局部突出部分尺寸超过表建筑的平面长度、局部突出部分尺寸超过表5-1限值；限值；下列情况属平面不规则：下列情况属平面不规则：(2楼面开洞面积达到该层总面积的一定比例；楼面开洞面积达到该层总面积的一定比例； (3)扭转引起的位移在总的水平位移中达到一定比例。扭转引起的位移在总的水平位移中达到一定比例。二、竖向规则性下列情况属竖向不规则：下列情况属竖向不规则：(1)上、下层楼层抗侧刚度的变化大于一定程度；上、下层楼层抗侧刚度的变化大于一定程度；(2)任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力小于其相邻上层的任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力小于其相邻上层的80%；(3)抗侧力构件竖向不连续；抗侧力构件竖向不连续；(4)上部楼层内收、外挑水平尺寸超过一定数值；上部楼层内收、外挑水平尺寸超过一定数值；(5)相邻楼层质量之比超过相邻楼层质量之比超过1.5（仅对钢结构）。（仅对钢结构）。17高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性一、平面布置5.1.3 布置原则布置原则5.1.3 高层结构布置原则平面宜简单、规则、对称；选择风荷载效应较小的平面形状；尽平面宜简单、规则、对称；选择风荷载效应较小的平面形状；尽量不使用平面不规则结构，不应采用严重不规则的平面布置；各层量不使用平面不规则结构，不应采用严重不规则的平面布置；各层的抗侧刚度中心应基本与水平荷载合力中心重合，减少扭转效应。的抗侧刚度中心应基本与水平荷载合力中心重合，减少扭转效应。总高度与宽度的比值宜满足表总高度与宽度的比值宜满足表5-2的要求。的要求。 保证楼盖具有足够的刚度。保证楼盖具有足够的刚度。 框架结构体系应采用双向刚接方案，梁、柱中心线宜重合；在抗框架结构体系应采用双向刚接方案，梁、柱中心线宜重合；在抗震设防区，应尽量使两个方向的抗侧刚度大致相同震设防区，应尽量使两个方向的抗侧刚度大致相同 剪力墙结构体系中的剪力墙应双向或多向布置，并对直拉通；独剪力墙结构体系中的剪力墙应双向或多向布置，并对直拉通；独立墙段的总高度与长度之比不应小于立墙段的总高度与长度之比不应小于2。18高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则布置原则框架框架核心筒结构体系中的核心筒宽度不宜小于筒体总高度的核心筒结构体系中的核心筒宽度不宜小于筒体总高度的1/12；矩形平面框筒的长宽比，对混凝土框筒不宜大于矩形平面框筒的长宽比，对混凝土框筒不宜大于2，对钢框筒不，对钢框筒不宜大于宜大于1.5。混凝土框筒的柱距不宜大于混凝土框筒的柱距不宜大于4m，框筒梁（裙梁）的截面高度可，框筒梁（裙梁）的截面高度可取柱净距的取柱净距的1/4，框筒的孔洞面积不宜大于墙面面积的，框筒的孔洞面积不宜大于墙面面积的60%。核心筒或内筒与外框柱的距离，对非抗震设计不宜大于核心筒或内筒与外框柱的距离，对非抗震设计不宜大于12m；对；对抗震设计不宜大于抗震设计不宜大于10m。 19高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则布置原则二、竖向布置规则、均匀，避免过大的外挑和内收；规则、均匀，避免过大的外挑和内收；侧向刚度宜下大上小，沿高度逐渐变化，没有突变；各层的抗侧侧向刚度宜下大上小，沿高度逐渐变化，没有突变；各层的抗侧刚度中心应接近在同一竖直线上；刚度中心应接近在同一竖直线上；尽量不使用竖向不规则结构，不应采用竖向严重不规则结构；尽量不使用竖向不规则结构，不应采用竖向严重不规则结构； 建筑的总高度不宜超过表建筑的总高度不宜超过表5-4的限值。的限值。 20三、变形缝设置高层结构5.1 体系与布置体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则布置原则房屋长度超过限值而无其它措施时，应设置伸缩缝；房屋长度超过限值而无其它措施时，应设置伸缩缝；采取构造和施工措施时，伸缩缝间距可以增大。采取构造和施工措施时，伸缩缝间距可以增大。 在下列情况下，一般应考虑设置沉降缝：在下列情况下，一般应考虑设置沉降缝：在建筑高度差异或荷载差异较大处；在建筑高度差异或荷载差异较大处；地基土的压缩性有显著差异处；地基土的压缩性有显著差异处；上部结构类型和结构体系不同，其相邻交接处；上部结构类型和结构体系不同，其相邻交接处；基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致处。基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致处。采用措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝。采用措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝。 21当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时应设置防震缝成为较规则的结构时应设置防震缝 ；防震缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设防震缝；防震缝的防震缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设防震缝；防震缝的宽度应满足附表宽度应满足附表A.2的要求的要求 ；抗震设防区的伸缩缝和沉降缝宽度均应满足防震缝的宽度要求。抗震设防区的伸缩缝和沉降缝宽度均应满足防震缝的宽度要求。 5.1.4 剪力墙厚度要求非抗震，混凝土剪力墙的厚度不应小于非抗震，混凝土剪力墙的厚度不应小于140mm；剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的1/25；框架框架剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的长度的1/20；当采用预制楼板，剪力墙厚度尚应满足楼板的搁置长度要求当采用预制楼板，剪力墙厚度尚应满足楼板的搁置长度要求 。22