高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置).ppt

1、高层建筑结构高层建筑结构讲解：吕辉讲解：吕辉Tall buildings structure第二章第二章 结构体系与结构布置结构体系与结构布置2-52-5 水平位移限值和舒适度要求水平位移限值和舒适度要求水平位移限值和舒适度要求水平位移限值和舒适度要求2-12-1 结构体系概述结构体系概述结构体系概述结构体系概述2-22-2 结构布置原则结构布置原则结构布置原则结构布置原则2-4 2-4 基础结构布置基础结构布置基础结构布置基础结构布置2-32-3 楼盖结构体系及其选择楼盖结构体系及其选择楼盖结构体系及其选择楼盖结构体系及其选择2-1 结构体系概述结构体系概述EnterEnterEnterEn

2、terEnterEnterEnterEnterEnterEnterbackback一一一一.框架结构体系框架结构体系框架结构体系框架结构体系（不包括异形柱结构）（不包括异形柱结构）（不包括异形柱结构）（不包括异形柱结构）1.1.特点特点：1 1）平面布置灵活。）平面布置灵活。2 2）自重较轻。）自重较轻。3 3）计算理论较成熟。）计算理论较成熟。4 4）侧向刚度小，侧移大。侧向刚度小，侧移大。5 5）节点是薄弱部位，是设计关键。）节点是薄弱部位，是设计关键。（必须为刚接）（必须为刚接）6 6）在地震力作用下，易引起非结构构件破坏。）在地震力作用下，易引起非结构构件破坏。（应设计成延性框架）（应

3、设计成延性框架）7 7）侧移曲线呈剪切型（层间位移随楼层增高而减小）。侧移曲线呈剪切型（层间位移随楼层增高而减小）。2.2.适用范围适用范围：属于柔性结构，属于柔性结构，适用于适用于70 m 70 m 或或1515层以下、地震烈度不太高的各类建筑层以下、地震烈度不太高的各类建筑Hji框架侧移曲线框架侧移曲线ji常用于常用于6 6、7 7度度或或1212层以下层以下代表作品及平面：代表作品及平面：backback北京长富宫中心，北京长富宫中心，2626层，层，高高90.85m90.85m，8989年建成。年建成。二二二二.剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系（包括短肢剪力墙、

4、框支剪力墙）（包括短肢剪力墙、框支剪力墙）（包括短肢剪力墙、框支剪力墙）（包括短肢剪力墙、框支剪力墙）1.1.特点特点：2.2.适用范围适用范围：属于刚性结构，属于刚性结构，适用于适用于150 m 150 m 或或3030层以下的小开间建筑层以下的小开间建筑Hji剪力墙侧移曲线剪力墙侧移曲线ji1 1）在竖向荷载下视为受压的薄壁柱，）在竖向荷载下视为受压的薄壁柱，在水平荷载下视为底部固定、顶端在水平荷载下视为底部固定、顶端 自由的悬臂深梁。自由的悬臂深梁。2 2）整体性能好。）整体性能好。3 3）刚度大、侧移小，抗震性能优越。刚度大、侧移小，抗震性能优越。4 4）结构自重大，间距受到楼板跨度限

5、制。）结构自重大，间距受到楼板跨度限制。5 5）侧移曲线呈弯曲型（层间位移随楼层增高而增加）。侧移曲线呈弯曲型（层间位移随楼层增高而增加）。（L/=58，常用于小高层常用于小高层）代表作品及平面：代表作品及平面：backback广州白云宾馆，广州白云宾馆，33层，112.45米，1976年建成，国内首栋百米高层。360040008000800066000300036000300066000800080004000360070000785078502300三三三三.框架框架框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系1.1.特点特点：2.2.适用范围适用范围：属于中刚性结构

