高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計

1、高層建筑結(jié)構(gòu) 概念設(shè)計 第1章 概述1.1 1.1 引言引言n設(shè)計體制的問題：在建筑設(shè)計體制的問題：在建筑設(shè)計的方案階段，結(jié)構(gòu)工設(shè)計的方案階段，結(jié)構(gòu)工程師一般不投入工作。程師一般不投入工作。n某些結(jié)構(gòu)工程師知識結(jié)構(gòu)某些結(jié)構(gòu)工程師知識結(jié)構(gòu)的問題：注重細(xì)節(jié)而忽視的問題：注重細(xì)節(jié)而忽視總體方案?？傮w方案。n當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計模式的問題：當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計模式的問題：規(guī)范一體化計算機結(jié)構(gòu)規(guī)范一體化計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序設(shè)計程序 結(jié)構(gòu)工程師結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)概念對結(jié)構(gòu)概念和結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)體系不感興趣不感興趣 ，工作缺乏創(chuàng)工作缺乏創(chuàng)造性造性 限制和限制和約束了約束了業(yè)主所業(yè)主所想要的想要的空間形空間形式和功式和功能能1.2

2、 1.2 幫助建筑師開拓空間形式與功能幫助建筑師開拓空間形式與功能n有一定復(fù)雜性的工程設(shè)計，在建筑方案設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)工程師的參與是項目設(shè)計所必要的知識投入。n在此階段，需要結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)體系的總體認(rèn)識，對結(jié)構(gòu)受力和變形特性的整體概念，也需要關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗和判斷力?！纠纠?-1】 芝加哥第一國家銀行大樓芝加哥第一國家銀行大樓n業(yè)主向往在大樓整個底部有業(yè)主向往在大樓整個底部有45層樓高的無柱大層樓高的無柱大空間?？臻g。結(jié)構(gòu)工程師結(jié)構(gòu)工程師和建筑師首和建筑師首次慷慨和充次慷慨和充分的滿主了分的滿主了銀行家夢寐銀行家夢寐以求的底部以求的底部大空間。大空間?！纠纠?-2】西爾斯大廈】西爾斯大廈

3、n110110層、層、442m442m高，束筒結(jié)構(gòu)（每個鋼框筒為高，束筒結(jié)構(gòu)（每個鋼框筒為22.86m22.86m22.86m22.86m523523）n結(jié)構(gòu)平面圖見書中圖結(jié)構(gòu)平面圖見書中圖2-242-24優(yōu)越性優(yōu)越性使風(fēng)荷載的分布趨于合理；使風(fēng)荷載的分布趨于合理；滿足了想租用整層樓房，而面積又不太大的客戶滿足了想租用整層樓房，而面積又不太大的客戶要求；要求；提供了提供了523 523 范圍內(nèi)無柱子的大空間；范圍內(nèi)無柱子的大空間；平均用鋼量平均用鋼量159.5kg/ 159.5kg/ 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段與反饋（書中圖建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段與反饋（書中圖1-41-4）n分階段設(shè)計；分階段設(shè)計；n視方

4、案設(shè)計階段的建筑空間形式為總結(jié)構(gòu)體系；視方案設(shè)計階段的建筑空間形式為總結(jié)構(gòu)體系；n重點突出總體系與主要分體系之間的最佳受力特重點突出總體系與主要分體系之間的最佳受力特征；征；n在初步設(shè)計中重視運用近似計算來確認(rèn)主要分體在初步設(shè)計中重視運用近似計算來確認(rèn)主要分體系和關(guān)鍵構(gòu)件的截面尺寸（本書第系和關(guān)鍵構(gòu)件的截面尺寸（本書第4 4章、第章、第5 5章章講）；講）；n在設(shè)計的主要環(huán)節(jié)和各階段之間注重反饋及優(yōu)化。在設(shè)計的主要環(huán)節(jié)和各階段之間注重反饋及優(yōu)化。 方案設(shè)計階段方案設(shè)計階段創(chuàng)造創(chuàng)造 初步設(shè)計階段初步設(shè)計階段優(yōu)化改進優(yōu)化改進 施工圖設(shè)計階段施工圖設(shè)計階段出成果出成果【例【例1-3】法蘭克福商業(yè)銀行

5、大樓（】法蘭克福商業(yè)銀行大樓（61層）層）n招標(biāo)書中要求：在三角形的建筑平面內(nèi)，必須有一邊是空招標(biāo)書中要求：在三角形的建筑平面內(nèi)，必須有一邊是空中花園，而辦公區(qū)只能在另外兩側(cè)，并且在每層辦公區(qū)的中花園，而辦公區(qū)只能在另外兩側(cè)，并且在每層辦公區(qū)的任何位置上，辦公人員抬頭就能看見空中花園。任何位置上，辦公人員抬頭就能看見空中花園。n建筑師的最初想法：將三角形建筑的正面從下到上全部設(shè)建筑師的最初想法：將三角形建筑的正面從下到上全部設(shè)計成空中花園，而將兩側(cè)面設(shè)計成辦公區(qū)，并在大樓的中計成空中花園，而將兩側(cè)面設(shè)計成辦公區(qū)，并在大樓的中央設(shè)置核心筒。央設(shè)置核心筒。n共同合作（有結(jié)構(gòu)工程師參加）的中標(biāo)方案：

6、在三角形大共同合作（有結(jié)構(gòu)工程師參加）的中標(biāo)方案：在三角形大樓每一側(cè)都由樓每一側(cè)都由6 6層辦公樓區(qū)后加插一個層辦公樓區(qū)后加插一個3 3層樓凈高的空中花層樓凈高的空中花園，大樓園，大樓3 3個邊的空中花園按順時針方向往上盤旋錯層相個邊的空中花園按順時針方向往上盤旋錯層相接；取消核心筒，在建筑平面的接；取消核心筒，在建筑平面的3 3個角區(qū)設(shè)置角筒作為豎個角區(qū)設(shè)置角筒作為豎向交通通道。向交通通道。角筒角筒錯層空腹桁架結(jié)構(gòu)體系。錯層空腹桁架結(jié)構(gòu)體系。n初步設(shè)計階段的優(yōu)化：初步設(shè)計階段的優(yōu)化：8 8層辦公樓區(qū)加插一個層辦公樓區(qū)加插一個4 4層樓凈高的層樓凈高的空中花園，以改進整體剛度和凈使用面積與總建

7、筑面積的空中花園，以改進整體剛度和凈使用面積與總建筑面積的比率。比率。n書中圖書中圖1-9 1-9 結(jié)構(gòu)工程師對設(shè)計的態(tài)度及其效果結(jié)構(gòu)工程師對設(shè)計的態(tài)度及其效果1.3 1.3 承載力、剛度、延性為主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)概承載力、剛度、延性為主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計念設(shè)計 因而，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問題突出因而，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問題突出水平作用效應(yīng)水平作用效應(yīng)結(jié)構(gòu)底部傾覆力矩與其高度的平方成結(jié)構(gòu)底部傾覆力矩與其高度的平方成正比正比結(jié)構(gòu)頂部側(cè)移與其高度的結(jié)構(gòu)頂部側(cè)移與其高度的4次方成正比次方成正比n 過大的側(cè)移過大的側(cè)移 對結(jié)構(gòu)造成危害，對結(jié)構(gòu)造成危害， 影響正常使用影響正常使用n過明顯的擺動過明顯的擺動居住者

8、感覺不舒服居住者感覺不舒服抗風(fēng)抗風(fēng)要求結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)具有一定具有一定大的剛度大的剛度n抗震結(jié)構(gòu)的剛度不宜過大（剛度大，自振周抗震結(jié)構(gòu)的剛度不宜過大（剛度大，自振周期小，地震作用大）。期小，地震作用大）。n理想的抗震理想的抗震、抗風(fēng)結(jié)構(gòu)：抗風(fēng)結(jié)構(gòu)： 1 1、應(yīng)具有一定大的剛度和必要的承載力，、應(yīng)具有一定大的剛度和必要的承載力，以抵御風(fēng)荷載和多遇地震；以抵御風(fēng)荷載和多遇地震； 2 2、具有多道抗震防線，在結(jié)構(gòu)局部屈服后、具有多道抗震防線，在結(jié)構(gòu)局部屈服后剛度降低，自振周期增大，地震作用減?。粍偠冉档?，自振周期增大，地震作用減??； 3 3、具有足夠的延性耗能能力和良好的變形、具有足夠的延性耗能能力和良

