高层建筑的结构体系.ppt

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1、.,第二章 高层建筑的结构选型 与结构布置,高层建筑结构设计的基本原则常用结构体系分类 几个典型常用结构体系简介 多层框架结构,.,2.1 高层建筑结构设计的基本原则,注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必需的承载力、刚度和延性。结构应满足下列要求：,1）具有必要的承载力、刚度和延性；2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏；3）对可能的薄弱部位采取加强措施；4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位；5）宜具有多道抗震防线。,.,概念设计：根据理论与试验研究结果和工程经验等形成的基本设计

2、原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。结构概念设计是一些结构设计理念，是设计思想和设计原则。例：在抗震设计时要求“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计思想和结构设计中应尽可能地使结构“简单、规则、均匀、对称”的设计原则，都属于概念设计的范畴。,.,2.2 高层建筑的结构选型 2.2.1 高层建筑结构类型 按材料性能分为钢结构、钢筋混凝土结构和钢与钢筋混凝土的组合结构。1、钢结构 钢结构材料强度高、韧性好、易于加工；构件断面小、自重轻、抗震性能好；而且钢构件可以在工厂加工制作，在现场安装，有利于提高施工速度和构件的制作质量。高层钢结构用钢量大，造价高，耐火性差，,.,2、

3、钢筋混凝土结构 材料来源丰富，造价低，混凝土的可塑性强，混凝土材料强度虽然较低于钢材，但混凝土构件的截面大、刚度大，有利于抵抗结构的侧向位移。钢筋混凝土结构的施工工期长，结构自重大、承载力低，建造高度受到限制。,.,目前世界上最高的钢筋混凝土高层建筑是朝鲜平壤市的柳京饭店，地面以上是101层，高305.4m；芝加哥的水塔广场大厦（Water Plaza Tower）位居其次，76层，262m高。3、钢钢筋混凝土组合结构 吸收了钢结构和混凝土结构两种结构的优点，克服两种结构的缺点，根据工程需要，进行不同方式组合。有以下几种组合方式：,.,（1）钢骨混凝土组合方式 把型钢、钢管等钢材放在混凝土构件

4、内部，形成钢骨混凝土（劲性钢筋），以充分利用外包混凝土的刚度和耐火性能，又可利用钢骨减小构件断面和改善抗震性能，目前应用比较普遍。另一种方式：在钢管内部填充混凝土，利用混凝土提高构件的刚度。,.,（2）混合结构组合方式 在建筑结构中，一部分抗侧力结构用钢结构，另一部分用钢筋混凝土结构。这种混合结构中，多数用钢筋混凝土做筒体或剪力墙，用钢材做框架梁、柱。如上海的金茂大厦，用钢筋混凝土做核心筒，外框用钢骨混凝土和钢柱的混合结构。我国在高层建筑中仍以使用钢筋混凝土材料为主，目前正在加强对轻质混凝土的研究和推广；钢结构高层建筑已有相当的数量，随着我国经济实力和钢产量的提高，钢结构建筑也一定会得到良好的

5、发展。,.,2.2.2 高层建筑结构选型的主要内容,1）选择合适的竖向承重结构；2）选择合适的水平承重结构；3）选择合适的基础结构。,竖向承重结构：框架、剪力墙、框架剪力墙、筒体等多种形式；水平承重结构：单向板肋形楼盖、双和板肋形楼盖、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖等多种形式；,主要承担竖向荷载。,主要承担水平荷载。,.,高层建筑的基础结构：独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等多种形式。,高层建筑应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术等因素选择适宜的结构体系。,.,常用结构体系分类,.,框架结构体系剪力墙结构体系框架剪力墙（框架筒体）结构体系

6、筒中筒结构体系多筒体系成束筒和巨型框架,2.2.3 高层建筑竖向承重结构的选型1、竖向承重结构的类型及特点,.,A、结构构成 框架：梁和柱刚结而成的平面结构体系。框架承受结构的竖向和水平作用，称为框架结构体系。从施工方面看，可以是整体现浇也可以是装配式或装配整体式。,框架结构体系,.,缺点：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差。限制了框架结构的建造高度。,建筑平面布置灵活，分隔方便；施工简便，设计合理时结构有较好的塑性变形能力；外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。,B、结构的优缺点：优点：,.,C、结构的位移特征：框架结构在水平力作用下的受力变形特点：侧移两部分组成：梁柱弯曲变形产生的侧移和柱轴向变

