復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2024/11/111高層建筑結(jié)構(gòu)土木工程系2024/11/112高層建筑結(jié)構(gòu)土木工程系第八章復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介2024/11/1138.1概述隨著現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增加,功能日趨復(fù)雜,高層建筑豎向立面造型也日趨多樣化。

帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)連體結(jié)構(gòu)多塔結(jié)構(gòu)等復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)2024/11/114這常常要求上部某些框架柱或剪力墻不落地,為此需要設(shè)置巨大的橫梁或桁架來(lái)支承；有時(shí)甚至要改變豎向承重體系(如上部為剪力墻體系的公寓,下部為框架—剪力墻體系的辦公室或者商場(chǎng)用房),這就要求設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件將上、下兩種不同的豎向結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行轉(zhuǎn)換、過(guò)渡。通常,轉(zhuǎn)換構(gòu)件占據(jù)一層或兩層,即轉(zhuǎn)換層。2024/11/115同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院大樓

(同濟(jì)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì))雙塔轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

(廣西綜合院設(shè)計(jì))2024/11/116當(dāng)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度或整體性需要加強(qiáng)時(shí),在結(jié)構(gòu)的某些層內(nèi)必須設(shè)置加強(qiáng)構(gòu)件,人們稱(chēng)之為加強(qiáng)層。類(lèi)似于轉(zhuǎn)換層,加強(qiáng)層往往也布置在某個(gè)高度的一層或兩層中,芝加哥西爾斯大廈就是其中較為典型的例子。大連國(guó)際貿(mào)易中心2024/11/117基于建筑使用功能的需要,樓層結(jié)構(gòu)不在同一高度,當(dāng)上、下樓層樓面高差超過(guò)一般梁截面高度時(shí)就要按錯(cuò)層結(jié)構(gòu)考慮。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)

