第十二章高層建筑結(jié)構(gòu)

第十二章高層建筑結(jié)構(gòu)目錄概述1高層建筑結(jié)構(gòu)體系2Back12.1概述18世紀(jì)末至19世紀(jì)末，歐洲和美國的工業(yè)革命：高層建筑結(jié)構(gòu)的第一步：19世紀(jì)初，英國鑄鐵結(jié)構(gòu)1840年美國鍛鐵梁代替鑄鐵梁19世紀(jì)后半葉橫向穩(wěn)定能力的全框架金屬結(jié)構(gòu)幕墻概念產(chǎn)生1920年代出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)

六十年代美國出現(xiàn)給排水系統(tǒng)電氣照明系統(tǒng)蒸汽供熱系統(tǒng)和蒸汽機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)

1857年紐約城百貨公司安裝了第一臺(tái)蒸汽驅(qū)動(dòng)安全電梯。18世紀(jì)70年代，蒸汽電梯被更快的水力電梯取代。1890年奧迪斯發(fā)明了現(xiàn)代電力電梯。

12.1.1國內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況12.1概述高層建筑發(fā)源地--芝加哥1885年建成10層高的家庭生命保險(xiǎn)大廈（1931年被拆除），通常被認(rèn)為是世界第一棟高層建筑12.1.1國內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況12.1概述我國高層建筑的發(fā)展-

50年代我國開始自行沒計(jì)建造高層建筑，如北京的民族飯店(14層)、民航大樓(16層)等。1975年廣州白云賓館(剪力墻結(jié)構(gòu)33層、l12m)的建成，標(biāo)志著我國自行沒計(jì)建造的高層建筑高度開始突破100m。1985年建成的深圳國際貿(mào)易中心(簡巾筒結(jié)構(gòu)、50層、160m)是8O年代最高的建筑。90年代我國高層建筑進(jìn)入飛躍發(fā)展的階段。上海金茂大廈(88層、420m)、深圳地手大廈(8l層、325m)和廣州中天廣場(8o層、322m)、上海環(huán)球金融中心（492米高、101層）12.1.1國內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況12.1概述控制途徑：采用各種剪力墻體系以增加其剛度采用有效的房屋（平、剖、立面）的形式：外柱內(nèi)傾的房屋里面形式美國芝加哥漢考克中心大樓上窄下寬式美國芝加哥第一國家銀行圓形或橢圓形平面結(jié)構(gòu)形式美國芝加哥瑪麗娜都市塔樓三角形平面的棱柱體新月形平面的房屋加拿大多倫多市政大廳12.1.2高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向位移的控制由縱橫向框架所組成，形成空間框架結(jié)構(gòu)，以承受豎向荷載和水平力的作用。非地震區(qū)：H不超過60米地震區(qū)：H不宜超過50米非地震區(qū)6度、7度區(qū)8度區(qū)9度區(qū)H/B≤5≤5≤4≤212.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系12.2.1框架結(jié)構(gòu)體系（1）剪力墻的概念剪力墻是利用外墻和永久性內(nèi)隔墻的位置布置鋼筋混凝土承重墻的結(jié)構(gòu)，一種抵抗豎向荷載引起的軸向作用和風(fēng)、地震等水平荷載引起的剪切、彎曲作用的結(jié)構(gòu)單元。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系12.2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻的概念和作用（2）剪力墻的作用

①剪力墻是建筑物的承重墻，同時(shí)也是圍護(hù)墻和分隔墻，因此，剪力墻的布置必須滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。

②剪力墻有較強(qiáng)的承載能力，同時(shí)也具有很好的整體性和空間作用，因此，剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件用于高層建筑。

③受剪力墻間距的限制，建筑物的平面開間布置不靈活，所以用于旅館、公寓住宅等建筑較為適宜。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系

④剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土平板，可不設(shè)梁，這樣可節(jié)約層高。