7、形产生的。水平荷载作用下，框架梁柱中的内力有弯矩、剪力和轴力，在弯矩作用下，梁柱发生弯曲，且有反弯点，梁柱弯曲引起框架的整体侧向位移。框架结构下部的梁柱内力大，层间变形大，愈到上部层间变形愈小，框架的整体变形呈现剪切型。,.,框架在水平荷载作用下，柱轴向变形（柱的拉伸和压缩使结构出现侧移）；在上部各层较大，愈到底部层间变形愈小，使整个结构呈现弯曲型变形。,.,全部侧向位移中主要由梁柱弯曲引起，随着建筑高度的增加，柱轴向变形引起的侧移逐渐增大，但合成以后框架的变形仍然呈现剪切型特征。,.,框架抗侧移的能力-框架的抗侧移刚度，主要取决于梁柱的截面尺寸。梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，这是框架结构的

8、主要缺点，也限制了框架结构的使用高度。,.,通过合理设计，钢筋混凝土框架可以获得良好的延性，即设计成“延性框架”。延性框架具有较好的抗震性能。框架结构的层间变形较大，在地震区，会引起非结构构件的破坏，慎重设计。,框架结构构件类型少，易标准化、定型化；可以采用预制构件，还可采用现浇及预制梁板的半现浇半预制结构。现浇框架结构的整体性好，抗震性能好，在地震区优先采用。,在高度不大的高层建筑中，框架体系是一种较好的体系。,.,剪力墙即混凝土墙，能较好抵抗水平荷载。在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土墙作为抗侧力单元-剪力墙结构体系。我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）称为抗震墙，也称其为

9、结构墙。纯剪力墙结构中，剪力墙要承受房屋的竖向荷载，所以，墙体的间距受到楼板跨度的影响，一般为38m，适用于旅馆、住宅类较小开间的建筑。,剪力墙结构体系,.,剪力墙结构由于墙体间距的限制，其平面布置不灵活，建筑空间小，不能满足公共建筑的使用要求，结构自重较大，施工工期较长。剪力墙结构的缺点：受楼板跨度的限制（一般为38m），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。剪力墙采用现浇钢筋混凝土结构，整体性好，承载力高，抗侧移刚度大，在水平荷载作用下结构变形小，容易满足抗震要求，适于建造3040层的高层建筑。经过合理的设计剪力墙结构也具有良好的延性。,.,剪力墙结构的优点：整体性好、刚度大，抵抗侧向

10、变形能力强；抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构高。位移特点：剪力墙高宽比较大时，是以受弯为主的悬臂墙，在水平荷载作用下，侧向变形呈弯曲型，特点是层间位移由下至上逐渐增大。,为了克服剪力墙结构开间小、自重大的缺点，产生了框支剪力墙结构（底部大空间剪力墙结构）和跳层剪力墙结构。,.,.,框支剪力墙（底部大空间剪力墙结构）在剪力墙结构中，将底层或下部几层的部分剪力墙取掉，形成部分框架支撑上部剪力墙的形式，以扩大使用空间。在旅馆、饭店中常用这种结构。框支剪力墙结构的下部为框架柱，与上部剪力墙的刚度相差悬殊，在地震作用下产生很大的侧向变形，容易造成建筑

11、物的严重破坏，在地震区不允许采用完全的框支剪力墙结构，需要有一定数量的落地剪力墙，以保证结构的刚度不发生突变。,.,.,.,.,图26 框支剪力墙侧向位移,.,在底层大空间剪力墙结构中，把落地剪力墙布置在两端或中部，并使纵向、横向墙围成筒体，在底层还要加大墙厚、提高混凝土强度等级等，加强底层墙的刚度，使整个结构上下差别减小。落地剪力墙之间的距离要加以限制，墙的距离与楼板宽度之比不超过3，抗震设计时不超过2-2.5，还要加强底层大空间与上部剪力墙之间的过渡层楼板的整体性和刚性，这层楼板应采用厚度较大的现浇钢筋混凝土板。,.,（2）跳层剪力墙结构：剪力墙与柱隔层交替布置。,图27 跳层剪力墙结构(

