復雜高層結構設計簡介(PPT95)

高層建筑筑結構土木工程程系2022/10/261高層建建筑結結構土木工工程系系第八章章復復雜高高層結結構設設計簡簡介2022/10/2628.1概述述隨著現現代高高層建建筑高高度的的不斷斷增加加，功功能日日趨復復雜，，高層層建筑筑豎向向立面面造型型也日日趨多多樣化化。帶轉換換層高高層建建筑結結構帶加強強層高高層建建筑結結構錯層結結構連體結結構多塔結結構等復雜雜高層層建筑筑結構構2022/10/263這常常常要求求上部部某些些框架架柱或或剪力力墻不不落地地，為為此需需要設設置巨巨大的的橫梁梁或桁桁架來來支承承；有有時甚甚至要要改變變豎向向承重重體系系(如上部部為剪剪力墻墻體系系的公公寓，，下部部為框框架—剪力墻墻體系系的辦辦公室室或者者商場場用房房)，這就就要求求設置置轉換換構件件將上上、下下兩種種不同同的豎豎向結結構體體系進進行轉轉換、、過渡渡。通通常，，轉換換構件件占據據一層層或兩兩層，，即轉換層層。2022/10/264同濟大大學醫(yī)醫(yī)學院院大樓樓(同濟設設計院院設計計)雙塔轉轉換層層結構構(廣西綜綜合院院設計計)2022/10/265當結構構抗側側剛度度或整整體性性需要要加強強時，，在結結構的的某些些層內內必須須設置置加強強構件件，人人們稱稱之為為加強層層。類似似于轉轉換層層，加加強層層往往往也布布置在在某個個高度度的一一層或或兩層層中，，芝加加哥西西爾斯斯大廈廈就是是其中中較為為典型型的例例子。。大連國國際貿貿易中中心2022/10/266基于建建筑使使用功功能的的需要要，樓樓層結結構不不在同同一高高度，，當上上、下下樓層層樓面面高差差超過過一般般梁截截面高高度時時就要要按錯層結結構考慮。。錯層結結構(上海城城鄉(xiāng)院院設計計)2022/10/267連體結結構是指在在兩個個建筑筑之間間設置置一個個到多多個連連廊的的結構構。當兩個個主體體結構構為對對稱的的平面面形式式時，，也常常在兩兩個主主體結結構的的頂部部若干干層連連接成成整體體樓層層，稱稱為凱旋門門式。聯體高高層(重慶規(guī)規(guī)劃院院設計計)2022/10/268天津【凱旋門門大廈廈】上?！緞P旋門門大廈廈】2022/10/269多塔樓結構構的主要特特點是在多多個多高層層建筑塔樓樓的底部有有一個連成成整體的大大裙房，形形成大底盤盤。當一幢幢高層建筑筑的底部設設有較大面面積的裙房房時，為帶帶底盤的單單塔結構，，這種結構構是多塔樓樓結構的一一種特殊情情況。2022/10/2610《高層建筑混混凝土結構構技術規(guī)程程JGJ3-2019》第十章中列列出了比較較常用的復復雜高層建建筑結構，，如帶轉換換層的結構構、帶加強強層的結構構、錯層結結構、連體體結構、多多塔樓結構構等，該規(guī)程同時時規(guī)定9度抗震設計計時不應采采用帶轉換換層的結構構、帶加強強層的結構構、錯層結結構和連體體結構；7度和8度抗震設計計的高層建建筑不宜同同時采用超超過兩種上上述的復雜雜結構。2022/10/26118.2帶轉轉換換層層的的高高層層建建筑筑近年年來來高高層層建建筑筑多多體體型型復復雜雜且且功功能能多多樣樣，，向向綜綜合合性性發(fā)發(fā)展展，，如如上上部部樓樓層層為為住住宅宅、、旅旅館館；；中中部部為為辦辦公公用用房房，，下下部部作作為為商商店店、、餐餐館館、、文文化化娛娛樂樂設設施施。。不不同同用用途途的的樓樓層層，，需需要要大大小小不不同同的的開開間間、、進進深深及及不不同同的的結結構構形形式式，，因因此此在在結結構構轉轉換換的的樓樓層層處處需需設設置置轉轉換換結結構構構構件件以以形形成成轉轉換換層層，，大大致致可可分分為為內部部形形成成大大空空間間外部部形形成成大大入入口口兩大大類類。。這就就要要求求結結構構自自下下而而上上增增加加豎豎向向構構件件，，這這樣樣的的結結構構布布置置與與結結構構合合理理的的傳傳力力機機制制正正好好相相反反，，部部分分豎豎向向構構件件必必須須要要支支承承在在水水平平構構件件上上，，形形成成大大跨跨度度的的水水平平轉轉換換構構件件，，來來完完成成上上、、下下不不同同柱柱網網、、不不同同開開間間、、不不同同結結構構形形式式的的轉轉換換2022/10/26128.2.1轉換換層層結結構構的的設設置置類類別別1.上層層和和下下層層結結構構類類型型轉轉換換這種種轉轉換換層層廣廣泛泛用用于于剪剪力力墻墻結結構構和和框框架架—剪力力墻墻結結構構，，它它將將上上部部剪剪力力墻墻轉轉換換為為下下部部的的框框架架，，以以創(chuàng)創(chuàng)造造一一個個較較大大的的內內部部活活動動空空間間。。北京京南南洋洋飯飯店店墨西西哥哥城城日日光光飯飯店店2022/10/26132.上、下層的柱柱網尺寸、軸軸線改變轉換層上、下下的結構形式式沒有改變，，但是通過轉轉換層使下層層柱的柱距放放大，完成上上下層不同柱柱網軸線布置置的轉換。具有這類轉換換構件的結構構上、下層的的剛度相差不不會很大，只只是由于下層層跨度較大，，上柱傳來的的豎向荷載要要通過剛度及及承載力大的的水平構件作作為轉換構件件，轉換層的的剛度與其它它層有所差別別，設計時要要盡量選擇適適當的轉換構構件，以減少少剛度突變。。