勘察設(shè)計類注冊工程師專業(yè)基礎(chǔ)精講第十六章結(jié)構(gòu)設(shè)計（二十）48

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第八節(jié)鋼筋混凝土多層及高層房屋一、結(jié)構(gòu)體系及布置《高層建造混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)（以下簡稱《高層混凝土規(guī)程》）中將10層及10層以上或房屋高度超過28m的住所建造和房屋高度大于24m的其他民用建造劃分為高層建造。《建造設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）2．1．1高層建造high-risebuilding建造高度大于27m的住所建造和建造高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建造。（一）結(jié)構(gòu)體系挑選隨著建造物高度的增強(qiáng)，水平荷載（風(fēng)荷載地震作用），對于結(jié)構(gòu)起的影響越來越大。除內(nèi)力增強(qiáng)之外，結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移增強(qiáng)的更大。結(jié)構(gòu)的軸力N與建造的高度H為線性增長，彎矩與建造高度為2次方增長，而側(cè)向位移則隨H為4次方增長（見下圖）。因此抗側(cè)力成為高層建造結(jié)構(gòu)的主要問題。在地震區(qū)，對高層建造的危害比多層建造要大。因此，在挑選結(jié)構(gòu)體系時，除考慮使用要求、施工條件、經(jīng)濟(jì)等因素外，還應(yīng)異常重視各結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用范圍和條件。1．框架體系由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點銜接構(gòu)成的承受各種豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為框架體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點是建造平面布置靈便、立面也可變化，容易滿意各種工業(yè)與民用建造的使用要求，其缺點是抗側(cè)向剛度較小，因梁柱截面不能太大，其使用高度受到限制，普通宜控制在15層以下，高度不超過70m（抗震設(shè)防區(qū)高度不超過35m）。在高層建造中梁柱必須做成剛節(jié)點。2．剪力墻結(jié)構(gòu)它是由縱橫方向的豎向墻體組成的承重與抗側(cè)力體系。墻體同時又作為分隔房間和維護(hù)構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比框架結(jié)構(gòu)大無數(shù)，側(cè)移小，抵御地震作用的能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)自重大，建造平面布置局限性大，難以滿意建造內(nèi)部大空間要求。在10～50層范圍內(nèi)都適用，但從經(jīng)濟(jì)上看，30層左右較相宜。為了滿意首層大空間及中間各層一些大空間的需要，可采用底層部分框支剪力墻與部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)以及跳層剪力墻結(jié)構(gòu)。3．框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及框架-簡體結(jié)構(gòu)在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位布置剪力墻或簡體結(jié)構(gòu)，即成為框架-剪力墻或框架-簡體結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)集框架與剪力墻及簡體的優(yōu)點于一身，既具有框架建造布置靈便，又具有剪力墻與簡體抗側(cè)移剛度大的優(yōu)點，對于框-剪結(jié)構(gòu)可用于10—20層，對于框-筒結(jié)構(gòu)可建造30～40層。4．筒體結(jié)構(gòu)(1)框筒結(jié)構(gòu)：由建造外圍周邊間距很密的柱與截面很高的窗裙梁組成的簡體結(jié)構(gòu)。(2)筒中筒結(jié)構(gòu)；由外面框筒和內(nèi)部剪力墻圍成的薄壁實筒組成的結(jié)構(gòu)。(3)多筒結(jié)構(gòu)：在平面內(nèi)將多個簡體組合在一起形成多筒結(jié)構(gòu)體系，或者是將幾個單筒體并聯(lián)成為整體剛度很大的簡體。簡體結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度大，普通宜用于40層以上。（二）結(jié)構(gòu)布置原則在多層、高層建造中，除按照使用要求與建造高度等挑選合理的結(jié)構(gòu)體系之外，還要合理挑選與布置建造物的平面、剖面和立面，運用下列布置原則：1.結(jié)構(gòu)的最大適用高度及結(jié)構(gòu)適用的最大寬高比為避免建造結(jié)構(gòu)側(cè)移過大及可能發(fā)生傾覆，對建造結(jié)構(gòu)的最大高度及高寬比B/H應(yīng)加以控制。鋼筋混凝土高層建造結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比分為A級和B級。B級高度建造結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較A級適當(dāng)放寬，但其結(jié)構(gòu)抗震等級、有關(guān)的計算和構(gòu)造措施應(yīng)相應(yīng)加嚴(yán)，并應(yīng)符合《高層混凝土規(guī)程》有關(guān)條文的規(guī)定。鋼筋混凝土高層建造結(jié)構(gòu)的最大適用高度及適用的最大高寬比分離見表17-12～表17-14。2．