12、a)单片结构变形(b)整体结构变形,.,跳层剪力墙结构的优点：采用跨度不大的楼板，可以获得空间较大房间（两开间为一房间），又可避免由柱形成的软弱层。相邻两片抗侧力结构的剪力墙交替布置时，可减小柱的侧向变形，整个结构出现基本是弯曲型的变形曲线。目前我国尚无这类跳层剪力墙结构。,.,剪力墙按墙肢截面长度与宽度之比分为：,3：异形柱,=35：小墙肢短肢剪力墙,=58：短肢剪力墙,8：普通剪力墙,.,说明：小短肢剪力墙的抗弯、抗剪和抗扭能力都很弱，不宜用于高层建筑结构中。短肢剪力墙的抗震性能较差，在地震区应用的经验不多，为安全起见，高层建筑结构中不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。,.,框架剪力墙（

13、框架筒体）结构体系,A、框架剪力墙结构体系：框架结构中设置部分剪力墙。把剪力墙布置成筒体，称为框架筒体结构。筒体的承载能力、侧向刚度和抗扭能力都较单片剪力墙有大幅度提高。利用筒体作电梯间、楼梯间和竖向管道。,.,（1）框架剪力墙结构是一种双层抗侧力结构。结构中剪力墙的刚度大，承担大部分水平剪力（全部水平剪力的8090），与剪力墙相比框架刚度小，承担的水平剪力相对较少，框架的主要作用是承担结构的大部分竖向荷载，为建筑提供较大的使用空间。,.,（2）框架剪力墙结构既有框架结构布置灵活、延性好的特点，也有剪力墙结构刚度大、承载力高的特点，相互取长补短，共同抵抗水平荷载。是一种比较好的抗侧力体系，广泛

14、应用于高层建筑，其适用高度与剪力墙结构大致相同（可建造3040层的房屋）。,.,B、框架剪力墙结构位移特征：在水平荷载作用下，框架呈剪切型变形，剪力墙呈弯曲型变形，由于楼板和连梁的作用，框架和剪力墙的变形协调，即在同一标高处的侧向（水平）位移相等。在结构底部，框架的侧移减小，在结构上部，剪力墙的侧移减小，侧移曲线的形状呈弯剪型。层间位移沿建筑物高度均匀分布，呈“S”型位移曲线，改善了框架结构及剪力墙结构的抗震性能。,.,图 28 框架剪力墙结构在侧向力作用下协同工作,C、框架剪力墙结构的布置：1)剪力墙的数量和位置。,.,剪力墙多，结构的刚度大，侧向变形小，为了满足变形的限制要求，建筑物越高，

15、要求EI越大。地震作用下，侧向位移与EI不成反比关系。在其他条件不变的情况下，EI增加一倍，/H和/h仅减少1319（、分别为顶点侧移和最大层间变形；H、h分别为建筑物总高和层高）。原因：增加剪力墙的数量及抗弯刚度EI时，结构刚度加大，地震作用就会加大。,.,实例分析表明，EI增大1倍，地震作用增大20。过多增加剪力墙的数量不经济。剪力墙的数量以使结构的层间位移不超过规范规定的限制为宜。剪力墙的数量也不能过少，以避免框架承担过大的剪力。2)框架和剪力墙都只在自身平面内抗侧力，抗震设计时，框架剪力墙结构的两个主轴方向都要布置剪力墙。,.,3）剪力墙的间距：剪力墙承担了大部分水平力，成为主要的抗侧

16、力单元，不宜仅设置一道很长的墙。应将剪力墙分散布置，当做成单片墙时，不宜少于3道，最好做成筒体形状。间距：,剪力墙间距（m）(取较小值)表21,注：1.B为楼面宽度，单位为“m”；2.现浇层厚度大于60mm的叠合楼板可以作为现浇板考虑。,.,框架剪力墙结构体系中，剪力墙布置应注意以下几点：（分散、均匀、对称、上下贯通、带翼缘）剪力墙以对称布置为好，可减少结构的扭转。这一点在地震区尤为重要；,.,剪力墙应上下贯通，使结构刚度连续变化均匀；剪力墙宜布置成筒体，建筑层数较少时，也应将剪力墙布置成T型、L型、I型等。便于剪力墙更好地发挥作用；剪力墙应布置在结构的外围，以加强结构的抗扭作用。剪力墙的间距

