高层结构体系与布置.ppt
结构体系与布置要点,第一部分：结构体系与结构布置 一、结构概念、荷载和作用 二、结构体系与布置（一）钢筋混凝土结构体系（二）全钢结构体系（三）钢-混凝土混合结构体系,一、结构概念、荷载和作用,结 构 在房屋建筑中，由构件组成的能承 受各种荷载和“作用”的体系，是房 屋建筑的骨架。1、结构组成-构件：楼板、屋盖、梁、柱、墙(竖向支撑)、基础等。,2、荷载或“作用”：按随时间变异：永久荷载、可变荷载、偶然荷载 按结构的反应：静态荷载、动态荷载 间 接 作 用：地基变形、材料收缩、温度变化、地震等,竖向荷载包括：1、自重荷载：梁、柱、板、粉砂面层、填充墙、门窗 幕墙，等等 2、楼面活荷载 3、屋面活载、积灰荷载、雪荷载等 4、吊车荷载（厂房）5、施工荷载（临时）水平荷载：1、风荷载、风振效应 2、地震荷载（作用）其它荷载（作用）：1、混凝土收缩、钢材焊接 2、温度变化 3、地基变形,人防地下室人防荷载,其它荷载（作用）：1、混凝土收缩 2、温度变化 3、地基变形（桩基沉降）,静止土压力,作用于支护结构的外荷载：1、土压力（变化）引起变化的因素：地面荷载的变化 不同开挖阶段 侧向变形大小（中间土压力）主动土压力（主动、静止之间）被动土压力（静止、被动之间）2、水压力，也是变化的 不同降深、渗流影响3、支护结构自重4、施工荷载：行人、少量堆载、挖土机5、其它荷载：收缩、温度,主动土压力,被动土压力,荷载分类：1、永久荷载（恒荷载）：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。2、可变荷载（活荷载）：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。3、偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。,永久荷载（恒荷载）举例：结构自重 土压力（地下室侧壁、永久挡土墙等）水压力（水位不变）混凝土收缩（2个月后）钢结构焊接 地基变形（非常缓慢，某一时间段内变化很小）,可变荷载（活荷载）举例：建筑物楼面活荷载 风荷载 雪荷载 屋面积灰荷载 吊车荷载（厂房）施工荷载（临时）土压力（基坑开挖）水压力、水浮力（水位变化）车辆荷载（道桥）波浪、涌潮荷载 温度荷载,楼面活荷载的取值：荷载规范：民用建筑楼面均布活荷载标准值,偶然荷载特点：结构使用期内不一定出现；一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。举 例：地震荷载（作用）爆炸 撞击 火灾荷载 龙卷风,二、结构体系与结构布置,结构分类,按材料分：钢筋混凝土结构 全钢结构 钢混凝土混合结构、型钢混凝土组合结构 砌体结构 木结构,按抗侧力体系分：抗侧力单元：框架（钢砼、钢、型钢砼，含巨型框架）剪力墙（钢砼、钢板剪力墙）竖向支撑（钢）核心筒（钢砼实腹筒）框筒（深梁密柱，钢砼、钢、型钢砼）支撑筒（桁架筒）：框架+支撑，钢、型钢砼 结构体系：框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-支撑 框架-核芯筒、框架-核芯筒-伸臂、筒中筒、框筒、束筒、巨型框架等。,框架单元,一榀框架单元,一榀框架单元,剪力墙单元,框架-剪力墙体系,一榀框架单元,剪力墙单元,钢框架-支撑体系,钢框架单元,钢框架单元,钢板剪力墙单元,框架-核心筒体系,核心筒,核心筒单元,外框筒+核心筒体系（筒中筒）,外框筒,核心筒,框筒结构体系（无内筒）,（一）钢筋混凝土结构,1、框架结构：抗侧力结构：框架（一种单元）竖向传力途径：楼、屋盖次梁框架梁 框架柱基础 水平（风、地震）：框架 适用高度：H60m，55m，45m（无B级）适用高宽比：H/B4，4，3,框架结构设计的几点注意：1 避免采用单跨框架：高层：不应；多层：不宜。2 布置少量墙体时，即“少墙框架”：结构刚度：位移角可按框架-剪力墙控制；承载力：配筋宜按框架、框-剪两种模型的较大值；抗震等级：框架部分可按纯框架；剪力墙按框-剪确定。3 位移角满足时，局部电梯井道不宜布置剪力墙：避免应力集中而超筋；避免造成扭转。4 应关注填充墙刚度和布置（避免形成薄弱层）；,5 避免错层，短柱加强。6 强柱弱梁、强节点弱构件原则。考虑板钢筋的作用,7 异形柱框架：一般仅适用于多层。