结构体系与结构布置

8）结构应有足够的结构承载力，具有较均匀的刚度和承载力分 布。 9）节点的承载力应大于构件的承载力。 10）结构应有足够的变形能力及耗能能力，应防止构件发生脆性 破坏。 11）突出屋面的塔楼必须具有足够的承载力和延性，以承受鞭梢 效应影响。 12）减轻结构自重。 13）应避免因部分结构或构件破坏导致整个结构丧失承载能力。
第二章 高层建筑结构体系与结构布置
2.1 概述 2.2 结构布置原则 2.3 楼盖结构布置
2.4 基础结构布置
2.5 水平位移限值和舒适度要求 2.6 结构布置实例
2.1 绪论
一.框架结构体系
1.特点：
1）平面布置灵活。 2）形成较大的使用空间。 3）施工简便、较经济、计算理论较成熟。 4）侧向刚度小，侧移大。 5）节点是薄弱部位，是设计关键。 （必须为刚接）
22
3.控制的意义： 高层建筑层数多、高度大,为保证高层建筑结构具有必要的刚度, 应对其位移比加以控制,主要目的有以下几点: (1)、保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙或柱出 现裂缝,同时将楼面梁板的裂缝数量、宽度和高度控制在规范允 许范围之内。 (2)、保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好 ,避免产生 明显损坏。 (3)、限制结构平面布置的不规则性 ,避免结构产生较大的扭转 效应。
2.房屋高宽比：高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和 经济合理性的宏观控制。 1）见书中表2.3。 2）当高宽比超过5，应进行结构整 体稳定验算和抗倾覆验算。 3）实际工程中存在超限建筑， 如深圳地王大厦H/B=8.8，金 茂大厦7.6。
2.2.3 结构平面布置原则
高层建筑结构平面形状宜简单、规则、均匀、对称，不应采 用严重不规则的平面布置。 平面不规则的类型
应用：1）筒中筒结构
一般用实腹筒做内筒，框筒或桁架筒做外筒。内筒可集中布
置电梯、楼梯、竖向管道等。
2）框架-筒体结构
中部布置核心筒，周边布置大柱距的框架，受力特点和框架 -剪力墙结构类似。
3）多筒结构－成束筒 成束筒是由若干单筒集成一 体成束状，形成空间刚度极大的 抗侧力结构。采用自下而上逐渐 减少筒体数量的处理手法，使高
H
δj δi
3）刚度大、侧移小，抗震性能优越。
4）结构自重大，间距受到楼板跨度限制。 5）侧移曲线呈弯曲型（层间位移随楼层 增高而增加）。
δj ﹥ δi δ
剪力墙侧移曲线
2.适用范围：
属于刚性结构， 适用于高度比较高、层数比较多建筑，如住宅、旅馆等。
代表作品及平面：
广州白云宾馆，33层，112.45米， 1976年建成，国内首栋百米高层。
小框架 巨型梁
巨型柱
上海证券交易所
2.2结构布置原则
高层建筑结构设计的基本原则：

注重概念设计； 重视结构选型与平、立面布置的规则性； 择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系； 加强构造措施。
高层建筑结构的概念设计：指不经过数值计算，在对高层建 筑的地震作用、风作用、温度作用、场地土特征、结构的真实 效应和一些基本概念的深刻理解的基础上，从整体的角度来确 定建筑结构的总体布置和抗震措施，运用宏观的思维方法去指 导设计。 对于高层建筑的结构，概念设计比 “计算设计”更为重要。 由于外加荷载的不确定性和复杂性以及结构计算模型的假定与 实际状况的差异，使计算设计不是在所有情况下都能有效控制 建筑结构的力学性能。
不规则类型 定义
在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间 扭转不规则 位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值 的 1.2 倍 凹凸不规则 平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的 30％ 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于 层楼面面积的 续 30％，或较大的楼层错层
层建筑结构更加经济合理。但这
些逐渐减少的筒体结构，应对称 于建筑物的平面中心。
芝加哥希尔斯大厦
五、 巨型结构体系 有巨型框架结构和巨型桁架结构。
利用筒体作为柱子，在各筒体之间 每隔数层用巨型梁相连，筒体和巨型梁
即构成巨型框架。巨型框架具有很大的
承载能力和侧向刚度。 由于它可以看作是由两级框架组 成，第一级为巨型框架，是承载的主体； 第二级是位于巨型框架单元内的辅助框 架，也起承载作用。因此，这种结构是 具有两道抗震防线的抗震结构，具有良 好的抗震性能。
抗震设计时，对框架结构，楼层与上部相邻楼层的侧向刚度比 γ1不宜小于0.7，与相邻上部三层侧向刚度平均值的比值不宜小于 0.8 。注：楼层的侧向刚度可取该楼层剪力与该楼层层间侧移的 比值。
Vi i +1 1 = Vi +1i
对框架-剪力墙、板柱-剪力墙、剪力墙结构、框架核心筒结 构、筒中筒结构，楼层与上部相邻楼层的侧向刚度比 γ2不宜 小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，比值不宜 小于1.1；对结构底部嵌固层不宜小于1.5。 Vi i +1 hi
A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不 宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层 受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间 受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。 注：楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的 水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载 力之和。