(上海城鄉(xiāng)院設(shè)計(jì))2024/11/118連體結(jié)構(gòu)是指在兩個(gè)建筑之間設(shè)置一個(gè)到多個(gè)連廊的結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩個(gè)主體結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)的平面形式時(shí),也常在兩個(gè)主體結(jié)構(gòu)的頂部若干層連接成整體樓層,稱(chēng)為凱旋門(mén)式。聯(lián)體高層(重慶規(guī)劃院設(shè)計(jì))2024/11/119天津【凱旋門(mén)大廈】上海【凱旋門(mén)大廈】2024/11/1110多塔樓結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是在多個(gè)多高層建筑塔樓的底部有一個(gè)連成整體的大裙房,形成大底盤(pán)。當(dāng)一幢高層建筑的底部設(shè)有較大面積的裙房時(shí),為帶底盤(pán)的單塔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是多塔樓結(jié)構(gòu)的一種特殊情況。2024/11/1111《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2019》第十章中列出了比較常用的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu),如帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、多塔樓結(jié)構(gòu)等,該規(guī)程同時(shí)規(guī)定9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)采用帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)和連體結(jié)構(gòu)；7度和8度抗震設(shè)計(jì)的高層建筑不宜同時(shí)采用超過(guò)兩種上述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。2024/11/11128.2帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑近年來(lái)高層建筑多體型復(fù)雜且功能多樣,向綜合性發(fā)展,如上部樓層為住宅、旅館；中部為辦公用房,下部作為商店、餐館、文化娛樂(lè)設(shè)施。不同用途的樓層,需要大小不同的開(kāi)間、進(jìn)深及不同的結(jié)構(gòu)形式,因此在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層處需設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件以形成轉(zhuǎn)換層,大致可分為內(nèi)部形成大空間外部形成大入口兩大類(lèi)。這就要求結(jié)構(gòu)自下而上增加豎向構(gòu)件,這樣的結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)合理的傳力機(jī)制正好相反,部分豎向構(gòu)件必須要支承在水平構(gòu)件上,形成大跨度的水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件,來(lái)完成上、下不同柱網(wǎng)、不同開(kāi)間、不同結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換2024/11/11138.2.1轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置類(lèi)別1.上層和下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型轉(zhuǎn)換這種轉(zhuǎn)換層廣泛用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu),它將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架,以創(chuàng)造一個(gè)較大的內(nèi)部活動(dòng)空間。北京南洋飯店墨西哥城日光飯店2024/11/11142.上、下層的柱網(wǎng)尺寸、軸線(xiàn)改變轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變,但是通過(guò)轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距放大,完成上下層不同柱網(wǎng)軸線(xiàn)布置的轉(zhuǎn)換。具有這類(lèi)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的結(jié)構(gòu)上、下層的剛度相差不會(huì)很大,只是由于下層跨度較大,上柱傳來(lái)的豎向荷載要通過(guò)剛度及承載力大的水平構(gòu)件作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件,轉(zhuǎn)換層的剛度與其它層有所差別,設(shè)計(jì)時(shí)要盡量選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換構(gòu)件,以減少剛度突變。香港新鴻基中心,筒中筒結(jié)構(gòu)體系,高178.6m,51層,5層以上是辦公樓,外框筒柱距為2.4m,1～4層為大空間商業(yè)用房,為解決底層入口問(wèn)題,采用截面為2.0m×5.5m的預(yù)應(yīng)力大梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)軸線(xiàn)轉(zhuǎn)換,將下層柱距擴(kuò)大為16.8m和12m。(a)5層平面；(b)標(biāo)準(zhǔn)層平面2024/11/11153.同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線(xiàn)布置有少數(shù)建筑物上部與下部建筑布置完全不同,豎向構(gòu)件不能貫通,無(wú)法直接傳力。這種結(jié)構(gòu)的傳力途徑被破壞,轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)自身設(shè)計(jì)都十分困難,通常采用的方案是箱形轉(zhuǎn)換構(gòu)件或厚板轉(zhuǎn)換構(gòu)件進(jìn)行間接傳力。但采用鋼筋混凝土厚板作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件,是典型的沿高度剛度和質(zhì)量不均勻的結(jié)構(gòu),對(duì)抗震十分不利。箱形板實(shí)際上是在厚板中間挖掉部分混凝土,形成交叉梁系構(gòu)成的轉(zhuǎn)換層。相對(duì)于厚板,箱形板的重量和剛度均減小了,但是,交叉梁并非正交,構(gòu)造仍然十分復(fù)雜,目前還沒(méi)有很完善的厚板轉(zhuǎn)換層的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法。捷克布拉迪斯拉發(fā)市基輔飯店的厚板轉(zhuǎn)換層2024/11/11168.2.2轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式目前工程中應(yīng)用的轉(zhuǎn)換層,其結(jié)構(gòu)形式有梁式、板式、箱式、桁架式及空腹桁架式,如圖8.6。非抗震設(shè)計(jì)和6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用厚板,7、8度抗震設(shè)計(jì)的地下室的轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用厚板。(a)單向梁式；(b)雙向梁式；(c)板式；(d)箱式；(e)桁架式；(f)空腹桁架式2024/11/11171)梁式轉(zhuǎn)換層(圖8.6(a)、(b))受力明確,設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單,應(yīng)用最為廣泛,多用于上層為剪力墻結(jié)構(gòu)下層為框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)需要縱橫墻同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí),則需設(shè)置雙向轉(zhuǎn)換梁。2)板式轉(zhuǎn)換層(圖8.6(c))當(dāng)上下柱網(wǎng)、軸線(xiàn)有較大的錯(cuò)位,不便用梁式轉(zhuǎn)換層時(shí),可以改用板式轉(zhuǎn)換方式。板的厚度一般很大,以形成厚板式承臺(tái)轉(zhuǎn)換層。它的優(yōu)點(diǎn)在于下層柱網(wǎng)可以靈活布置,不必嚴(yán)格與上層結(jié)構(gòu)對(duì)齊,但由于板很厚,自重就增大,材料消耗很多。圖8.5所示的基輔飯店就是典型的采用厚板式轉(zhuǎn)換層的實(shí)例3)箱式轉(zhuǎn)換層(圖8.6(d))單向托梁、雙向托梁連同上下層較厚的樓板共同工作,可以形成剛度很大的箱式轉(zhuǎn)換層,以實(shí)現(xiàn)從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換。4)桁架式和空腹桁架式轉(zhuǎn)換層(圖8.6(e)、(f))這兩種形式的轉(zhuǎn)換層的最大優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力合理,同時(shí)減少材料和降低自重,能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換。只不過(guò)桁架式轉(zhuǎn)換層具有斜撐桿,而空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿件都是水平、垂直的,在室內(nèi)空間利用上比桁架式轉(zhuǎn)換層和箱式轉(zhuǎn)換層均好。2024/11/11182.外部結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式由于建筑使用功能的需要,外圍結(jié)構(gòu)往往要在底部擴(kuò)大柱距。目前,一般有圖示8.7所示的幾種處理方案。其中梁式轉(zhuǎn)換(圖8.7(a)~（d）),底層用幾根大柱支撐,給人以穩(wěn)定、強(qiáng)壯的感覺(jué),曾在香港康樂(lè)中心大廈等建筑中采用；合柱式轉(zhuǎn)換(圖8.7(e)),三柱合一柱的方式,結(jié)構(gòu)合理,造型美觀(guān),曾在紐約世界貿(mào)易中心等建筑中采用；拱式轉(zhuǎn)換(圖8.7(f))曾用在日本崗山住友生命保險(xiǎn)大樓等建筑中,將拱與桁架結(jié)合獲得大跨度的轉(zhuǎn)換效果。(a)梁式轉(zhuǎn)換；(b)桁架式轉(zhuǎn)換；(c)墻式轉(zhuǎn)換；(d)間接式轉(zhuǎn)換；(e)合柱式轉(zhuǎn)換；(f)拱式轉(zhuǎn)換2024/11/11198.2.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)換層樓板帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)都有層剪力的轉(zhuǎn)移,剪力轉(zhuǎn)移主要依靠樓板。