《高層體系》PPT課件.ppt

第 2章抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與布置,1.框架 2.剪力墻 3.框架剪力墻（支撐） 4.筒體 5.巨型結(jié)構(gòu),第2章抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與布置,抗側(cè)力結(jié)構(gòu)： 框架 剪力墻 筒,1. 2高層建筑結(jié)構(gòu)體系,框架體系（含板柱體系）,框架剪力墻體系（含框架筒體體系） 框架支撐,筒體體系,框筒體系,筒中筒體系,多筒體系,框架結(jié)構(gòu)（frame structure）體系,優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用范圍 實(shí)例,優(yōu)點(diǎn)： 平面布置靈活，容易滿足大使用 空間的要求。,缺點(diǎn)： 抗側(cè)移剛度小，水平側(cè)移較大， 建造高度有限。,適用范圍：520層，多、高層住宅、飯店、 辦公樓及其它公共建筑均可。,框架結(jié)構(gòu)（frame tructure）體系,框架結(jié)構(gòu)（frame structure）體系,框架結(jié)構(gòu)（frame structure）體系,水平荷載作用下變形：主要剪切形為主,框架結(jié)構(gòu)體系,典型的框架體系平面圖,平面形狀復(fù)雜的框架平面圖,框架結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系（）,優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用范圍 實(shí)例,優(yōu)點(diǎn)：抗側(cè)剛度大，強(qiáng)度高，整體性好， 抗震性能優(yōu)越。,缺點(diǎn)：墻體間距小，平面布置不靈活， 自重大。,適用范圍：1030層高層公寓式住宅、旅館。,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,典型剪力墻體系平面布置圖,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形 （彎曲形為主）,框支剪力墻結(jié)構(gòu),單片框支剪力墻,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,框支剪力墻的特點(diǎn),底層剛度削弱、剛度突變 避免剛度突變的措施 把框架層擴(kuò)展為2-3層，隨層逐漸變化 在框架的最上層設(shè)置設(shè)備層，作為剛度的過渡層 盡可能將一部份剪力墻延伸到底層以加強(qiáng)整個(gè)房屋的剛度,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系,優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用范圍 實(shí)例,優(yōu)點(diǎn)：受力合理，各層層間變形均勻，可形成較大使用空間。,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系,適用范圍：1025層各類公共建筑?？蚣?筒體可到 3040層,框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,特點(diǎn)：剪力墻（核心筒）承擔(dān)大部分水平力(8090)，是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，框架承擔(dān)豎向荷載，提供較大的空間，既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、方便使用的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，適用于公共建筑和旅館建筑,框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,（1）剪力墻數(shù)量 以滿足位移限制為依據(jù)設(shè)置剪力墻數(shù)量 （2）剪力墻的布置及間距 宜分散不宜集中 滿足建筑使用要求和結(jié)構(gòu)剛度的要求 縱橫向剪力墻布置均應(yīng)滿足要求 布置應(yīng)均勻、對(duì)稱、周邊，使剛度中心和質(zhì)量中心盡量接近，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 剪力墻的間距不宜過大，保證樓蓋剛度足夠 剪力墻應(yīng)貫通全高，結(jié)構(gòu)上下剛度連貫均勻 板柱剪力墻結(jié)構(gòu)： 剪力墻承擔(dān)全部水平力，但控制板柱部分能夠承擔(dān)20水平力 框架筒體結(jié)構(gòu)： 利用剪力墻筒體作電梯、樓梯和豎向管道，便于采用鋼筋混凝土內(nèi)筒和鋼框架的混合結(jié)構(gòu),在側(cè)向荷載作用下的框架-剪力墻變形,框架剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的變形：彎剪型,特點(diǎn)：傳力途徑更簡(jiǎn)捷，可有效增加凈空高度。,缺陷：節(jié)點(diǎn)處受到柱集中力作用，對(duì)板抗剪不利。,板柱節(jié)點(diǎn),適用范圍：倉庫，停車場(chǎng)，層高受到限制的場(chǎng)合。