高层建筑结构设计结构体系.pptx

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1、第三、四讲第三、四讲 第第 2 2 章章 抗侧力结构与布置（抗侧力结构与布置（3 3、4 4）2.9 抗侧力结构体系的适用高度及高宽比2.10 建筑体形和结构总体布置2.11 变形缝伸缩缝、沉降缝、防震缝2.12 基础形式第1页/共24页2 210101 1 最大适用高度（最大适用高度（H H maxmax）建建筑筑物物高高度度 H H 增增大大，结结构构的的承承载载力力、稳稳定定性性及及刚刚度度要要求求都都越越高高，建建造造成成本本相相应应提提高高，因因此此，在在保保障障建建筑筑安安全全使使用用的的前前提提下下，建建筑筑物物的的最最大大适适宜宜建建造造高高度度H Hmaxmax应应有有一一合

2、合理理值值。高高层层混凝土规范中，混凝土规范中，H Hmaxmax 主要以以下三个因素确定：主要以以下三个因素确定：2.10 抗侧力结构体系的适用高度及高宽比1)1)地区抗震设防地区抗震设防烈度烈度；2)2)建筑建筑场地类别场地类别；3)3)建筑结构体系及设计方法。建筑结构体系及设计方法。第2页/共24页 房屋高度超过房屋高度超过B B级高度的规定时，设计应采取更有效级高度的规定时，设计应采取更有效的加强措施，并应有可靠依据，或进行专门的研究和论的加强措施，并应有可靠依据，或进行专门的研究和论证。证。混凝土高规混凝土高规规定了各类结构体系的最大适用高度规定了各类结构体系的最大适用高度H Hma

3、xmax(m),(m),主要分为主要分为A A级高度和级高度和B B级高度。级高度。1 1）一般）一般(限制限制)高度：高度：A A级高度；级高度；2 2）B B级级(限限制制)高高度度：超超过过A A级级高高度度的的限限定定时时，按按B B级级(限制限制)高度设计；高度设计；B B级级高高度度的的设设计计要要求求严严于于相相应应的的A A级级高高度度的的建建筑筑结结构构。B B级级高高度度的的钢钢筋筋砼砼高高层层建建筑筑一一般般不不采采用用框框架架体体系系，9 9度抗震设防区不宜建造高层建筑。度抗震设防区不宜建造高层建筑。第3页/共24页钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度钢筋混凝土高层建筑

4、结构的最大适用高度H Hmaxmax(m)(m)结构类型结构类型非抗震非抗震6 6度度7 7度度8 8度度0.2g0.2g（0.3g0.3g）9 9度度框架框架70706060505040 40（3535）-框架框架剪力墙剪力墙150150130130120120100 100（8080）5050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙150150140140120120100 100（8080）6060部分框支剪力墙部分框支剪力墙13013012012010010080 80（5050）不应用不应用筒体筒体框架框架-核芯筒核芯筒160160150150130130100 100（9090）7

5、070筒中筒筒中筒200200180180150150120 120（100100）8080板柱板柱-抗震墙抗震墙70708080707030 30（4040）不应用不应用框架框架剪力墙剪力墙170170160160140140120 120（100100）剪力剪力墙墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙180180170170150150130 130（110110）部分框支剪力墙部分框支剪力墙150150140140120120100 100（8080）筒体筒体框架框架-核芯筒核芯筒220220210210180180140 140（120120）筒中筒筒中筒3003002802802302301

6、70 170（150150）A A级级高度 表表2-22-2B B级级高度 表表2-32-3 9 9度度抗抗震震设设防防、超超过过表表内内高高度度的的房房屋屋，应应进进行行专专门门研研究究，并并采采取取必必要要的的加加强强措措施施。第4页/共24页注：1.表表2-2 2-2、表、表2-32-3中框架不含异形柱框架；2.分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；3.类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求9度时应专门研究；4.框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度抗震设防的表列其他结构，当房屋高度超过本表数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。5

7、.甲类建筑，6、7度时宜按本地区设防烈度提高一度后符合本表的要求，8度时应专门研究；6.房屋高度超过表中数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。第5页/共24页表表2-4 2-4 钢结构房屋适用的最大高度钢结构房屋适用的最大高度(m)(m)结构类型结构类型6 6、7 7度度(0.10g(0.10g)7 7度度(0.15g)(0.15g)8 8度度9 9度度(0.40g(0.40g)（0.20g0.20g）(0.30g(0.30g)框架框架1101109090909070705050框架框架-中心支撑中心支撑220220200200180180150150120120框架框架-偏心支

8、撑（延性墙偏心支撑（延性墙板）板）240240220220200200180180160160筒体（框筒，筒中筒，筒体（框筒，筒中筒，桁架筒，束筒）和巨型桁架筒，束筒）和巨型框架框架300300280280260260240240180180第6页/共24页钢钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高度混凝土混合结构房屋适用的最大高度(m)(m)表表2-52-5第7页/共24页n n高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能力、承载能力以