香港新鴻基中中心，筒中筒筒結構體系，，高178.6m，51層，5層以上是辦公公樓，外框筒筒柱距為2.4m，1～4層為大空間商商業(yè)用房，為為解決底層入入口問題，采采用截面為2.0m×5.5m的預應力大梁梁進行結構軸軸線轉換，將將下層柱距擴擴大為16.8m和12m。(a)5層平面；(b)標準層平面2022/10/26143.同時轉換結構構形式和結構構軸線布置有少數建筑物物上部與下部部建筑布置完完全不同，豎豎向構件不能能貫通，無法法直接傳力。。這種結構的的傳力途徑被被破壞，轉換換構件設計和和結構自身設設計都十分困困難，通常采采用的方案是是箱形轉換構構件或厚板轉轉換構件進行行間接傳力。。但采用鋼筋混混凝土厚板作作為轉換構件件，是典型的的沿高度剛度度和質量不均均勻的結構，，對抗震十分分不利。箱形板實際上上是在厚板中中間挖掉部分分混凝土，形形成交叉梁系系構成的轉換換層。相對于于厚板，箱形形板的重量和和剛度均減小小了，但是，，交叉梁并非非正交，構造造仍然十分復復雜，目前還還沒有很完善善的厚板轉換換層的計算和和設計方法。。捷克布拉迪斯斯拉發(fā)市基輔輔飯店的厚板板轉換層2022/10/26158.2.2轉換層層的結結構形形式1.內部結結構采采用的的轉換換層結結構形形式目前工工程中中應用用的轉轉換層層，其其結構構形式式有梁梁式、、板式式、箱箱式、、桁架架式及及空腹腹桁架架式，，如圖圖8.6。非抗抗震設設計和和6度抗震震設計計時轉轉換構構件可可采用用厚板板，7、8度抗震震設計計的地地下室室的轉轉換構構件可可采用用厚板板。(a)單向梁梁式；；(b)雙向梁梁式；；(c)板式；；(d)箱式；；(e)桁架式式；(f)空腹桁桁架式式2022/10/26161)梁式式轉轉換換層層(圖8.6(a)、(b))受力力明明確確，，設設計計和和施施工工簡簡單單，，應應用用最最為為廣廣泛泛，，多多用用于于上上層層為為剪剪力力墻墻結結構構下下層層為為框框架架結結構構的的轉轉換換。。當當需需要要縱縱橫橫墻墻同同時時轉轉換換時時，，則則需需設設置置雙雙向向轉轉換換梁梁。。2)板式式轉轉換換層層(圖8.6(c))當上上下下柱柱網網、、軸軸線線有有較較大大的的錯錯位位，，不不便便用用梁梁式式轉轉換換層層時時，，可可以以改改用用板板式式轉轉換換方方式式。。板板的的厚厚度度一一般般很很大大，，以以形形成成厚厚板板式式承承臺臺轉轉換換層層。。它它的的優(yōu)優(yōu)點點在在于于下下層層柱柱網網可可以以靈靈活活布布置置，，不不必必嚴嚴格格與與上上層層結結構構對對齊齊，，但但由由于于板板很很厚厚，，自自重重就就增增大大，，材材料料消消耗耗很很多多。。圖圖8.5所示示的的基基輔輔飯飯店店就就是是典典型型的的采采用用厚厚板板式式轉轉換換層層的的實實例例3)箱式式轉轉換換層層(圖8.6(d))單向向托托梁梁、、雙雙向向托托梁梁連連同同上上下下層層較較厚厚的的樓樓板板共共同同工工作作，，可可以以形形成成剛剛度度很很大大的的箱箱式式轉轉換換層層，，以以實實現現從從上上層層向向更更大大跨跨度度的的下下層層進進行行轉轉換換。。4)桁架架式式和和空空腹腹桁桁架架式式轉轉換換層層(圖8.6(e)、(f))這兩兩種種形形式式的的轉轉換換層層的的最最大大優(yōu)優(yōu)點點是是構構造造簡簡單單、、受受力力合合理理，，同同時時減減少少材材料料和和降降低低自自重重，，能能適適應應較較大大跨跨度度的的轉轉換換。。只只不不過過桁桁架架式式轉轉換換層層具具有有斜斜撐撐桿桿，，而而空空腹腹桁桁架架式式轉轉換換層層的的桿桿件件都都是是水水平平、、垂垂直直的的，，在在室室內內空空間間利利用用上上比比桁桁架架式式轉轉換換層層和和箱箱式式轉轉換換層層均均好好。。2022/10/26172.外部部結結構構采采用用的的轉轉換換層層結結構構型型式式由于于建建筑筑使使用用功功能能的的需需要要，，外外圍圍結結構構往往往往要要在在底底部部擴擴大大柱柱距距。。目目前前，，一一般般有有圖圖示示8.7所示示的的幾幾種種處處理理方方案案。。其中中梁梁式式轉轉換換(圖8.7(a)~（d）)，底底層層用用幾幾根根大大柱柱支支撐撐，，給給人人以以穩(wěn)穩(wěn)定定、、強強壯壯的的感感覺覺，，曾曾在在香香港港康康樂樂中中心心大大廈廈等等建建筑筑中中采采用用；；合合柱柱式式轉轉換換(圖8.7(e))，三三柱柱合合一一柱柱的的方方式式，，結結構構合合理理，，造造型型美美觀觀，，曾曾在在紐紐約約世世界界貿貿易易中中心心等等建建筑筑中中采采用用；；拱拱式式轉轉換換(圖8.7(f))曾用在日日本崗山山住友生生命保險險大樓等等建筑中中，將拱拱與桁架架結合獲獲得大跨跨度的轉轉換效果果。(a)梁式轉換換；(b)桁架式轉轉換；(c)墻式轉換換；(d)間接式轉轉換；(e)合柱式轉轉換；(f)拱式轉換換2022/10/26188.2.3轉換層結結構的設設計1.轉換層樓樓板帶轉換層層的結構構都有層層剪力的的轉移，，剪力轉轉移主要要依靠樓樓板。底部大空空間剪力力墻結構構由框支支剪力墻墻轉移到到落地剪剪力墻中中的剪力力往往是是很大的的，樓板板和轉換換構件都都要承受受較大的的剪力，，因此高高規(guī)要求求轉換層層樓板厚厚度不應應小于180mm，混凝土土強度等等級不宜宜低于C30；并應采采用拉通通的雙層層雙向配配筋、每每層每一一方向的的配筋率率不宜小小于0.25%；樓板外外側可利利用縱向向框架或或外縱墻墻加強；；樓板開開洞位置置盡可能能遠離外外側邊，，在大空空間部分分的樓板板不宜開開洞。