9、好的變形能力以抵御罕遇地震。能力以抵御罕遇地震?！纠?-4】尼加拉瓜美洲銀行尼加拉瓜美洲銀行 由美籍學(xué)者林同炎教授于由美籍學(xué)者林同炎教授于19631963年設(shè)計，年設(shè)計，1818層、層、61m61m高，首開多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的概念高，首開多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的概念設(shè)計思想于工程實例之先河。設(shè)計思想于工程實例之先河。 柔性筒柔性筒H/b7H/b7 4 4個邊長為個邊長為4.6m4.6m的的L L形柔性筒（其形柔性筒（其H/b=13.3H/b=13.3）通過每層的連梁組成一個通過每層的連梁組成一個11.6m11.6m11.611.6的正方的正方形核心筒（其形核心筒（其H/bH/b5 5），連梁中部開

10、較大的孔），連梁中部開較大的孔洞。洞。 n在風(fēng)荷載和多遇地震下，核心筒具有足夠的剛度和承在風(fēng)荷載和多遇地震下，核心筒具有足夠的剛度和承載力；載力；n在罕遇地震下，作為第一道防線的連梁屈服出現(xiàn)塑性在罕遇地震下，作為第一道防線的連梁屈服出現(xiàn)塑性鉸，鉸，4 4個個L L形柔性筒作為獨立的抗震單元，結(jié)構(gòu)剛度降形柔性筒作為獨立的抗震單元，結(jié)構(gòu)剛度降低，自振周期增大，阻尼增加，地震作用減小，結(jié)構(gòu)低，自振周期增大，阻尼增加，地震作用減小，結(jié)構(gòu)仍具有預(yù)期的受力性能。仍具有預(yù)期的受力性能。n震后情況：連梁剪切破壞，墻體未見裂縫。震后情況：連梁剪切破壞，墻體未見裂縫。 動力分析見書中表動力分析見書中表1-11-1

11、。 與尼加拉瓜美洲銀行相距不遠(yuǎn)的尼加拉瓜中央銀行與尼加拉瓜美洲銀行相距不遠(yuǎn)的尼加拉瓜中央銀行（平面布置見書中圖（平面布置見書中圖2-72-7）在此次地震中破壞慘重。）在此次地震中破壞慘重。馬那瓜中央銀行大廈試問：那一幢破壞嚴(yán)重呢？馬那瓜美洲銀行大廈尚需重視的一些基本原則尚需重視的一些基本原則 1 1、變復(fù)雜為簡單，即使結(jié)構(gòu)的受力與傳力、變復(fù)雜為簡單，即使結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑越簡單、越直接明確越好。途徑越簡單、越直接明確越好。 2 2、重視上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）整、重視上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）整體共同作用。如框支剪力墻的轉(zhuǎn)換梁及鋼砼體共同作用。如框支剪力墻的轉(zhuǎn)換梁及鋼砼高層建筑的箱基與

12、伐基。高層建筑的箱基與伐基。 3 3、能夠有效增大高層建筑抗側(cè)力能力、而、能夠有效增大高層建筑抗側(cè)力能力、而毋需增加更多成本的若干理念。毋需增加更多成本的若干理念。 4 4、注意豎向構(gòu)件在建筑物自重作用下的壓、注意豎向構(gòu)件在建筑物自重作用下的壓縮變形問題?？s變形問題。1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有唯一解結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有唯一解 全面、完整的理解規(guī)范全面、完整的理解規(guī)范n在英國規(guī)范前言的最后一行告示：在英國規(guī)范前言的最后一行告示：“遵守英國遵守英國規(guī)范本身，并不意味給予豁免責(zé)任。規(guī)范本身，并不意味給予豁免責(zé)任?！眓美國橋梁設(shè)計規(guī)范中也明確指出：美國橋梁設(shè)計規(guī)范中也明確指出：“本規(guī)范無本規(guī)范無法取代設(shè)計人員所應(yīng)具

13、有的專業(yè)教育和工程判法取代設(shè)計人員所應(yīng)具有的專業(yè)教育和工程判斷的訓(xùn)練，所以僅在規(guī)范中規(guī)定了為保證公共斷的訓(xùn)練，所以僅在規(guī)范中規(guī)定了為保證公共安全的最低要求。安全的最低要求?！眓需要全面、完整的理解規(guī)范的兩個例子。需要全面、完整的理解規(guī)范的兩個例子?！纠纠?-51-5】關(guān)于柱的軸壓比】關(guān)于柱的軸壓比n軸壓比的定義：軸壓比的定義： 軸壓比限值的實質(zhì)是柱子截面在大小偏心受壓界軸壓比限值的實質(zhì)是柱子截面在大小偏心受壓界限破壞狀態(tài)下的軸壓比。限破壞狀態(tài)下的軸壓比。n抗震規(guī)范中所涉及到的影響軸壓比限值的因素：抗震規(guī)范中所涉及到的影響軸壓比限值的因素： 結(jié)構(gòu)類型、抗震等級、剪跨比、箍筋形式、柱中結(jié)構(gòu)類型、

14、抗震等級、剪跨比、箍筋形式、柱中是否設(shè)芯柱。是否設(shè)芯柱。bhfNncn影響軸壓比限值的因素還有：影響軸壓比限值的因素還有： 柱周邊縱向鋼筋的配筋率（成正比）；柱周邊縱向鋼筋的配筋率（成正比）； 縱向鋼筋的強度（成反比）；縱向鋼筋的強度（成反比）； 柱截面形式（我國現(xiàn)行規(guī)范針對矩形截面柱，圓形柱截面形式（我國現(xiàn)行規(guī)范針對矩形截面柱，圓形截面柱的延性好于矩形截面柱）；截面柱的延性好于矩形截面柱）； 砼強度等級（成反比）。砼強度等級（成反比）。n可考慮適當(dāng)上調(diào)軸壓比限值的情況：可考慮適當(dāng)上調(diào)軸壓比限值的情況： 1 1、考慮、考慮 的余值適當(dāng)提高軸壓比限值；的余值適當(dāng)提高軸壓比限值； 2 2、圓形截面

15、可提高、圓形截面可提高5 510%;10%; 可以進行上調(diào)的理由：可以進行上調(diào)的理由： 1 1、實際情況；、實際情況； 2 2、軸壓比限值的規(guī)定為抗震規(guī)范中的非強制性條文、軸壓比限值的規(guī)定為抗震規(guī)范中的非強制性條文mins【例【例1-61-6】關(guān)于部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)（帶轉(zhuǎn)換層】關(guān)于部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)（帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)、底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)）規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)、底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)）規(guī)定條文的對象條文的對象n由于功能要求，一些高層的轉(zhuǎn)換層設(shè)在由于功能要求，一些高層的轉(zhuǎn)換層設(shè)在6 61010層，而層，而“高規(guī)高規(guī)”的相應(yīng)條文針對的是的相應(yīng)條文針對的是8 8度不超度不超過過3 3層、層、7 7

16、度不超過度不超過5 5層為部分框支剪力墻的情層為部分框支剪力墻的情況，當(dāng)有高位轉(zhuǎn)換層而照套規(guī)范條文時，將導(dǎo)況，當(dāng)有高位轉(zhuǎn)換層而照套規(guī)范條文時，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)偏于不安全。致轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)偏于不安全。n本書本書3.7.43.7.4也有此方面的論述。也有此方面的論述。1.5 1.5 運用正確的判斷力把握設(shè)計運用正確的判斷力把握設(shè)計 對待結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的態(tài)度對待結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的態(tài)度【例【例1-71-7】在某】在某3131層帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)換層帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)換層位于第層位于第6 6層）的分析計算中，各軟件的表現(xiàn)。層）的分析計算中，各軟件的表現(xiàn)。nTBSATBSA程序：將上部框支剪

