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淦裟暴
7 years ago
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1 第 14 章高层建筑结构 14.1 概述一高层建筑的定义我国高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2010) 规定,10 层及 10 层以上或房屋高度大于 28m 的住宅建筑以及房屋高度大于 24m 的其他民用建筑混凝土结构适用于该规程, 并按结构形式和高度的不同分为 A 级和 B 级两类, 并在设计中应采用不同的抗震等级, 计算方法和构造措施建筑的高度一般是指从室外地面至主要屋面的距离

2 二高层建筑的发展概况古代 : 塔木或砖结构世界上第一幢近代高层建筑 : 美国芝加哥的家庭保险大楼 (10 层, 42m), 建成于 1885 年建成于 1931 年的纽约帝国大厦 : 102 层,381m, 保持世界最高建筑纪录达 41 年

3 二高层建筑的发展概况二战以后高层建筑建设加速发展马来西亚吉隆坡石油大厦 : 88 层,450m, 钢 - 混凝土混合结构

4 二高层建筑的发展概况二战以后高层建筑建设加速发展美国纽约世贸中心大楼 : 110 层,402m, 钢结构

5 二高层建筑的发展概况二战以后高层建筑建设加速发展美国芝加哥西尔斯大厦 : 110 层,442m, 钢结构

6 二高层建筑的发展概况我国的高层建筑代表作 : 上海金茂大厦 : 88 层,421m, 钢 - 混凝土混合结构

7 二高层建筑的发展概况我国的高层建筑代表作 : 上海环球金融中心大厦 : 101 层,492m, 钢 - 混凝土混合结构

9 二高层建筑的发展概况我国的高层建筑代表作 : 台北市 101 大楼 : 101 层,508m, 钢 - 混凝土混合结构

10 二高层建筑的发展概况我国的高层建筑代表作 : 上海中心大厦 : 121 层, 主体高度 580m( 在建 )

11 二高层建筑的发展概况目前世界最高建筑 : 阿联酋迪拜塔 : 160 层, 高度 828m

12 三高层建筑结构受力特点 A. 水平作用成为影响结构内力结构变形的主要因素 ; 内力或位移 =f(h 4 ) M=f(H 2 ) N=f(H) B. 动力反应不可低估 ; H C. 结构轴向变形剪切变形以及温度沉降的影响加剧 ;

13 四高层建筑的优缺点优点 : 1. 节约用地极大地提高了土地的利用率, 增加了绿化面积, 改善了城市环境 ; 2. 节省城市建设与管理的投资向高空延伸, 可缩小城市的平面规模, 缩短城市道路和各种公共管线的长度 ; 缺点 : 1. 造价昂贵, 管理复杂, 施工周期长, 能量消耗大 ; 2. 发生火灾的危害比多层建筑严重的多如遇战争等意外袭击, 高层建筑所造成的损失尤其惨重

14 五高层建筑水平位移和加速度的限值 1. 层间弹性水平位移的限值高规规定, 在风荷载和多遇水平地震作用下, 高层建筑的水平位移当按弹性理论分析时, 其楼层层间最大位移与层高比值 u/h 不宜大于以下限值 : (1) 高度不大于 150m 的高层建筑楼层层间最大位移与层高之比的限值表 14-3 结构类型 [ u/h] 结构类型 [ u/h] 框架 1/550 筒中筒剪力墙 1/1000 框架 - 剪力墙框架 - 核心筒 1/800 框支层 1/1000 板柱 - 剪力墙

15 五高层建筑水平位移和加速度的限值 1. 层间弹性水平位移的限值高规规定, 在风荷载和多遇水平地震作用下, 高层建筑的水平位移当按弹性理论分析时, 其楼层层间最大位移与层高比值 u/h 不宜大于以下限值 : (1)H 150m 的高层建筑 (2)H 250m 的高层建筑 [ u/h]=1/500 (3)H=150m~250m 的高层建筑 [ u/h] 取线性插值

16 五高层建筑水平位移和加速度的限值 2. 罕遇水平地震作用下薄弱层的抗震验算为了实现大震不倒, 应对某些高层建筑进行罕遇地震作用下的薄弱层的抗震变形验算, 具体规定见高规 3. 结构风振加速度的限制高度超过 150m 的高层建筑应具有良好的使用条件, 满足舒适度要求, 按现行建筑结构荷载规范规定的 10 年一遇的风荷载取值的顺风向和横风向结构顶点最大加速度不应超过下表 : 使用功能 a max (m/s 2 ) 住宅公寓 0.15 办公旅馆 0.25

17 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 1. 框架结构体系

18 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 1. 框架结构体系采用框架结构体系时, 框架梁应纵横向布置, 形成双向抗侧力结构, 使承受任意方向的侧向力特点 : 建筑平面布置灵活, 可以形成较大的使用空间 ; 侧向刚度较小, 自振周期较长, 地震反应较小, 经过合理设计, 可以具有较好的延性性能 ; 在地震作用下水平位移较大

19 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 2. 剪力墙结构体系

20 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 2. 剪力墙结构体系利用建筑外墙和内隔墙位置布置的钢筋混凝土结构墙, 属于下端固定在基础顶面上的竖向悬臂板, 承受平行于板面内的竖向力水平力特点 : 侧向刚度大, 可用在十几层以上的住宅旅馆建筑中其他类型需要较大使用空间的建筑受到限制

