高层建筑结构设计第二章结构体系2

• 墙体水平截面总面积不小于外墙外包尺寸水平投影面积的 1/10； • 当L/B>4时，纵墙截面的面积≮外墙外围水平投影面积的1/18；
3、钢筋砼桩基
• 当地质条件复杂，荷载较大、按天然地基算埋深较高时，可 采用桩基。 • 常用的桩类型有： ①钢筋砼静压予制桩，桩长一般在2m以内，可接长，常用千斤 顶静压于土层中。一般用于荷载不大、埋深不大、开挖困难 的地区； ②捶击予制桩，桩长一般在2m以内，可接长，一般采用重锤将 钢筋砼予制短桩打击打入土中，一般设在钢筋砼独立基础或 钢筋砼条形基础下； ③人工挖孔灌注桩，一般采用一柱一桩，桩内径不小 800mm， 施工时应做钢筋砼护壁。单桩承载力较大，柱底荷载较小时， 不经济； ④机械成孔灌注桩，此类桩的桩径可大可小，施工方式随机械 而异，桩顶一般均设承台，承台间用地基梁拉接。
1）温度伸缩缝：
• • •
基础以下部分可以不断开，不设温度缝的措施：
温度影响较大部位局部提高配筋率；顶层局部设温度缝； 阳光直射屋面加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面 施工后浇带处理（另祥 ）。 • 刚性很大的基础设缝不经济； • 设计、施工中采用措施调整沉降差异； • 采用不同的基础形式调整沉降差、群房做在主体悬挑基础上；
2.10.2 高宽比限值（H/Bmax）
• 高层建筑的整体刚度和倾覆力矩不容忽视， H/B很大时，建筑物的整体刚 度小，倾覆力矩较大。《混凝土高规》、《钢高规》分别对相应高层建筑 结构的高宽比提出了最大限值要求H/Bmax ，见P53 表2-6 ~表2-9。
A级
高度最大高宽比
表2-4
6、7度
4 5 6 6
t/l
1/6~1/8
双向 单向 双向
1/9~1/12 1/3~1/4 1/4~1/6
2、钢筋砼箱形
• 当地基承载力较高，地下水位较深时，可考虑做箱
型基础或筏形基础，当然应同时考虑基础的埋深
(D≥H/15；有桩基础时， D≥H/18)要求等。 • 钢筋砼箱形基础的整体刚度较大，其顶板厚、底板 厚、墙厚等，均应符合承载力、刚度、防水、防潮、 人防等要求。如：
• 防震缝 —— 避免地震时，缝两侧建筑物的不一致变形甚至水 平碰撞。缝宽应根据结构整体刚度的不同，随建筑高度的增 加区别计算，≥100mm。
• 结构缝可以将复杂结构分解为若干简单结构，但缝也给结
构带来如防水困难、材料消耗大等问题，因此，在高层建筑结 构设计中，提倡尽量采用合理的构造设计方法、以及施工手段， 避免设缝。
• 施工后浇带处理（另祥 ）。
2）沉降缝：基础与上部结构均应断开。
3）抗震缝：
H<15 m 6度每 增加5m 100 mm
基础以下部分可以不断开。 H>15 7度每 增加4m 8度每 增加3m 9度每 增加2m
100 mm＋n×20 mm
抗震设防的建筑 物，当建筑的平面、 层数、质量、刚度差 异较大，或错层时设 置。设缝时要有足够 宽度防震缝最小宽度。
混凝土后浇带平面布置图
• 增大伸缩缝间距的可靠措施
1. 设置后浇带； 2. 局部加强配筋； 3. 施加预应力； 4. 采用预制构件或叠合结构； 5. 解除约束，设置滑移层； 6. 采用膨胀剂补偿混凝土的收缩； 7. 加强保温隔热措施等。
• 采用可靠措施后，可适当放宽伸缩缝的间距：
1)提高局部部位的配筋率
顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大部位；
2)顶层加强保温隔热措施 外墙设置外保温层； 3)每30m～40m间距留出混凝土（施工）后浇带等施工措施
后浇混凝土的施工温度应尽量与主体混凝土的施工温度接近，设在对结 构受力影响较小的部位曲折通过；当高层建筑与裙房之间不设沉降缝时，将
后浇带设在次边跨内；在混凝土中加入适宜的外加剂，补偿混凝土的收缩。
第三、四讲
第 2 章
2.9
抗侧力结构与布置（3、4）
抗侧力结构体系的适用高度及高宽比
2.10 建筑体形和结构总体布置 2.11 变形缝——伸缩缝、沉降缝、防震缝
2.12 基础形式
2.10 抗侧力结构体系的适用高度及高宽比
2．10．1 最大适用高度（H
max）
• 建筑物高度 H 增大，结构的承载力、稳定性及刚度要求都 越高，建造成本相应提高，因此，在保障建筑安全使用的前 提下，建筑物的最大适宜建造高度 Hmax 应有一合理值。高层 混凝土规范中，Hmax 主要以以下三个因素确定：
4)降低甚至解除约束 梁底设滑移支座；局部设温度缝…… 5)采用预制构件或叠合结构 6)施加预应力
提高抗弯刚度或抗裂度，避免应结构开裂导致结构刚度的降低
2.12
基础形式
基础结构 形式 钢筋混凝 土结构
H/12 H/15
• 基础埋深 D 应满足建筑物的 稳定要求,避免倾覆。
钢结 构
H/15 H/18
筒体
板柱-抗震墙
B级高度 表2-3
框架—剪力墙 剪力 墙 筒体 全部落地剪力墙 部分框支剪力墙 框架-核芯筒 筒中筒 170 180 150 220 300 160 170 140 210 280 140 150 120 180 230 120 （100） 130 （110） 100 （80） 140 （120） 170 （150）
钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高度(m) 表2-5