還應根據據結構布布置的具具體情況況和傳遞遞剪力的的多少考考慮是否否應將相相鄰的樓樓層也予予以加強強，必要要時應校校核樓板板的剪應應力是否否超過規(guī)規(guī)范的允允許值。。2022/10/26192.框支梁框支梁設設計應符符合下列列要求：：(1)框支梁與與框支柱柱截面中中線宜重重合。(2)框支梁截截面寬度度bb不宜小于于上層墻墻體厚度度的2倍，且不不宜小于于400mm；當梁上上托柱時時，尚不不應小于于梁寬方方向的柱柱截面邊邊長，梁梁截面高高度hb抗震設計計時不應應小于計計算跨度度的1/6，非抗震震設計時時不應小小于計算算跨度的的1/8，也可采采用加腋腋梁?？蚩蛑Я旱牡幕炷镣翉姸鹊鹊燃壊粦獞陀贑30。(3)框支梁截截面組合合的最大大剪力設設計值應應符合下下列條件件：無地震作作用組合合時：V≤0.20ββcfcbho有地震作作用組合合：V≤1/γRE(0.15βcfcbho)(4)梁縱向鋼鋼筋接頭頭宜采用用機械連連接，同同一截面面內接頭頭鋼筋截截面面積積不應超超過全部部縱筋截截面面積積的50%，接頭位位置應避避開上部部墻體開開洞部位位、梁上上托柱部部位及受受力較大大部位。。(5)梁上、下下部縱筋筋的最小小配筋率率，非抗抗震設計計時分別別不應小小于0.30%；抗震設設計時，，特一級級、一級級、二級級分別不不應小于于0.60%、0.50%、0.40%；2022/10/2620(6)框支梁支支座處(離柱邊1.5梁截面高高度范圍圍內)箍筋應加加密，加加密區(qū)箍箍筋直徑徑不應小小于10mm，間距不不應大于于100mm。加密區(qū)區(qū)箍筋最最小面積積含箍率率，非抗抗震設計計時不應應小于0.9ft/fyv,抗震設計計時，特特一、一一、和二二級分別別不應小小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。框支墻墻門洞下下方梁的的箍筋也也應按上上述要求求加密。。(7)偏心受拉拉的框支支梁，其其支座上上部縱筋筋至少應應有50%沿梁全長長貫通，，下部縱縱筋應全全部直通通到柱內內；沿梁梁高應配配置間距距不大于于200mm、直徑不不小于16mm的腰筋。。(8)梁上、下下縱向鋼鋼筋和腰腰筋的錨錨固宜符符合圖8.9的要求；；當梁上上部配置置多排縱縱向鋼筋筋時，其其內排鋼鋼筋錨入入柱內的的長度可可適當減減小，但但不應小小于鋼筋筋錨固長長度la(非抗震設設計)或laE(抗震設計計)；(9)框支梁不不宜開洞洞，若需需開洞時時，洞口口位置宜宜遠離框框支柱邊邊，以減減小開洞洞部位上上下弦桿桿的內力力值。上上下弦桿桿應加強強抗剪配配筋，開開洞部位位應配置置加強鋼鋼筋，或或用型鋼鋼加強。。(10)當豎向結結構布置置復雜，，框支主主梁承托托剪力墻墻并承托托轉換次次梁及其其上剪力力墻時，，應進行行應力分分析，按按應力校校核配筋筋，并加加強構造造配筋措措施。2022/10/2621圖8.8框支梁主主筋和腰腰筋的錨錨固注：非抗抗震設計計時圖中中l(wèi)aE應取為la。2022/10/26223.框支柱1)帶轉換層的高高層建筑結構構，其框支柱柱承受的地震震剪力標準值值框支層柱承受受的地震剪力力標準值應按按下列規(guī)定采采用：(1)每層框支柱數數目不多于10根的場合，當當框支層為1～2層時，每根柱柱所受的剪力力應至少取基基底剪力的2%；當框支層為為3層及3層以上時，每每根柱所受的的剪力應至少少取基底剪力力的3%；(2)每層框支柱的的數目多于10根的場合，當當框支層為1～2層時，每層框框支柱承受剪剪力之和應取取基底剪力的的20%；當框支層為為3層及3層以上時，每每層框支柱承承受剪力之和和應取基底剪剪力的30%?？蛑е袅φ{調整以后，應應相應調整框框支柱的彎矩矩及柱端梁(不包括轉換梁梁)的剪力、彎矩矩，框支柱軸軸力可不調整整。2022/10/26232)框支柱設計的的其他相關規(guī)規(guī)定：(1)最小截面尺寸寸及混凝土強強度等級框支柱截面寬寬度bc宜和梁寬bb相等，也可比比梁寬大50mm。非抗震設計計時，bc不宜小于400mm，框支柱截面面高度hc不宜小于梁跨跨度的1/15；抗震設計時時，bc不宜小于450mm，hc不宜小于梁跨跨度的1/12。柱凈高與截面面長邊尺寸之之比宜大于4。當不能滿足足此項要求時時，宜通過加加大框支樓層層的層高來保保證框支柱的的延性?？蛑ее幕炷镣翉姸鹊燃壊徊粦陀贑30。(2)框支柱截面的的組合最大剪剪力設計值應應符合下列條條件：無地震作用組組合時：V≤0.20βcfcbho有地震作用組組合時：V≤1/γRE(0.15ββcfcbho)2022/10/2624(3)軸壓比限值：：框支柱應比比一般框架柱柱具有更大的的延性和抗倒倒塌能力，所所以對軸壓比比有更嚴格的的要求：有地地震作用組合合時，框支柱柱軸壓比按抗抗震等級一、、二、三級宜宜符合0.60、0.70、0.80的要求；無地地震作用組合合時，框支柱柱的軸壓比限限值應取0.9。(4)特一級、一級級、二級框支支層的柱上端端和底層的柱柱下端截面的的彎矩組合值值應分別乘以以增大系數1.8、1.5、1.25；框支角柱的的彎矩設計值值和剪力設計計值應分別在在上述基礎上上乘以增大系系數1.1；(5)有地震作用組組合時，特一一級、一級、、二級框支柱柱由地震作用用引起的軸力力應分別乘以以增大系數1.8、1.5、1.25，但計算柱軸軸壓比時不宜宜考慮該增大大系數。