底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)由框支剪力墻轉(zhuǎn)移到落地剪力墻中的剪力往往是很大的,樓板和轉(zhuǎn)換構(gòu)件都要承受較大的剪力,因此高規(guī)要求轉(zhuǎn)換層樓板厚度不應(yīng)小于180mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30；并應(yīng)采用拉通的雙層雙向配筋、每層每一方向的配筋率不宜小于0.25%；樓板外側(cè)可利用縱向框架或外縱墻加強(qiáng)；樓板開(kāi)洞位置盡可能遠(yuǎn)離外側(cè)邊,在大空間部分的樓板不宜開(kāi)洞。還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的具體情況和傳遞剪力的多少考慮是否應(yīng)將相鄰的樓層也予以加強(qiáng),必要時(shí)應(yīng)校核樓板的剪應(yīng)力是否超過(guò)規(guī)范的允許值。2024/11/11202.框支梁框支梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求:(1)框支梁與框支柱截面中線(xiàn)宜重合。(2)框支梁截面寬度bb不宜小于上層墻體厚度的2倍，且不宜小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面邊長(zhǎng)，梁截面高度hb抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于計(jì)算跨度的1/6，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于計(jì)算跨度的1/8，也可采用加腋梁?？蛑Я旱幕炷翉?qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。(3)框支梁截面組合的最大剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列條件:無(wú)地震作用組合時(shí):V≤0.20βcfcbho有地震作用組合:V≤1/γRE(0.15βcfcbho)(4)梁縱向鋼筋接頭宜采用機(jī)械連接，同一截面內(nèi)接頭鋼筋截面面積不應(yīng)超過(guò)全部縱筋截面面積的50%，接頭位置應(yīng)避開(kāi)上部墻體開(kāi)洞部位、梁上托柱部位及受力較大部位。(5)梁上、下部縱筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)分別不應(yīng)小于0.30%；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，特一級(jí)、一級(jí)、二級(jí)分別不應(yīng)小于0.60%、0.50%、0.40%；2024/11/1121(6)框支梁支座處(離柱邊1.5梁截面高度范圍內(nèi))箍筋應(yīng)加密,加密區(qū)箍筋直徑不應(yīng)小于10mm,間距不應(yīng)大于100mm。加密區(qū)箍筋最小面積含箍率,非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.9ft/fyv,抗震設(shè)計(jì)時(shí),特一、一、和二級(jí)分別不應(yīng)小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv?？蛑﹂T(mén)洞下方梁的箍筋也應(yīng)按上述要求加密。(7)偏心受拉的框支梁,其支座上部縱筋至少應(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通,下部縱筋應(yīng)全部直通到柱內(nèi)；沿梁高應(yīng)配置間距不大于200mm、直徑不小于16mm的腰筋。(8)梁上、下縱向鋼筋和腰筋的錨固宜符合圖8.9的要求；當(dāng)梁上部配置多排縱向鋼筋時(shí),其內(nèi)排鋼筋錨入柱內(nèi)的長(zhǎng)度可適當(dāng)減小,但不應(yīng)小于鋼筋錨固長(zhǎng)度la(非抗震設(shè)計(jì))或laE(抗震設(shè)計(jì))；(9)框支梁不宜開(kāi)洞,若需開(kāi)洞時(shí),洞口位置宜遠(yuǎn)離框支柱邊,以減小開(kāi)洞部位上下弦桿的內(nèi)力值。上下弦桿應(yīng)加強(qiáng)抗剪配筋,開(kāi)洞部位應(yīng)配置加強(qiáng)鋼筋,或用型鋼加強(qiáng)。(10)當(dāng)豎向結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜,框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及其上剪力墻時(shí),應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析,按應(yīng)力校核配筋,并加強(qiáng)構(gòu)造配筋措施。2024/11/1122圖8.8框支梁主筋和腰筋的錨固注:非抗震設(shè)計(jì)時(shí)圖中l(wèi)aE應(yīng)取為la。2024/11/11233.框支柱1)帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),其框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值框支層柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用:(1)每層框支柱數(shù)目不多于10根的場(chǎng)合，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí)，每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；(2)每層框支柱的數(shù)目多于10根的場(chǎng)合，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%?？蛑е袅φ{(diào)整以后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁(不包括轉(zhuǎn)換梁)的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。2024/11/11242)框支柱設(shè)計(jì)的其他相關(guān)規(guī)定:(1)最小截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)框支柱截面寬度bc宜和梁寬bb相等，也可比梁寬大50mm。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，bc不宜小于400mm，框支柱截面高度hc不宜小于梁跨度的1/15；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，bc不宜小于450mm，hc不宜小于梁跨度的1/12。柱凈高與截面長(zhǎng)邊尺寸之比宜大于4。當(dāng)不能滿(mǎn)足此項(xiàng)要求時(shí)，宜通過(guò)加大框支樓層的層高來(lái)保證框支柱的延性。框支柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。(2)框支柱截面的組合最大剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列條件:無(wú)地震作用組合時(shí):V≤0.20βcfcbho有地震作用組合時(shí):V≤1/γRE(0.15βcfcbho)2024/11/1125(3)軸壓比限值：框支柱應(yīng)比一般框架柱具有更大的延性和抗倒塌能力，所以對(duì)軸壓比有更嚴(yán)格的要求：有地震作用組合時(shí)，框支柱軸壓比按抗震等級(jí)一、二、三級(jí)宜符合0.60、0.70、0.80的要求；無(wú)地震作用組合時(shí)，框支柱的軸壓比限值應(yīng)取0.9。(4)特一級(jí)、一級(jí)、二級(jí)框支層的柱上端和底層的柱下端截面的彎矩組合值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.8、1.5.1.25；框支角柱的彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)分別在上述基礎(chǔ)上乘以增大系數(shù)1.1；(5)有地震作用組合時(shí)，特一級(jí)、一級(jí)、二級(jí)框支柱由地震作用引起的軸力應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.8、1.5.1.25，但計(jì)算柱軸壓比時(shí)不宜考慮該增大系數(shù)。(6)框支柱設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：1.柱內(nèi)全部縱向鋼筋配筋率應(yīng)符合本規(guī)程6.4.3條的規(guī)定；2.抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框支柱箍筋應(yīng)采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，箍筋直徑不應(yīng)小于10mm，箍筋間距不應(yīng)大于100mm和6倍縱向鋼筋直徑的較小值，并應(yīng)沿柱全高加密；3.抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)柱加密區(qū)的配箍特征值應(yīng)比高層規(guī)程表6.4.7規(guī)定的數(shù)值增加0.02，且柱箍筋體積配箍率不應(yīng)小于1.5%。2024/11/11264.斜腹桿桁架采用斜腹桿桁架作轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)，一般宜滿(mǎn)足下列要求:(1)斜腹桿桁架作轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)，一般宜跨滿(mǎn)層設(shè)置，且其上弦節(jié)點(diǎn)宜布置成與上部密柱、墻肢形心對(duì)中。(2)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。(3)上下弦桿應(yīng)計(jì)入相連樓板有效翼緣作用，按偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)，其中軸力可按上下弦桿及相連樓板有效翼緣的軸向剛度比例分配。(4)受壓斜腹桿斷面一般應(yīng)由其軸壓比控制計(jì)算確定，以確保其延性，其限值見(jiàn)表8-1。表8-1斜腹桿桁架作轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的軸壓比限值抗震等級(jí)特一級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)軸壓比限值0.60.70.80.92024/11/1127受壓斜腹桿軸壓比=Nmax／(fcbh0)(8-5)式中Nmax—斜腹桿桁架受壓斜腹桿最大組合軸力設(shè)計(jì)值；fc——斜腹桿桁架混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；b——受壓斜腹桿截面寬度；h0——受壓斜腹桿截面有效高度。初步確定受壓斜腹桿截面時(shí),可取Nmax=0.8G(8-6)式中G——斜腹桿桁架上按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算分配傳來(lái)的所有重力荷載作用下受壓斜腹桿軸向壓力設(shè)計(jì)值。(5)上下弦桿軸向剛度、彎曲剛度中應(yīng)計(jì)入樓板作用，樓板有效翼緣寬度為:12hi(中桁架)、6hi(邊桁架)，hi為與上下弦桿相連樓板厚度。2024/11/1128(6)斜腹桿桁架上下弦節(jié)點(diǎn)如圖8.9、8.10所示,其截面應(yīng)滿(mǎn)足抗剪要求,如式(8-7)和(8-8),以保證整體桁架結(jié)構(gòu)具有一定延性而不發(fā)生脆性破壞。下弦節(jié)點(diǎn)上弦節(jié)點(diǎn)sinα

