高层建筑(含多层框架).ppt
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1、第十一章 高层建筑结构,2,第十一章 高层建筑结构,第一节 高层建筑结构概述,一、高层建筑的概念,3,第十一章 高层建筑结构,二、高层建筑的特点 节约用地;减少市政基础设施投资;美化城市环境;工程造价高;结构在水平力作用下的内力和侧移大;技术水平要求高。,第二节 高层建筑结构体系,一、框架结构 可应用于单、多层及小高层建筑中。一)、特点:1、建筑特点:布置灵活,根据使用功能对空间的要求确定柱网。多用于公建。2、结构特点:1)、梁、柱刚性连接。2)、延性好,有利于抗震。条件是设计成延性框架。例如不能出现短柱等。3)、抗侧刚度小,变形大。层数要控制在16层以下为宜。12层左右最经济。,4,第十一章
2、 高层建筑结构,二)、框架结构的类型:,1、根据施工工艺分为:1)、现浇整体式框架:梁、板、柱所有构件均在现场现浇而成。特点是整体性好,但模板用量大。,2)、半现浇式框架:梁、柱结构构件为现浇,板为预制构件。或者柱为现浇,梁、板为预制构件。特点是整体性稍差。但可减少现场现浇工作,,3)、装配式框架:梁、板、柱等结构构件均为预制构件,在现场装配而成。特点是整体性较差。但可减少现场繁重的搭脚手架、支模、绑钢筋、搅拌混凝土、浇筑、养护等工作,特别是现场场地条件受限制时,更具有优越性。采用装配式框架结构施工工艺,其工期比较短。,4)、装配整体式框架:梁、柱、楼板均为预制,在吊装就位后,焊接或绑扎节点区
3、钢筋,并在现场浇捣混凝土,形成框架节点,将梁、柱及楼板连成整体。装配整体式框架既具有良好的整体性和抗震能力,又可采用预制构件,减少现场浇捣混凝土工作量,且可省去接头连接件,用钢量少,因此,它兼有现浇式框架和装配式框架的优点,但节点施工复杂。,2、根据形式分为:,1)、全框架:,2)、半框架,3)、底层框架,三)、框架结构的刚性结点的形成1、现浇框架和半现浇框架,2、装配式框架刚结点的形成,1)、明牛腿式装配式框架刚结点,焊接,焊接,预埋钢筋,2)、暗牛腿式装配式框架刚结点,3)、装配式框架柱与柱的连接,3、装配整体式框架,四)、框架结构的布置方案,1、横向框架,2、纵向框架,3、纵横向框架,4
4、、柱网尺寸,框架结构的柱网布置通常要满足一下几个方面的要求:(1)柱网布置应满足生产工艺流程的要求:根据各生产工艺的要求,厂房的平面布置有以下几种。内廊式柱网:常为对称三跨,边跨跨度(房间进深)常为6m、66m、69m,中间跨为走廊,宽度常为24m、27m、30m。,等跨式柱网适用于需较大空间布置生产工艺的厂房、仓库、商店,其进深常为6m 75m,9m,12m等,开间常为6m。,对称不等跨柱网常用于平面宽度较大,工艺呈环状布置的厂房,常用的柱网有(58+62+62+58)m60m、(75+75+120+75+75)m60m、(80+120+80)m60m等数种。,(2)柱网布置应满足建筑平面布
5、置的要求。,对于办公、旅馆、商业等不同功能的建筑物,结构布置应满足建筑功能及建筑造型的要求。建筑内部柱网的布置应与建筑分隔墙布置相协调,建筑周边柱子的布置应与建筑外立面造型要求相协调。,1)、各构件内力分配合理均匀2)、充分发挥结构才料的受力性能 当房间开间小时,可以考虑隔开间设柱,成为纵横向承重框架,(3)柱网布置要使结构受力合理,(4)柱网布置应使施工方便,1)、施工工艺要求:现浇或装配2)、模数要求,特别是装配框架;现浇框架也会对模数有要求,以减少模板的制作。3)、构件规格计量统一。,五)、框架结构布置注意事项,1、注意柱网尺寸与开间的协调,2、注意墙、柱关系,忽视梁柱对空间的影响,3、
6、注意墙、梁关系,六)、框架结构构件断面尺寸,考虑强度与刚度的需要,框架横梁及柱的截面尺寸可参照下列数字取值。梁高:框架梁一般取1/101/12,现在,随着材料性能的提高以及设计理念的变化,梁可以取的再小些。比如美国通常取1/15。梁宽按第一章的要求确定。柱断面:根据受力确定。在建筑初步设计时,可根据层高、跨度及估算的荷载初定柱界面尺寸。民用房屋方柱较多,400600较为常见。当两方向的跨度差别较大时也经常用矩形柱,如400 x600。工业厂房通常用矩形柱400600 x700900等。工业厂房装配式框架柱通常用“工”形柱,宽度通常为400,柱的断面高度可达1200,七)、高层框架结构设计注意事
7、项:1、控制总高度:非地震设防区不超过60米,地震区不超过50米。2、由于刚度小,非结构的填充墙和装饰面层采用抵抗变形大的材料,并采用柔性连接。例如外墙装饰面砖不直接用水泥砂浆粘接。,5,第十一章 高层建筑结构,八)、实例:1)、84年建成的美国加州太平洋公园广场公寓,31层,94.6米,5,第十一章 高层建筑结构,2)国内最高钢筋混凝土框架:北京长城饭店。18层,82.85米。3)国内最高钢框架:北京长富宫饭店,27层,94.08米。,6,第十一章 高层建筑结构,7,第十一章 高层建筑结构,二.剪力墙结构体系1、组成 由纵、横向钢筋混凝土剪力墙组成的结构体系。,8,第十一章 高层建筑结构,2