17、力墻假設(shè)為一根薄壁桿件程序：將上部框支剪力墻假設(shè)為一根薄壁桿件和轉(zhuǎn)換梁構(gòu)成點變形協(xié)調(diào)，與實際受力情況差別太和轉(zhuǎn)換梁構(gòu)成點變形協(xié)調(diào)，與實際受力情況差別太大，故取跨度為大，故取跨度為8.7m8.7m的轉(zhuǎn)換梁的截面高度為的轉(zhuǎn)換梁的截面高度為1.6m1.6m竟竟使梁嚴(yán)重超筋。使梁嚴(yán)重超筋。nSATWESATWE程序：配筋量偏大且轉(zhuǎn)換梁內(nèi)無軸向拉力。程序：配筋量偏大且轉(zhuǎn)換梁內(nèi)無軸向拉力。若按此配筋，將導(dǎo)致配筋量大且轉(zhuǎn)換梁跨中附近有若按此配筋，將導(dǎo)致配筋量大且轉(zhuǎn)換梁跨中附近有可能開裂?？赡荛_裂。n平面有限元程序：較符合實際受力情況，配筋量總平面有限元程序：較符合實際受力情況，配筋量總體上少于體上少于SAT

18、WESATWE的計算結(jié)構(gòu)。的計算結(jié)構(gòu)。n在在T.Y.LinT.Y.Lin設(shè)計顧問有限公司，只能用計算機設(shè)計顧問有限公司，只能用計算機進行分項荷載的內(nèi)力分析，其結(jié)果經(jīng)上機工程進行分項荷載的內(nèi)力分析，其結(jié)果經(jīng)上機工程師自校后交項目工程師校審，工程師再用手算師自校后交項目工程師校審，工程師再用手算進行最不利荷載組合的內(nèi)力計算和構(gòu)件截面配進行最不利荷載組合的內(nèi)力計算和構(gòu)件截面配筋計算，然后項目工程師終審，再用筋計算，然后項目工程師終審，再用CADCAD出圖。出圖。n我國目前結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的主要問題：我國目前結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的主要問題：1 1、盲目、盲目信賴和依靠一體化計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序；信賴和依靠一體化計算

19、機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序；2 2、一次性圖形輸入而無復(fù)校；一次性圖形輸入而無復(fù)校；3 3、設(shè)計軟件自身、設(shè)計軟件自身存在缺陷；存在缺陷；4 4、尤其是在趕任務(wù)時，設(shè)計管理、尤其是在趕任務(wù)時，設(shè)計管理與校審制度不嚴(yán)。與校審制度不嚴(yán)。第第2 2章章 高層建筑結(jié)構(gòu)體系及工程實例高層建筑結(jié)構(gòu)體系及工程實例梁梁板板水平構(gòu)件（樓、屋蓋體系，水平分體系）水平構(gòu)件（樓、屋蓋體系，水平分體系） 墻墻 柱柱斜撐斜撐豎向構(gòu)件豎向構(gòu)件水平構(gòu)件水平構(gòu)件豎向構(gòu)件豎向構(gòu)件豎向分體系豎向分體系抗側(cè)力體系抗側(cè)力體系豎向荷載豎向荷載 水平構(gòu)件水平構(gòu)件 豎向構(gòu)件豎向構(gòu)件 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 地基地基水平荷載水平荷載 抗側(cè)力體系抗側(cè)力體系 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 地

20、基地基抗側(cè)力體系抗側(cè)力體系框架框架剪力墻剪力墻框架框架剪力墻或框架剪力墻或框架筒體筒體框架框架核心筒核心筒框架框架核心筒核心筒伸臂伸臂筒中筒筒中筒束筒束筒巨型框架巨型框架脊骨結(jié)構(gòu)脊骨結(jié)構(gòu)2.1 2.1 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)n地震區(qū)的框架應(yīng)設(shè)計成延性框架；地震區(qū)的框架應(yīng)設(shè)計成延性框架；n體型復(fù)雜的框架應(yīng)采用加強措施，并應(yīng)注意在體型復(fù)雜的框架應(yīng)采用加強措施，并應(yīng)注意在復(fù)雜中尋求規(guī)則（書中圖復(fù)雜中尋求規(guī)則（書中圖2-12-1）；）；n我國最高的鋼砼框架結(jié)構(gòu)為北京的長城飯店，我國最高的鋼砼框架結(jié)構(gòu)為北京的長城飯店，1818層，層，82.85m82.85m；n由于框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，結(jié)構(gòu)高度增加由于框架

21、結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，結(jié)構(gòu)高度增加將導(dǎo)致柱子截面過大，按我國將導(dǎo)致柱子截面過大，按我國高規(guī)高規(guī)、高高鋼規(guī)鋼規(guī)給出的最大適用高度較經(jīng)濟合理。給出的最大適用高度較經(jīng)濟合理。2.2 2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)n現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性較好，抗側(cè)剛度和承現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性較好，抗側(cè)剛度和承載力大，延性剪力墻抗震性能好（剪力墻的延載力大，延性剪力墻抗震性能好（剪力墻的延性不及框架）。性不及框架）。n剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，樓、屋蓋一般不設(shè)梁，因剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，樓、屋蓋一般不設(shè)梁，因而剪力墻的間距不能很大（而剪力墻的間距不能很大（3 38m8m），建筑空），建筑空間受到限制，適用于住宅、旅館建筑。間受到限制

22、，適用于住宅、旅館建筑。n剪力墻結(jié)構(gòu)墻密集，結(jié)構(gòu)剛度大，基本自振周剪力墻結(jié)構(gòu)墻密集，結(jié)構(gòu)剛度大，基本自振周期小，地震作用大，高度很大的剪力墻結(jié)構(gòu)并期小，地震作用大，高度很大的剪力墻結(jié)構(gòu)并不經(jīng)濟。不經(jīng)濟。2.3 2.3 框架框架剪力墻（筒體）和框架剪力墻（筒體）和框架支撐結(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)n框架框架剪力墻結(jié)構(gòu)兼有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、延性剪力墻結(jié)構(gòu)兼有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、延性好和剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大、承載力高的優(yōu)點；好和剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大、承載力高的優(yōu)點；n框架的變形為剪切型，剪力墻的變形為彎曲型，框架的變形為剪切型，剪力墻的變形為彎曲型，兩者協(xié)同工作，總變形為彎剪型，使層間變形沿兩者協(xié)同工作，總變形為彎剪型，使

23、層間變形沿高度表現(xiàn)均勻；高度表現(xiàn)均勻；n框架框架剪力墻結(jié)構(gòu)為雙重抗側(cè)力體系，剪力墻為剪力墻結(jié)構(gòu)為雙重抗側(cè)力體系，剪力墻為第一道抗震防線，框架為第二道抗震防線，結(jié)構(gòu)第一道抗震防線，框架為第二道抗震防線，結(jié)構(gòu)具有多道抗震防線。具有多道抗震防線?？蚣芸蚣芗袅Y(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)注意區(qū)別框筒與框注意區(qū)別框筒與框筒筒框架框架剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框架框架筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)n當(dāng)高度增至當(dāng)高度增至4050層時，多采用框架層時，多采用框架筒體筒體結(jié)構(gòu)，此時建筑多為塔式。結(jié)構(gòu)，此時建筑多為塔式。n在框架在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，要注意剪力墻的合理剪力墻結(jié)構(gòu)中，要注意剪力墻的合理數(shù)量。在本結(jié)構(gòu)中，要特別注意剪力墻布置，數(shù)量。在