sinα

2024/11/11296.箱形梁(1)箱形梁作為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)，一般宜跨滿(mǎn)層設(shè)置，且宜沿建筑周邊環(huán)通構(gòu)成“箱子”，滿(mǎn)足箱形梁剛度和構(gòu)造要求?；炷翉?qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。(2)箱形梁抗彎剛度應(yīng)計(jì)入相連層樓板作用，樓板有效翼緣寬度為:12hi(中梁)、6hi(邊梁)、hi為箱形梁上下翼相連樓板厚度，不宜小于180mm。板在配筋時(shí)應(yīng)考慮自身平面內(nèi)的拉力和壓力的影響。(3)箱形梁腹板斷面厚度一般應(yīng)由其剪壓比控制計(jì)算確定，其限值同轉(zhuǎn)換梁的剪壓比限值，且不宜小于400mm。(4)箱形梁配筋按下列要求:箱形梁縱向鋼筋配置宜如圖8.12所示。箱形梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)、開(kāi)洞構(gòu)造要求、縱向鋼筋、箍筋構(gòu)造要求同框支梁。箱形梁腰筋構(gòu)造要求同轉(zhuǎn)換梁。箱形梁上下翼緣樓板內(nèi)橫向鋼筋不宜小于φ12200雙層。2024/11/11307.厚板(1)轉(zhuǎn)換厚板的厚度可由抗彎、抗沖切計(jì)算確定；轉(zhuǎn)換厚板可局部做成薄板,薄板與厚板交界處可加腋；轉(zhuǎn)換厚板亦可局部做成夾心板；(2)轉(zhuǎn)換厚板宜按整體計(jì)算時(shí)所劃分的主要交叉梁系的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行截面設(shè)計(jì)并按有限元法分析結(jié)果進(jìn)行配筋校核。受彎縱向鋼筋可沿轉(zhuǎn)換板上、下部雙層雙向配置,每一方向總配筋率不宜小于0.6%。轉(zhuǎn)換板抗剪箍筋的體積配筋率不宜小于0.45%；為防止轉(zhuǎn)換厚板的板端沿厚度方向產(chǎn)生層狀水平裂縫,宜在厚板外周邊配置鋼筋骨架網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng),且不小于16200雙向。(3)轉(zhuǎn)換厚板上、下部的剪力墻、柱的縱向鋼筋均應(yīng)在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)可靠錨固。(4)轉(zhuǎn)換厚板上、下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng),樓板厚度不宜小于150mm。(5)厚板在上部集中力和支座反力作用下應(yīng)按現(xiàn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算并配置必須的抗沖切鋼筋。2024/11/1131(7)受拉弦桿縱向鋼筋宜對(duì)稱(chēng)沿周邊均勻布置，且應(yīng)按正常使用狀態(tài)下裂縫寬度0.2mm控制?？v向鋼筋至少應(yīng)有50%全桁架貫通，其余跨中縱向受拉鋼筋均應(yīng)伸過(guò)節(jié)點(diǎn)區(qū)在不需要該鋼筋處加受拉錨固長(zhǎng)度后方可切斷，縱向鋼筋進(jìn)入邊節(jié)點(diǎn)區(qū)錨固，以過(guò)邊節(jié)點(diǎn)中心起計(jì)算錨固長(zhǎng)度，且需末端伸至節(jié)點(diǎn)邊向上彎≥15d(d為縱向鋼筋直徑)。(8)受拉弦桿箍筋最小面積配箍率要求為:抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于0.6%，二級(jí)時(shí)不小于0.5%，三級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.4%。(9)受壓弦桿縱向鋼筋宜對(duì)稱(chēng)沿周邊均勻布置，其含鋼率要求為:抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1%，三級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.9%，且宜全桁架貫通，縱向鋼筋進(jìn)入邊節(jié)點(diǎn)區(qū)起計(jì)錨固長(zhǎng)度，且需伸至節(jié)點(diǎn)邊下彎≥l0d(d為縱向鋼筋直徑)。(10)受壓弦桿箍筋全桿段加密，其體積配箍率要求為:抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1.0%，三級(jí)和排抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%。2024/11/1132(11)受拉腹桿的縱向鋼筋、箍筋配置的構(gòu)造要求同受拉弦桿,其縱筋全部貫通,進(jìn)入節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固以過(guò)節(jié)點(diǎn)中心起計(jì)錨固長(zhǎng)度,且需末端伸至節(jié)點(diǎn)邊水平彎長(zhǎng)≥15d(d為縱向鋼筋直徑)。(12)受壓腹桿的縱向鋼筋、箍筋配置的構(gòu)造要求同受壓弦桿,其縱筋進(jìn)入節(jié)點(diǎn)區(qū)起計(jì)錨固長(zhǎng)度,且需末端伸至節(jié)點(diǎn)邊水平彎長(zhǎng)≥l0d(d為縱向鋼筋直徑)。(13)所有桿件縱向鋼筋支座錨固長(zhǎng)度均為laE(抗震設(shè)計(jì))、la(非抗震設(shè)計(jì))。(14)桁架節(jié)點(diǎn)區(qū)斷面及其箍筋數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足截面抗剪承載力要求,且構(gòu)造上要求滿(mǎn)足節(jié)點(diǎn)斜面長(zhǎng)度≥腹桿斷面高度+50mm。節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)箍筋體積配箍率要求同受壓弦桿。2024/11/11335.空腹桁架(1)空腹桁架作轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)，一般宜滿(mǎn)層設(shè)置，且其上弦節(jié)點(diǎn)宜布置成與上部密柱及墻肢形心對(duì)中。(2)上下弦桿軸向剛度、彎曲剛度中應(yīng)計(jì)入樓板作用，樓板有效翼緣寬度為:12hi(中桁架)、6hi(邊桁架)，hi為與上下弦桿相連樓板厚度。(3)空腹桁架腹桿斷面一般應(yīng)由其剪壓比控制計(jì)算確定，以避免脆性破壞，其限值同轉(zhuǎn)換梁的剪壓比限值，無(wú)地震作用組合時(shí)為0.20，有地震作用組合時(shí)為0.15。腹桿剪壓比=Vmax/βcfcbho2024/11/1134(4)空腹桁架腹桿應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)剪弱彎的要求,可按純彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。(5)空腹桁架上下弦桿應(yīng)計(jì)人相連樓板有效翼緣作用按偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì),其中軸力可按上下弦桿及相連樓板有效翼緣的軸向剛度比例分配。(6)空腹桁架上下弦節(jié)點(diǎn)如圖8.11所示,其截面應(yīng)滿(mǎn)足抗剪要求,以保證空腹桁架結(jié)構(gòu)具有一定的延性不發(fā)生脆性破壞。圖8.11空腹桁架(a)上弦節(jié)點(diǎn)；(b)下弦節(jié)點(diǎn)2024/11/11358.2.4轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置及設(shè)計(jì)的一般規(guī)定1.減少轉(zhuǎn)換布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí),要注意盡可能多的布置成上下主體豎向結(jié)構(gòu)連續(xù)貫通,尤其是在核心筒框架結(jié)構(gòu)中,核心筒宜盡量予以上下貫通。2.傳力直接布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí),要注意盡可能使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接,盡量避免多級(jí)復(fù)雜轉(zhuǎn)換,更應(yīng)盡量避免傳力復(fù)雜、抗震不利、質(zhì)量大、耗材多、不經(jīng)濟(jì)不合理的厚板轉(zhuǎn)換。3.強(qiáng)化下部、弱化上部為保證下部大空間整體結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力,應(yīng)盡量強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度,弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)剛度,使轉(zhuǎn)換層上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量接近。4.優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)5.計(jì)算全面準(zhǔn)確2024/11/11368.3帶加強(qiáng)層的高層建筑圖8.13加強(qiáng)層的作用(a)未設(shè)置加強(qiáng)層(b)頂部設(shè)置一道加強(qiáng)層(c)設(shè)置兩道加強(qiáng)層2024/11/1137在同一幢高層建筑中,沿房屋高度方向建筑功能有時(shí)會(huì)發(fā)生變化。如下部樓層用作商業(yè)、文化娛樂(lè),需要盡可能大的室內(nèi)空間,要求柱網(wǎng)大、墻體少；中部樓層作為辦公用房,需要中等的室內(nèi)空間,可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體；上部樓層作為賓館、住宅等用房,需要采用小柱網(wǎng)或布置較多的墻體,如右圖所示。2024/11/11388.3.1加強(qiáng)層的類(lèi)型加強(qiáng)層構(gòu)件有三種類(lèi)型:伸臂腰桁架和帽桁架環(huán)向構(gòu)件(環(huán)梁)三者功能不同，不一定同時(shí)設(shè)置，但如果同時(shí)設(shè)置，一般在同一層。2024/11/11391.伸臂伸臂是指剛度很大的、連接內(nèi)筒和外柱的實(shí)腹梁或桁架,通常是沿高度選擇一至幾層布置伸臂構(gòu)件。高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置伸臂的主要目的是增大外框架柱的軸力,從而增大外框架的抗傾覆力矩,增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度,減小側(cè)移。由于伸臂本身剛度較大,又加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的剛度,有時(shí)就把設(shè)置伸臂的樓層稱(chēng)為加強(qiáng)層或剛性加強(qiáng)層。2024/11/1140在高層建筑中都需要有避難層和設(shè)備層,通常都將伸臂和避難層、設(shè)備層設(shè)置在同一層。因此,設(shè)計(jì)者布置伸臂時(shí)必須要綜合考慮建筑布置和設(shè)備層布置的要求,了解伸臂設(shè)置對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響,并明確其合理的位置,才能從結(jié)構(gòu)的角度提出建議,制訂出各方面都合理的綜合優(yōu)化布置方案。2024/11/1141伸臂桁架簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)超高層建筑指層數(shù)在80層以上,高寬比大于8的建筑,一般為鋼結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu),由于建筑形式的發(fā)展在立面上要求有更多變化的自由度,近年來(lái)發(fā)展一種內(nèi)筒和外巨型柱用外伸桁架相連的體系。這種體系可將傾覆力矩產(chǎn)生的巨大軸力通過(guò)外伸桁架傳給巨型柱。增加外伸桁架的剛度可以將更多的軸力傳至巨型柱,核心筒可由豎向鋼桁架組成或采用鋼筋混凝土筒體,圖3—1—1說(shuō)明各類(lèi)筒體—外伸桁架體系剛度的比較。外伸桁架梁要有足夠的剛度和承載力,并應(yīng)考慮巨型柱軸向變形的不利影響。