12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系（1）框架－剪力墻結(jié)構(gòu)①框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的概念框架－剪力墻是由框架與剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系。在整個(gè)框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，框架與剪力墻同時(shí)存在，剪力墻承擔(dān)絕大部分的水平荷載，而框架則承擔(dān)豎向荷載為主，兩者共同受力，合理分工。如圖6.9所示。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型及適用范圍②框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置

a.剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊、樓梯間、電梯間、平面形狀變化和豎向荷載較大等部位。剪力墻最大間距詳見表12-2-1。在實(shí)際工程中，剪力墻間距一般在2.5B及30m以內(nèi)剪力墻長度：5~10cm/平米（建筑面積）

b.平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。

c.縱橫剪力墻宜組成L形、T形和槽形等形式。

12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系②框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置

d.剪力墻不宜太長，總高度與長度之比宜大于2。

e.柱網(wǎng)與剪力墻正交布置

f.柱網(wǎng)與剪力墻須隨意布置時(shí):橫向剪力墻布置在剛度變化處；縱向剪力墻布置在較長房屋的兩端；剪力墻不宜過多，間距不宜過大

12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系

g.不宜在伸縮縫和防震縫兩側(cè)同時(shí)布置剪力墻，縱向剪力墻不宜布置在端部，而應(yīng)布置在中部。

h.剪力墻宜貫通建筑物的全高，應(yīng)上下位置對(duì)齊，避免剛度突變。

圖6.10是框架－剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑平面幾何圖形進(jìn)行剪力墻布置的典型平面。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系③框架－剪力墻的適用范圍由于框架－剪力墻是以框架為主體、以剪力墻為輔助，以補(bǔ)救框架結(jié)構(gòu)不足的一種組合體系，適用于25層以下的建筑，最高不宜超過30層。經(jīng)濟(jì)層數(shù)為11~25層。高度H(m)非抗震6、7度8度9度

1201009040高寬比H/B554312.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系③框架－剪力墻結(jié)構(gòu)特性是由框架和剪力墻共同作為承重結(jié)構(gòu)的受力體系框架剪力墻結(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵是剪力墻的數(shù)量及位置為了保證框架與剪力墻能夠共同承受側(cè)向荷載作用，樓蓋結(jié)構(gòu)在其平面內(nèi)的剛度必須得到保證剪力墻應(yīng)沿房屋的縱橫兩個(gè)方向均有布置，以承受各個(gè)方向的地震作用或風(fēng)荷載12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系（2）普通剪力墻結(jié)構(gòu)①普通剪力墻結(jié)構(gòu)的概念普通剪力墻結(jié)構(gòu)是全部由剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系，其墻體的布置實(shí)際上等于將砌體結(jié)構(gòu)的塊體承重墻換成現(xiàn)澆的鋼筋混凝土墻。②普通剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置普通剪力墻結(jié)構(gòu)通常采用平面布置的形式。鋼筋混凝土墻承受全部豎向荷載和水平力，所以剪力墻應(yīng)雙向或多向布置，并且拉通對(duì)直，如圖6.11所示。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系對(duì)于矩形、L形、T形平面，剪力墻沿兩個(gè)正交的主軸方向布置；對(duì)于三角形平面、T形平面，剪力墻沿三個(gè)方向布置；對(duì)于正方形、圓形和弧形平面，剪力墻可沿徑向及環(huán)向布置。剪力墻的數(shù)量在方案設(shè)計(jì)階段就要合理地確定，盡量對(duì)稱、均勻，且數(shù)量適當(dāng)。剪力墻長度不宜過長，過長會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度過大，加大抗震能力，不經(jīng)濟(jì)。剪力墻為6～7m的大開間比3～3.9m的小開間經(jīng)濟(jì)，能降低材料用量，增加使用面積。剪力墻上的洞口宜上下對(duì)齊，并列布置。12.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系③普通剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍由于普通剪力墻結(jié)構(gòu)全部由縱橫墻體組成，其剛度比框架－剪力墻結(jié)構(gòu)更好，對(duì)于40層以下的高層住宅、高層旅館、公寓十分通用。經(jīng)濟(jì)層數(shù)為16-40層。高度H(m)非抗震6、7度8度9度