結(jié)構(gòu)平面與豎向布置要求結(jié)構(gòu)平面與豎向體型應(yīng)力求容易、規(guī)矩、對稱、質(zhì)量和剛度變化勻稱、減少扭轉(zhuǎn)的影響。對抗震要求應(yīng)從嚴(yán)控制。高層建造的開間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)減少規(guī)格，以利建造工業(yè)化。1)平面布置在高層建造的一個自立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀宜容易、規(guī)矩，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜勻稱。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)矩的平面布置。高層建造宜選用風(fēng)作用效應(yīng)較小的平面形狀?？拐鹪O(shè)計的混凝土高層建造，其平面宜容易、規(guī)矩、對稱，減少偏心；平面長度不宜過長(圖17-14)，L/B宜符合表17-15的要求；平面凸出部分的長度l不宜過大，寬度b不宜過小，l/Bmax、l/b宜符合表17-15的要求；建造平面不宜采用角部重疊或細(xì)腰形平面布置。圖17-14圖17-14表17-1表17-15當(dāng)樓板平面比較狹長，有較大的凹入或開洞時，應(yīng)在設(shè)計中考慮其對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30%；在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應(yīng)小于2m。2)豎向布置(1)高層建造的豎向體形宜規(guī)矩、勻稱，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，勻稱變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)矩的結(jié)構(gòu)。(2)A級高度建造的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗剪承載力不宜小于其上一層抗剪承載力的80%，不應(yīng)小于其上一層抗剪承載力的65%；B級高度建造的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗剪承載力不應(yīng)小于其上一層抗剪承載力的75%。(3)抗震設(shè)計的建造，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。(4)抗震設(shè)計時，當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面的高度H，與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸B，不宜小于下部樓層水平尺寸B的3/4，見圖16-15a)、b)；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)樓層相對于下部樓層外挑時，下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的9/10，且水平外挑尺寸a不宜大于4m，見圖17-15c）、d）。(5)結(jié)構(gòu)頂層取消部分墻、柱形成空曠房間時，應(yīng)舉行彈性動力時程分析計算并采取有效構(gòu)造措施。圖17-15結(jié)構(gòu)豎向收進(jìn)和外挑暗示圖17-15結(jié)構(gòu)豎向收進(jìn)和外挑暗示3.防震縫的設(shè)置抗震設(shè)計時，建造宜調(diào)節(jié)平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，避免結(jié)構(gòu)不規(guī)矩，不設(shè)防震縫。當(dāng)建造平面形狀復(fù)雜而又無法調(diào)節(jié)其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置使之成為較規(guī)矩的結(jié)構(gòu)時，宜設(shè)置防震縫將其劃分為較容易的幾個結(jié)構(gòu)單元。防震縫的設(shè)置應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定（參見“復(fù)習(xí)教程”P364）。4．樓蓋結(jié)構(gòu)體系挑選樓蓋結(jié)構(gòu)不僅是承重的重要結(jié)構(gòu)體系，而且也是保證高層建造結(jié)構(gòu)的空間整體性和水平力有效傳遞的結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證在自身平面內(nèi)有充足大的剛度《高層混凝土規(guī)程》規(guī)定，現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋的適用范圍如下：(1)房屋高度超過50m時，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建造結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)，剪力墻和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。(2)房屋高度不超過50m時，8度、9度抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；6度、7度抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋。(3)房屋的頂層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)的底盤頂層、平面復(fù)雜或開洞過大的樓層、作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。普通樓層現(xiàn)