,板柱剪力墻結(jié)構(gòu)體系,框架支撐,筒體結(jié)構(gòu) （空間受力體系）,一個(gè)或多個(gè)筒體來抵抗水平力的結(jié)構(gòu)為筒體結(jié)構(gòu)（筒體由剪力墻組成空間薄壁筒體或框架柱形成密柱框筒）,（1）框筒結(jié)構(gòu)：內(nèi)筒承受豎向荷載，外筒承受水平荷載，柱距一般在3m以內(nèi)，框筒梁比較高，開洞面積在60%以下,1931年102層帝國(guó)大廈：鋼框架剪力墻體系，用鋼量2.06kN/m2 1972年110層世界貿(mào)易中心：筒中筒結(jié)構(gòu)體系，用鋼量1.81kN/m2 1974年110層西爾斯大樓：鋼成束筒結(jié)構(gòu)體系，用鋼量1.61kN/m2,剪力滯后效應(yīng)：寬度較大的箱形梁，正應(yīng)力兩邊大、中間小的不均勻現(xiàn)象 影響因素：梁寬、荷載、彈性模量、側(cè)板和翼緣的相對(duì)剛度 原因：連梁的柔性產(chǎn)生剪力滯后現(xiàn)象，使角部的柱子軸向應(yīng)力增加而中間的柱軸向應(yīng)力減小 不利結(jié)果：柱受力不均勻，板翹曲，減小框筒的側(cè)向剛度和承載能力，不能發(fā)揮材料的作用，不經(jīng)濟(jì),（2）桁架筒結(jié)構(gòu)：桁架形成的筒體，鋼材，節(jié)省材料 實(shí)例：芝加哥的約翰漢考克大廈，100層，用鋼量1.45kN/m2 香港中國(guó)銀行，鋼斜撐、鋼梁、鋼骨組合混凝土柱的空間桁架體系，用 鋼量1.4kN/m2,（3）筒中筒結(jié)構(gòu)：薄壁內(nèi)筒和密柱外框筒（桁架筒）組成，抗風(fēng)、抗震能力好,深圳國(guó)際貿(mào)易中心大廈，50層，158m，鋼筋混凝土筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成,廣東國(guó)際大廈，63層，200m，鋼筋混凝土內(nèi)筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成,上海金貿(mào)大廈,框架筒體結(jié)構(gòu)，共88層，高420.5米，用于辦公、賓館。,內(nèi)筒為八角形鋼筋混凝土核心筒，外筒由八根復(fù)合巨型柱、8根鋼柱，用鋼量0.7kN/m2,筒體結(jié)構(gòu)的布置原則：減少剪力滯后 密柱深梁：柱中距為1.2m3.0m，橫梁跨高比為2.54 長(zhǎng)寬比不宜大3，高度不宜低于60m 選擇合適的樓板體系，樓板具有足夠的剛度 設(shè)置剛度很大的轉(zhuǎn)換層（實(shí)腹梁、空腹鋼架、桁架、拱），以提供底層使用空間,（4）成束筒結(jié)構(gòu)：超高層，若干筒體并聯(lián)而成，強(qiáng)度、剛度均很大（美國(guó)希爾斯大廈，109層，443m，框筒由鋼柱和桁架梁組成，參見圖P22） 多筒體結(jié)構(gòu)：多個(gè)鋼筋混凝土剪力墻筒體，適應(yīng)于復(fù)雜平面的布置要求,芝加哥西爾斯大廈 共80層，高322米，鋼結(jié)構(gòu)，商用辦公樓,巨型結(jié)構(gòu)體系 ： 由兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成 一級(jí)為：跨越若干樓層的巨梁、巨柱（超級(jí)框架）或巨型桁架，提供較大的抗側(cè)剛度和承載力承受水平力和豎向荷載； 二級(jí)：其它樓層梁柱，承受豎向荷載并將荷載產(chǎn)生的內(nèi)力傳遞到一級(jí)結(jié)構(gòu)上,高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇,(一)、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的選擇 根據(jù)建筑高度選擇抗側(cè)力體系 A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度,高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇,B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度,房屋高度：室外地面至檐口高度，不包括局部突出屋面的水箱、電梯間等 部分的高度,高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇,A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大高寬比,B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大高寬比,控制結(jié)構(gòu)高寬比H/B ：控制結(jié)構(gòu)剛度和側(cè)移 說明：結(jié)構(gòu)合理，滿足側(cè)移和自振周期，經(jīng)驗(yàn)算可以適當(dāng)放寬,高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇,(二)、樓面體系的選擇 1、平板體系 優(yōu)點(diǎn)：板底平整，結(jié)構(gòu)高度低，美觀，一般非預(yù)應(yīng)力板不宜超過6m，預(yù)應(yīng)力板不宜超過9m，但是節(jié)點(diǎn)較弱，長(zhǎng)期荷載下的撓度偏大 舉例：廣州國(guó)際大廈筒中筒結(jié)構(gòu)（63層），樓板跨度9.2m，采用普通平板厚350mm，預(yù)應(yīng)力平板厚250mm，節(jié)省30%鋼材，減輕自重120000kN，節(jié)省混凝土5000m3，減小地震力、地基壓力，結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)降低 2、無梁樓蓋 層高受限情況下，公共建筑常采用無梁樓蓋，最好采用現(xiàn)澆柱帽 合適跨度：普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土樓面9m 活荷載較大時(shí)比較經(jīng)濟(jì)（5kN/m2），多用于倉庫、多層廠房等 3、密肋樓蓋 跨度較大而梁高受限的情況下，肋距常為0.91.5m，一般為1.2m 合適跨度：現(xiàn)澆混凝土密肋樓