(6)框支柱設計應應符合下列要要求：1.柱內全部縱向向鋼筋配筋率率應符合本規(guī)規(guī)程6.4.3條的規(guī)定；2.抗震設計時，，框支柱箍筋筋應采用復合合螺旋箍或井井字復合箍，，箍筋直徑不不應小于10mm，箍筋間距不不應大于100mm和6倍縱向鋼筋直直徑的較小值值，并應沿柱柱全高加密；；3.抗震設計時，，一、二級柱柱加密區(qū)的配配箍特征值應應比高層規(guī)程程表6.4.7規(guī)定的數值增增加0.02，且柱箍筋體體積配箍率不不應小于1.5%。2022/10/26254.斜腹桿桁架采用斜腹桿桁桁架作轉換結結構時，一般般宜滿足下列列要求：(1)斜腹桿桁架作作轉換結構時時，一般宜跨跨滿層設置，，且其上弦節(jié)節(jié)點宜布置成成與上部密柱柱、墻肢形心心對中。(2)混凝土強度等等級不宜低于于C30。(3)上下弦桿應計計入相連樓板板有效翼緣作作用，按偏心心受壓或偏心心受拉構件設設計，其中軸軸力可按上下下弦桿及相連連樓板有效翼翼緣的軸向剛剛度比例分配配。(4)受壓斜腹桿斷斷面一般應由由其軸壓比控控制計算確定定，以確保其其延性，其限限值見表8-1。表8-1斜腹桿桁架作作轉換結構的的軸壓比限值值抗震等級特一級一級二級三級軸壓比限值0.60.70.80.92022/10/2626受壓斜腹桿桿軸壓比=Nmax／(fcbh0)(8-5)式中Nmax—斜腹桿桁架架受壓斜腹腹桿最大組組合軸力設設計值；fc——斜腹桿桁架架混凝土抗抗壓設計強強度；b——受壓斜腹桿桿截面寬度度；h0——受壓斜腹桿桿截面有效效高度。初步確定受受壓斜腹桿桿截面時，，可取Nmax=0.8G(8-6)式中G——斜腹桿桁架架上按簡支支狀態(tài)計算算分配傳來來的所有重重力荷載作作用下受壓壓斜腹桿軸軸向壓力設設計值。(5)上下弦桿軸軸向剛度、、彎曲剛度度中應計入入樓板作用用，樓板有有效翼緣寬寬度為：12hi(中桁架)、6hi(邊桁架)，hi為與上下弦弦桿相連樓樓板厚度。。2022/10/2627(6)斜腹桿桁架架上下弦節(jié)節(jié)點如圖8.9、8.10所示，其截截面應滿足足抗剪要求求，如式(8-7)和(8-8)，以保證整整體桁架結結構具有一一定延性而而不發(fā)生脆脆性破壞。。下弦節(jié)點上弦節(jié)點sinαsinα2022/10/26286.箱形梁(1)箱形梁作為為轉換結構構時，一般般宜跨滿層層設置，且且宜沿建筑筑周邊環(huán)通通構成“箱箱子”，滿滿足箱形梁梁剛度和構構造要求。?；炷翉姀姸鹊燃壊徊粦陀贑30。(2)箱形梁抗彎彎剛度應計計入相連層層樓板作用用，樓板有有效翼緣寬寬度為：12hi(中梁)、6hi(邊梁)、hi為箱形梁上上下翼相連連樓板厚度度，不宜小小于180mm。板在配筋筋時應考慮慮自身平面面內的拉力力和壓力的的影響。(3)箱形梁腹板板斷面厚度度一般應由由其剪壓比比控制計算算確定，其其限值同轉轉換梁的剪剪壓比限值值，且不宜宜小于400mm。(4)箱形梁配筋筋按下列要要求：箱形梁縱向向鋼筋配置置宜如圖8.12所示。箱形形梁混凝土土強度等級級、開洞構構造要求、、縱向鋼筋筋、箍筋構構造要求同同框支梁。。箱形梁腰腰筋構造要要求同轉換換梁。箱形形梁上下翼翼緣樓板內內橫向鋼筋筋不宜小于于φ12200雙層。2022/10/26297.厚板(1)轉換厚板的的厚度可由由抗彎、抗抗沖切計算算確定；轉轉換厚板可可局部做成成薄板，薄薄板與厚板板交界處可可加腋；轉轉換厚板亦亦可局部做做成夾心板板；(2)轉換厚板宜宜按整體計計算時所劃劃分的主要要交叉梁系系的剪力和和彎矩設計計值進行截截面設計并并按有限元元法分析結結果進行配配筋校核。。受彎縱向向鋼筋可沿沿轉換板上上、下部雙雙層雙向配配置，每一一方向總配配筋率不宜宜小于0.6%。轉換板抗抗剪箍筋的的體積配筋筋率不宜小小于0.45%；為防止轉轉換厚板的的板端沿厚厚度方向產產生層狀水水平裂縫，，宜在厚板板外周邊配配置鋼筋骨骨架網進行行加強，且且不小于16200雙向。(3)轉換厚板上上、下部的的剪力墻、、柱的縱向向鋼筋均應應在轉換厚厚板內可靠靠錨固。(4)轉換厚板上上、下一層層的樓板應應適當加強強，樓板厚厚度不宜小小于150mm。(5)厚板在上部部集中力和和支座反力力作用下應應按現行鋼鋼筋混凝土土結構設計計規(guī)范進行行抗沖切驗驗算并配置置必須的抗抗沖切鋼筋筋。2022/10/2630(7)受拉弦桿縱縱向鋼筋宜宜對稱沿周周邊均勻布布置，且應應按正常使使用狀態(tài)下下裂縫寬度度0.2mm控制?？v向向鋼筋至少少應有50%全桁架貫通通，其余跨跨中縱向受受拉鋼筋均均應伸過節(jié)節(jié)點區(qū)在不不需要該鋼鋼筋處加受受拉錨固長長度后方可可切斷，縱縱向鋼筋進進入邊節(jié)點點區(qū)錨固，，以過邊節(jié)節(jié)點中心起起計算錨固固長度，且且需末端伸伸至節(jié)點邊邊向上彎≥≥15d(d為縱向鋼筋筋直徑)。(8)受拉弦桿箍箍筋最小面面積配箍率率要求為：：抗震等級級一級時不不小于0.6%，二級時不不小于0.5%，三級和非非抗震設計計時不小于于0.4%。