第十一章多高层建筑结构设计

第十一章多高层建筑结构设计
楼层层间最大位移与层高之比的限值（ u/h ）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
结构类型
u/h 限值
框架
框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱 -剪力墙
筒中筒、剪力墙
1/550 1/800 1/1000
框支层
1/1000
多高层钢结构
1/300
高度大于等于250m的钢筋混凝土建筑1/500。150m—250m的建筑插值。 由于高层建筑的扭转，在结构单元的尽端处。
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三、高层结构体系
结构体系：框架、剪力墙，框架---剪力墙，筒体结构
(框筒、筒中筒、束筒)等
1、框架结构体系
定义：采用梁、柱通过节点组成的体系作为建筑竖向
承重结构，并同时承受水平荷载的结构体系。
受力特征：水平力下，框架侧移有两部分组成：（１）、
梁柱弯曲变形。框架层间剪力是其上部水平
第十一章 结构体系和布置
【本章教学目标】
通过本章学习，了解建筑结构设计的阶段和内容。 明确高层建筑结构与一般低层、多层结构的区别。 掌握各种结构体系的优点、缺点以及布置要点。 能区分各种结构体系。了解高层结构总体布置的 意义，掌握高层结构总体布置的要求和要点。了 解防震缝、伸缩缝和沉降缝的异、同点。掌握如 何通过各种措施来避免设置三种缝。
特点：1、剪力墙或筒体常常担负大部 水平荷载，结构总体刚度加 大，侧移减小。
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变化情况：
1、框支剪力墙：底层做成框架柱，上层为剪力墙， 底层刚度小，上下刚度突变，地震作用下底层内 力及塑性变形很大，在地震区不允许单独采用。
2、部分落地大空间剪力墙结构：地震区满足建筑需 要底层商店或大堂的需要。
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布置要点： 1)落地剪力墙布置在两端或中部，对称布置，防止 扭转。 2)底层采取加大墙厚，提高混凝土强度等措施提高 刚度，减小上、下刚度差。 3)上部应采用开间较大剪力墙方案。 4)落地剪力墙之间距离要加以限制(墙距离与楼板 宽度之比≤3，抗震≤2~2.5)。 5)过渡层楼板整体性与刚性要加大----应采用厚度 较大的现浇钢筋混凝土板。
二、高层结构受力特点 结构分析：与多层建筑结构是一样的。 特殊性： 1、构件轴向变形(墙、柱轴力大)与剪切变形(截
面高度大)对结构内力和位移影响不可忽略。
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2、侧向风荷载或地震作用所产生的结构内力与 位移往往成为控制因素。
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3、侧向位移是结构设计控制因素。 (1)顶点总位移Δ：过大会导致电梯正常运行困 难，竖向荷载下易产生P-Δ效应，钢材用量增 加，结构失稳，倾覆危险性增加。 (2)层间相对侧移量(层间位移)δ：过大会导致建筑 装修及隔墙开裂，甚至引起承重构件裂缝与破坏。
小得多。 优点：整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形很
小，承载力易满足，抗震性能好，适宜于建造高层 建筑，目前我国第十1一0章~多3高0层层建筑高结构层设计公寓多采用。
缺点：剪力墙受楼板构件跨度约束，3~8m,一般6m左 右，间距小，平面布置不灵活，不适应于建造公共 建筑，自重大。
适用：要求小房间的住宅，旅馆，可省去填充墙(剪力 墙不能敲掉)，施工快。
施工图设计：给出配筋、尺寸、节点做法等，满 足施工要求。
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第二节 高层结构体系
一、定义 结构是为了抗御外部作用而设置的。通过结构不同的应
力状态或变形行为来承受这些外部作用，而将其 所承受的荷载传至其支承结构，再传至基础，再 至地基。实质是研究构件之间传力路线问题。 结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。
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3、框架--剪力墙及框架—核心筒结构体系 框架：侧向刚度差，地震下变形大，但具有平面灵 活，较大空间，立面易处理等特点。 剪力墙：侧向刚度大，地震下变形小，强度大，但空 间 受到限制两者相结合，取长补短，形成框 架—剪力墙结构(在框架中设置一些剪力墙)
定义：由框架和剪力墙共同承重和抵抗水平的受力体系。
地震区最高的框架结构，轻钢龙骨板作隔断墙，外墙 采用玻璃幕墙。
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3、使用中变形大，易导致非结构构件破坏(装修、填充墙)。
设计要点:
1、根据使用要求、建筑布置来布置柱、梁、层高。 2、梁、柱节点必须刚接。 3、梁跨度受到梁断面尺寸限制：1/h=8~12 h/b=2~3.5 4、柱端面尺寸根据第轴十一力章多大高小层建确筑结定构设，计地震区，有轴压比限制。
荷载的合力，所以下大上小，导致下部层间变
形大，上部小；侧移曲线表现为剪切型。
（２）、柱的轴向变形也使框架结构产生侧移，由倾
覆力矩使柱产生的拉伸和压缩变形所致，为弯
曲型，上部层间变形大。
在总位移中第一部分侧移是主要的，合成后结构仍呈剪
切变形特征。
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优点：建筑布置灵活，可做成需大空间剪的切会型变 议形室、餐厅、 办公室、车间等，又可用隔墙做成小房间。
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第一节 结构设计的阶段和内容
结构设计一般分三阶段：方案阶段； 扩初阶段； 施工图阶段。
方案设计：选择结构体系、体型控制（如平面与 竖向的规则性、高宽比）等。一般由 总工程师、主任工程师或有经验的工 程师凭经验综合判断，并辅以简单的 概念计算。
扩初设计内容：结构构件（梁、板、柱、墙）截 面的选择和优化。
2、剪力墙结构体系 定义：利用建筑物墙体作为竖向承重和抵抗水平力的结构。
受力特征：在水平荷载作用下，剪力墙 结构以弯曲变形为主，侧移 曲线表现为弯曲型，就象悬 臂梁一样，层间位移自下而 上逐渐增大。这种增大的原因 是墙体纵向轴线由基础处的竖 直状态向上发生倾斜，其转角 的不断累加造成的，高剪力墙 的剪切变形相对于弯曲变形要
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缺点： 1、梁柱尺寸不能太大，否则影响使用面积； 目前采用的异型柱，L、十、T形，厚度与墙一 致，增加使用面积 2、侧向刚度小，地震作用下水平位移大，只适 用于多层和高度不大的高层，一般≤60m， 抗震设防烈度高的地区更小。 因此地震区高层应采用既减轻重量，又能经受较 大变形的隔墙材料和构造做法。 例如：北京长城饭店----18层，局部22层框架，