6、，属于中刚性结构，适用于适用于140 m 140 m 以下的各类高层建筑以下的各类高层建筑H框架框架-剪力墙侧移曲线剪力墙侧移曲线1 1）与框架结构相比，承载力和刚度提高，侧向变形减小；）与框架结构相比，承载力和刚度提高，侧向变形减小；与剪力墙结构相比，平面布置较灵活。与剪力墙结构相比，平面布置较灵活。2 2）剪力墙由于刚度大，承担大部分（）剪力墙由于刚度大，承担大部分（80-90%80-90%）的力，是）的力，是 抗侧力的主体，而框架承担竖向力和少部分水平力，抗侧力的主体，而框架承担竖向力和少部分水平力，且提供了较大空间且提供了较大空间 。3 3）通过框通过框剪（筒）的协调工作，改善剪（筒）

7、的协调工作，改善了框架结构的受力和变形性能，使各了框架结构的受力和变形性能，使各层层间剪力和位移趋于均匀，层层间剪力和位移趋于均匀，侧移曲侧移曲线呈弯剪型（反线呈弯剪型（反S S型、下弯上剪）。型、下弯上剪）。框架框架剪力墙剪力墙框架框架-剪力墙剪力墙代表作品及平面：代表作品及平面：backback北京饭店北京饭店四四四四.筒体结构体系筒体结构体系筒体结构体系筒体结构体系1.1.筒体形式筒体形式：1 1）空间受力，在水平荷载作用下可视为固定在基础上的箱形悬）空间受力，在水平荷载作用下可视为固定在基础上的箱形悬臂构件。臂构件。实腹筒实腹筒 框筒框筒 桁架筒桁架筒 剪力墙剪力墙 桁架桁架 密柱深梁

8、密柱深梁 筒中筒筒中筒 内筒内筒 外筒外筒 外筒外筒 2.2.特点特点：2 2）承载力、抗侧刚度和）承载力、抗侧刚度和抗扭刚度抗扭刚度很高。很高。3）由于采用密柱深梁，结构的延性较差，层数不多时不宜采用。3.3.适用范围适用范围：适用于适用于200m200m以下的超高层以下的超高层代表作品及平面：代表作品及平面：backback深圳国贸大厦深圳国贸大厦五五五五.结构体系（抗侧力体系）的选择结构体系（抗侧力体系）的选择结构体系（抗侧力体系）的选择结构体系（抗侧力体系）的选择建筑使用功能建筑使用功能建筑平面建筑平面建筑高度建筑高度抗震等级抗震等级地质条件地质条件施工技术施工技术用用途途50m50m

9、50m50m住住宅宅剪力墙、框架剪力墙、框架-剪力墙剪力墙剪力墙、框架剪力墙、框架-剪力墙剪力墙旅旅馆馆剪力墙、框架剪力墙、框架-剪力墙、剪力墙、框架框架剪力墙、框架剪力墙、框架-剪力墙、剪力墙、筒体筒体公公共共框架框架-剪力墙、框架剪力墙、框架框架框架-剪力墙、筒体剪力墙、筒体backback2-2结构布置原则一一一一.抗震设防结构布置原则抗震设防结构布置原则抗震设防结构布置原则抗震设防结构布置原则1）选择有利的场地）选择有利的场地2）保证地基基础的承载力、刚度）保证地基基础的承载力、刚度3）合理设置抗震缝）合理设置抗震缝4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径）应具有明确的计算简图

10、和合理的地震作用传递途径5）多道抗震设防能力）多道抗震设防能力6）合理选择结构体系）合理选择结构体系7）结构应有足够的刚度）结构应有足够的刚度8）结构应有足够的结构承载力）结构应有足够的结构承载力9）节点的承载力应大于构件的承载力）节点的承载力应大于构件的承载力10）结构应有足够的变形能力及耗能能力结构应有足够的变形能力及耗能能力1.1.房屋适用高度房屋适用高度：二二二二.房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比（分（分（分（分A A类和类和类和类和B B类）类）类）类）1 1）见书中表）见书中表2.12.1、2.22.2。超过超过A A级高度的为级高度

