多高层房屋结构的组成.ppt

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1、9 章 多层及高层房屋结构9.1 多、高层房屋结构的组成9.2 楼盖的布置方案和设计9.3 柱和支撑的设计9.4 多、高层房屋结构的分析 和设计计算1多、高层钢结构的认识n多层和高层房屋建筑之间无严格的界线；多层和高层房屋建筑之间无严格的界线；n大致可以大致可以1212层层(高度约高度约40m)40m)为界；为界；n主要优点主要优点:重量轻重量轻抗震性能好抗震性能好施工周期短施工周期短工业化程度高工业化程度高环保效果好环保效果好多层钢结构住宅的开发和建造已得到重视多层钢结构住宅的开发和建造已得到重视。2天津丽苑钢结构住宅天津丽苑钢结构住宅 天天津津丽丽苑苑钢钢结结构构住住宅宅3青岛即墨钢结构住

2、宅青岛即墨钢结构住宅莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅49.1 多、高层房屋结构的组成9.1.1 多、高层房屋结构的类别9.1.2 结构布置提要本节内容5结构类型n常见类型：常见类型：框架结构框架结构、框剪框剪结构结构、筒体结构筒体结构6框架结构 最早用于高层建筑最早用于高层建筑柱距柱距宜控制在宜控制在6 69m9m范围内范围内次梁间距次梁间距一般以一般以3 34m4m为宜为宜 平面布置较灵活平面布置较灵活刚度分布均匀刚度分布均匀延性较大延性较大自振周期较长自振周期较长对地震作用不敏感对地震作用不敏感框架结构的主要优点框架结构的主要优点:7框剪结构 v 框架结构上设置适当

3、的支撑或剪力墙v 亦可二者皆设置亦可二者皆设置8侧向位移模式n在侧向荷载的作用下，在侧向荷载的作用下，纯框架结构纯框架结构：剪切变形模式剪切变形模式 抗剪结构抗剪结构：弯曲变形模式弯曲变形模式 二者组合（框剪结构）二者组合（框剪结构）：显著减少了纯框架结构的侧向位移显著减少了纯框架结构的侧向位移 9n用于地震区时，具有双重设防的优点用于地震区时，具有双重设防的优点n可用于不超过可用于不超过40406060层的高层建筑层的高层建筑框剪结构的特点钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构:需采取构造措施需采取构造措施钢板结构钢板结构(8(89mm9mm厚钢板厚钢板)研究表明，研究表明，在侧向刚度相同时，钢板剪在

4、侧向刚度相同时，钢板剪力墙的框剪结构比框架结构力墙的框剪结构比框架结构用钢量少。用钢量少。剪力墙：剪力墙：10框筒结构 v框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒）框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒）v适用的建筑高度可超过适用的建筑高度可超过9090层（因横向刚度较大）层（因横向刚度较大）结构及受力特点：结构及受力特点：1 1 1 1）内部设置剪力墙式的内部设置剪力墙式的内筒内筒，与及其他竖向构件，与及其他竖向构件 主要承受竖向荷载主要承受竖向荷载；2 2 2 2）外筒体外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚 接，接，形成一个悬臂筒形成一个悬臂筒（竖直

5、方向）以承受侧向（竖直方向）以承受侧向 荷载；荷载；3 3 3 3）同时设置刚性楼面结构作为同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔框筒的横隔。11在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的剪切变在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的剪切变形，即为形，即为剪力滞后剪力滞后。为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，通常可采取两个通常可采取两个措施措施：1 1）控制框筒平面的长宽比不宜过大）控制框筒平面的长宽比不宜过大 2 2）加大框筒梁和柱的线刚度之比）加大框筒梁和柱的线刚度之比 剪力滞后（Shear Lag）12束筒结构 u 由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结由各筒

6、体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应减缓框筒结构的剪力滞后效应)u 可较灵活地组成平面形式可较灵活地组成平面形式钢筋混凝土筒体钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现常作为内筒出现)u 可将各筒体在不同的高度中止可将各筒体在不同的高度中止密柱深梁的钢结构筒体密柱深梁的钢结构筒体筒体筒体13结构种类 结构体系 非抗震设防抗震设防烈度钢结构 框架-支撑（剪力墙板）各类筒体 110 260 360 110 220 300 90 200 260 50 140 180 钢框架-混凝土剪力墙220 180 100 70 有混凝土剪力墙的钢结构 220 180 15070 6,789框

7、架钢框架-混凝土核心筒钢框筒-混凝土核心筒钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（m）14芯筒体系亦称悬挂结构；亦称悬挂结构；打破了密柱深梁对建筑设计的打破了密柱深梁对建筑设计的桎梏；桎梏；实现优势互补实现优势互补（充分发挥钢结（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势）；构抗压性能好的优势）；通常设置一些称为通常设置一些称为帽桁架帽桁架和和腰腰桁架桁架的水平桁架。的水平桁架。15支撑框筒结构或桁架筒体结构 支撑系统支撑系统覆盖了整覆盖了整个建筑物表面；个建筑物表面；是较框筒结构更为是较框筒结构更为优越的优越的抗侧力体系抗侧力体系。16v单纯

8、采用单纯采用框架结构或斜撑框架结构或斜撑(或或剪力墙剪力墙)体系；体系；1 1）框架体系：）框架体系：未必所有的梁柱都刚性连接未必所有的梁柱都刚性连接2 2）斜撑体系：）斜撑体系：少数柱之间设斜撑少数柱之间设斜撑（梁柱连接可做成铰接）（梁柱连接可做成铰接）v少数柱参与抗侧力体系；少数柱参与抗侧力体系；v梁柱梁柱刚性连接刚性连接构造复杂，应构造复杂，应 该尽量该尽量少用少用；v抗侧力体系也可混合使用。抗侧力体系也可混合使用。楼盖梁柱支撑墙板多层多跨框架的组成多层结构房屋多层结构房屋17多层房屋的抗侧力结构多层房屋的抗侧力结构18 结构布置提要v多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式；多层房屋应首