24、本結(jié)構(gòu)中，要特別注意剪力墻布置，以免造成較大的偏心。以免造成較大的偏心。n框架框架支撐結(jié)構(gòu)主要用于鋼結(jié)構(gòu)，支撐為桁架，支撐結(jié)構(gòu)主要用于鋼結(jié)構(gòu)，支撐為桁架，桿件軸向受力，可充分發(fā)揮材料的性能。支撐桿件軸向受力，可充分發(fā)揮材料的性能。支撐有中心支撐和偏心支撐，抗震結(jié)構(gòu)多采用偏心有中心支撐和偏心支撐，抗震結(jié)構(gòu)多采用偏心支撐，并將水平桿件端部處理成耗能梁段。支撐，并將水平桿件端部處理成耗能梁段。2.4 2.4 框架框架核心筒結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、框架核心筒核心筒伸伸 臂結(jié)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)n框架框架核心筒結(jié)構(gòu)：框架布置在周邊，筒體布置在中核心筒結(jié)構(gòu)：框架布置在周邊，筒體布置在中間。其受力與變形特點與框架間。其受

25、力與變形特點與框架剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)相同，但相同，但高規(guī)高規(guī)將其歸入筒體體系。將其歸入筒體體系。 框架柱的間距可達(dá)框架柱的間距可達(dá)9m9m，外框架與核心筒之間的距離，外框架與核心筒之間的距離可達(dá)可達(dá)10m10m以上，故可獲得較大的使用空間。以上，故可獲得較大的使用空間。n當(dāng)建筑高度較大時，可在沿高度的適當(dāng)位置設(shè)置伸臂，當(dāng)建筑高度較大時，可在沿高度的適當(dāng)位置設(shè)置伸臂，用于加強核心筒與框架的連接，則成為框架用于加強核心筒與框架的連接，則成為框架核心核心筒筒伸臂結(jié)構(gòu)。伸臂結(jié)構(gòu)。 采用框架采用框架核心筒核心筒伸臂結(jié)構(gòu)的有名建筑頗多，如伸臂結(jié)構(gòu)的有名建筑頗多，如上海金茂大廈、深圳地王大

26、廈及馬來西亞雙塔等。上海金茂大廈、深圳地王大廈及馬來西亞雙塔等。2.5 筒中筒結(jié)構(gòu)n外筒的高寬比小，為剪切型變形；內(nèi)筒的高寬比外筒的高寬比小，為剪切型變形；內(nèi)筒的高寬比大，為彎曲型變形。故筒中筒結(jié)構(gòu)也為雙重抗側(cè)大，為彎曲型變形。故筒中筒結(jié)構(gòu)也為雙重抗側(cè)力體系。力體系。n值得注意的問題：外筒的剪力滯后現(xiàn)象（書中圖值得注意的問題：外筒的剪力滯后現(xiàn)象（書中圖2-192-19）；樓板的厚度（太薄，不能保證足夠的平）；樓板的厚度（太薄，不能保證足夠的平面內(nèi)剛度；太厚，結(jié)構(gòu)自重過大）。面內(nèi)剛度；太厚，結(jié)構(gòu)自重過大）。n筒中筒適用于筒中筒適用于5050層以上的建筑，為層以上的建筑，為2020世紀(jì)世紀(jì)6060

27、8080年代高層建筑的主要體系，并影響了當(dāng)時高層建年代高層建筑的主要體系，并影響了當(dāng)時高層建筑的審美觀念筑的審美觀念當(dāng)時提出當(dāng)時提出“樸素即為美。樸素即為美。”筒中筒筒中筒外筒：框筒或桁架筒外筒：框筒或桁架筒內(nèi)筒：實腹筒內(nèi)筒：實腹筒2.6 2.6 束筒結(jié)構(gòu)束筒結(jié)構(gòu)n束筒結(jié)構(gòu)：兩個或兩個以上的框筒緊靠在一起束筒結(jié)構(gòu)：兩個或兩個以上的框筒緊靠在一起成成“束束”狀排列。束筒中，增加了框筒的角柱狀排列。束筒中，增加了框筒的角柱數(shù)量，可明顯的減少剪力滯后。還可以通過束數(shù)量，可明顯的減少剪力滯后。還可以通過束筒組成較為復(fù)雜的建筑平面（書中圖筒組成較為復(fù)雜的建筑平面（書中圖2-252-25）和）和建筑造型。

28、建筑造型。n著名的采用束筒體系的建筑有芝加哥的西爾斯著名的采用束筒體系的建筑有芝加哥的西爾斯大廈以及被毀于大廈以及被毀于“9.11”9.11”事件的紐約世界貿(mào)易事件的紐約世界貿(mào)易中心。中心。n我國目前尚未見束筒結(jié)構(gòu)的高層建筑，相關(guān)規(guī)我國目前尚未見束筒結(jié)構(gòu)的高層建筑，相關(guān)規(guī)范對此也無明確規(guī)定。范對此也無明確規(guī)定。2.7 2.7 巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)n巨型框架和束筒均可歸為多筒結(jié)構(gòu)。巨型框架和束筒均可歸為多筒結(jié)構(gòu)。n豎向荷載豎向荷載次結(jié)構(gòu)次結(jié)構(gòu)巨型梁巨型梁巨型柱巨型柱基基礎(chǔ)體系礎(chǔ)體系地基地基n水平作用水平作用 巨型框架巨型框架基礎(chǔ)體系基礎(chǔ)體系地基地基n臺北臺北101101大樓（大樓（10110

29、1層，屋頂高層，屋頂高448m448m，塔桅頂高，塔桅頂高508m508m）采用巨型框架）采用巨型框架核心筒結(jié)構(gòu)體系。核心筒結(jié)構(gòu)體系。n在在2626層及以下周邊設(shè)置層及以下周邊設(shè)置8 8根大箱形鋼柱和根大箱形鋼柱和1212根根小箱形鋼柱，從小箱形鋼柱，從2727層開始只剩層開始只剩8 8根大箱形鋼柱；根大箱形鋼柱；n內(nèi)筒由內(nèi)筒由1616根箱形柱與斜撐形成桁架筒；根箱形柱與斜撐形成桁架筒；n大致每大致每8 8層設(shè)置層設(shè)置1 1層樓高的巨型梁。為滿主舒適層樓高的巨型梁。為滿主舒適度要求，在度要求，在87879292層之間設(shè)置懸掛式重力擺錘；層之間設(shè)置懸掛式重力擺錘；n為減小屋頂尖塔的鞭梢效應(yīng)，在為

30、減小屋頂尖塔的鞭梢效應(yīng)，在498498505m505m之之間設(shè)置兩組阻尼塊。間設(shè)置兩組阻尼塊。2.8 2.8 結(jié)構(gòu)體系的適用范圍結(jié)構(gòu)體系的適用范圍n書中表書中表2.22.2列出了各鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系的適宜高列出了各鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系的適宜高度范圍。而度范圍。而“抗震規(guī)范抗震規(guī)范”和和“混凝土高規(guī)混凝土高規(guī)”中中適用最大高度是指：規(guī)范或規(guī)程中各項規(guī)定所適用最大高度是指：規(guī)范或規(guī)程中各項規(guī)定所適用的房屋高度。當(dāng)所用的結(jié)構(gòu)體系的高度超適用的房屋高度。當(dāng)所用的結(jié)構(gòu)體系的高度超出規(guī)范或規(guī)程中適用最大高度時，應(yīng)進行超限出規(guī)范或規(guī)程中適用最大高度時，應(yīng)進行超限審查并采用相應(yīng)的措施。審查并采用相應(yīng)的措施。n規(guī)范或規(guī)程

31、中有關(guān)高寬比限制的條文是一個經(jīng)規(guī)范或規(guī)程中有關(guān)高寬比限制的條文是一個經(jīng)驗性的參考規(guī)定，符合高寬比限制要求的建筑驗性的參考規(guī)定，符合高寬比限制要求的建筑比較容易滿足位移限制條件，如能滿足層間位比較容易滿足位移限制條件，如能滿足層間位移限值及其他條件，對高寬比可適當(dāng)放寬。移限值及其他條件，對高寬比可適當(dāng)放寬。2.9 2.9 高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系框架框架剪力墻剪力墻框架框架剪力墻（筒體）剪力墻（筒體）框架框架核心筒核心筒框架框架核心筒核心筒伸臂伸臂框筒框筒實腹筒實腹筒桁架筒桁架筒筒中筒筒中筒束筒束筒多筒多筒巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)脊骨結(jié)構(gòu)脊骨結(jié)