2024/11/1142上海金茂大廈(圖3—l-2)建筑總高度421m，高88層，建筑面積約28萬(wàn)m2，采用混合結(jié)構(gòu)。如圖3—l—3所示。主要抗側(cè)力體系包括八邊形核心筒(軸線(xiàn)距27.43m)，51層以下筒內(nèi)有460mm厚井字墻，筒體厚度為840～460mm，混凝土強(qiáng)度為51.7～34.5MPa，8根巨型SRC外柱1500X4880～910X3530mm，混凝土強(qiáng)度為51.71MPa～34.5MPa。筒體剪力墻在24~26層、51～53層、85～87層處，直接與巨型組合柱用兩層高的外伸鋼桁架相連(圖3-1-4)。按照我國(guó)規(guī)范風(fēng)荷載只考慮簡(jiǎn)體時(shí)，最大側(cè)移為280cm，考慮外伸桁架與巨型柱作用時(shí)，側(cè)移為70cm。這種包括簡(jiǎn)體、外部巨型柱及外伸桁架的超高層結(jié)構(gòu)體系，充分發(fā)揮了鋼材和混凝土的最大效應(yīng)，避免了外部框架，提供更大的空間，給立面設(shè)計(jì)更大的自由度。采用巨型鋼筋混凝土柱或型鋼—混凝土巨型柱.2024/11/11432024/11/1144天津津塔

建筑面積30萬(wàn)平方米。地上75層,高333m,地下4層。地上部分高寬比達(dá)7.88。（超出規(guī)范要求6較多）結(jié)構(gòu)前3階周期分別為7.60s,7.08s和5.90s,其中第三階為扭轉(zhuǎn)模態(tài),扭平比（扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期之比）為0.78。2024/11/1145天津津塔

采用鋼框架-鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，外周鋼框架由圓形鋼管混凝土柱與鋼梁組成，內(nèi)核是由鋼框架-鋼板-斜撐體系形成的核心筒。沿高度設(shè)置了4道加強(qiáng)層（第15.30、45.60層），每道各高2層。

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建筑平面為橢圓形,長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度之比基本為2:1,核心筒為扁長(zhǎng)的六邊形,如左圖所示。核心筒內(nèi)沿結(jié)構(gòu)平面短軸方向設(shè)置了九道鋼板剪力墻,增加橫向剛度,使結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向的平動(dòng)剛度基本一致,這一點(diǎn)可以從結(jié)構(gòu)的前兩階周期可以看出來(lái)。

