高层建筑结构.ppt.ppt
《高层建筑结构.ppt.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高层建筑结构.ppt.ppt(76页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第一章 高层建筑结构设计一般规定 第一节 高层建筑结构特点,高层建筑混凝土结构技术规程规定,10层和10层以上或房屋高度超过28m的建筑为高层建筑。民用建筑设计通则规定,以高度为24米、100米的住宅和公共建筑分别列为高层及超高层建筑,其防火要求不同。实际上结构没有确切的划分低层、中层和高层的界限,对于结构设计而言影响设计的重要因素水平荷载及其效应是随高度而渐变的。,低层、中层和高层建筑都要承受竖向荷载和水平荷载(风荷载及地震作用),其结构设计原理基本相同,但控制结构设计的因素不同;竖向荷载作用下的基底轴力与结构高度成正比,水平荷载产生的基底剪力与结构高度成正比;但水平荷载产生的总体倾覆力矩与
2、结构高度平方成正比,而顶点侧移与结构高度四次方成正比。低层建筑有竖向荷载控制,高层建筑一般由水平荷载控制。,第二节 高层建筑结构体系及其适用范围,结构体系是指结构构件受力与传力的结构组成方式。钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比应分为A级和B级。超过A级高度的为B级,B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B级。超过B级时,专门审查,补充多方面计算分析,必要时结构试验,采取专门的加强构造措施。,A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),因研究成果和工程经验不足,9度区无B级建筑、无板柱-剪力墙结构、无框架结构,钢
3、结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度(m),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。,A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大高宽比,B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大高宽比,钢结构高宽比的限值,最大适用高度是经验性的规定,突破高度限制的建筑已经建成,当积累了更多的经验以后在修订规程时适用的最大高度也会改变。高宽比限制值更是一个经验性的规定,符合高宽比限制值要求的建筑比较容易满足侧移限制,而侧移限制才是最根本的要求,如果各方面都能满足规范要求,突破高宽比限制值是可能的。,房屋高度是指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。房屋宽度是指平面中
4、短方向宽度。在复杂体型的高层建筑中,可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内。对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况,应根据实际情况确定合理的计算方法。对带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。,异型柱框架结构适用于6、7度和非抗震设计、12层以下建筑,未列入上表。目前国内超限高层建筑中超过高宽比限制的是极个别的,如:上海金茂大厦(88层,420m)为7.6,深圳地王大厦(81层,320m)为8.8。,常用的混凝土结构体系:框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙结
5、构 筒体结构较新的混凝土结构体系:巨型框架结构 巨型桁架结构 悬挂和悬挑结构 隔震减震结构,钢结构体系:(1)框架结构(2)双重抗侧力体系 1)钢框架-支撑(剪力墙板)体系 2)钢框架-混凝土剪力墙体系 3)钢框架-混凝土核心筒体系(3)筒体系 1)框筒体系 2)桁架筒体系 3)筒中筒体系 4)束筒体系,高层建筑钢结构当根据刚度需要设置外伸刚臂和腰桁架或帽桁架(在顶层)时,宜设在设备层。外伸刚臂应横贯楼层连续布置。支撑和剪力墙板可选用中心支撑、偏心支撑、内藏钢板支撑、带缝混凝土剪力墙板或钢板剪力墙。,一、框架结构由梁柱组成的结构称为框架结构,可同时承受竖向及水平荷载。一般现浇,九度时,不得采用
