多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第1章：一般要求 本課程僅限于多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。凡涉及具體數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)請(qǐng)參照現(xiàn)行 有效的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（含地方標(biāo)準(zhǔn)）執(zhí)行。 一、高度及高寬比 1. 建筑高度 自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu) 架等高度。 2. 高層建筑 10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及建筑高度大于 24m的 其他咼層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)。 3. 適用高度 鋼筋混凝土高層建筑分為 A級(jí)高度和B級(jí)高度高層建筑，其中B級(jí)高度高層 建筑的最大適用咼度比A級(jí)咼度咼層建筑的最大適用咼度更咼，因此 B級(jí)咼度咼 層建筑的設(shè)計(jì)控制更為嚴(yán)格。 A級(jí)高度

2、鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m） 抗震設(shè)防烈度 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 6度 7度 8 度 9度 0.20g 0.30g 框架 70 60 50 40 35 一 框架-剪力墻 150 130 120 100 80 50 剪力墻 全部落地剪力墻 150 140 120 100 80 60 部分框支剪力墻 130 120 100 80 50 不應(yīng)采用 筒體 框架-核心筒 160 150 130 100 90 70 筒中筒 200 180 150 120

3、100 80 板柱-剪力墻 110 80 70 55 40 不應(yīng)采用 B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m） 抗震設(shè)防烈度 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 6度 7度 8度 0.20g 0.30g 框架-剪力墻 170 160 140 120 100 剪力墻 全部落地剪力墻 180 170 150 130 110 部分框支剪力墻 150 140 120 100 80 筒體 框架-核心筒 220 210 180 140 140 筒中筒 300 280 230 17

4、0 150  平面和豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，或出現(xiàn)其它有規(guī)定的不利情況，建筑的最大適用 高度應(yīng)適當(dāng)降低。具體限值應(yīng)以現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（包括地方標(biāo)準(zhǔn)）為準(zhǔn)。 4. 適用的最大高寬比 出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，高層建筑應(yīng)對(duì)高寬比進(jìn)行控制 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比（m） 抗震設(shè)防烈度 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 6度、7度 8度 9度 4 3 — 5 4 — 6 5 4 7 6 4 8 7 5 框架 5 板柱-剪力墻 6 框架-剪力墻、剪力墻 7 框架-核心筒 8 筒中筒 8 二、 高層建筑的特殊性 1. 受力特點(diǎn) 高層建筑高度大，自重大，

5、對(duì)結(jié)構(gòu)材料性能提出了更高要求；風(fēng)荷載及地震 作用造成的側(cè)移與高度成四次方關(guān)系，傾覆彎矩與高度成三次方關(guān)系，因此對(duì)結(jié) 構(gòu)體系提出了更高要求。 2. 工程造價(jià) 高層建筑由于承載力安全要求、舒適性要求、抗震防災(zāi)要求以及裝飾效果等 要求，且建筑體量一般較大，工程造價(jià)高，因此對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提出了更高要求。 3. 環(huán)境影響 高層建筑一般人流量大、功能復(fù)雜，人流組織和疏散、物資供應(yīng)、交通布局、 污物處理、廢氣排放等與功能環(huán)境有關(guān)的問題對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高要求。 4. 災(zāi)害后果 高層建筑在遭遇強(qiáng)烈地震、火災(zāi)、爆炸等偶然事件時(shí)可能引發(fā)災(zāi)難性后果， 因此高層建筑在抵御上述偶然事件方面對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求

6、。 三、 高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)豎向體系 1. 框架結(jié)構(gòu)：由梁和柱為主要構(gòu)件組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：容易形成較大功能空間，且建筑空間布置靈活，易于分隔，便于使用 功能改造。但抗側(cè)剛度較小，抗震性能較差，可建高度不大。 2. 剪力墻結(jié)構(gòu)：由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，可建高度大，抗震性能好。但建筑空間較受限制，難于形成通透性好的統(tǒng)一功能大空間。 3. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：由框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，可建高度大，抗震性能好，合理設(shè)計(jì)可以形成較大的功 能空間。 4. 板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)：由無(wú)梁樓板和柱組成的板

7、柱框架與剪力墻共同承受豎向 和水平作用的結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：易于形成較大的功能空間，天棚結(jié)構(gòu)平整美觀，降低建筑層高，且建 筑空間布置靈活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗震性能相對(duì)較差，可建高 度受到限制。 5. 筒體結(jié)構(gòu)：由豎向筒體為主組成的承受豎向和水平作用的建筑結(jié)構(gòu)。筒體 結(jié)構(gòu)的筒體分剪力墻圍成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架圍成的框筒等。 框架-核心筒體：由核心筒和外圍的稀柱框架組成的筒體結(jié)構(gòu)； 筒中筒結(jié)構(gòu)：由核心筒與外圍框筒組成的筒體結(jié)構(gòu)； 成束筒結(jié)構(gòu)：由若干框筒組成的多筒結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：各類筒體結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則，兩個(gè)方向的幾何尺寸較接近，抗側(cè)剛度大， 抗震性能好，可建高度更大。