17、不应过大。,.,筒体结构 把抗侧力的框架或剪力墙围成一个筒形，形成空间受力体系，以抵抗侧向力作用。当高层建筑结构层数多、高度大、设防要求较高时，平面抗侧力结构所构成的框架、剪力墙和框架剪力墙结构已不能满足建筑和结构的受力要求，采用空间受力性能好的筒体结构。,.,筒体结构的基本形式有三种，由剪力墙构成的薄壁筒（实腹筒）和由密排柱深梁组成的框筒，由桁架构成的桁架筒。这三种基本筒体再根据不同的组合方式，组成更多形式的筒体结构，如：框筒、筒中筒、成束筒（组合筒）、多重筒等。,.,.,.,1、框筒结构 在实腹筒的墙壁上开出许多规则排列的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒，由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深

18、梁框架，围成的筒体。形式上框筒由四榀框架围成，受力特点不同于框架。框架是平面结构，框筒是空间结构，即：层间剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗，倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力作用的翼缘框架共同抵抗。,.,框筒结构的适用高度比框架结构的高的多。,.,框筒可以是钢结构、钢筋混凝土结构或者混合结构。框筒主要与内筒（实腹筒）组成筒中筒或成束筒结构。2、桁架筒结构 用稀柱、浅梁和支撑斜杆组成桁架，布置在建筑的周边，形成了桁架筒体结构。,.,钢桁架筒结构的柱距大，支撑斜杆跨越建筑的一个面的边长，沿竖向跨越数个楼层，形成巨型桁架，4片桁架围成桁架筒，两个相邻立面的支撑斜杆相交在角柱上，水平力通过支撑斜

19、杆的轴力传至基础，钢桁架筒结构的刚度大，比框筒结构更能充分利用建筑材料，适合于更高的建筑。,.,图215为1970年建成的芝加哥John Hancock大厦。锥形，100层，底层最大柱距13.2米。内部的柱只承受竖向荷载。用钢量为1.45KN/m2。,.,3、筒中筒结构 用框筒作为外筒，利用楼（电）梯间管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心做成内筒，成为筒中筒结构。钢筋混凝土结构，一般外筒为框筒，内筒为剪力墙围成的井筒；在水平力作用下，内外筒协同工作，外框筒的平面尺寸大，有利于抵抗水平力产生的倾覆力矩和扭矩；内筒采用钢筋混凝土墙，具有比较大的抵抗水平剪力的能力。,.,筒中筒结构适用高度比框筒更

20、高。筒体最主要的特点是它的空间受力性能。无论那一种筒体，在水平力的作用下都可以看成是固定于基础上的悬臂结构，比单片平面结构具有更大的抗侧移刚度和承载能力，适宜建造高度更高的超高层建筑。由于筒体的对称性，筒体结构具有很好的抗扭刚度。,.,筒中筒结构的平面外形可以为圆形、正方形、椭圆形或矩形等。内外筒之间一般不设柱，若跨度过大，需设柱，以减小水平构件的跨度。内筒要贯通建筑物全高。；,.,4、束筒结构 多个筒体排列在一起成束状，多个筒共同抵抗侧向力时，成为成束多筒体系，也称束筒结构。成束筒的抗侧移刚度比筒中筒结构还要高，适宜的建造高度也更高。束筒结构中的每一个框筒，可以是方形、矩形或三角形等；多个框

21、筒可以组成不同的平面形状；,.,其中一个筒可以根据需要在任何高度终止。图216为不同平面形状的束筒结构平面图。,.,最著名的成束筒结构是芝加哥的西尔斯大厦，10层，443米，是世界上最高的钢结构建筑。,.,.,框架核心筒结构 筒中筒结构的外框筒为密柱深梁，影响对外视线，景观较差，建筑外形比较单调。加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架，与内筒一起，组成了框架核心筒结构。框架核心筒结构的周边框架与核心筒之间形成的可用空间较大广泛用于写字楼、多功能建筑。,.,目前我国已经使用的最高的4幢建筑都是框架核心筒结构，有：上海金茂大厦（地面以上88层，420.5m高）、深圳地王大厦（81层，32

22、5m高）、广州中信大厦（80层。322m高）、深圳赛格广场（72层，291.6m高）。其中广州中信大厦为钢筋混凝土结构外，另三幢为混合结构。目前世界上第二高的马来西亚吉隆坡的石油双塔（88层、452m高）也是框架核心筒结构。,.,巨型结构 1、巨型框架结构 巨型框架结构也称主次梁结构，主框架为巨型框架，次框架为普通框架。钢筋混凝土巨型框架结构有两种形式：(1)仅由主次框架组成的巨型框架结构；（2）由周边主次框架和核心筒组成的巨型框架核心筒结构。,.,巨型结构 巨型框架柱的截面尺寸大，由墙围成的井筒，也可以采用矩形或工形的实腹截面柱，巨柱之间用跨度和截面尺寸都很大的梁或桁架做成的巨梁连接，形成巨