為了充分發(fā)揮外框架對(duì)內(nèi)筒的支撐作用,不僅沿高度設(shè)置了4道加強(qiáng)層,加強(qiáng)層處還設(shè)置了腰桁架。伸臂桁架加強(qiáng)層與腰桁架的工作原理可從下圖得到解釋。2024/11/11472024/11/11482024/11/11492024/11/11502024/11/11512024/11/11522024/11/1153當(dāng)高層建筑在水平力作用下發(fā)生彎曲變形時(shí),伸臂桁架隨之轉(zhuǎn)動(dòng),兩與伸臂桁架相連的外框柱會(huì)提供一上一下的兩個(gè)反力,阻止伸臂桁架的轉(zhuǎn)動(dòng),從而減小伸臂桁架以上部分的彎曲變形。如上圖中的右圖所示。由此可見(jiàn),伸臂桁架的作用依賴(lài)于與之相連的外框柱的軸拉與軸壓承載力,所以并非伸臂桁架越多越好。同時(shí),由于伸臂桁架一般需要與內(nèi)筒中的墻體連成一線(xiàn),如圖中的左圖所示,所以伸臂桁架的數(shù)目往往遠(yuǎn)小于外框柱的個(gè)數(shù),這時(shí)設(shè)置腰桁架,可以使不與伸臂桁架直接相連的那些外框柱也發(fā)揮作用,提高伸臂桁架的能力。2024/11/11542.環(huán)向構(gòu)件環(huán)向構(gòu)件是指沿結(jié)構(gòu)周?chē)贾靡粚訕?或兩層樓)高的桁架,其作用如同加在結(jié)構(gòu)身上的一道“箍”,將結(jié)構(gòu)外圈的各豎向構(gòu)件緊密聯(lián)系在一起,增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性。隨著結(jié)構(gòu)高度的增高,也可設(shè)置兩道或三道“箍”。環(huán)向構(gòu)件多采用斜桿桁架或空腹桁架形式,它的剛度很大,可以協(xié)調(diào)周圈豎向構(gòu)件的變形,減小豎向變形差,加強(qiáng)角柱與翼緣柱的聯(lián)系,使豎向構(gòu)件受力均勻。在框筒結(jié)構(gòu)中,環(huán)向構(gòu)件可加強(qiáng)深梁作用,減少剪力滯后。在框架—核心筒結(jié)構(gòu)中,環(huán)向桁架也能加強(qiáng)外圈柱子的聯(lián)系,減小稀柱之間的剪力滯后,增大翼緣框架柱的軸向力。在框架一核心筒一伸臂結(jié)構(gòu)中,通常伸臂只和一根柱子相連接,設(shè)置環(huán)向構(gòu)件后將伸臂產(chǎn)生的軸力分散到其他柱子,使較多的柱子共同承受軸力,使相鄰框架柱軸力均勻化,因此環(huán)向桁架常常和伸臂結(jié)合使用。同時(shí)設(shè)置環(huán)向桁架還可以減小伸臂的剛度,環(huán)向桁架與伸臂結(jié)合有利于減小框架柱和內(nèi)筒的內(nèi)力突變。2024/11/11553.腰桁架和帽桁架腰桁架和帽桁架是設(shè)置在內(nèi)筒和外柱間的桁架或大梁,自身具備很大的剛度,可減少內(nèi)筒和外柱間的豎向變形差。大量工程實(shí)踐和理論研究表明,內(nèi)筒和外柱的豎向應(yīng)力不同,加之溫度差別、徐變等因素的影響,常常導(dǎo)致內(nèi)外構(gòu)件豎向變形不同,使樓蓋大梁產(chǎn)生變形和相應(yīng)應(yīng)力,如果變形引起的應(yīng)力較大,會(huì)較早出現(xiàn)裂縫,影響結(jié)構(gòu)的承載力,不利于抗震。設(shè)置剛度很大的桁架或大梁,可以限制內(nèi)、外豎向變形差,從而減小樓蓋大梁的變形。一般在高層建筑高度較大時(shí),就需要設(shè)置限制內(nèi)、外豎向變形差的桁架或大梁,見(jiàn)圖8.14。豎向變形差異引起樓蓋大梁內(nèi)力(a)內(nèi)外柱變位差引起彎矩；(b)屋頂設(shè)帽桁架2024/11/11562024/11/1157珠江新城西塔地上103層,高432m預(yù)計(jì)2009年建成,2019年12月26日動(dòng)工?？偨ㄖ娣e44.8萬(wàn)平方米。地上103層,高432m,地下4層。裙樓5層,高24m。地上部分高寬比達(dá)6.9。

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采用筒中筒結(jié)構(gòu),外周為鋼管混凝土巨形斜交網(wǎng)格筒體,內(nèi)核為鋼筋混凝土剪力墻筒體。鋼-混凝土組合樓蓋連接內(nèi)外筒。按抗震8度設(shè)防設(shè)計(jì),風(fēng)荷載設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。結(jié)構(gòu)前3階周期分別為7.18s,7.14s和2.62s,其中第三階為扭轉(zhuǎn)模態(tài),扭平比（扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期之比）為0.34,控制得非常理想,這主要?dú)w功于其斜交網(wǎng)格外筒帶來(lái)的較大的抗扭剛度?？古偠却笠彩切敝Y(jié)構(gòu)的普遍特點(diǎn),與豎直的柱不同,斜柱不僅可以利用其抗側(cè)剛度為結(jié)構(gòu)整體提供抗扭剛度,更可以利用其軸力的水平分量抗扭。2024/11/11602024/11/11612024/11/11622024/11/11632024/11/1164建筑立面為中間大,兩端小的曲線(xiàn)造型,這是當(dāng)今超高層建筑中的常用造型。

建筑下半部分為寫(xiě)字樓,內(nèi)筒為鋼筋混凝土剪力墻筒體。該筒體又分為內(nèi)外兩層,層間又有墻片相連,剛度很大。

建筑上半部分為酒店,如左圖所示,從酒店大堂向上,內(nèi)核形成一個(gè)透通的天井,直至建筑頂層,與金茂大廈的布局相似。這一部分的內(nèi)筒退化為上圖右側(cè)所示的僅由三片墻和一些框架柱形成的柔弱筒體。下部與上部?jī)?nèi)筒之間設(shè)有轉(zhuǎn)換層。

外筒的鋼管混凝土柱用Q345GJ鋼材,管內(nèi)灌注C80混凝土,鋼管尺寸從底層的1800mm*50mm變化至頂層的950mm*35mm,鋼管內(nèi)不再配筋。受力分析顯示,柱的最大軸壓為120000kN,最大軸拉力為6000kN,鋼管本身就足以抵抗這些軸拉力。2024/11/11658.3.2加強(qiáng)層的設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)形式

與轉(zhuǎn)換層類(lèi)似,常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式有梁式桁架式空腹桁架式箱式2024/11/11662.加強(qiáng)層的層數(shù)從理論上講,這是一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。由圖8.3-1可見(jiàn),設(shè)置加強(qiáng)層的確對(duì)改善結(jié)構(gòu)剛度有利,但大量研究表明,加強(qiáng)層的層數(shù)并非越多越好,一層時(shí)減小側(cè)移的效率最高,隨著數(shù)量的增多一些,減小側(cè)移的絕對(duì)值加大,但減小側(cè)移的效率降低。當(dāng)加強(qiáng)層多于三層時(shí),其側(cè)移減小效果已很微弱,故建議一般水平加強(qiáng)層的設(shè)置不超過(guò)3層。2024/11/11673.加強(qiáng)層的平面布置