32、構(gòu)材料材料鋼鋼鋼筋砼鋼筋砼組合構(gòu)件組合構(gòu)件混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)1 1、單種抗側(cè)力體系發(fā)展到雙（多）重抗側(cè)力體系、單種抗側(cè)力體系發(fā)展到雙（多）重抗側(cè)力體系2 2、由平面結(jié)構(gòu)向空間結(jié)構(gòu)發(fā)展、由平面結(jié)構(gòu)向空間結(jié)構(gòu)發(fā)展3 3、平面桁架與空間桁架的應(yīng)用、平面桁架與空間桁架的應(yīng)用4 4、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)趨向周邊布置、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)趨向周邊布置5 5、創(chuàng)造巨型結(jié)構(gòu)和脊骨結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造巨型結(jié)構(gòu)和脊骨結(jié)構(gòu)6 6、組合構(gòu)件和混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、組合構(gòu)件和混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用7 7、高強、輕質(zhì)材料的應(yīng)用、高強、輕質(zhì)材料的應(yīng)用8 8、消能減震結(jié)構(gòu)的發(fā)展、消能減震結(jié)構(gòu)的發(fā)展9 9、主動控制結(jié)構(gòu)、主動控制結(jié)構(gòu)第3章 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受力、變形特性概念 3

33、.1 3.1 雙重抗側(cè)力體系的受力和變形性能雙重抗側(cè)力體系的受力和變形性能 單種抗側(cè)力體系單種抗側(cè)力體系（靜定或延性差）（靜定或延性差） 一道抗震防線一道抗震防線 單種抗側(cè)力體系單種抗側(cè)力體系（超靜定且延性較好）（超靜定且延性較好） 多道抗震防線多道抗震防線 雙（多）重抗側(cè)力體系雙（多）重抗側(cè)力體系雙重抗側(cè)力體系的特點雙重抗側(cè)力體系的特點n由兩種受力和變形性能不同的超靜定抗側(cè)力由兩種受力和變形性能不同的超靜定抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成，每種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都是具有足夠的結(jié)構(gòu)組成，每種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都是具有足夠的剛度和承載力，可以承受一定比例的水平荷剛度和承載力，可以承受一定比例的水平荷載，并通過樓板連接而協(xié)調(diào)工作。

34、載，并通過樓板連接而協(xié)調(diào)工作。n在地震作用下，當(dāng)其中一種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)有所在地震作用下，當(dāng)其中一種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)有所損傷時，另一種抗側(cè)力體系能夠承受較大的損傷時，另一種抗側(cè)力體系能夠承受較大的地震作用，它能夠與損傷的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)共同地震作用，它能夠與損傷的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)共同或單獨抵抗后期地震或單獨抵抗后期地震。 3.1.1 框架剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)框架剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)n在水平作用下，框架呈剪切型變形，剪力墻呈彎曲型在水平作用下，框架呈剪切型變形，剪力墻呈彎曲型變形，二者協(xié)調(diào)工作，整體結(jié)構(gòu)呈彎剪型變形。在上變形，二者協(xié)調(diào)工作，整體結(jié)構(gòu)呈彎剪型變形。在上部，框架幫剪力墻；在下部，剪力墻幫框架。需注意，部，框架幫

35、剪力墻；在下部，剪力墻幫框架。需注意，即使是在分布水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)頂部框架受正剪即使是在分布水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)頂部框架受正剪力，剪力墻受負(fù)剪力。力，剪力墻受負(fù)剪力。n影響框架剪力墻結(jié)構(gòu)變形曲線形狀和框架與剪力墻影響框架剪力墻結(jié)構(gòu)變形曲線形狀和框架與剪力墻間內(nèi)力分配比例的重要參數(shù)是剛度特征值間內(nèi)力分配比例的重要參數(shù)是剛度特征值 ， 反映二反映二者的相對剛度。者的相對剛度。 當(dāng)當(dāng) 1 12.42.4時，二者的相對剛度較為適度。當(dāng)然，時，二者的相對剛度較為適度。當(dāng)然，同樣剛度和數(shù)量的剪力墻的布置也需要符合要求。同樣剛度和數(shù)量的剪力墻的布置也需要符合要求。wEICHf4 4種情況種情況 （1 1

36、）當(dāng)框架承擔(dān)的剪力不小于基底剪力的）當(dāng)框架承擔(dān)的剪力不小于基底剪力的2020或框架最大或框架最大層剪力的層剪力的1.51.5倍（取二者中的較小值）時，可按框架倍（取二者中的較小值）時，可按框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2 2）當(dāng)剪力墻承擔(dān)的基本振型傾覆力矩小于總傾覆力矩的）當(dāng)剪力墻承擔(dān)的基本振型傾覆力矩小于總傾覆力矩的5050時，仍屬框架剪力墻結(jié)構(gòu)，但框架部分的抗震等時，仍屬框架剪力墻結(jié)構(gòu)，但框架部分的抗震等級按純框架結(jié)構(gòu)確定，最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)級按純框架結(jié)構(gòu)確定，最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加。增加。（3 3）當(dāng)框架承擔(dān)的剪力達(dá)不到）當(dāng)框架承擔(dān)的剪力達(dá)不到(1)(1)中的

37、要求時，不考慮框架中的要求時，不考慮框架的作用，按剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。的作用，按剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。（4 4）當(dāng)結(jié)構(gòu)中的剪力墻數(shù)量很少時，應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，）當(dāng)結(jié)構(gòu)中的剪力墻數(shù)量很少時，應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，但需要注意剪力墻對框架上部的不利影響。但需要注意剪力墻對框架上部的不利影響。 （1 1）、（）、（2 2）為雙重抗側(cè)力體系；）為雙重抗側(cè)力體系； （3 3）、（）、（4 4）為非雙重抗側(cè)力體系。）為非雙重抗側(cè)力體系。3.1.23.1.2筒中筒與框架核心筒筒中筒與框架核心筒n書中表書中表3 31 1為筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)構(gòu)（無樓板為筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)構(gòu)（無樓板大梁）抗側(cè)剛度比較，可見，筒中筒結(jié)

38、構(gòu)的抗側(cè)剛度大梁）抗側(cè)剛度比較，可見，筒中筒結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度是框架核心筒抗側(cè)剛度的是框架核心筒抗側(cè)剛度的3 3倍以上。倍以上。n書表中書表中3 32 2為筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)構(gòu)（無樓板為筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)構(gòu)（無樓板大梁）內(nèi)力分配比較：在筒中筒結(jié)構(gòu)中，實腹筒分配大梁）內(nèi)力分配比較：在筒中筒結(jié)構(gòu)中，實腹筒分配72.6%72.6%的基底剪力，周邊框架分配的基底剪力，周邊框架分配66.066.0的傾覆力矩；的傾覆力矩；而在框架核心筒中，周邊框架分配的基底剪力和傾而在框架核心筒中，周邊框架分配的基底剪力和傾覆力矩均較小。覆力矩均較小。n筒中筒結(jié)構(gòu)無疑屬雙重抗側(cè)力體系；而對于框架核筒中筒結(jié)構(gòu)無疑屬

39、雙重抗側(cè)力體系；而對于框架核心筒結(jié)構(gòu)，需將外框架抵抗的剪力調(diào)整增大到心筒結(jié)構(gòu)，需將外框架抵抗的剪力調(diào)整增大到0.2 0.2 與與1.5 1.5 的較小值。增加框架核心筒結(jié)構(gòu)抗側(cè)的較小值。增加框架核心筒結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的有效方法是設(shè)連接外柱與內(nèi)筒的大梁，但將降剛度的有效方法是設(shè)連接外柱與內(nèi)筒的大梁，但將降低房間的凈高。低房間的凈高。0vmaxf,v3.1.3 3.1.3 混合的框架核心筒結(jié)構(gòu)混合的框架核心筒結(jié)構(gòu)n我國我國“高規(guī)高規(guī)”的混合結(jié)構(gòu)：鋼框架鋼筋砼筒的混合結(jié)構(gòu)：鋼框架鋼筋砼筒體、鋼骨砼柱鋼筋砼筒體，此外還有鋼管砼體、鋼骨砼柱鋼筋砼筒體，此外還有鋼管砼柱鋼筋砼筒體。柱鋼筋砼筒體?！案咭?guī)高規(guī)”對