8、、特点:1)、适用于小空间,如宾馆、高层住宅等 2)、刚度大,竖向和水平方向承载力都很高,所以房屋的最大层数、高度均比框架结构有很大提高。3)、在抗震区,通过延性设计,来改善其抗震性能(不同于提高其抗震能力)。-主要通过控制墙体截面高度,相应地增加延性钢筋来实现。,二.剪力墙结构体系,9,第十一章 高层建筑结构,3、剪力墙的类型:1)、整体剪力墙。2)、小开口剪力墙。3)、联枝剪力墙。4)、壁式框架。4、剪力墙的形式与布置,二.剪力墙结构体系,布置原则:尽量纵横相连,互为翼缘。,10,第十一章 高层建筑结构,5、剪力墙结构体系的应用 1)、普通剪力墙结构。h/b8的剪力墙结构都是普通剪力墙结构
9、。2)、短肢剪力墙结构。8h/b5的剪力墙结构。3)、异形柱结构。h/b5时称为异形柱结构。三种结构在规范中对其要求是不同的,因此使用时要明确是哪一种体系。,二.剪力墙结构体系,11,第十一章 高层建筑结构,6、框支剪力墙结构 在高层剪力墙结构中,为了使底部一层或数层获得大的空间,通常在下部设置少量剪力墙,而是采用框架来支撑上部的剪力墙结构,从而形成框支剪力墙结构。设计注意事项:1)、加强框支层的刚度。相邻两层刚度比要满足 规范要求。2)、转换构件的设置。(大梁、厚板、桁架。),二.剪力墙结构体系,12,第十一章 高层建筑结构,二.剪力墙结构体系,大梁;b)桁架;c)墙梁;d)间接拱;e)有叉
10、形端的柱;f)拱,13,第十一章 高层建筑结构,1、组成 在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。,三.框架剪力墙结构体系,14,第十一章 高层建筑结构,三.框架剪力墙结构体系,2、特点 具有框架结构和剪力墙结构共同的特点。3、适用建筑 公共建筑和办公楼等建筑中得到广泛应用。4、在这种结构体系中,剪力墙的数量一般很少即可满足要求,关键是布置要合理。,15,第十一章 高层建筑结构,四.筒体结构体系,1、组成 由竖向筒体为主组成的结构体系。,16,第十一章 高层建筑结构,2)特点 空间受力性能好;承载力和刚度大;抗弯、抗扭性能良好。,3)分类 框架核心筒结构;筒中筒结构;成束筒,框架内单
11、筒;b)单筒外移式框架单筒;c)框架外单筒;d)筒中筒;e)束筒,17,第十一章 高层建筑结构,18,第十一章 高层建筑结构,五.巨型框架结构体系 由若干个“巨大”的竖向支撑结构(如组合柱、角筒体等)作为柱并与梁式或桁架式转换楼层结合形成的结构体系。,19,第十一章 高层建筑结构,20,第十一章 高层建筑结构,第三节 高层建筑结构体系选型的原则,一、从建筑设计的角度.满足建筑使用功能的要求满足建筑造型艺术的要求适应未来发展与灵活改造的需要,常用结构体系所能提供的内部空间,高层住宅建筑结构体系选型的特点:高层住宅建筑由于其使用功能上的特点,要求在平面布置中有许多纵、横内隔墙,剪力墙结构能很好地适
12、应这种要求,加上它施工较为方便,技术经济指标较好,抗震性能可靠,所以剪力墙结构体系就成为高层住宅建筑结构体系选型的首选方案。而框架结构体系的梁、柱楞角露出于屋内,影响美观和使用,且框架结构体系与剪力墙结构体系相比,适应高度相对较低,施工相对复杂,抗震性能相对薄弱,所以我国各地在高层住宅中较少采用框架结构体系。,高层旅馆及公寓建筑结构体系选型的特点:高层旅馆按其建筑功能一般可分为客房部分及公共部分。高层旅馆的客房部分与公寓一般要求较密的隔墙,与住宅建筑比较类似,宜主要选用剪力墙结构体系。而公共部分一般是大厅、会议室或公共娱乐场所,要求较大空间,宜主要选用框架或框架剪力墙结构体系。,不同条件下高层
13、旅馆及公寓适宜采用的结构体系,高层公共建筑结构体系选型的特点:高层公共建筑包括的范围很广,例如:机关办公楼、商贸写字楼、医院病房楼、学校教学楼、图书馆、商场及公共娱乐场所等。按其建筑功能的要求,需要较大空间,能适应灵活布置。,25,第十一章 高层建筑结构,二.从结构设计的角度 符合现行有关规范 正确的结构概念设计 先进的结构理论概念 合理的传力途径 合理的应力分布 合理的破坏机制抗风的有效性与合理性 抗震的可靠性与安全性(保证抗震设防目标一小震不坏,大震不倒,中震可修),1、高层建筑结构设计的主要特点:(1)、水平荷载在高层建筑结构设计中起控制作用 在多层建筑中控制结构设计的是以重力为代表的竖
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