8、 II II II II II I I II —I T" II II II II II I I III Mr ii Mf " : ii ； il I I II I I I II II II 11 II II II II II II H II II II II II J i I I II II II II II II H r! 「I— II ii II ii II 11 -IL II 11 Il 1

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10、 （否桿杠w） 四、 高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水平體系 樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)的水平結(jié)構(gòu)體系。 水平結(jié)構(gòu)體系的作用： 1. 承擔(dān)豎向重力荷載，并傳遞至相關(guān)豎向結(jié)構(gòu)單元； 2. 協(xié)調(diào)各豎向抗側(cè)結(jié)構(gòu)的水平變形，迫使具有不同抗側(cè)剛度的豎向抗側(cè)結(jié)構(gòu) 協(xié)同變形，共同受力。 為達(dá)到協(xié)同受力的目的，樓、屋蓋結(jié)構(gòu)必須具有足夠的平面內(nèi)強(qiáng)度和剛度 （- 般稱剛性樓蓋假定），因此需要對(duì)樓蓋結(jié)構(gòu)平面的長(zhǎng)度（長(zhǎng)寬

11、比）、凹進(jìn)凸出、開 洞和最小樓板寬度等問題進(jìn)行限制。 五、 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)要求 建筑抗震概念設(shè)計(jì)：根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè) 計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。 高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、立面布置的規(guī)則性， 加強(qiáng)構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。在抗震設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，使整體結(jié)構(gòu)具有必要的承載能力、剛度和延性。 六、 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的一般要求 以下各條體現(xiàn)了概念設(shè)計(jì)要求 1. 應(yīng)具有必要的承載力、剛度和延性； 2. 應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重

12、力荷載，風(fēng)荷 載和地震作用的能力； 3. 對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取有效的加強(qiáng)措施； 4. 結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和承載力分布，避免因剛 度和承載力局部突變或結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位。 5. 抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜具有多道防線。 七、 高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置 結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)考慮規(guī)則性要求。不規(guī)則的結(jié)構(gòu)平面可能導(dǎo)致地震作用下的 嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)，或因局部受力過(guò)大（應(yīng)力集中）而產(chǎn)生嚴(yán)重震害。 1. 平面規(guī)則性的一般要求： （1） 平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、減少偏心； （2） 平面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)寬比L/B應(yīng)進(jìn)行控制，符合限值規(guī)定； （3） 平面突出部分的長(zhǎng)度I不宜過(guò)長(zhǎng)，突出寬度

13、b不宜過(guò)小，丨/Bmax和l/b宜 符合限值規(guī)定； （4） 建筑平面不宜采用角部重疊或細(xì)腰形平面布置。 匕丨匸字潘平頁(yè) （c） L r I 平面尺寸及突出部位尺寸的比值限制 設(shè)防烈度 L/B L/Bmax l /b 6、7度 <6.0 <0.35 <2.0 8、9度 <5.0 <0.30 <1.5 2. 平面規(guī)則性的指標(biāo)控制 (1) 位移比 結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用 下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移， A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓 層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.

14、5倍；B級(jí)高度高層建筑、超過(guò)A 級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑不宜大于該平均值的 1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平 均值的1.4倍。 (2) 周期比 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期 Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期 T1之比，A級(jí)高 度高層建筑不應(yīng)大于0.9, B級(jí)高度高層建筑，超過(guò)A級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高 層建筑不應(yīng)大于0.85. (3) 樓板面內(nèi)剛度的控制 ?考慮凹入或開洞影響后，樓板有效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(guò)樓層面積的 30% ?扣除凹入或開洞影響后，樓板在任一方向的最小凈寬不宜小于 5m，且開洞 后每一邊的樓板凈寬不應(yīng)小于2m。 3. 結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置 結(jié)構(gòu)過(guò)長(zhǎng)可設(shè)置伸縮縫；基礎(chǔ)形式截然不同時(shí)可以設(shè)置沉降縫；結(jié)構(gòu)平面不 規(guī)則或體型復(fù)雜時(shí)可設(shè)置防震縫。以上結(jié)構(gòu)縫簡(jiǎn)稱三縫。 (1) 三縫的設(shè)置形式 ?伸縮縫沿房屋全高設(shè)置，地下室、基礎(chǔ)可不設(shè)縫； ?沉降縫應(yīng)將縫兩側(cè)的地下室、基礎(chǔ)斷開，并沿房屋全高設(shè)置； ?防震縫沿房屋全高設(shè)置，地下室、基礎(chǔ)可不設(shè)縫，但在與上部防震縫對(duì)應(yīng)處 應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造和連接。 有抗震設(shè)防要求時(shí)，伸縮縫和沉降縫的縫寬均應(yīng)符合防震縫的要求。 (2) 防震縫的寬度要求