(9)受壓弦桿縱縱向鋼筋宜宜對稱沿周周邊均勻布布置，其含含鋼率要求求為：抗震震等級一級級時不小于于1.2%，二級時不不小于1%，三級和非非抗震設計計時不小于于0.9%，且宜全桁桁架貫通，，縱向鋼筋筋進入邊節(jié)節(jié)點區(qū)起計計錨固長度度，且需伸伸至節(jié)點邊邊下彎≥l0d(d為縱向鋼筋筋直徑)。(10)受壓弦桿箍箍筋全桿段段加密，其其體積配箍箍率要求為為：抗震等等級一級時時不小于1.2%，二級時不不小于1.0%，三級和排排抗震設計計時不小于于0.8%。2022/10/2631(11)受拉腹桿的的縱向鋼筋筋、箍筋配配置的構造造要求同受受拉弦桿，，其縱筋全全部貫通，，進入節(jié)點點區(qū)的錨固固以過節(jié)點點中心起計計錨固長度度，且需末末端伸至節(jié)節(jié)點邊水平平彎長≥15d(d為縱向鋼筋筋直徑)。(12)受壓腹桿的的縱向鋼筋筋、箍筋配配置的構造造要求同受受壓弦桿，，其縱筋進進入節(jié)點區(qū)區(qū)起計錨固固長度，且且需末端伸伸至節(jié)點邊邊水平彎長長≥l0d(d為縱向鋼筋筋直徑)。(13)所有桿件縱縱向鋼筋支支座錨固長長度均為laE(抗震設計)、la(非抗震設計計)。(14)桁架節(jié)點區(qū)區(qū)斷面及其其箍筋數量量應滿足截截面抗剪承承載力要求求，且構造造上要求滿滿足節(jié)點斜斜面長度≥≥腹桿斷面面高度+50mm。節(jié)點區(qū)內內箍筋體積積配箍率要要求同受壓壓弦桿。2022/10/26325.空腹腹桁桁架架(1)空腹腹桁桁架架作作轉轉換換結結構構時時，，一一般般宜宜滿滿層層設設置置，，且且其其上上弦弦節(jié)節(jié)點點宜宜布布置置成成與與上上部部密密柱柱及及墻墻肢肢形形心心對對中中。。(2)上下下弦弦桿桿軸軸向向剛剛度度、、彎彎曲曲剛剛度度中中應應計計入入樓樓板板作作用用，，樓樓板板有有效效翼翼緣緣寬寬度度為為：：12hi(中桁桁架架)、6hi(邊桁桁架架)，hi為與與上上下下弦弦桿桿相相連連樓樓板板厚厚度度。。(3)空腹腹桁桁架架腹腹桿桿斷斷面面一一般般應應由由其其剪剪壓壓比比控控制制計計算算確確定定，，以以避避免免脆脆性性破破壞壞，，其其限限值值同同轉轉換換梁梁的的剪剪壓壓比比限限值值，，無無地地震震作作用用組組合合時時為為0.20，有有地地震震作作用用組組合合時時為為0.15。腹桿桿剪剪壓壓比比=Vmax/ββcfcbho2022/10/2633(4)空腹腹桁桁架架腹腹桿桿應應滿滿足足強強剪剪弱弱彎彎的的要要求求，，可可按按純純彎彎構構件件設設計計。。(5)空腹腹桁桁架架上上下下弦弦桿桿應應計計人人相相連連樓樓板板有有效效翼翼緣緣作作用用按按偏偏心心受受壓壓或或偏偏心心受受拉拉構構件件設設計計，，其其中中軸軸力力可可按按上上下下弦弦桿桿及及相相連連樓樓板板有有效效翼翼緣緣的的軸軸向向剛剛度度比比例例分分配配。。(6)空腹腹桁桁架架上上下下弦弦節(jié)節(jié)點點如如圖圖8.11所示示，，其其截截面面應應滿滿足足抗抗剪剪要要求求，，以以保保證證空空腹腹桁桁架架結結構構具具有有一一定定的的延延性性不不發(fā)發(fā)生生脆脆性性破破壞壞。。圖8.11空腹腹桁桁架架(a)上弦弦節(jié)節(jié)點點；；(b)下弦弦節(jié)節(jié)點點2022/10/26348.2.4轉換換層層結結構構布布置置及及設設計計的的一一般般規(guī)規(guī)定定1.減少少轉轉換換布置置轉轉換換層層上上下下主主體體豎豎向向結結構構時時，，要要注注意意盡盡可可能能多多的的布布置置成成上上下下主主體體豎豎向向結結構構連連續(xù)續(xù)貫貫通通，，尤尤其其是是在在核核心心筒筒框框架架結結構構中中，，核核心心筒筒宜宜盡盡量量予予以以上上下下貫貫通通。。2.傳力直直接布置轉轉換層層上下下主體體豎向向結構構時，，要注注意盡盡可能能使水水平轉轉換結結構傳傳力直直接，，盡量量避免免多級級復雜雜轉換換，更更應盡盡量避避免傳傳力復復雜、、抗震震不利利、質質量大大、耗耗材多多、不不經濟濟不合合理的的厚板板轉換換。3.強化下下部、、弱化化上部部為保證證下部部大空空間整整體結結構有有適宜宜的剛剛度、、強度度、延延性和和抗震震能力力，應應盡量量強化化轉換換層下下部主主體結結構剛剛度，，弱化化轉換換層上上部主主體結結構剛剛度，，使轉轉換層層上下下部主主體結結構的的剛度度及變變形特特征盡盡量接接近。。4.優(yōu)化轉轉換結結構5.計算全全面準準確2022/10/26358.3帶加強強層的的高層層建筑筑圖8.13加強層層的作作用(a)未設置置加強強層(b)頂部設設置一一道加加強層層(c)設置兩兩道加加強層層2022/10/2636在同一一幢高高層建建筑中中，沿沿房屋屋高度度方向向建筑筑功能能有時時會發(fā)發(fā)生變變化。。如下下部樓樓層用用作商商業(yè)、、文化化娛樂樂，需需要盡盡可能能大的的室內內空間間，要要求柱柱網大大、墻墻體少少；中中部樓樓層作作為辦辦公用用房，，需要要中等等的室室內空空間，，可以以在柱柱網中中布置置一定定數量量的墻墻體；；上部部樓層層作為為賓館館、住住宅等等用房房，需需要采采用小小柱網網或布布置較較多的的墻體體，如如右圖圖所示示。2022/10/26378.3.1加強層層的類類型加強層層構件件有三三種類類型：：伸臂腰桁架架和帽帽桁架架環(huán)向構構件(環(huán)梁)三者功功能不不同，，不一一定同同時設設置，，但如如果同同時設設置，，一般般在同同一層層。