1）与框架结构相比，承载力和刚度提高，侧向变形减小； 与剪力墙结构相比，平面布置较灵活，且提供了较大空 间 。 2）剪力墙由于刚度大，承担大部分（80-90%）的水平作 用，是抗侧力的主体，而框架承担少部分水平作用， 竖向荷载由框架和剪力墙共同承担。 H
3）通过框架—剪力墙的协调工作， 改善了框架结构的受力和变形性 能，使各层层间剪力和位移趋于 均匀，侧移曲线呈弯剪型（或剪 弯型）。
位移比
1.定义： 位移比包含两项内容: ①楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值； ②楼层竖向构件的最大层间位移与平均层间位移的比值。 2.公式： max / 或者 max / 楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A、B级高 度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度 高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建 筑、超过A级高度的混合结构及《高规》第10章规定的复 杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
7850
2300
7850
3600 4000
8000
8000
6600 0
3000
3600 3000 0
6600 0
8000
8000
4000 3600
70000
框支剪力墙：底层做成框架结构，上层做成剪力墙结构。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。
三.框架-剪力墙结构体系
1.特点：
2.2.5 变形缝的设置 1）缝的分类：伸缩缝、沉降缝和防震缝。 2）设缝的优缺点： 优点：用缝将复杂建筑分为规则的部分，或减小温度应力，或减 小房屋不均匀沉降。
缺点：影响建筑使用功能；立面处理不便；基础防水不易处理等。 ３）趋势： 目前趋势是避免设缝 ，或尽可能少设缝。
抗震设防烈度
6度 60 130 140 7度 50 120 120 8度 0.20g 40 100 100 0.30g 35 80 80 9度 50 60 不应采 用 70 80 不应采 用
板柱-剪力墙
110
80
70
55
40
注:（1）表中框架不含异形柱框架结构； （2）部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）甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，9度 时应专门研究； （4）框架结构、板柱—剪力墙结构以及9度抗震设防的表列其他结构，当房屋高度超过 本表数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施。
框架—核心筒
筒中筒
220
300
210
280
180
230
140
170
120
150
注：（1）部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； （2）甲类建筑，6、7度时宜按本地区设防烈度提高一度后符合本表的要求， 8度时应专门研究； （3）当房屋高度超过表中数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效措施。
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周期比
1.定义：结构扭转为主的第一自振周期 （ 第一扭振周期） Tt与平动为主的第一自振周期（第一侧振周期）T1之比。 2.公式：Tt /T1 规定：结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自 振周期T1之比（即周期比），A级高度高层建筑不应大于0.9；B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于 0.85。
2.2.1.抗震设防结构布置原则
为了使高层建筑满足抗震设防要求，应考虑下列抗震设 计基本原则： 1）选择有利的场地，避开不利的场地，采取措施保证地基 的稳定性。 2）保证地基基础的承载力、刚度，以及足够的抗滑移、抗 倾覆能力。 3）合理设置抗震缝。 4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 5）多道抗震设防能力。 6）合理选择结构体系。 7）结构应有足够的刚度。
不规则类型 定义 该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三 侧向刚度不规 个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外，局部收进的水平向 则 尺寸大于相邻下一层的25%。
竖向抗侧力构 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转 件不连续 换构件（梁、桁架等）向下传递。
楼层承载力突 变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
6）在地震作用下，易引起非结构构件破坏。 （应设计成延性框架）
δi δj＜ δi H δj
δ 框架侧移曲线
7）侧移曲线呈剪切型（层间位移随楼层增高而减小）。
2.适用范围：
属于柔性结构， 适用于非抗震区和层数较少的建筑。