在平面上布置加強(qiáng)層的剛臂應(yīng)橫貫建筑全寬,在內(nèi)側(cè)與芯筒聯(lián)結(jié),在外側(cè)與外圍框架柱聯(lián)結(jié)。4.加強(qiáng)層的豎向布置在豎直方向,加強(qiáng)層設(shè)在什么位置效果最好,目前設(shè)計(jì)理論還不成熟,主要是因?yàn)槔碚摲治龅暮?jiǎn)化假定與工程實(shí)際有較大差異,一般都傾向于以減小側(cè)移為目標(biāo)函數(shù)來(lái)研究其最優(yōu)位置。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)針對(duì)具體建筑,建立多個(gè)接近工程實(shí)際的計(jì)算模型,做多方案的分析比較,以求得加強(qiáng)層實(shí)際的最優(yōu)層位。(1)當(dāng)只設(shè)置一道伸臂時(shí),最佳位置在底部固定端以上0.60H附近,H為結(jié)構(gòu)總高度,即大約在結(jié)構(gòu)的2/3高度處設(shè)置伸臂能較好發(fā)揮其抗側(cè)作用。(2)設(shè)置兩道伸臂的效果會(huì)優(yōu)于一道伸臂,側(cè)移會(huì)更減??；當(dāng)設(shè)置兩道伸臂時(shí),如果其中一道設(shè)置在0.7H以上(也可在頂層),則另一道設(shè)置在0.5H處,可以得到較好的效果。(3)設(shè)置多道伸臂時(shí),會(huì)進(jìn)一步減小位移,但位移減小并不與伸臂數(shù)量成正比,設(shè)置伸臂多于4道時(shí),減小側(cè)移的效果基本穩(wěn)定。當(dāng)設(shè)置多道伸臂時(shí),一般可沿高度均勻布置。且宜兩個(gè)主軸方向都設(shè)置剛度較大的水平外伸構(gòu)件。2024/11/11685.加強(qiáng)層的剛度現(xiàn)有的工程分析及研究資料表明:加強(qiáng)層的剛度太小，達(dá)不到減小側(cè)移之目的；但若加強(qiáng)層剛度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致在加強(qiáng)層處抗側(cè)剛度和質(zhì)量的過(guò)大突變，對(duì)結(jié)構(gòu)受力及抗震均不利，故加強(qiáng)層的剛度太大沒(méi)有必要。建議在滿(mǎn)足規(guī)范對(duì)側(cè)移限值要求的前提下，加強(qiáng)層宜盡量選用相對(duì)較小的剛度。2024/11/11696.加強(qiáng)層設(shè)計(jì)的其他規(guī)定(1)抗震要求與軸壓比限值:帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)，為避免結(jié)構(gòu)在加強(qiáng)層附近形成薄弱層，使結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下能呈現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎的延性機(jī)制。表8-2加強(qiáng)層及其相鄰上下層框架柱軸壓比限值抗震等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)軸壓比限值0.700.800.90(2)提高加強(qiáng)層及其相鄰上下層樓蓋的整體性,混凝強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30,樓板應(yīng)采用雙層雙向配筋,每層每方向鋼筋均應(yīng)拉通,且配筋率不宜小于0.35%；2024/11/1170(3)加強(qiáng)層水平外伸構(gòu)件宜設(shè)施工后澆帶,待主體結(jié)構(gòu)完成后再行澆灌成整體,以消除施工階段重力荷載作用下加強(qiáng)層水平外伸構(gòu)件、水平環(huán)帶構(gòu)件的應(yīng)力集中影響。(4)加強(qiáng)層構(gòu)件(外伸剛臂)與外框柱的連接可以是剛接,也可做成鉸接。為剛接時(shí),對(duì)加強(qiáng)層的作用不明顯,計(jì)算中一般假定與外框柱為鉸接。(5)柱縱向鋼筋總配筋率在抗震等級(jí)為一級(jí)時(shí)不應(yīng)小于1.6%,二級(jí)時(shí)不應(yīng)小于1.4%,三、四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于1.2%?？偱浣盥什灰舜笥?%。柱箍筋應(yīng)全高加密,間距不大于100mm,箍筋體積配箍率抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不應(yīng)小于1.6%,二級(jí)時(shí)不應(yīng)小于1.4%,三、四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)不應(yīng)小于1.2%,箍筋應(yīng)采用復(fù)合箍或螺旋箍。2024/11/11718.3.3帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析應(yīng)遵循的原則(1)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按三維空間分析方法進(jìn)行整體內(nèi)力和位移計(jì)算,加強(qiáng)層水平外伸構(gòu)件作為整體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件參與整體結(jié)構(gòu)計(jì)算。(2)為確保計(jì)算精度,采用振型分解反應(yīng)譜法時(shí)應(yīng)取9個(gè)以上振型計(jì)算地震作用。(3)地震區(qū)場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)應(yīng)由當(dāng)?shù)氐卣鸩块T(mén)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究測(cè)定,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行彈性和彈塑性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算和校核。(4)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)重力荷載作用下必須進(jìn)行較準(zhǔn)確的施工模擬計(jì)算,并應(yīng)計(jì)入非荷載效應(yīng)影響。加強(qiáng)層構(gòu)件一端連接內(nèi)筒,一端連接外框柱,在外框柱由于樓層豎向荷載將產(chǎn)生較大的軸向變形,而在內(nèi)筒墻的軸向變形則很小,在分析時(shí)如果按一次加載的圖式計(jì)算,則會(huì)得到內(nèi)外豎向構(gòu)件產(chǎn)生的很大的軸向變形差,剛性外伸剛臂構(gòu)件在內(nèi)筒墻端部產(chǎn)生很大的負(fù)彎矩,使截面設(shè)計(jì)和配筋構(gòu)造困難。因此,應(yīng)考慮豎向荷載實(shí)際在施工過(guò)程中的分層施加情況,分析時(shí)采用按分層加載、考慮施工過(guò)程的方法計(jì)算。2024/11/11728.4錯(cuò)層結(jié)構(gòu)8.4.1錯(cuò)層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴錯(cuò)層結(jié)構(gòu)屬豎向布置不規(guī)則結(jié)構(gòu),錯(cuò)層附近的豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,容易形成眾多應(yīng)力集中部位；⑵在地震作用下,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)加上扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響,可能給建筑物造成比較嚴(yán)重的破壞。⑶錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的樓板有時(shí)會(huì)受到較大的削弱；⑷剪力墻結(jié)構(gòu)錯(cuò)層后會(huì)使部分剪力墻的洞口布置不規(guī)則,形成錯(cuò)洞剪力墻或疊合錯(cuò)洞剪力墻；⑸框架結(jié)構(gòu)錯(cuò)層則更為不利,往往形成許多短柱與長(zhǎng)柱混合的不規(guī)則體系。2024/11/11738.4.2錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定關(guān)于結(jié)構(gòu)布置,抗震設(shè)計(jì)時(shí),高層建筑應(yīng)避免錯(cuò)層,多高層建筑盡可能不采用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)。