21 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 3. 框架 - 剪力墙结构体系在框架结构中的部分跨间布置剪力墙, 或把剪力墙结构中的部分剪力墙抽掉改成框架承重, 即成为框架 - 剪力墙结构特点 : 既保留了框架结构建筑布置灵活使用方便的优点, 又具有剪力墙结构侧向刚度大抗震性能好的优点, 因而被广泛地应用于高层办公楼建筑和旅馆建筑中

22 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 3. 框架 - 剪力墙结构体系

23 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 4. 筒体结构体系筒体结构体系主要有核心筒结构和框筒结构所组成核心筒一般由布置在电梯间楼梯间及设备管线井道四周的钢筋混凝土墙所组成

24 14.2 高层建筑结构体系与布置原则一高层建筑的竖向结构体系 4. 筒体结构体系框筒是由布置在房屋四周的密集立柱和高跨比很大的窗间梁所组成的多孔筒体因其立面上开有很多窗洞, 故有时也称为空腹筒

25 14.2 高层建筑结构体系与布置原则二高层建筑的水平结构体系 ( 屋盖和楼盖 ) 作用 : 承受竖向荷载 ; 整合竖向承重构件, 把作用在整个结构上的水平力传递分配到各个竖向承重构件 ; 是竖向承重构件的支承, 免使各榀框架剪力墙平面外失稳

26 14.2 高层建筑结构体系与布置原则二高层建筑的水平结构体系 ( 屋盖和楼盖 ) 设计要求 : 结构整体性好, 楼盖平面内刚度大 ( 一般宜采用现浇楼盖 ) ; 楼盖结构的选型应尽量使结构高度小重量轻 ; 考虑建筑使用要求建筑装饰要求设备布置要求及施工技术条件等

27 14.2 高层建筑结构体系与布置原则三高层建筑结构的其他结构形式 1. 悬挂式

28 14.2 高层建筑结构体系与布置原则三高层建筑结构的其他结构形式 2. 巨型框架结构

29 14.2 高层建筑结构体系与布置原则三高层建筑结构的其他结构形式 3. 竖向桁架结构

30 14.2 高层建筑结构体系与布置原则三高层建筑结构的其他结构形式 4. 核心筒加复合巨型柱结构

31 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则 1. 高层建筑的结构平面布置建筑平面外形宜简单规则对称并尽量使结构抗侧刚度中心建筑平面形心建筑物质量中心三者重合建筑平面一般设计成方形矩形圆形 Y 形 L 形十字形井字形等

32 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则

33 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则 1. 高层建筑的结构平面布置在结构平面的凹角处容易造成应力集中, 宜采取加强措施在结构单元的两端或凹角部位应尽量避免设置楼梯间或电梯间, 必须在上述位置布置楼梯间电梯间时, 一般应用钢筋混凝土墙将其围起来形成核心筒

34 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则 2. 高层建筑的结构竖向布置竖向体型应力求规则均匀, 避免大的外挑和内收

35 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则 2. 高层建筑的结构竖向布置避免错层和局部夹层, 同一层的楼面应尽量设置在同一标高处沿竖向的强度和刚度宜下大上小, 逐渐均匀变化, 抗震设计时, 竖向抗侧力构件 ( 柱抗震墙 ) 宜上下连续贯通某层抗侧刚度小于上层时, 不应小于相邻上一层的 70%, 或其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的 80%

36 层间受剪承载力对比要求 : A 级高度 : 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于 80% 上一层受剪承载力, 不应小于其上一层受剪承载力的 65% B 级高度 : 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的 75%

37 14.2 高层建筑结构体系与布置原则四高层建筑结构布置的一般原则 3. 建筑高宽比的限制控制高层建筑的高宽比, 可以从宏观上控制结构抗侧刚度整体稳定性承载能力和经济合理性 H B

38 A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比表 14-5 结构类型非抗震设计 6 度 7 度抗震设防烈度 8 度 9 度框架板柱 - 剪力墙框架 - 剪力墙剪力墙筒中筒框架 - 核心筒 B 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比表 14-6 非抗震设计 8 6 度 7 度 7 抗震设防烈度 8 度 6

39 4. 变形缝的设置高层建筑应尽量少设缝或不设缝以达到简化构造方便施工降低造价提高结构刚度增强结构整体性的目的一般通过调整平面形状和尺寸, 并在构造上以及施工时采取一些措施, 不设防震缝必须设缝时, 对于抗震设防烈度为 6 度以上的房屋, 伸缩缝沉降缝均应符合防震缝的要求, 即在抗震区, 三种缝统称为防震缝

40 5. 基础埋置深度 ( 室外地面至基础底面的垂直距离 ) 主要与建筑物高度有关此外还应考虑建筑体型地基土质抗震设防烈度等因素 (1) 天然地基或复合地基, 不小于房屋高度的 1/15; (2) 桩基础, 不小于房屋高度的 1/18( 算至承台底 )

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<4D F736F F F696E74202D20B5DA34D5C220BCC6CBE3B7D6CEF6BCB0C9E8BCC6D2AAC7F3> 高层建筑结构设计第 4 章结构计算分析和设计要求西安建筑科技大学 : 史庆轩标题主要内容 : 4.1 高层结构计算分析 4.2 荷载效应和地震作用组合 4.3 高层结构的设计要求 4.4 抗震概念设计 4.5 超限高层建筑工程主要内容 4.1 高层建筑结构的计算分析 4.1.1 计算假定弹性假定 : 竖向荷载风荷载及多遇地震作用下的内力和位移计算但允许考虑结构的塑性内力重分布原因