9、及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件，能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件，能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件，能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满

10、足的条件，也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的一个指标。一个指标。一个指标。一个指标。n n高层建筑高宽比的计算：高层建筑高宽比的计算：高层建筑高宽比的计算：高层建筑高宽比的计算：高层建筑的高宽比为房屋的高度高层建筑的高宽比为房屋的高度高层建筑的高宽比为房屋的高度高层建筑的高宽比为房屋的高度H H H H与建筑平面宽度与建筑平面宽度与建筑平面宽度与建筑平面宽度B B B B之比。之比。之比。之比。房屋的高度房屋的高度房屋的高

11、度房屋的高度H H H H，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面积和刚度的积和

12、刚度的积和刚度的积和刚度的2.52.52.52.5和和和和2.02.02.02.0倍时，可取裙房以上部分的高度作为计倍时，可取裙房以上部分的高度作为计倍时，可取裙房以上部分的高度作为计倍时，可取裙房以上部分的高度作为计算高宽比时房屋的高度算高宽比时房屋的高度算高宽比时房屋的高度算高宽比时房屋的高度H H H H。房屋的平面宽度房屋的平面宽度房屋的平面宽度房屋的平面宽度B B B B，一般矩形平面按所考虑方向的最小，一般矩形平面按所考虑方向的最小，一般矩形平面按所考虑方向的最小，一般矩形平面按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很

13、小的局部构件投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。第8页/共24页 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1 1 标准设防类，标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地

14、震预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。生命安全的严重破坏的抗震设防目标。2 2 重点设防类，重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。3 3 特殊设防类，特殊设防类，应按按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为措施；但抗震设防烈度为9 9度时应按比度

15、时应按比9 9度更高的要求采取抗震措施。度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。地震作用。4 4 适度设防类，适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。度确定其地震作用。注：注：对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑，当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求时，允许按标准设防类设防。第9页/共24页高宽比限值（H/Bmax）高高层

16、层建建筑筑的的整整体体刚刚度度和和倾倾覆覆力力矩矩不不容容忽忽视视，H/BH/B很很大大时时，建建筑筑物物的的整整体体刚刚度度小小，倾倾覆覆力力矩矩较较大大。混混凝凝土土高高规规、钢钢高高规规分分别别对对相相应应高高层层建建筑筑结结构的高宽比提出了最大限值要求构的高宽比提出了最大限值要求H/Bmax H/Bmax，见，见P53 P53 表表2-6 2-6 表表2-92-9。结构体系非抗震6、7度8度9度框架、板柱剪力墙5432框剪5543剪力墙6654筒中筒、框架核心筒6664 A A级级 高度最大高宽比 表表2-4 2-4 B B级级高度最大高宽比 表表2-52-5非抗震6、7度8度876第

17、10页/共24页6、7度8度9度6.565.5 钢结构房屋钢结构房屋适用的最大高宽比表表2-32-3 高层建筑限高、限高宽比的意义：高层建筑限高、限高宽比的意义：1.1.保障结构的稳定性，安全性。保障结构的稳定性，安全性。2.2.避避免免项项目目立立项项以以及及设设计计初初期期对对结结构构体体系系的的盲盲目目求求大大、求异，避免过大的工程造价。求异，避免过大的工程造价。第11页/共24页 高宽比对高层结构倾覆弯距的影响重力W 引起的竖轴向反力水平力H引起的竖轴向反力与水平力引起的剪力 V=H ch/d第12页/共24页2.11 2.11 变形缝变形缝温度伸缩缝、沉降缝、防震缝温度伸缩缝、沉降缝

18、、防震缝温温度度伸伸缩缩缝缝使使缝缝两两侧侧的的结结构构自自由由伸伸缩缩。伸伸缩缩缝缝缝缝宽宽一一般般50mm50mm，与防震缝合设时，与防震缝合设时，缝宽满足防震缝要求缝宽满足防震缝要求；沉沉降降缝缝使使缝缝两两侧侧的的结结构构自自由由沉沉降降，沉沉降降缝缝缝缝宽宽一一般般50mm50mm，与防震缝合设时，与防震缝合设时，缝宽满足防震缝要求缝宽满足防震缝要求；防防震震缝缝避避免免地地震震时时，缝缝两两侧侧建建筑筑物物的的不不一一致致变变形形甚甚至至水水平平碰碰撞撞。缝缝宽宽应应根根据据结结构构整整体体刚刚度度的的不不同同，随随建建筑筑高高度度的的增增加区别计算，加区别计算，100mm100m