當(dāng)房屋兩部分因功能不同而使樓層錯(cuò)開(kāi)時(shí),宜首先采用防震縫或伸縮縫分為兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。錯(cuò)層而又未設(shè)置伸縮縫、防震縫分開(kāi),結(jié)構(gòu)各部分樓層柱(墻)高度不同,形成錯(cuò)層結(jié)構(gòu),應(yīng)視為對(duì)抗震不利的特殊建筑,在計(jì)算和構(gòu)造上必須采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí),B級(jí)高度的建筑不宜采用,9度區(qū)不應(yīng)采用錯(cuò)層結(jié)構(gòu),8度區(qū)高度不大于60m,7度區(qū)高度不大于80m。2024/11/1174關(guān)于錯(cuò)層柱、墻構(gòu)造，規(guī)定:錯(cuò)層結(jié)構(gòu)在錯(cuò)層處的構(gòu)件要采取加強(qiáng)措施。錯(cuò)層處框架柱的截面寬度和高度均不得小于600mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，抗震等級(jí)提高一級(jí)，豎向鋼筋配筋率不宜小于1.5%，錯(cuò)層處框架柱也可采用型鋼混凝土柱，箍筋體積配箍率不宜小于1.5%，箍筋全柱段加密。錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于250mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱，抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。錯(cuò)層處剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.3%，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5%。2024/11/1175關(guān)于程序計(jì)算：當(dāng)必須采用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用三維空間分析程序進(jìn)行計(jì)算。目前三維空間分析程序TAPS、ETAPS、TBSA.TBWE、TAT、SATWE、TBSAP等均可進(jìn)行錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的計(jì)算。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)是在同一樓層平面內(nèi)，部分區(qū)域有樓板，部分區(qū)域沒(méi)樓板，在沒(méi)有樓板的區(qū)域內(nèi)，有些豎向構(gòu)件可能與梁連接，也可能是越層構(gòu)件。軟件會(huì)自動(dòng)將錯(cuò)層構(gòu)件在樓層平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)為獨(dú)立的彈性節(jié)點(diǎn)，不受樓板計(jì)算假定限制，并能準(zhǔn)確確定越層柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。而框架柱和平面外受力的剪力墻，其抗震等級(jí)的提高，則需要設(shè)計(jì)人員交互定義，程序不能自動(dòng)處理。2024/11/11768.5連體結(jié)構(gòu)8.5.1連體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)連體高層建筑是指兩個(gè)或多個(gè)塔樓由設(shè)置在一定高度的連廊相連而組成的建筑物。由于連廊的存在,連體結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)遠(yuǎn)比單塔和沒(méi)連廊的多塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其動(dòng)力特性、受力機(jī)理、動(dòng)力反應(yīng)均有待于進(jìn)一步研究。到目前為止對(duì)連體高層建筑這種新的結(jié)構(gòu)形式研究文獻(xiàn)并不多,研究得也并不深入。從結(jié)構(gòu)受力上來(lái)看,用連體連起來(lái)有利還是不連有利?連體的最優(yōu)位置在何處?最適宜的連體剛度為多大?是連體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中急待解決的問(wèn)題。2024/11/1177同濟(jì)大學(xué)等單位的研究表明:結(jié)構(gòu)連體層的剛度、位置和形式發(fā)生變化時(shí)，結(jié)構(gòu)的振型頻率、形態(tài)和階序均發(fā)生變化，其中剛度變化導(dǎo)致的動(dòng)力特性變化存在階躍性，一般是在剛度較低的范圍(10～20%)內(nèi)發(fā)生，剛度達(dá)到一定值后，結(jié)構(gòu)整體動(dòng)力特性趨于穩(wěn)定。目前，國(guó)內(nèi)一般的高層建筑實(shí)際采用的整體計(jì)算分析方法，如三維桿件空間分析方法和協(xié)同工作分析方法，基本上都假定樓板在平面內(nèi)剛度無(wú)限大，建筑物為線(xiàn)彈性結(jié)構(gòu)，并可離散化為多質(zhì)點(diǎn)系。2024/11/11788.5.2連體結(jié)構(gòu)的抗震性能連體結(jié)構(gòu)通過(guò)連體將各塔樓連成一個(gè)整體,使建筑物的工作特點(diǎn)由豎向懸臂梁變成巨型框架,建筑物的振動(dòng)特性也將相應(yīng)發(fā)生變化,這種變化必將影響到建筑物的地震反應(yīng)。另外,如果連體剛度較小,連體建筑在總體上將趨向于空間薄壁桿,其在地震作用下的抗扭性能將是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。由計(jì)算分析及同濟(jì)大學(xué)等單位進(jìn)行的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)說(shuō)明:連體結(jié)構(gòu)振型較為復(fù)雜，前幾個(gè)振型與單體建筑有明顯不同，除同向振型外，還出現(xiàn)反向振型，因此要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析。實(shí)驗(yàn)還表明:對(duì)于連體結(jié)構(gòu)，無(wú)論對(duì)稱(chēng)與否，都存在大量的參與系數(shù)很小甚至為零的低階振型，所以在進(jìn)行振型組合時(shí)應(yīng)選擇足夠多的振型來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的精度要求。2024/11/1179連體結(jié)構(gòu)總體為一開(kāi)口薄壁構(gòu)件,扭轉(zhuǎn)性能較差,扭轉(zhuǎn)振型豐富,當(dāng)?shù)谝慌まD(zhuǎn)頻率與場(chǎng)地卓越頻率接近時(shí),容易引起較大的扭轉(zhuǎn)反應(yīng),易使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞。連體結(jié)構(gòu)中部剛度小,而此部位混凝土強(qiáng)度等級(jí)又低于下部結(jié)構(gòu),從而使結(jié)構(gòu)薄弱部位由結(jié)構(gòu)的底部轉(zhuǎn)為連體結(jié)構(gòu)中塔摟的中下部,這是連體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。架空的連體對(duì)豎向地震的反應(yīng)比較敏感,尤其是跨度較大、自重較大的連體對(duì)豎向地震的影響更為明顯。因此《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2019》10.5.2條規(guī)定,8度抗震設(shè)計(jì)時(shí),連體結(jié)構(gòu)的連體部分應(yīng)考慮豎向地震的影響。2024/11/11808.5.3連體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造規(guī)定(1)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2019》規(guī)定,連體結(jié)構(gòu)各獨(dú)立部分宜有相同或相近的體型、平面和剛度。7度、8度抗震設(shè)計(jì)時(shí),層數(shù)