9、选由光滑曲线构成的平面形式；(为了减少风压作用为了减少风压作用)v尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；(以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动)v避免以狭长形作平面形式；避免以狭长形作平面形式；(因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象)v框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面长度比小于长度比小于1.51.5；（不满足时，宜采用束筒结构）（不满足时，宜采用束筒结构）v需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。1

10、90.5 B /Bmax 大洞口宽度比大洞口宽度比 1 1.5 l/Bmax l/b 凹凸部分的长宽比凹凸部分的长宽比 需抗震设防时平面尺寸关系4 5 L/Bmax L/B 平面的长宽比平面的长宽比 20抗侧力构件设置部位 v抗侧力构件布置状况抗侧力构件布置状况水平荷载下出现扭转水平荷载下出现扭转?1)1)抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近；抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近；2)2)度量抗侧力构件布置状况的力学参量度量抗侧力构件布置状况的力学参量:偏心率偏心率任一层的偏心率大于任一层的偏心率大于0.150.15时，时，称为称为平面不规则结构平面不规则结构。21平面不规则结构任一层的任一层

11、的偏心率偏心率大于大于0.150.15时；时；结构平面形状有结构平面形状有凹角凹角，凹角的伸出部分在一个方，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的2525；楼面不连续或楼面不连续或刚度突变刚度突变，包括开洞面积超过该层，包括开洞面积超过该层总面积的总面积的5050；抗水平力构件既抗水平力构件既不平行又不对称不平行又不对称于侧力体系的两于侧力体系的两个互相垂直的主轴。个互相垂直的主轴。22防震逢设置问题v防震逢设置不当防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰而导致高层建筑在地震时相互碰撞的破坏后果是严重的；撞的破坏后果是严重的；v高层建筑在发生地

12、震时高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防具有很大的侧向位移，防震缝的合理设置是困难的；震缝的合理设置是困难的；v因此高层建筑因此高层建筑一般不宜设置防震缝；一般不宜设置防震缝；v高层钢结构建筑，高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝；一般也无须设置温度缝；v地震区的多高层建筑，应当地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，建立精细的力学模型，作较精确的地震分析作较精确的地震分析，并采取相应的措施，并采取相应的措施提高其提高其薄弱部位和构件的抗震能力薄弱部位和构件的抗震能力。23结构竖向布置n使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近重合；重合

13、；n各层的刚度中心应接近在同一竖直线上；各层的刚度中心应接近在同一竖直线上；n要强调建筑开间、进深的尽量统一；要强调建筑开间、进深的尽量统一；n多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关，其有关，其限值限值为：为：设防烈度设防烈度6 6，7 78 89 9最大高宽比最大高宽比6.56.56.06.05.55.524竖向布置的不规则结构 n楼层刚度楼层刚度小于其相邻上层刚度的小于其相邻上层刚度的70%70%，且连续，且连续三层总的刚度降代超过三层总的刚度降代超过50%50%n相邻楼层质量相邻楼层质量之比超过之比超过1.51.5n立面收进尺寸立面收

14、进尺寸的比例为的比例为L L1 1/L L 0.75 0.75n竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续n任一楼层抗侧力构件的总剪承载力任一楼层抗侧力构件的总剪承载力 小于其相邻上层的小于其相邻上层的80802526框筒结构布置时的注意事项n框筒结构框筒结构高宽比高宽比不宜小于不宜小于4 4；（更好地发挥框筒的立（更好地发挥框筒的立体作用）体作用）n内筒的内筒的边长边长不宜小于相应外框筒边长的不宜小于相应外框筒边长的1/31/3；n框筒框筒柱距柱距一般为一般为1.51.53.0m3.0m，且不宜大于层高；，且不宜大于层高；n框筒的框筒的开洞面积开洞面积不宜大于其总面积的不宜大于其总面积的505

15、0；n内外筒之间的内外筒之间的进深进深一般控制在一般控制在101016m16m之间；之间；n内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；27框筒结构布置时的注意事项（续）n控制控制角柱截面积角柱截面积为非角柱的为非角柱的1.51.52.02.0倍；倍；n外框筒为矩形平面时，宜将其作成外框筒为矩形平面时，宜将其作成切角矩形；切角矩形；（以削减角柱应力）（以削减角柱应力）n为提高内外筒的整体性能以及缓解剪力滞后，为提高内外筒的整体性能以及缓解剪力滞后，可设置可设置帽桁架帽

16、桁架和和腰桁架腰桁架；n腰桁架一般布置于腰桁架一般布置于设备层设备层；n帽桁架和腰桁架一般是由帽桁架和腰桁架一般是由相互正交的两组桁架相互正交的两组桁架构成，等距满布于建筑物的横构成，等距满布于建筑物的横(纵纵)向。向。28基础埋深的考虑n敷设地下室；敷设地下室；（补偿基础、增大结构抗侧倾能力（补偿基础、增大结构抗侧倾能力）n有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致、有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致、不宜采用局部地下室；不宜采用局部地下室；n基础埋深：基础埋深：（从室外地坪或通长采光井底面到承（从室外地坪或通长采光井底面到承台底部或基础底部的深度）台底部或基础底部的深度）1 1）采用天然地基时，不宜小于）采用天然地基时，不宜小于H H15 15 2 2）采用桩基时，不宜小于）采用桩基时，不宜小于H H20 20 H H：室外地坪至屋顶檐口的高度：室外地坪至屋顶檐口的高度n当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。室外地面标高至基础底面的距离室外地面标高至基础底面的距离29