11、的为B B级，级，B B级的高度和高宽比大，级的高度和高宽比大，但抗震等级、计算和构造措施严。不宜超过但抗震等级、计算和构造措施严。不宜超过B B级。级。2 2）表中数值适用于钢筋混凝土高层，高层钢结构另有规定。）表中数值适用于钢筋混凝土高层，高层钢结构另有规定。3 3）注意表下注。（房屋高度）注意表下注。（房屋高度）2.2.房屋高宽比房屋高宽比：高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制1 1）见书中表）见书中表2.32.3、2.42.4。2 2）当高宽比超过当高宽比超过5 5，应验算结构整体稳定和抗倾覆。，应验算结构整体稳定和抗倾覆。3 3）实际工程中存在超限建筑，如深圳

12、地王大厦）实际工程中存在超限建筑，如深圳地王大厦H/B=8.88.8，金茂大厦金茂大厦7.67.6。三三三三.结构平面布置原则结构平面布置原则结构平面布置原则结构平面布置原则1 1）平面宜规则、简单、均匀对称，受力合理，传力简捷。）平面宜规则、简单、均匀对称，受力合理，传力简捷。（超过表（超过表2.52.5规定时为平面不规则）规定时为平面不规则）2 2）平面刚度宜均匀对称，以减少扭转。）平面刚度宜均匀对称，以减少扭转。（使平面刚心和质心接近或重合，（使平面刚心和质心接近或重合，其偏心距其偏心距e/L5%5%）3 3）宜采用长宽接近的）宜采用长宽接近的“塔式塔式”建筑，建筑，避免避免“板式板式”

13、或一字形建筑，或一字形建筑，L/B4 4（7 7度）度）或或3 3（8 8度）。度）。L B e/L 5%5%5%5%P 刚心刚心 质心质心4 4）平面局部突出部分的尺寸应满足表）平面局部突出部分的尺寸应满足表2.62.6要求，要求，否则应采取加强措施，减轻应力集中。否则应采取加强措施，减轻应力集中。5 5）宜避免在拐角处设置楼电梯间（因井筒刚度大，）宜避免在拐角处设置楼电梯间（因井筒刚度大，易产生应力集中）。易产生应力集中）。6 6）开有大洞口的楼板应采取加厚楼板、增设边梁、加大配筋等）开有大洞口的楼板应采取加厚楼板、增设边梁、加大配筋等加强措施。加强措施。不规则类型定义和参考指标扭转不规则

14、在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50，或开洞面积大于该层楼面面积的30，或较大的楼层错层表表2-5平面不规则的主要类型平面不规则的主要类型设防烈度L/Bl/Bmaxl/b6、7度8、9度6.05.00.350.302.01.5表表 2.6 平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值四四四四.结构竖向布置原则结构竖向布置原则结构竖向布置原则结构竖向布置

15、原则1 1）沿竖向体型规则均匀，刚度宜连续，）沿竖向体型规则均匀，刚度宜连续，避免刚度避免刚度突变突变和软弱层。和软弱层。（超过表（超过表2.72.7规定时为竖向不规则）规定时为竖向不规则）顶部塔楼、楼层外挑内收、底部或顶部塔楼、楼层外挑内收、底部或顶层大空间、中部剪力墙或筒体中顶层大空间、中部剪力墙或筒体中断或错位等断或错位等2 2）宜设置地下室，帮助上部结构抗倾覆和滑移，减少地震力对）宜设置地下室，帮助上部结构抗倾覆和滑移，减少地震力对 上部结构的影响。上部结构的影响。不规则类型定义和参考指标侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80；除顶

16、层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80表表 2.7 竖向不规则类型竖向不规则类型各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息FloorNo:层号TowerNo:塔号Xstif，Ystif:刚心的X，Y坐标值Alf:层刚性主轴的方向Xmass，Ymass:质心的X，Y坐标值Gmass:总质量Eex，Eey:X，Y方向的偏心率Ratx，Raty:X，Y方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1，Raty1:X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值的比值 或上三层平均侧移刚度或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者的比值中之较小者RJX，RJY，RJZ:结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度=FloorNo.1TowerNo.1Xstif=5.3359(m)Ystif=8.3667(m)Alf=0.0000(Degree)Xmass=5