2022/10/26381.伸臂臂伸臂是是指剛剛度很很大的的、連連接內內筒和和外柱柱的實實腹梁梁或桁桁架，，通常常是沿沿高度度選擇擇一至至幾層層布置置伸臂臂構件件。高層建建筑結結構內內設置置伸臂臂的主主要目目的是是增大大外框框架柱柱的軸軸力，，從而而增大大外框框架的的抗傾傾覆力力矩，，增大大結構構抗側側剛度度，減減小側側移。。由于伸伸臂本本身剛剛度較較大，，又加加強了了結構構抗側側力的的剛度度，有有時就就把設設置伸伸臂的的樓層層稱為為加強強層或或剛性性加強強層。。2022/10/2639在高層層建筑筑中都都需要要有避難層層和設設備層層，通常常都將將伸臂臂和避避難層層、設設備層層設置置在同同一層層。因此，，設計計者布布置伸伸臂時時必須須要綜綜合考考慮建建筑布布置和和設備備層布布置的的要求求，了了解伸伸臂設設置對對結構構受力力的影影響，，并明明確其其合理理的位位置，，才能能從結結構的的角度度提出出建議議，制制訂出出各方方面都都合理理的綜綜合優(yōu)優(yōu)化布布置方方案。。2022/10/2640伸臂桁桁架簡簡體結結構超高層層建筑筑指層層數在在80層以上上，高高寬比比大于于8的建筑筑，一一般為為鋼結結構或或混合合結構構，由由于建建筑形形式的的發(fā)展展在立立面上上要求求有更更多變變化的的自由由度，，近年年來發(fā)發(fā)展一一種內內筒和和外巨巨型柱柱用外外伸桁桁架相相連的的體系系。這這種體體系可可將傾傾覆力力矩產產生的的巨大大軸力力通過過外伸伸桁架架傳給給巨型型柱。。增加加外伸伸桁架架的剛剛度可可以將將更多多的軸軸力傳傳至巨巨型柱柱，核核心筒筒可由由豎向向鋼桁桁架組組成或或采用用鋼筋筋混凝凝土筒筒體，，圖3—1—1說明各各類筒筒體—外伸桁桁架體體系剛剛度的的比較較。外伸桁桁架梁梁要有有足夠夠的剛剛度和和承載載力，，并應應考慮慮巨型型柱軸軸向變變形的的不利利影響響。2022/10/2641上海金金茂大大廈(圖3—l-2)建筑總總高度度421m，高88層，建筑筑面積積約28萬m2，采用混混合結結構。。如圖圖3—l—3所示。。主要要抗側側力體體系包包括八八邊形形核心心筒(軸線距距27.43m)，51層以下下筒內內有460mm厚井字字墻，，筒體體厚度度為840～460mm，混凝凝土強強度為為51．7～34．5MPa，8根巨型型SRC外柱1500X4880～910X3530mm，混凝凝土強強度為為51.71MPa～34.5MPa。筒體剪剪力墻墻在24~26層、51～53層、85～87層處，，直接接與巨巨型組組合柱柱用兩層高高的外外伸鋼鋼桁架架相連連(圖3-1-4)。按照照我國國規(guī)范范風荷荷載只只考慮慮簡體體時，，最大大側移移為280cm，考慮慮外伸伸桁架架與巨巨型柱柱作用用時，，側移移為70cm。這種種包括括簡體體、外外部巨巨型柱柱及外外伸桁桁架的的超高高層結結構體體系，，充分分發(fā)揮揮了鋼鋼材和和混凝凝土的的最大大效應應，避避免了了外部部框架架，提提供更更大的的空間間，給給立面面設計計更大大的自自由度度。采采用巨巨型鋼鋼筋混混凝土土柱或或型鋼鋼—混凝土土巨型型柱.2022/10/26422022/10/2643天津津塔塔建筑面積積30萬平方米米。地上上75層，高333m，地下4層。地上上部分高高寬比達達7.88。（超出規(guī)范范要求6較多）結構前3階周期分分別為7.60s，7.08s和5.90s，其中第第三階為為扭轉模模態(tài)，扭扭平比（（扭轉周周期與平平動周期期之比））為0.78。2022/10/2644天津津塔塔采用鋼框框架-鋼板剪力力墻結構構，外周周鋼框架架由圓形形鋼管混混凝土柱柱與鋼梁梁組成，，內核是是由鋼框框架-鋼板-斜撐體系系形成的的核心筒筒。沿高高度設置置了4道加強層層（第15、30、45、60層），每道各各高2層。2022/10/2645建筑平面面為橢圓圓形，長長軸與短短軸長度度之比基基本為2:1，核心筒筒為扁長長的六邊邊形，如如左圖所所示。核核心筒內內沿結構構平面短短軸方向向設置了了九道鋼鋼板剪力力墻，增增加橫向向剛度，，使結構構在兩個個方向的的平動剛剛度基本本一致，，這一點點可以從從結構的的前兩階階周期可可以看出出來。為了充分分發(fā)揮外外框架對對內筒的的支撐作作用，不不僅沿高高度設置置了4道加強層層，加強強層處還還設置了了腰桁架架。伸臂臂桁架加加強層與與腰桁架架的工作作原理可可從下圖圖得到解解釋。2022/10/26462022/10/26472022/10/26482022/10/26492022/10/26502022/10/26512022/10/2652當高層建建筑在水水平力作作用下發(fā)發(fā)生彎曲曲變形時時，伸臂臂桁架隨隨之轉動動，兩與與伸臂桁桁架相連連的外框框柱會提提供一上上一下的的兩個反反力，阻阻止伸臂臂桁架的的轉動，，從而減減小伸臂臂桁架以以上部分分的彎曲曲變形。。如上圖圖中的右右圖所示示。由此可見見，伸臂臂桁架的的作用依依賴于與與之相連連的外框框柱的軸軸拉與軸軸壓承載載力，所所以并非非伸臂桁桁架越多多越好。。同時，，由于伸伸臂桁架架一般需需要與內內筒中的的墻體連連成一線線，如圖圖中的左左圖所示示，所以以伸臂桁桁架的數數目往往往遠小于于外框柱柱的個數數，這時時設置腰腰桁架，，可以使使不與伸伸臂桁架架直接相相連的那那些外框框柱也發(fā)發(fā)揮作用用，提高高伸臂桁桁架的能能力。