高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能 力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满 足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性 能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件， 也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的 一个指标。 高层建筑高宽比的计算： 高层建筑的高宽比为房屋的高度H与建筑平面宽度B之比。 房屋的高度H，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度 （不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有 裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面 积和刚度的2.5和2.0倍时，可取裙房以上部分的高度作为计 算高宽比时房屋的高度H。 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向的最小 投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件 （如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。
1)地区抗震设防烈度；
2)建筑场地类别；
3)建筑结构体系及设计方法。
• 《混凝土高规》规定了各类结构体系的最大适用高度 Hmax(m),主要分为A级高度和B级高度。 1）一般(限制)高度：A级高度；
2） B级(限制)高度：超过A级高度的限定时，按B级 (限制)高度设计；
B 级高度的设计要求严于相应的 A 级高度的建筑 结构。 B 级高度的钢筋砼高层建筑一般不采用框架 体系，9度抗震设防区不宜建造高层建筑。 • 房屋高度超过B级高度的规定时，设计应采取更有 效的加强措施，并应有可靠依据，或进行专门的研究 和论证。
第二讲的主要问题
1、高层钢筋混凝土结构的基本结构体系有哪几类？其定义、特
点(抗侧刚度、侧移变形特点、适用建筑类别)分别是什么？
2、什么是钢筋混凝土筒体结构，分几类？什么是剪力滞后？ 3、框架支撑结构中，哪种支撑形式更有利于结构抗震？
4、框支剪力墙结构的抗震性好吗？为什么？
5、板柱—剪力墙结构的抗震性好吗？为什么？ 6、什么是伸臂结构，其主要作用是什么？主要用于什么结构？ 7、钢结构高层主要采用怎样的结构形式？ 8、与高层钢筋混凝土结构相比，高层钢结构的抗震性能如何？
并 采 9 取度 必抗 要震 的设 加防 强、 措超 施过 。表 内 高 度 的 房 屋 ， 应 进 行 专 门 研 究
注：1.表2-2 、表2-3中框架不含异形柱框架； 2.分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力
墙结构；
3.类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提构倾覆弯距的影响
重力W 引起的 竖轴向反力
水平力H引起的竖轴向 反力与水平力引起的剪 力 V=H ch/ d
2.11
变形缝——温度伸缩缝、沉降缝、防震缝
• 温度伸缩缝 —— 使缝两侧的结构自由伸缩。伸缩缝缝宽一般
≥50mm，与防震缝合设时， 缝宽满足防震缝要求；
• 沉 降 缝 —— 使 缝 两 侧 的 结 构 自 由 沉 降 ， 沉 降 缝 缝 宽 一 般 ≥50mm，与防震缝合设时，缝宽满足防震缝要求；
结构体系
框架、板柱剪力墙 框－剪 剪力墙 筒中筒、框架－核心筒
非抗震
5 5 6 6
8度
3 4 5 6
9度
2 3 4 4
B级高度最大高宽比
非抗震 8 6、7度 7
表2-5
8度 6
钢结构房屋适用的最大高宽比表2-3
6、7度 6.5 8度 6 9度 5.5
高层建筑限高、限高宽比的意义： 1. 保障结构的稳定性，安全性。 2.避免项目立项以及设计初期对结构体系的盲目求大、 求异，避免过大的工程造价。
表2-4 结构类型 框架 框架-中心支撑 框架-偏心支撑（延性墙 板） 筒体（框筒，筒中筒， 桁架筒，束筒）和巨型 框架
钢结构房屋适用的最大高度(m) 6 、 7度 8度 9度 7度 (0.10 (0.40g (0.15g) （0.20g） (0.30g) g) ) 110 220 240 300 90 200 220 280 90 180 200 260 70 150 180 240 50 120 160 180
• 高层钢筋砼建筑的主要基础 天然地基 类型：筏形基础、箱形基础、 桩基 桩基础。
1、钢筋砼筏形基础：
筏形基础也称满堂红基础，其底板有如船筏，刚度很大， 对基底应力有一定的协调能力。 筏形基础适用于上部结构刚性较好，楼层不太多，地基刚 度较好的场地。 底板厚度与跨度之比 板底平均反力（kN/m2) 150~200 150~200 400~500 400~500 受力情况 单向
混凝土后浇带