19、m。结构缝可以将复杂结构分解为若干简单结构，但缝也给结构结构缝可以将复杂结构分解为若干简单结构，但缝也给结构带来如防水困难、材料消耗大等问题，因此，在高层建筑结构带来如防水困难、材料消耗大等问题，因此，在高层建筑结构设计中，提倡尽量采用合理的构造设计方法、以及施工手段，设计中，提倡尽量采用合理的构造设计方法、以及施工手段，避免设缝避免设缝。第13页/共24页1 1）温度伸缩缝）温度伸缩缝：基础以下部分可以不断开，基础以下部分可以不断开，不设温度缝的措施：不设温度缝的措施：2）沉降缝：基础与上部结构均应断开。刚性很大的基础设缝刚性很大的基础设缝不经济；不经济；设计、施工中采用措施调整沉降差异；设

20、计、施工中采用措施调整沉降差异；采用不同的基础形式调整沉降差、群房做在主体悬挑基础上；采用不同的基础形式调整沉降差、群房做在主体悬挑基础上；施工后浇带处理（另祥施工后浇带处理（另祥）。）。温度影响较大部位局部温度影响较大部位局部提高配筋率提高配筋率；顶层顶层局部局部设温度缝设温度缝；阳光直射屋面加厚屋面隔热保温层，或阳光直射屋面加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面架空通风屋面 施工后浇带处理（另祥施工后浇带处理（另祥 ）。）。3 3）抗震缝）抗震缝：基础以下部分可以不断开。基础以下部分可以不断开。抗震设防的建筑抗震设防的建筑物，当建筑的平面、物，当建筑的平面、层数、质量、刚度差层数、质量、刚度差

21、异较大，或错层时设异较大，或错层时设置。设缝时要有足够置。设缝时要有足够宽度防震缝最小宽度。宽度防震缝最小宽度。H15 mH15H156 6度每度每增加增加5m5m7 7度每度每增加增加4m4m8 8度每度每增加增加3m3m9 9度每度每增加增加2m2m100 mm100 mm100 mm100 mmn20 mmn20 mm第14页/共24页混凝土后浇带混凝土后浇带 混凝土后浇带的位置，特殊工艺要求应由结构师结构师在设计中确定，其位置宜宜设在构件（梁、板）弯、剪应力应力均较小较小处。混凝土后浇带可处理由永久荷载引起的不均匀沉降问题，但带内砼必须待带内砼必须待两侧结构基本封顶即永久荷载的不均匀沉

22、降基本完成永久荷载的不均匀沉降基本完成后浇注。后浇注。混凝土后浇带也可减小季节性温差的影响。混凝土后浇带混凝土后浇带是高层建筑中常用的一种施工工艺，带宽带宽常为800mm800mm1000mmm1000mmm，贯通的后浇带在施工期间，贯通的后浇带在施工期间将结构分为独立的几部分，将结构分为独立的几部分，当结构平面尺寸较大时，缝可以曲折贯通曲折贯通。后浇带内的钢筋后浇带内的钢筋可与带两侧钢筋同时绑扎，也将钢筋先从两侧伸出，在带内砼浇注前再再焊接或搭接；焊接或搭接；带内待其两侧砼浇注完近两个月两个月(30(30天天)后浇注。后浇注。混凝土后浇带平面布置图混凝土后浇带平面布置图第15页/共24页1.

23、设置后浇带；设置后浇带；2.局部加强配筋；局部加强配筋；3.施加预应力；施加预应力；4.采用预制构件或叠合结构；采用预制构件或叠合结构；5.解除约束，设置滑移层；解除约束，设置滑移层；6.采用膨胀剂补偿混凝土的收缩；采用膨胀剂补偿混凝土的收缩；7.加强保温隔热措施等。加强保温隔热措施等。增大伸缩缝间距的可靠措施增大伸缩缝间距的可靠措施第16页/共24页 采用可靠措施后，可适当放宽伸缩缝的间距采用可靠措施后，可适当放宽伸缩缝的间距：1)1)提高局部部位的配筋率提高局部部位的配筋率 顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大部位；顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大部位；2)2)顶层加强保温

24、隔热措施顶层加强保温隔热措施 外墙设置外保温层外墙设置外保温层；3)3)每每30m30m40m40m间距留出混凝土（施工）后浇带等施工措施间距留出混凝土（施工）后浇带等施工措施 后后浇浇混混凝凝土土的的施施工工温温度度应应尽尽量量与与主主体体混混凝凝土土的的施施工工温温度度接接近近，设设在在对对结结构构受受力力影影响响较较小小的的部部位位曲曲折折通通过过；当当高高层层建建筑筑与与裙裙房房之之间间不不设设沉沉降降缝缝时时，将将后浇带设在次边跨内；在混凝土中加入适宜的外加剂后浇带设在次边跨内；在混凝土中加入适宜的外加剂，补偿混凝土的收缩。补偿混凝土的收缩。4)4)降低甚至降低甚至解除约束解除约束