2022/10/26532.環(huán)向構件環(huán)向構件是是指沿結構構周圍布置置一層樓(或兩層樓)高的桁架，，其作用如如同加在結結構身上的的一道“箍箍”，將結結構外圈的的各豎向構構件緊密聯聯系在一起起，增強了了結構的整整體性。隨隨著結構高高度的增高高，也可設設置兩道或或三道“箍箍”。環(huán)向構件多多采用斜桿桿桁架或空空腹桁架形形式，它的的剛度很大大，可以協(xié)協(xié)調周圈豎豎向構件的的變形，減減小豎向變變形差，加加強角柱與與翼緣柱的的聯系，使使豎向構件件受力均勻勻。在框筒筒結構中，，環(huán)向構件件可加強深深梁作用，，減少剪力力滯后。在在框架—核心筒結構構中，環(huán)向向桁架也能能加強外圈圈柱子的聯聯系，減小小稀柱之間間的剪力滯滯后，增大大翼緣框架架柱的軸向向力。在框框架一核心心筒一伸臂臂結構中，，通常伸臂臂只和一根根柱子相連連接，設置置環(huán)向構件件后將伸臂臂產生的軸軸力分散到到其他柱子子，使較多多的柱子共共同承受軸軸力，使相相鄰框架柱柱軸力均勻勻化，因此此環(huán)向桁架架常常和伸伸臂結合使使用。同時時設置環(huán)向向桁架還可可以減小伸伸臂的剛度度，環(huán)向桁桁架與伸臂臂結合有利利于減小框框架柱和內內筒的內力力突變。2022/10/26543.腰桁架和帽帽桁架腰桁架和帽帽桁架是設設置在內筒筒和外柱間間的桁架或或大梁，自自身具備很很大的剛度度，可減少少內筒和外外柱間的豎豎向變形差差。大量工程實實踐和理論論研究表明明，內筒和和外柱的豎豎向應力不不同，加之之溫度差別別、徐變等等因素的影影響，常常常導致內外外構件豎向向變形不同同，使樓蓋蓋大梁產生生變形和相相應應力，，如果變形形引起的應應力較大，，會較早出出現裂縫，，影響結構構的承載力力，不利于于抗震。設設置剛度很很大的桁架架或大梁，，可以限制制內、外豎豎向變形差差，從而減減小樓蓋大大梁的變形形。一般在在高層建筑筑高度較大大時，就需需要設置限限制內、外外豎向變形形差的桁架架或大梁，，見圖8.14。豎向變形差差異引起樓樓蓋大梁內內力(a)內外柱變位位差引起彎彎矩；(b)屋頂設帽桁桁架2022/10/26552022/10/2656珠江新城西西塔地上103層，高432m預計2009年建成，2019年12月26日動工。總建筑面積積44.8萬平方米。。地上103層，高432m，地下4層。裙樓5層，高24m。地上部分分高寬比達達6.9。2022/10/26572022/10/2658采用筒中筒筒結構，外外周為鋼管管混凝土巨巨形斜交網網格筒體，，內核為鋼鋼筋混凝土土剪力墻筒筒體。鋼-混凝土組合合樓蓋連接接內外筒。。按抗震8度設防設計計，風荷載載設計基準準期為100年。結構前前3階周周期期分分別別為為7.18s，7.14s和2.62s，其其中中第第三三階階為為扭扭轉轉模模態(tài)態(tài)，，扭扭平平比比（（扭扭轉轉周周期期與與平平動動周周期期之之比比））為為0.34，控控制制得得非非常常理理想想，，這這主主要要歸歸功功于于其其斜斜交交網網格格外外筒筒帶帶來來的的較較大大的的抗抗扭扭剛剛度度。?？箍古づ倓偠榷却蟠笠惨彩鞘切毙敝Y結構構的的普普遍遍特特點點，，與與豎豎直直的的柱柱不不同同，，斜斜柱柱不不僅僅可可以以利利用用其其抗抗側側剛剛度度為為結結構構整整體體提提供供抗抗扭扭剛剛度度，，更更可可以以利利用用其其軸軸力力的的水水平平分分量量抗抗扭扭。。2022/10/26592022/10/26602022/10/26612022/10/26622022/10/2663建筑筑立立面面為為中中間間大大，，兩兩端端小小的的曲曲線線造造型型，，這這是是當當今今超超高高層層建建筑筑中中的的常常用用造造型型。。建建筑筑下下半半部部分分為為寫寫字字樓樓，，內內筒筒為為鋼鋼筋筋混混凝凝土土剪剪力力墻墻筒筒體體。。該該筒筒體體又又分分為為內內外外兩兩層層，，層層間間又又有有墻墻片片相相連連，，剛剛度度很很大大。。建建筑筑上上半半部部分分為為酒酒店店，，如如左左圖圖所所示示，，從從酒酒店店大大堂堂向向上上，，內內核核形形成成一一個個透透通通的的天天井井，，直直至至建建筑筑頂頂層層，，與與金金茂茂大大廈廈的的布布局局相相似似。。這這一一部部分分的的內內筒筒退退化化為為上上圖圖右右側側所所示示的的僅僅由由三三片片墻墻和和一一些些框框架架柱柱形形成成的的柔柔弱弱筒筒體體。。下下部部與與上上部部內內筒筒之之間間設設有有轉轉換換層層。。外筒的鋼管混混凝土柱用Q345GJ鋼材，管內灌灌注C80混凝土，鋼管管尺寸從底層層的1800mm*50mm變化至頂層的的950mm*35mm，鋼管內不再再配筋。受力力分析顯示，，柱的最大軸軸壓為120000kN，最大軸拉力力為6000kN，鋼管本身就就足以抵抗這這些軸拉力。。2022/10/26648.3.2加強層的設計計原則結構形式與轉換層類似似，常見的結結構型式有梁式桁架式空腹桁架式箱式2022/10/26652.加強層層的層層數從理論論上講講，這這是一一個優(yōu)優(yōu)化設設計問問題。。由圖8.3-1可見，，設置置加強強層的的確對對改善善結構構剛度度有利利，但但大量量研究究表明明，加加強層層的層層數并并非越越多越越好，，一層層時減減小側側移的的效率率最高高，隨隨著數數量的的增多多一些些，減減小側側移的的絕對對值加加大，，但減減小側側移的的效率率降低低。