6、装配整体式结构。优点:框架柱网可大可小,建筑平面布置灵活。延性大、耗能能力强的延性框架结构,具有较好的抗震性能缺点:刚度小,侧移大,使用高度最低。,在水平力作用下,框架的侧移变形由两部分组成:梁柱弯曲变形使框架结构产生侧移,一般情况下,梁、柱都有反弯点,侧移曲线表现为剪切型,下部层间变形大,上部变形小;柱的轴向变形也使框架结构产生侧移,为弯曲形,上部层间变形大。两侧移以前者为主,因而框架结构的侧移曲线表现为剪切型。,二、剪力墙结构,用墙体承受竖向荷载和抵抗水平力的结构称为剪力墻结构。优点:整体性好,刚度大,在水平力作用下侧移小,能设计成抗震性能好延性剪力墙。施工方便,适用于住宅、旅馆等建筑。适
7、用的高度范围较大,可为多层及高层。缺点:剪力墙间距一般为38m,平面布置不灵活。自重大,刚度大使剪力墙结构的基本周期短、地震力大。超过最大适用高度的剪力墙结构并不经济。在水平力作用下,剪力墙结构以弯曲变形为主,侧移曲线表现为弯曲型。,为了使底层较大的空间,可以做成底层为框架、上部为剪力墙的框支剪力墙。由于底层为框支柱,刚度比上部剪力墙小很多,成为刚度小的軟弱层(底层的水平位移比上面层大得多)和承载力低的薄弱层(容易进入屈服)。在地震中容易破坏,因此,地震区不允许采用框支剪力墙结构。高规允许采用有部分剪力墙落地,避免了刚度和承载力突然变小,有利于结构抗震。,三、框架-剪力墙结构及框架-筒体结构,
8、在结构中同时布置框架和剪力墙,就是框架-剪力墙结构。在框架-剪力墙结构中,两个方向的剪力墙围成筒体,就是框架-筒体结构。如果框架在外围四周,中间布置核心筒,就成为外框架-核心筒结构。这几种结构的受力特性相同,可以统称为框架-剪力墙结构。,优点:兼有框架结构布置灵活、延性好和剪力墙结构刚度大、承载力大。变形兼有这两种结构特点。由于框架、剪力墙的协同工作,在结构的底部框架侧移减小,在结构的上部剪力墙的侧移减小,侧移曲线是弯剪型。层间变形沿建筑高度比较均匀,不容易形成变形集中的软弱层。地震时,剪力墙为第一道防线,框架为第二道防线,形成多道抗震设防,其最大适用高度与剪力墙结构接近。,外框架-核心筒结构
9、的受力变形特点与框架-剪力墙结构相同。它的内筒由剪力墙组成,是抵抗水平力的主要构件,外围四周柱少,外框架的柱间可达8m9m,且布置变化多。建筑立面灵活,可以获得良好的外观。若采用无粘结预应力楼板,或采用钢梁(轻型钢桁架)-压型钢板-现浇楼板,外框架与核心筒的间距可以达10m以上,使用空间大而灵活,采光条件好,是办公用房的理想选择。由于内筒的平面尺寸较小,在很高的建筑中,刚度不能满足侧移限值的要求,可以设置加强层,称为框架-核心筒-伸臂结构。,四、筒中筒结构,筒中筒结构由外筒和内筒组成,外筒为密柱深梁框组成的空间结构,称为框筒,内筒为剪力墙围成的实腹核心筒,内外筒之间一般不设柱(也可设柱)。筒中
10、筒结构平面与框架-核心筒结构平面相似,但是,它们是有很大的区别的。前者外围是框筒-密柱深框架,后者外围是一般框架。框筒可以充分发挥空间作用,在水平力作用下,水平剪力由与水平力方向一致的腹板框架和角柱承受,倾覆力矩主要由垂直于水平力的翼缘框架承受,扭矩由所有柱内的剪力抵抗。,倾覆力矩使框筒一边的翼缘框架柱受拉、另一边翼缘框架柱受压、腹板框架柱则有拉有压,表现出“筒”空间受力的特点。如果是完全空间作用,则翼缘框架中所有柱的轴力应该是相等的,腹板框架柱的轴力成直线分布,但实际上并非如此,翼缘框架柱的轴力成抛物线型分布,角柱的轴力大于平均值,远离角柱的柱轴力小于平均值。腹板框架柱的轴力也不是直线分布。
11、这种现象称为剪力滞后。剪力滞后越严重,空间作用越小。框筒既有框架变形特点,也有筒的变形特点,通常还是剪切变形的成分多一些。,实腹筒由剪力墙组成,也可以充分发挥剪力墙“筒”的空间作用,由于它常常是高宽比很大的筒,具有明显的弯曲型变形特性。在水平力作用下,外框架筒的变形以剪切型为主,内筒以弯曲型为主。通过楼板、外筒和内筒协同工作。在下部,核心筒承担大部分剪力,在上部,剪力转移到外筒上。筒中筒结构侧移曲线呈弯剪型,具有结构刚度大、层间变形均匀等特点,因此可以用于更高的建筑,筒中筒结构的楼板起到水平刚性隔板的作用,使内外筒协同工作,保持结构“筒”的形状,因此楼板必须有足够的平面内刚度,但是要尽量采用厚