23、型框架。,.,即：利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型大梁相连，由筒体和巨型梁形成巨型框架。虽然仍是框架形式，由于梁和柱子的断面尺寸很大，巨型框架的抗侧移刚度比一般框架要大的多，因而适宜建造的建筑物高度比框架结构要大的多。巨型大梁的上下之间，一般设置410层的次框架；次框架仅承受竖向荷载，梁柱截面较小，次框,.,架的支座是巨型大梁。竖向荷载由巨型框架传至基础。水平荷载由巨型框架承担或巨型框架和核心筒共同承担。巨型结构的优点是：在主体巨型结构的平面布置和沿高度布置均为规则的前提下，建筑布置和建筑空间在不同楼层可以有所变化，形成不同的建筑平面和空间，实现穿透结构的大洞口。,.,图218为深

24、圳亚洲大酒店巨型框架结构的平面图和次框架剖面图。位于三个翼缘的端部筒（楼、电梯间）和位于平面中心的剪力墙作为四根巨柱，每隔6层用一层高的4根大梁和楼板组成箱形大梁。巨梁之间的次框架为5层，次框架顶上有一层没有柱子，形成大的空间。,.,.,.,2、巨型空间桁架结构 整幢结构用巨柱、巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成空间桁架，相邻立面的支撑交汇在角柱，形成巨型空间桁架结构。空间桁架可以抵抗任何方向的水平力，巨型桁架是既高效又经济的抗侧力结构。香港中国银行大厦是最典型的巨型桁架结构（图219）。,.,.,2.2.4 各种竖向承重结构的最大适用高度（即抗侧力结构体系的适用高度或结构的适用范围）最大适用高度

25、根据房屋建筑的高度、是否需要抗震设防、抗震设防烈度等因素，确定一个与其匹配的、经济的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。每一种结构体系，有最佳的适用高度范围。我国规范规定了各种结构体系的最大适用高度，,.,表中所列的房屋高度是指与现行国家设计规范、规程各项设计规定和要求相适应的最大高度；房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶（檐口）的高度，不包括局部突出屋面的部分，如水箱、电梯机房、构架等。当房屋高度超过规定的最大高度时，结构设计应采取有效的加强措施，并且有可靠依据，或进行专门的研究和论证。,.,A级高度钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度（m）表22,.,B级高度钢筋混凝土高

26、层建筑结构的最大适用高度（m）表23,.,高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32002（简称混凝土高规）规定，钢筋混凝土建筑抗侧力结构体系的最大适用高度见表22；当高度超过表22的规定时，为B级高度高层建筑，B级高度钢筋混凝土高层建筑结构体系的最大适用高度见表23。B级高度高层建筑结构的设防烈度不超过8度，其抗震措施等要求高于A级。,.,钢结构房屋适用的最大高度（m）表24,.,钢、混凝土结构房屋适用的最大高度（m）表25,.,2.3 建筑体形和结构总体布置 高层建筑结构设计，除了要根据建筑高度、抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，还要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形：建筑

27、平面和立面的空间构成；结构总体布置：结构构件的平面布置和竖向布置。,.,建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。建筑师根据建筑的使用功能、建设场地、美学等确定建筑的平面和立面；结构工程师根据结构抵抗竖向荷载、抗风、抗震的要求，布置结构构件。,.,2.3.1结构的总体布置内容结构总体布置的主要内容有：（1）选择合理的建筑体形；（2）选择合理的结构体系；（3）合理进行结构构件的平面布置和竖向布置（包括柱网、墙、楼盖的布置）；（4）正确进行场地选择；（5）合理选择基础形式；（6）妥善设置变形缝。,.,2.3.2 结构的高宽比限制 若结构高宽比大，则倾覆力矩也大。混凝土高规和高钢规规定了

28、各种结构体系的高宽比限制，分别列于表26表29。我国绝大部分高层建筑的高宽比没有超过表中的限值。,.,A级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 表26,.,B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 表27,钢结构房屋适用的最大高宽比 表28,.,钢混凝土混合结构房屋适用的最大高宽比 表29,计算房屋建筑的高宽比时，房屋高度指室外地面到檐口的高度，宽度指房屋平面轮廓边缘的最小宽度尺寸。计算复杂体形房屋建筑的高宽比时根据具体情况确定其高度和宽度。,.,2.3.3 建筑平面和结构平面形状布置（1）平面形状分类 习惯上按建筑物的外形，把建筑物分为塔式和板式两大类。塔式：建筑物外轮廓的平面长