當當加強強層多多于三三層時時，其其側移移減小小效果果已很很微弱弱，故故建議議一般般水平平加強強層的的設置置不超超過3層。2022/10/26663.加強層層的平平面布布置在平面面上布布置加加強層層的剛剛臂應應橫貫貫建筑筑全寬寬，在在內側側與芯芯筒聯聯結，，在外外側與與外圍圍框架架柱聯聯結。。4.加強層層的豎豎向布布置在豎直直方向向，加加強層層設在在什么么位置置效果果最好好，目目前設設計理理論還還不成成熟，，主要要是因因為理理論分分析的的簡化化假定定與工工程實實際有有較大大差異異，一一般都都傾向向于以以減小小側移移為目目標函函數來來研究究其最最優(yōu)位位置。。實際際應用用中應應針對對具體體建筑筑，建建立多多個接接近工工程實實際的的計算算模型型，做做多方方案的的分析析比較較，以以求得得加強強層實實際的的最優(yōu)優(yōu)層位位。(1)當只設設置一一道伸伸臂時時，最最佳位位置在在底部部固定定端以以上0.60H附近，，H為結構構總高高度，，即大大約在在結構構的2/3高度處處設置置伸臂臂能較較好發(fā)發(fā)揮其其抗側側作用用。(2)設置兩兩道伸伸臂的的效果果會優(yōu)優(yōu)于一一道伸伸臂，，側移移會更更減小?。划敭斣O置置兩道道伸臂臂時，，如果果其中中一道道設置置在0.7H以上(也可在在頂層層)，則另另一道道設置置在0.5H處，可可以得得到較較好的的效果果。(3)設置多多道伸伸臂時時，會會進一一步減減小位位移，，但位位移減減小并并不與與伸臂臂數量量成正正比，，設置置伸臂臂多于于4道時，，減小小側移移的效效果基基本穩(wěn)穩(wěn)定。。當設設置多多道伸伸臂時時，一一般可可沿高高度均均勻布布置。。且宜宜兩個個主軸軸方向向都設設置剛剛度較較大的的水平平外伸伸構件件。2022/10/26675.加強層的的剛度現有的工工程分析析及研究究資料表表明：加強層的的剛度太太小，達達不到減減小側移移之目的的；但若加強強層剛度度過大，，則會導導致在加加強層處處抗側剛剛度和質質量的過過大突變變，對結結構受力力及抗震震均不利利，故加加強層的的剛度太太大沒有有必要。。建議在滿滿足規(guī)范范對側移移限值要要求的前前提下，，加強層層宜盡量量選用相相對較小小的剛度度。2022/10/26686.加強層設設計的其其他規(guī)定定(1)抗震要求求與軸壓壓比限值值：帶加強層層的高層層建筑結結構，為為避免結結構在加加強層附附近形成成薄弱層層，使結結構在罕罕遇地震震作用下下能呈現現強柱弱弱梁、強強剪弱彎彎的延性性機制。。表8-2加強層及及其相鄰鄰上下層層框架柱柱軸壓比比限值抗震等級一級二級三級軸壓比限值0.700.800.90(2)提高加強強層及其其相鄰上上下層樓樓蓋的整整體性，，混凝強強度等級級不宜低低于C30，樓板應應采用雙雙層雙向向配筋，，每層每每方向鋼鋼筋均應應拉通，，且配筋筋率不宜宜小于0.35%；2022/10/2669(3)加強層水水平外伸伸構件宜宜設施工工后澆帶帶，待主主體結構構完成后后再行澆澆灌成整整體，以以消除施施工階段段重力荷荷載作用用下加強強層水平平外伸構構件、水水平環(huán)帶帶構件的的應力集集中影響響。(4)加強層構構件(外伸剛臂臂)與外框柱柱的連接接可以是是剛接，，也可做做成鉸接接。為剛剛接時，，對加強強層的作作用不明明顯，計計算中一一般假定定與外框框柱為鉸鉸接。(5)柱縱向鋼鋼筋總配配筋率在在抗震等等級為一一級時不不應小于于1.6%，二級時時不應小小于1.4%，三、四四級及非非抗震設設計時不不應小于于1.2%?？偱浣罱盥什灰艘舜笥?%。柱箍筋筋應全高高加密，，間距不不大于100mm，箍筋體體積配箍箍率抗震震等級一一級時不不應小于于1.6%，二級時時不應小小于1.4%，三、四四級及非非抗震設設計不應應小于1.2%，箍筋應應采用復復合箍或或螺旋箍箍。2022/10/26708.3.3帶加強層層高層建建筑結構構的計算算分析應應遵循的的原則(1)帶加強層層高層建建筑結構構應按三三維空間間分析方方法進行行整體內內力和位位移計算算，加強強層水平平外伸構構件作為為整體結結構中的的構件參參與整體體結構計計算。(2)為確保計算精精度，采用振振型分解反應應譜法時應取取9個以上振型計計算地震作用用。(3)地震區(qū)場地地地震動參數應應由當地地震震部門進行專專門研究測定定，并在此基基礎上進行彈彈性和彈塑性性時程分析補補充計算和校校核。(4)帶加強層高層層建筑結構重重力荷載作用用下必須進行行較準確的施施工模擬計算算，并應計入入非荷載效應應影響。加強強層構件一端端連接內筒，，一端連接外外框柱，在外外框柱由于樓樓層豎向荷載載將產生較大大的軸向變形形，而在內筒筒墻的軸向變變形則很小，，在分析時如如果按一次加加載的圖式計計算，則會得得到內外豎向向構件產生的的很大的軸向向變形差，剛剛性外伸剛臂臂構件在內筒筒墻端部產生生很大的負彎彎矩，使截面面設計和配筋筋構造困難。。因此，應考考慮豎向荷載載實際在施工工過程中的分分層施加情況況，分析時采采用按分層加加載、考慮施施工過程的方方法計算。2022/10/26718.4錯層結構構8.4.1錯層結構特點點⑴錯層結構構屬豎向布置置不規(guī)則結構構，錯層附近近的豎向