40、其提出了外框架對其提出了外框架承擔(dān)的剪力不能小于承擔(dān)的剪力不能小于0.25 0.25 與與1.8 1.8 較小值較小值的規(guī)定，以保證其為雙重抗側(cè)力體系。的規(guī)定，以保證其為雙重抗側(cè)力體系。n書中圖書中圖3-103-10為鋼框架鋼筋砼核心筒典型結(jié)構(gòu)為鋼框架鋼筋砼核心筒典型結(jié)構(gòu)剪力分配及調(diào)整分析。如各層剪力均按剪力分配及調(diào)整分析。如各層剪力均按0.25 0.25 取值，上部各層增加太多而沒有必要；如層剪取值，上部各層增加太多而沒有必要；如層剪力均取力均取1.8 1.8 ，設(shè)計剪力有可能不到總剪力，設(shè)計剪力有可能不到總剪力的的1010。因此，書中建議：。因此，書中建議：0v0vmaxf,maxf,0v

41、（1 1）8 8度區(qū)，各層框架的層剪力取度區(qū)，各層框架的層剪力取0.25 0.25 ， 為該層的為該層的層剪力。層剪力。（2 2）6 6度區(qū)和非地震區(qū)，可以按非雙重抗側(cè)力體系設(shè)計，度區(qū)和非地震區(qū)，可以按非雙重抗側(cè)力體系設(shè)計，內(nèi)筒按承擔(dān)內(nèi)筒按承擔(dān)100100的層剪力設(shè)計，外框架可取的層剪力設(shè)計，外框架可取0.10.10.15 0.15 。（3 3）對于鋼框架鋼筋砼核心筒結(jié)構(gòu)，由于：）對于鋼框架鋼筋砼核心筒結(jié)構(gòu)，由于：周邊周邊鋼框架的抗側(cè)、抗扭剛度?。讳摽蚣艿目箓?cè)、抗扭剛度小；鋼框架與鋼筋砼內(nèi)筒鋼框架與鋼筋砼內(nèi)筒之間徐變性能的差別，當(dāng)高度很大時，產(chǎn)生明顯的豎之間徐變性能的差別，當(dāng)高度很大時，產(chǎn)生明

42、顯的豎向變形差，故應(yīng)注意建筑高度不能太大。向變形差，故應(yīng)注意建筑高度不能太大。（4 4）當(dāng)剪力調(diào)整的幅度較大，需增大鋼柱截面而導(dǎo)致）當(dāng)剪力調(diào)整的幅度較大，需增大鋼柱截面而導(dǎo)致不經(jīng)濟時，可采用鋼骨砼土或鋼管砼柱框架。不經(jīng)濟時，可采用鋼骨砼土或鋼管砼柱框架。（5 5）當(dāng)建筑較高或抗震設(shè)防烈度較高時，可采用鋼骨）當(dāng)建筑較高或抗震設(shè)防烈度較高時，可采用鋼骨砼核心筒，以改善內(nèi)筒的延性。砼核心筒，以改善內(nèi)筒的延性。vvv3.23.2框架核心筒結(jié)構(gòu)與板柱筒體結(jié)構(gòu)的區(qū)別框架核心筒結(jié)構(gòu)與板柱筒體結(jié)構(gòu)的區(qū)別n在受力與變形性能上：在受力與變形性能上： 框架核心筒為雙重抗側(cè)力體系；框架核心筒為雙重抗側(cè)力體系； 板柱剪

43、力墻（筒體）中的板柱結(jié)構(gòu)屬弱框架，板柱剪力墻（筒體）中的板柱結(jié)構(gòu)屬弱框架，板柱剪力墻（筒體）為非雙重抗側(cè)力體系。板柱剪力墻（筒體）為非雙重抗側(cè)力體系。n在形式上：在形式上： 板柱筒體結(jié)構(gòu)中無梁樓蓋的面積較大，無梁柱板柱筒體結(jié)構(gòu)中無梁樓蓋的面積較大，無梁柱較多；較多； 而框架核心筒結(jié)構(gòu)中的無梁柱少（書中圖而框架核心筒結(jié)構(gòu)中的無梁柱少（書中圖311b中只有中只有4根），也可能沒有無梁柱（如書中圖根），也可能沒有無梁柱（如書中圖35b）。）。3.3 3.3 框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)受力和變形性能框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)受力和變形性能n框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)：在框架核心筒結(jié)框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)：在框架核心筒結(jié)構(gòu)中的某一

44、層或幾層設(shè)置連接內(nèi)筒與外柱的伸構(gòu)中的某一層或幾層設(shè)置連接內(nèi)筒與外柱的伸臂，以增強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。臂，以增強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。n伸臂使外柱產(chǎn)生更大的內(nèi)力而使內(nèi)筒彎矩減少，伸臂使外柱產(chǎn)生更大的內(nèi)力而使內(nèi)筒彎矩減少，增強了結(jié)構(gòu)的剛度（書中圖增強了結(jié)構(gòu)的剛度（書中圖3 31313）。伸臂相）。伸臂相當(dāng)于有梁板體系框架核心筒中的梁集中設(shè)置當(dāng)于有梁板體系框架核心筒中的梁集中設(shè)置在結(jié)構(gòu)的一層或幾層，但設(shè)置伸臂梁在其所在在結(jié)構(gòu)的一層或幾層，但設(shè)置伸臂梁在其所在層附近引起豎向構(gòu)件的內(nèi)力突變。而在有梁板層附近引起豎向構(gòu)件的內(nèi)力突變。而在有梁板體系框架核心筒中，設(shè)置伸臂的作用并不明體系框架核心筒中，設(shè)置伸臂的作用并不

45、明顯。顯。設(shè)伸臂的優(yōu)點：設(shè)伸臂的優(yōu)點： 增大框架中間柱軸力、增加剛增大框架中間柱軸力、增加剛度減少側(cè)移、減少內(nèi)筒彎矩度減少側(cè)移、減少內(nèi)筒彎矩 設(shè)伸臂的缺點：設(shè)伸臂的缺點： 伸臂所在層的上下相鄰層的柱伸臂所在層的上下相鄰層的柱子內(nèi)力突變，柱易出現(xiàn)塑性鉸子內(nèi)力突變，柱易出現(xiàn)塑性鉸 非地震區(qū)非地震區(qū)利大于弊；利大于弊；地震區(qū)，地震區(qū)，須慎重考須慎重考慮慮 3.4 3.4 加強層的概念加強層的概念 1 1、伸臂、伸臂加強構(gòu)件加強構(gòu)件 2 2、環(huán)向構(gòu)件、環(huán)向構(gòu)件 3 3、腰桁架和帽桁架、腰桁架和帽桁架 加強層：以上三種加強構(gòu)件的一種或一種以加強層：以上三種加強構(gòu)件的一種或一種以 上所在的層位。上所在的層

46、位。3.4.1 3.4.1 伸臂設(shè)置的位置和數(shù)量伸臂設(shè)置的位置和數(shù)量（1）當(dāng)只設(shè)一道伸臂時，最佳位置在距底部固）當(dāng)只設(shè)一道伸臂時，最佳位置在距底部固定端以上（定端以上（0.600.67）H之間。之間。（2）設(shè)兩道伸臂的效果優(yōu)于一道伸臂，如果一）設(shè)兩道伸臂的效果優(yōu)于一道伸臂，如果一道設(shè)置在道設(shè)置在0.7H以上，則另一道應(yīng)設(shè)置在以上，則另一道應(yīng)設(shè)置在0.5H處。處。（3） 多道伸臂可沿高度均勻設(shè)置，設(shè)置多道伸多道伸臂可沿高度均勻設(shè)置，設(shè)置多道伸臂時，會進一步減小位移，但位移減小量并不臂時，會進一步減小位移，但位移減小量并不與伸臂數(shù)量成正比；設(shè)置的伸臂多于與伸臂數(shù)量成正比；設(shè)置的伸臂多于4道時，道時