29、度和宽度比较接近的高层建筑；板式：指建筑物平面的长度和宽度比较大，平面呈“一”字形的高层建筑；塔式建筑通常有圆形、“Y”形、“#”形、切角的三角形。,.,（2）从抗风的角度选择平面 空气的流动形成风，风作用在建筑物上，使建筑物受到双重作用：一方面风力使建筑物受到一个基本稳定的风压力；另一方面风又使建筑物产生风力振动（风振）。由于这种双重作用，建筑物既受到静力作用，又受到动力的作用。,.,当建筑物长度较大时，在风力作用下，当风力不均匀或风向紊乱变化时，容易引起结构扭转或使楼板在水平平面内出现挠曲等现象，因此，在选择建筑平面时应尽量选择对抗风有利的平面形式。对抗风有利的建筑平面形状是简单、规则的凸

30、平面，如：圆形、正多边形、椭圆形等，可减小风压；有较多凹凸的复杂形状平面，如：V形、Y形、H形等，对抗风不利。,.,（3）从抗震角度选择建筑平面的原则 大多数结构的设计计算主要考虑水平地震作用，并且要尽可能地选择对抗震有利的建筑平面和立面，以减小地震对房屋的破坏。,.,对抗震、抗风有利的建筑平面形状是简单、规则、均匀、对称、长宽比不大的平面；平面不宜过于狭长，突出部分的长度不宜采用角部重叠的平面图形和细腰形平面图形；承重结构双向布置，减小偏心，构件类型尽量少；方便施工，降低成本。,.,长宽比的限值和突出部分长度的限值 表210,.,图1020 有突出部分的建筑平面,角部重叠,.,抗震结构的平面

31、选择 表211,.,注：表中L/Bmax宜小于4（8、9度）或5（6、7度）。,.,2.3.4 建筑立面和结构竖向布置 建筑的立面和结构的竖向布置，对结构抗震有较大影响，设计时需满足抗震要求。对抗震有利的建筑立面应规则、均匀，从上到下外形不变化或变化不大，没有过大的外挑或内收。当结构上部楼层部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的0.75（图222a、b）；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸的0.9倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m（图222c.d）。,.,图222 结构竖向收进和外

32、挑示意图,.,结构沿高度布置应连续、均匀，使结构的侧向刚度和承载力上下相同，或下大上小，自下而上连续、逐渐减小，避免有刚度或承载力突然变小的楼层。尤其是剪力墙，自下而上要连续布置，在底层或中部某几层中断都会导致沿高度刚度和承载力的突变，造成薄弱层或柔软层，地震时容易破坏。如果顶层收进较多，或顶部刚度小，会由于振动的“鞭梢效应”而使结构顶部变形过大而导致破坏。,.,2.3.5 高层建筑水平承重结构的选型（高层建筑的楼盖结构布置）1、楼盖的选型（1）对楼盖的水平刚度及整体性要求更高。,.,a)当高层建筑的高度超过50m时宜采用现浇楼盖。为抵抗温度变化的影响，顶层楼面应加厚并采用现浇，并在建筑物顶部

33、加强约束，提高抗震抗风能力。b)当建筑物高度小于50m时，框架结构、剪力墙结构允许采用装配式楼盖。框架结构和剪力墙结构采用装配式楼盖时，要拉开板缝，并配置钢筋，用高强混凝土填缝，必要时可以设置现浇板带。,.,c)框架剪力墙结构由于各片结构刚度相差太大，因而楼板变形比较显著；水平荷载要通过楼板传递，因此框架剪力墙结构中的楼板应具有更好的整体性。d）当抗震设防烈度为8、9度时，框架剪力墙结构应采用现浇楼板（包括叠合式楼板），以保证地震作用的可靠传递。,.,普通高层建筑的楼面结构选型及构造 表212,.,.,综合起来，在高度较大的高层建筑中，应选择结构高度小、整体性好、刚度好、重量较轻、满足使用要求