12、度较小的楼板体系,以减少内外筒之间的弯矩传递(减小墙的平面外弯矩),并降低层高。,五、成束筒结构,两个或两个以上的框筒排列在一起成“束”状,称为成束筒。成束筒的腹板框架数量多,也就使翼缘框架与腹板框架相交的角增加,这可以大大减少剪力滞后,使翼缘框架中各个柱的轴力比较均匀。成束筒结构的刚度和承载力比筒中筒结构更大,因此可以用于更高的建筑。,六、其它结构体系,1.框架-核心筒-伸臂结构 外框架-核心筒结构中,内筒是主要抗侧力构件,周边框架抗侧力作用较小。当建筑高度较高时,内筒的高宽比大,刚度不足,解决的办法是在内外筒之间设置伸臂,因为伸臂只设置在少数层内,这些层称为加强层,一般都与避难层或设备层结
13、合。“水平刚性伸臂”设在外框架柱与核心筒之间,一般做成整层高的钢筋混凝土巨型梁、桁架或空腹桁架。加强层的基本特征为:刚臂的线刚度很大,为外柱、楼面梁的线刚度的几十倍。,在水平力作用下刚臂可使外围框架柱承受轴力,柱轴力形成倾覆力矩,抵抗水平荷载作用,有效地提高了结构抗侧刚度(增大20%以上),减少了侧移。这种体系在高规上未列入,但在实际工程中应用很多,结构适用高度可与框架-筒体或筒中筒相当。除伸臂构件设计外,其他均可按框架-核心筒结构的要求设计。,2.桁架筒结构 建筑物的外围四周用梁、柱、斜支撑形成桁架筒。当设置内筒时,也可组成筒中筒结构。作用在桁架筒上的水平力通过斜杆传至柱、基础,使构件主要承
14、受轴力,受力合理,能充分利用材料。斜杆也加大了结构的整体刚度,因此桁架结构能建造更高的建筑。因斜向支撑杆适用于钢构件,通常这种体系用于钢结构或混合结构结构。,3巨型框架结构 巨型框架用筒体做柱,用高度很大(一层或几层楼高)的桁架或水平构件做梁。巨型梁可以隔若干层设置一根,巨型梁之间的楼层用截面很少的、只承受竖向荷载的构件组成结构,称为次结构,它们把竖向荷载传至巨型构件上。巨型框架的抗侧刚度视巨型梁、柱构件的刚度而定,可适用于一般高层或超高层建筑。不过有关它的设计要求未入规范。,第三节 高层建筑结构的布置原则与要求,规则结构与不规则结构 平面、立面布置的原则为简单、规则、对称。尤其应尽是避免平面
15、和立面都采用复杂形状,这对抗风、抗震都有利,结构的不规则程度主要根据体型(平面和立面)、刚度、质量及承载力在平面上和沿高度的分布等判别。,平面 平面形状简单、规则、对称。尽量使质心和刚心重合。偏心大的结构扭转效应大,会加大端部构件的位移,导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大,可用概念设计方法近似计算刚心质心及偏心距后进行判断,还可比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形,其比值超过1.1者,可认为扭转太大而结构不规则。,立面 沿高度刚度、承载力、质量均匀,结构轮廓尺寸连续、立面没有过大的外挑和内收。刚度或承载力突变的楼层,可能会成为軟弱层(层间变形过大)或薄弱层(承载力不
16、足而形成塑性鉸层),使地震力集中,层间位移过大。因此规定:立面局部收进的尺寸不大于该方向尺寸的25%;楼层刚度不小于其相邻上层刚度的70%,且要求连续三层的楼层总刚度降低不超过50%;,不满足以上规定的为不规则结构或复杂结构,其设计除进行必要的计算分析外,更重要的是掌握概念设计,采取有效的设计措施。伸缩缝、沉降缝和防震缝 考虑到高层建筑的使用要求、立面效果、防水处理等原因,高层建筑结构设计时,宜尽量调整平面形状和尺寸,采取构造和施工措施,不设伸缩缝、沉降缝和防震缝。需要设缝时,应将结构划分为独立的结构单元。,高规规定了伸缩缝的最大间距。当房长度超最大间距时,若未采用专门的可靠措施,就应设置伸缩
17、缝。但伸缩缝的设置会影响建筑立面,造成多用材料、构造复杂和施工困难。高规给出了增大伸缩缝间距所采用的措施,如增加顶层、底层、山墙等部位的配筋;采用有效隔热措施;使用混凝土添加剂等减少收缩;设变形缝,使裂缝出现在控制缝处;局部(顶部、底部)设伸缩缝;沉降缝使基础构造复杂,特别是地下室,设置沉降缝后使防水处理困难,增加造价。高规提出了高层部位与裙房之间可不设沉降缝,采取的措施如:采用桩基;主楼与裙房采取不同基础形式,先施工主楼;主楼与裙房的标高预设沉降差。应在主楼与裙房之间设后浇带。,确定防震宽度时,还应考虑由于基础转动产生的结构顶点位移。如果某个建筑的相邻结构的侧向位移和地基转动造成侧向位移之和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高层建筑 结构 ppt
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3239788.html