47、，減少側(cè)移的效果基本穩(wěn)定，但可降低內(nèi)力突變。減少側(cè)移的效果基本穩(wěn)定，但可降低內(nèi)力突變。 3.4.2 設(shè)置伸臂的效果和概念（1 1）在筒中筒結(jié)構(gòu)中，伸臂的作用與密柱深梁的空）在筒中筒結(jié)構(gòu)中，伸臂的作用與密柱深梁的空間作用重復(fù)，設(shè)置伸臂的作用較小，反而引起柱間作用重復(fù)，設(shè)置伸臂的作用較小，反而引起柱子內(nèi)力突變，因此一般不設(shè)伸臂。子內(nèi)力突變，因此一般不設(shè)伸臂。（2 2）在框架核心筒結(jié)構(gòu)中，當(dāng)為非地震區(qū)或烈度）在框架核心筒結(jié)構(gòu)中，當(dāng)為非地震區(qū)或烈度不高的地震區(qū)，用設(shè)置伸臂減小風(fēng)荷載下的位移不高的地震區(qū)，用設(shè)置伸臂減小風(fēng)荷載下的位移是較好的方案選擇；在中等或強烈度區(qū)，如層間是較好的方案選擇；在中等或強烈

48、度區(qū)，如層間位移滿足要求，則不設(shè)伸臂，如不滿足要求，應(yīng)位移滿足要求，則不設(shè)伸臂，如不滿足要求，應(yīng)慎重選擇伸臂的剛度和數(shù)量。慎重選擇伸臂的剛度和數(shù)量。（3 3）設(shè)置伸臂的方案：）設(shè)置伸臂的方案：設(shè)置一道剛度不太大的伸設(shè)置一道剛度不太大的伸臂；臂；設(shè)置數(shù)道剛度不大的伸臂；設(shè)置數(shù)道剛度不大的伸臂；每層設(shè)置剛每層設(shè)置剛度較大的樓板大梁。以上方案應(yīng)根據(jù)具體情況經(jīng)度較大的樓板大梁。以上方案應(yīng)根據(jù)具體情況經(jīng)方案比較確定。方案比較確定。3.4.3 3.4.3 伸臂的結(jié)構(gòu)形式和連接伸臂的結(jié)構(gòu)形式和連接n伸臂的結(jié)構(gòu)形式：實腹梁、桁架、空腹桁架，伸臂的結(jié)構(gòu)形式：實腹梁、桁架、空腹桁架，通常一層高。通常一層高?？紤]建

49、筑和考慮建筑和施工因素施工因素 放在設(shè)備層或避難層放在設(shè)備層或避難層 布置通道布置通道 便于安裝便于安裝 以鋼桁架為優(yōu)以鋼桁架為優(yōu) 考慮到施工中外柱與內(nèi)筒的豎向變形差，伸考慮到施工中外柱與內(nèi)筒的豎向變形差，伸臂應(yīng)一端固接于豎向構(gòu)件；另一端與豎向構(gòu)件臂應(yīng)一端固接于豎向構(gòu)件；另一端與豎向構(gòu)件臨時固定或采用橢圓孔連接，整個結(jié)構(gòu)施工完臨時固定或采用橢圓孔連接，整個結(jié)構(gòu)施工完成后再固定。成后再固定。3.4.4 3.4.4 環(huán)向構(gòu)件環(huán)向構(gòu)件n環(huán)向構(gòu)件：沿結(jié)構(gòu)周圍布置一層樓（或兩層樓）高的環(huán)向構(gòu)件：沿結(jié)構(gòu)周圍布置一層樓（或兩層樓）高的桁架，一般高層結(jié)構(gòu)布置一道，如果結(jié)構(gòu)很高，也可桁架，一般高層結(jié)構(gòu)布置一道，

50、如果結(jié)構(gòu)很高，也可布置兩道或三道。環(huán)向構(gòu)件常與伸臂或腰桁架集中于布置兩道或三道。環(huán)向構(gòu)件常與伸臂或腰桁架集中于加強層，而加強層又與設(shè)備層、避難層結(jié)合在一起，加強層，而加強層又與設(shè)備層、避難層結(jié)合在一起，需要對外開敞，故環(huán)向構(gòu)件多采用桁架。需要對外開敞，故環(huán)向構(gòu)件多采用桁架。n環(huán)向構(gòu)件的基本作用是協(xié)調(diào)沿周圍豎向構(gòu)件的變形，環(huán)向構(gòu)件的基本作用是協(xié)調(diào)沿周圍豎向構(gòu)件的變形，減小豎向變形差。對于框筒，環(huán)向桁架可減少剪力滯減小豎向變形差。對于框筒，環(huán)向桁架可減少剪力滯后現(xiàn)象，因此在筒中筒和束筒結(jié)構(gòu)中，通常設(shè)置環(huán)向后現(xiàn)象，因此在筒中筒和束筒結(jié)構(gòu)中，通常設(shè)置環(huán)向桁架而不設(shè)伸臂。在框架核心筒結(jié)構(gòu)中，其減少側(cè)桁架

51、而不設(shè)伸臂。在框架核心筒結(jié)構(gòu)中，其減少側(cè)移的作用不如伸臂直接，通常不設(shè)環(huán)向桁架（也有設(shè)移的作用不如伸臂直接，通常不設(shè)環(huán)向桁架（也有設(shè)置的情況，如書中圖置的情況，如書中圖3 319a19a）。在框架核心筒伸）。在框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)中，環(huán)向桁架常與伸臂結(jié)合以使柱子軸力均勻，臂結(jié)構(gòu)中，環(huán)向桁架常與伸臂結(jié)合以使柱子軸力均勻，且可減少伸臂的剛度。且可減少伸臂的剛度。3.4.5 3.4.5 帽桁架和腰桁架帽桁架和腰桁架n為設(shè)置在內(nèi)筒與外柱之間的剛度很大的桁架，為設(shè)置在內(nèi)筒與外柱之間的剛度很大的桁架，其主要作用是減少內(nèi)筒與外柱之間的豎向變形其主要作用是減少內(nèi)筒與外柱之間的豎向變形差。差。n在在3040層的結(jié)

52、構(gòu)中，一般在頂層設(shè)置一道層的結(jié)構(gòu)中，一般在頂層設(shè)置一道桁架，稱其為帽桁架；當(dāng)結(jié)構(gòu)高度很大時，也桁架，稱其為帽桁架；當(dāng)結(jié)構(gòu)高度很大時，也可同時在中間某層設(shè)置，稱其為腰桁架?？赏瑫r在中間某層設(shè)置，稱其為腰桁架。n帽桁架、腰桁架和伸臂的形式以及布置方式都帽桁架、腰桁架和伸臂的形式以及布置方式都相同，但主要作用不同，設(shè)計時，可考慮將二相同，但主要作用不同，設(shè)計時，可考慮將二者相結(jié)合。者相結(jié)合。3.5 3.5 筒中筒與框架核心筒、框架核心筒筒中筒與框架核心筒、框架核心筒 伸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計概念的比較伸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計概念的比較 n書中表書中表3 36 6對筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)對筒中筒結(jié)構(gòu)與框架核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計要