34、并便于施工的楼盖结构。当前，国内外总的趋势是采用现浇楼盖或预制与现浇结合的叠合板，应用预应力或部分预应力技术，并使用工业化的施工方法。,.,2.3.6 变形缝的设置 在房屋建筑中，为了消除结构不规则、收缩和温度应力、不均匀沉降对结构的有害影响，可以用防震缝、伸缩缝和沉降缝将房屋分成若干独立的部分。防震缝、伸缩缝和沉降缝也通称为变形缝。在实际工程中，设置变形缝会影响建筑立面，多用材料，构造复杂，防水处理困难等，此外，设缝的结构在强烈地震作用下相邻结构可能发生碰撞而局部损坏。因此，常通过采取措施，避免设缝。,.,1、抗震缝 在地震作用下，特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害，可以用防震缝将建筑物划

35、分为若干独立的抗震单元，使各个结构单元成为规则结构。目前工程设计更倾向于不设防震缝，而采取加强结构整体性、防止薄弱部位破坏的措施。钢结构房屋建筑一般不设防震缝。抗震缝有一定的宽度，允许相邻房屋可能出现反方向的振动，否则在地震时相邻部分的建筑会互相碰撞而破坏。钢筋混凝土框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15 m时可为70mm；超过15 m时，6、7、8,.,9度分别每增加5m、4m、3m、2m，宜增加20mm；框架剪力墙结构和剪力墙结构房屋的防震缝宽度，可分别采用框架结构防震缝宽度的70%和50，但都不小于70mm。防震缝两侧结构类型不同时，按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。

36、防震缝应沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝，但在防震缝处应加强构造和连接。,.,不同结构体系的抗震缝宽度(mm)表213,.,避免设置防震缝的方法是：优先采用平面布置简单、长度不大的塔式建筑；在体型复杂时采取加强结构整体性的措施，如加强不同体型连接处的楼板配筋，避免在连接部位的楼板开洞等。2、伸缩缝 新浇注的混凝土在硬结过程中由于收缩而产生收缩应力；季节温度的变化、室内外温差以及向阳面与背阴面之间的温差都会使混凝土结构热胀冷缩产生温度应力。混凝土收缩和温度应力常常会使结构产生裂缝。,.,为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可以设置伸缩缝。高层规程中规定了高层建筑结构伸缩缝的最大间距，见表

37、214。钢结构伸缩缝的最大间距可为90m。有充分依据或可靠措施时，可以适当加大伸缩缝间距。伸缩缝从基础以上设置。若为抗震结构，伸缩缝的宽度不小于抗震缝的宽度。,伸缩缝的最大间距 表214,.,高层建筑一般不宜设计很长的平面，避免长度方向产生温度应力，但是不可避免的是在高层建筑的顶层和底层温度应力会更大一些。工程中采取下述措施避免设置伸缩缝。,.,（1）设置后浇带。混凝土早期收缩占收缩量的大部分。施工时每3040m间距留出8001000mm宽的施工后浇带，暂不浇注混凝土，两个月后混凝土收缩大约完成70，再浇注缝内混凝土，把结构连成整体。可以选择气温较低时浇注后浇带的混凝土，因为此时已经浇注的混凝

38、土处于收缩状态。后浇带内钢筋采用搭接接头，使两边混凝土自由伸缩（图223）。后浇带应设置在受力较小的部位，可以曲折而行。后浇带的混凝土宜用微膨胀水配置。,.,（2）设控制缝。当估计结构可能发生裂缝时，可人为控制其位置，使裂缝有规律的发生在对结构和建筑影响最小的部位，这种缝称为控制缝。控制缝的间距不宜太,.,大，一般在10m左右，控制缝处的截面做法如图224所示。将该部分截面厚度减小，部分钢筋在此处断开，使该截面抗剪抗弯能力都减弱。其位置应放在对结构整体性和承载力无多大影响的部位。,.,3、沉降缝 许多高层建筑由主体结构和层数不多的裙房组成，裙房会主题结构的高度及重量相差悬殊，可采用沉降缝将裙房

39、和主体结构从顶层到基础全部断开，使个部分自由沉降，避免由沉降差引起裂缝或破坏。抗震设防的结构，沉降缝的宽度应符合防震缝最小宽度的要求。在地基条件许可的时候，通常采取措施减小沉降差，可以不设沉降缝，把主体结构和裙房的基础做成整体。可采取的措施有：,.,（1）当压缩性很小的土质不太深的时，可以利用天然地基，把主体结构和裙房放在一个刚度很大的整体基础上；土质不好时，可以用桩基将重量传到压缩性小的土层中，如图226所示。,（2）当土质比较好，且房屋的沉降能在施工期间完,.,成时，可以在施工时设置后浇带，将主体结构与裙房从基础到房顶暂时断开，待主体结构施工完毕，且大部分沉降完成后，再浇筑后浇带的混凝土，