6度、非抗震：24m 7度（0.1g）：21m 7度（0.15g）：18m 8度（0.20g）：12m 8度（0.30g）、9度：不宜采用 2001年的浙江省异形柱暂行措施：6度、非抗震：35m（28m)7度（0.1g）：30m(24m)现应按国家异形柱规程进行设计。,2 剪力墙结构（一种单元）：全部落地剪力墙体系：H140m，120m，100m（B级：170m，150m，130m）部分框支剪力墙结构：H120m，100m，80m（B级：140m，120m，100m）适用高宽比：H/B6，6，5（B级：7，7，6）,3 框架-剪力墙：抗侧力结构：框架+剪力墙（二种单元）竖向传力途径：楼、屋盖次梁框架 梁框架柱（剪力墙）基础 水平（风、地震）：框架+剪力墙（为主）适用高度：H130m，120m，100m（B级：160m，140m，120m）适用高宽比：H/B5，4，3（B级：7，7，6）,几点注意：1 双向均应布置剪力墙（强条）；2 保证剪力墙的数量，Mc50；3 墙体应均匀布置，刚心、质心应尽可能重合。,剪力墙单向布置，违反强条,剪力墙数量过少,剪力墙偏心布置,4 框架-核心筒：抗侧力结构：框架+内筒（两种单元）水平剪力：内筒为主 倾覆力矩：内筒为主 适用高度：H150m，130m，100m（B级：210m，180m，140m）适用高宽比：H/B6，6，5（B级：7，7，6）,几点注意：1 内筒宜居中，满足扭转位移比要求。2 内筒尺寸宜1/12。满足周期比；满足M50。3 抗震等级可否按框-剪确定？二个核心筒；周边布置剪力墙且满足规范要求；征求稿：60m以上的框架-核心筒。4 0.2Qo调整（确保二道防线）。5 内筒四角暗柱加强：按约束边缘构件加强至屋顶（见高规第条）。,核心筒宜居中,核心筒偏置,核心筒过小,周边设墙,5 筒中筒结构体系：内筒：钢筋砼实腹筒 外筒：框筒（深梁密柱框架）抗侧力结构：外筒+内筒（两种单元）适用高度：H180m，150m，120m（B级：280m，230m，170m）适用高宽比：H/B6，6，5（B级：7，7，6）,核心筒（实腹筒）：弯曲变形为主，符合平截面假定外框筒（密柱深梁）：空间作用大，呈弯剪型变形。规范要求：柱距宜4m，开洞宜60 外筒裙梁：可取1/4柱净距框筒 外框筒除腹板框架承担M外，翼缘框架柱轴力较大，形成较大的抵抗水平荷载的倾覆力矩。一般情况，框筒承担基底剪力V30，倾覆力矩M50。（规范不要求作0.2Qo的剪力调整）。当框筒分担的地震倾覆力矩M50时，柱距、开洞率等可不受规范限制。,核心筒:21m21m墙厚:800400中柱:1.8(10.6)柱距:4.2 m,标准层结构平面,6 钢砼巨型框架结构体系：巨型框架=巨型柱+巨型梁 巨型柱：实腹筒或桁架筒 巨型梁：箱形截面或桁架梁（一数层高）次框架：仅承担数个楼层的竖向荷载 抗侧力结构：巨型框架+剪力墙（核心筒）适用高度：H180m，150m，120m 适用高宽比：H/B6，5，4 抗震等级：可参照框架-核心筒,三、全钢结构,1、全钢结构框架（H110m，110m，90m）2、钢框架-支撑（H220m，220m，200m）3、筒体（框筒、筒中筒、束筒）：（H300m，300m，260m）4、巨型框架、巨型框架-核心筒（H300m，300m，260m）,杭州雷峰塔建筑高度70m结构7层,H=45m设计：清华制作：精工安装：中建三局,钢框架柱:120080036H型钢梁:梁高1200,天津国贸大厦结构体系：框架-支撑内筒（桁架筒）,用钢量：16900吨153 kg/m2,四、钢-混凝土混合高层结构,1、钢框架-钢筋混凝土核心筒：适用高度：H200m，160m，120m2、型钢砼框架-钢筋混凝土核心筒 适用高度：H220m，190m，150m3、框架-砼核心筒-伸臂、巨型框架-核心筒、桁架筒体系,钢框架-钢筋混凝土核心筒 1 武林门旅游客运中心改建工程 2 杭州华成国际大厦 3 大连远洋大厦框架-核心筒-伸臂 4 上海金茂大厦 5 深圳地王大厦 6 苏州东方之门,巨型框架-核心筒 7 上海环球金融中心(巨型框架支撑筒-核心筒-伸臂)桁架筒体系 8 香港中银大厦 9 中央电视台新址,框架-核心筒-伸臂 4 上海金茂大厦 5 深圳地王大厦 6 苏州东方之门,巨型框架-核心筒 7 上海环球金融中心(巨型框架支撑筒-核心筒-伸臂),桁架筒体系 9 香港中银大厦 10 中央电视台新址,香港中银大厦：地上70层,H=315m桅杆顶368m结构体系：支撑筒体系(桁架筒)每12层设转换钢桁架,钢支撑跨越12层4根角柱:48004100 钢砼,内设3根钢柱,汇 报 结 束 敬请批评指正THANK YOU,