25、梁底设滑移支座；梁底设滑移支座；局部设温度缝局部设温度缝 5)5)采用预制构件或叠合结构采用预制构件或叠合结构 6)6)施加预应力施加预应力 提高抗弯刚度或抗裂度，避免应结构开裂导致结构刚度的降低提高抗弯刚度或抗裂度，避免应结构开裂导致结构刚度的降低第17页/共24页2.12 基础形式基础埋深D应满足建筑物的稳定要求,避免倾覆。高层钢筋砼建筑的主要基础类型：筏筏形形基基础础、箱箱形形基基础础、桩基础。桩基础。基础结构基础结构形式形式钢筋混凝钢筋混凝土结构土结构钢结钢结构构天然地基H/12H/15桩基H/15H/18第18页/共24页1 1、钢筋砼筏形基础：钢筋砼筏形基础：筏形基础也称满堂红基础

26、，其底板有如船筏，刚度很大，筏形基础也称满堂红基础，其底板有如船筏，刚度很大，对基底应力有一定的协调能力。对基底应力有一定的协调能力。筏形基础适用于上部结构刚性较好，楼层不太多，地基刚筏形基础适用于上部结构刚性较好，楼层不太多，地基刚度较好的场地。度较好的场地。底板厚度与跨度之比底板厚度与跨度之比底板厚度与跨度之比底板厚度与跨度之比板底平均反力板底平均反力（kN/mkN/m2 2)受力情况受力情况t/lt/l150200150200150200150200单向单向1/61/81/61/8双向双向1/91/121/91/12400500400500400500400500单向单向1/31/41/

27、31/4双向双向1/41/61/41/6第19页/共24页2 2、钢筋砼箱形、钢筋砼箱形当当地地基基承承载载力力较较高高，地地下下水水位位较较深深时时，可可考考虑虑做做箱箱型型基基础础或或筏筏形形基基础础，当当然然应应同同时时考考虑虑基基础础的的埋埋深深(DH/15DH/15；有桩基础时，；有桩基础时，DH/18DH/18)要求要求等。等。钢钢筋筋砼砼箱箱形形基基础础的的整整体体刚刚度度较较大大，其其顶顶板板厚厚、底底板板厚厚、墙墙厚厚等等，均均应应符符合合承承载载力力、刚刚度度、防防水水、防防潮潮、人防等要求。如：人防等要求。如：墙体水平截面总面积不小于外墙外包尺寸水平投影面积的墙体水平截面

28、总面积不小于外墙外包尺寸水平投影面积的1/101/10；当当L/B4L/B4时，纵墙截面的面积时，纵墙截面的面积外墙外围水平投影面积的外墙外围水平投影面积的1/181/18；第20页/共24页3 3、钢筋砼桩基、钢筋砼桩基当当地地质质条条件件复复杂杂，荷荷载载较较大大、按按天天然然地地基基算算埋埋深深较较高高时时，可可采采用桩基。用桩基。常用的桩类型有：常用的桩类型有：钢钢筋筋砼砼静静压压予予制制桩桩，桩桩长长一一般般在在2 2m m以以内内，可可接接长长，常常用用千千斤斤顶顶静静压压于于土土层层中中。一一般般用用于于荷荷载载不不大大、埋埋深深不不大大、开开挖挖困困难难的的地区；地区；捶捶击击

29、予予制制桩桩，桩桩长长一一般般在在2 2m m以以内内，可可接接长长，一一般般采采用用重重锤锤将将钢钢筋筋砼砼予予制制短短桩桩打打击击打打入入土土中中，一一般般设设在在钢钢筋筋砼砼独独立立基基础础或或钢钢筋砼条形基础下；筋砼条形基础下；人人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩，一一般般采采用用一一柱柱一一桩桩，桩桩内内径径不不小小800800mmmm，施施工工时时应应做做钢钢筋筋砼砼护护壁壁。单单桩桩承承载载力力较较大大，柱柱底底荷荷载载较较小小时时，不经济；不经济；机机械械成成孔孔灌灌注注桩桩，此此类类桩桩的的桩桩径径可可大大可可小小，施施工工方方式式随随机机械械而异，桩顶一般均设承台，承台间用地基梁拉接。而异，桩顶一般均设承台，承台间用地基梁拉接。第21页/共24页钢筋砼箱形钢筋砼箱形基础底板后基础底板后浇带处防水浇带处防水处理处理钢筋砼箱钢筋砼箱形基础侧形基础侧墙板后浇墙板后浇带处防水带处防水处理处理第22页/共24页高高层层建建筑筑与与裙裙房房间间的的沉沉降降缝缝处处理理第23页/共24页感谢您的观看。感谢您的观看。第24页/共24页