40、将结构连成整体。设计基础时，要考虑两个阶段的不同受力状态，分别验算。（3）裙房面积不大时，可以从主体结构的箱形基础上悬挑基础梁，承受裙房的重量。有时可以同时使用上述几种措施，综合处理结构的沉降问题。表215列出了沉降缝的宽度。,.,沉降缝的宽度 表215,.,2.3.7 基础设置基础承托房屋的全部重量和外部作用力，并将其传到地基；抗震房屋的基础直接受到地震的作用，并将地震作用传到上部结构，使结构产生震动。1、基础形式单柱基础仅适用于层数不多、地基土较好的框架结构。当抗震要求较高，或土质不均匀，或埋置深度较大时，可在单柱基础间设置拉梁（图227a、c）。一般情况下，多层建筑可采用交叉式条形基础，

41、或一个方向为条形基础，另一方向设置拉梁。交叉条形,.,基础的整体性比单柱基础好，可增加上部框架的整体性，也可直接支承由墙体传来的荷载（图227b）。当埋深不大、条形基础高度相对较小时，形成条形的弹性地基梁（图227d）；当条形基础高度较大、上部荷载可直接扩散到全部基础底面上时，形成刚性基础（图227e）。刚性基础可少用钢筋，计算和设计都较简单，但埋深较大。,.,.,高层建筑的重量大，倾覆力矩大，为了保证结构稳定，减少基础变形引起上部结构倾斜，高层建筑应选择较好的地基土，基础应有一定的埋置深度。高层建筑结构的基础要有较好的整体性，特别是当上部结构重量分布不均匀或土质不均匀时。箱形基础、筏形基础是

42、高层建筑常用的基础形式。在高层建筑中可利用较深的基础做成地下。如果钢筋混凝土内墙较多，基础高度不小于基础长度的1/18，且比小于3m，就可以形成箱形基础。箱形基础的顶板、底板及墙体厚度要根据刚度、受力和防水要求确定，但，底板与外墙不小于250mm，内墙不小于200mm，顶板不小于150mm。,.,不需要地下室时，或虽有地下室但比较空旷、内墙数量较少时，可以采用筏形基础。筏基由平板式和梁板式两种。为了保持基础的刚度和把上部结构重量均匀扩散到地基上，筏基的底板较厚，梁板式筏基可以减小板厚，减少混凝土用量。当地基土质较软，不足以承担上部重量时，应采用桩基。可以采用预制钢筋混凝土桩、挖孔灌注桩或钢管桩

43、等。桩承台上仍可做成箱形基础或筏基。国内外震害调查表明，软土地基上建造的高层建筑震害较重。如果采用桩基，直接支承在基岩上，可以大幅度减小建筑物的震害。但是在高烈度区，仍应避免在软土上建造高层建筑。,.,.,2、基础埋深高层建筑高度大。重量大，在水平力作用下有较大的倾覆力矩及剪力，因此，对基础及地基的要求较高：要求有承载力较大的、沉降量较小的、稳定的地基；有稳定的刚度大而变形小的基础；要防止倾覆和滑移，也要尽量避免由地基不均匀沉降引起的倾斜。与底层和多层建筑相比，高层建筑的基础埋深应当大一些，原因如下：（1）一般情况下，较深的土壤承载力大而压缩性小，稳定性好。（2）高层建筑的水平剪力大，要求基础周围的土壤有一定的嵌固作用，能提供部分水平反力。,.,1）一般天然地基，可取建筑物高度（室外地面至主体结构檐口或屋顶版面高度）的1/15，且不小于3m。2）岩石地基，埋深不受上述条件限值，但应验算倾覆。必要时还应验算滑移。当不满足时，应采取有效措施以确保建筑物的稳固。如采用地锚等措施，地锚的作用时把基础与岩石连接起来，防止基础滑移，在需要时地锚应能承受拉力。,.,3）有桩的基础，可取建筑物高度1/20，但桩长不计在内。在高层建筑中常采用桩基将荷载传至较深的基岩或坚硬土层上，以避免开挖大量土方。在地震区采用摩擦桩基不好，因为在地震时会因土壤振动丧失摩擦力，造成更大危害。,