53、點進行了比較。構(gòu)的設(shè)計要點進行了比較。n筒中筒結(jié)構(gòu)的抗側(cè)、抗扭剛度很大，但對其筒中筒結(jié)構(gòu)的抗側(cè)、抗扭剛度很大，但對其結(jié)構(gòu)布置限制得較嚴(yán)格。而框架核心筒結(jié)結(jié)構(gòu)布置限制得較嚴(yán)格。而框架核心筒結(jié)構(gòu)的布置限制得相對寬松，寬松并不意味著構(gòu)的布置限制得相對寬松，寬松并不意味著好把握，因此，對框架核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計好把握，因此，對框架核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題予以總結(jié)：中應(yīng)注意的一些問題予以總結(jié)： （1 1）框架核心筒外框架各構(gòu)件的截面不宜過小，以保證）框架核心筒外框架各構(gòu)件的截面不宜過小，以保證外框架承受剪力的能力，而使框架核心筒成為雙重抗側(cè)外框架承受剪力的能力，而使框架核心筒成為雙重抗側(cè)力體系。對

54、采用混合結(jié)構(gòu)的框架鋼筋砼核心筒結(jié)構(gòu)，當(dāng)力體系。對采用混合結(jié)構(gòu)的框架鋼筋砼核心筒結(jié)構(gòu)，當(dāng)非抗震和非抗震和6 6度抗震時，可采用鋼框架并按單筒結(jié)構(gòu)設(shè)計；當(dāng)度抗震時，可采用鋼框架并按單筒結(jié)構(gòu)設(shè)計；當(dāng)為中等烈度和高烈度時，外框架采用鋼骨砼或鋼管砼柱較為中等烈度和高烈度時，外框架采用鋼骨砼或鋼管砼柱較容易達(dá)到雙重抗側(cè)力體系的要求。容易達(dá)到雙重抗側(cè)力體系的要求。 （2 2）框架核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)注意提高其抗扭能力（抗框架核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)注意提高其抗扭能力（抗扭剛度和抗扭承載力）。扭剛度和抗扭承載力）。 （3 3）為保證框架核心筒中核心筒的延性，核心筒可以開為保證框架核心筒中核心筒的延性，核心筒可以開洞，

55、并按強墻弱梁的原則設(shè)計墻肢，增加墻肢截面約束邊洞，并按強墻弱梁的原則設(shè)計墻肢，增加墻肢截面約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置范圍。在對核心筒延性要求較高的情況下，緣構(gòu)件的設(shè)置范圍。在對核心筒延性要求較高的情況下，可在核心筒縱橫相交處設(shè)置豎向鋼骨，在樓板標(biāo)高處設(shè)置可在核心筒縱橫相交處設(shè)置豎向鋼骨，在樓板標(biāo)高處設(shè)置鋼骨暗梁，在連梁中設(shè)置配筋交叉斜撐或采用鋼連梁、鋼鋼骨暗梁，在連梁中設(shè)置配筋交叉斜撐或采用鋼連梁、鋼骨連梁。骨連梁。（4 4）框架核心筒結(jié)構(gòu)的樓板內(nèi)可以布置大梁，）框架核心筒結(jié)構(gòu)的樓板內(nèi)可以布置大梁，也可不布置大梁，但周邊柱與梁必須剛接成也可不布置大梁，但周邊柱與梁必須剛接成框架?？蚣?。（5 5）框架核

56、心筒伸臂結(jié)構(gòu)中，要求伸臂在）框架核心筒伸臂結(jié)構(gòu)中，要求伸臂在平面上對稱布置，一般情況下兩個方向同時平面上對稱布置，一般情況下兩個方向同時布置，但有時也可只有一個方向布置伸臂。布置，但有時也可只有一個方向布置伸臂。（6 6）伸臂必須與同方向的剪力墻對齊（即布置）伸臂必須與同方向的剪力墻對齊（即布置在兩個方向剪力墻的交匯處），以便剪力墻在兩個方向剪力墻的交匯處），以便剪力墻承受伸臂傳來的彎矩和剪力。伸臂宜布置在承受伸臂傳來的彎矩和剪力。伸臂宜布置在減小位移有效的樓層，并與設(shè)備層、避難層減小位移有效的樓層，并與設(shè)備層、避難層等結(jié)合。等結(jié)合。3.63.6框架和框筒結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)接層（柱位的變化）框架和框筒結(jié)

57、構(gòu)的轉(zhuǎn)接層（柱位的變化）上下柱在同一平面內(nèi)：實腹梁、桁架、拱上下柱在同一平面內(nèi)：實腹梁、桁架、拱 上下柱不在同一平面內(nèi)：實腹梁、桁架、斜撐上下柱不在同一平面內(nèi)：實腹梁、桁架、斜撐 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換3.7 3.7 底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念和轉(zhuǎn)底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念和轉(zhuǎn) 換層換層底部大空間底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 落地剪力墻落地剪力墻框支剪力墻框支剪力墻 框支柱框支柱 框支墻框支墻 上部墻體上部墻體轉(zhuǎn)換層（取一轉(zhuǎn)換層（取一層剪力墻高度層剪力墻高度，內(nèi)力傳遞范，內(nèi)力傳遞范圍不局限于這圍不局限于這一層一層) ) 壓應(yīng)力分壓應(yīng)力分布區(qū)（拱）布區(qū)（拱）拉桿（托梁）拉桿（托梁） 按承載力：弱層、

58、薄弱層按承載力：弱層、薄弱層 按剛度：柔層、軟弱層按剛度：柔層、軟弱層薄弱層薄弱層 框支剪力墻的框支層為軟弱層，在大地震中破壞嚴(yán)重?？蛑Ъ袅Φ目蛑訛檐浫鯇樱诖蟮卣鹬衅茐膰?yán)重。3.7.2 3.7.2 底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念（1 1）加強框支層剛度（詳見）加強框支層剛度（詳見“高規(guī)高規(guī)”附錄附錄E E）。）。（2 2）提高框支層構(gòu)件的承載力，避免出現(xiàn)薄弱層）提高框支層構(gòu)件的承載力，避免出現(xiàn)薄弱層（詳見（詳見“高規(guī)高規(guī)”第第10.210.2條）。條）。3.7.3 3.7.3 轉(zhuǎn)換構(gòu)件轉(zhuǎn)換構(gòu)件托梁托梁截面高度較小時采用框支柱上一部分剪力截面高度較小時采用框支

59、柱上一部分剪力墻（加厚）墻（加厚） 截面高度較大時截面高度較大時（重量不宜過大（重量不宜過大，墻體破壞機制），墻體破壞機制） 箱形結(jié)構(gòu)箱形結(jié)構(gòu)厚板厚板 空腹桁架（優(yōu)先考慮）空腹桁架（優(yōu)先考慮） 書中書中9595頁的實例值得一看。頁的實例值得一看。3.7.43.7.4關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的高位轉(zhuǎn)換關(guān)于剪力墻結(jié)構(gòu)的高位轉(zhuǎn)換屬超限高層結(jié)構(gòu)，應(yīng)進行超限審查。屬超限高層結(jié)構(gòu)，應(yīng)進行超限審查。 結(jié)構(gòu)布置：加強轉(zhuǎn)換層以下結(jié)構(gòu)剛度；結(jié)構(gòu)布置：加強轉(zhuǎn)換層以下結(jié)構(gòu)剛度； 減小轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)的重量和剛度減小轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)的重量和剛度結(jié)構(gòu)分析：屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用不少于兩個不結(jié)構(gòu)分析：屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用不少于兩個不 同的力學(xué)

60、模型并選用相應(yīng)的計算軟同的力學(xué)模型并選用相應(yīng)的計算軟 件進行多遇地震作用下的分析，還件進行多遇地震作用下的分析，還 應(yīng)進行罕遇地震下的彈塑性變形分應(yīng)進行罕遇地震下的彈塑性變形分 析；析； 不要忽視高振型的影響。不要忽視高振型的影響。注意優(yōu)化調(diào)整注意優(yōu)化調(diào)整 3.83.8短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概念短肢剪力墻：短肢剪力墻：hw/bwhw/bw=5=58 8注意區(qū)別下列情況：注意區(qū)別下列情況：（1 1）連梁的跨高比不大的聯(lián)肢墻中的短墻肢不屬于短）連梁的跨高比不大的聯(lián)肢墻中的短墻肢不屬于短肢剪力墻；肢剪力墻；（2 2）L L形截面或形截面或T T形截面中一