多层及讲义高层建筑结构设计

2 房屋适用高度和高宽比
适用的房屋最大高度（m）
结构类型
非抗震
6度
7度
8度
9度
框架
70
框架-剪力墙
140
剪力墙
全部落地剪力墙 150 部分框支剪力墙 130
筒体
框架-核芯筒
160
筒中筒
200
板柱-抗震墙
70
60
55
45
25
130
120
100
50
140
120
100
60
120
100
80
不应采用
150
130
楼（屋）盖体系的作用
➢ 承受竖向荷载 ➢ 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力
选择原则
➢ 结构整体性、面内刚度 ➢ 结构高度小、质量轻 ➢ 建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等
常用楼盖体系及其适用性
➢ 现浇楼盖 ➢ 预制板楼盖 ➢ 预应力叠合板楼盖 ➢ 组合楼盖
back
常用楼盖体系及其适用性
跨度大时自重大、不经济⇒现浇非预应力空心板楼盖 无粘结预应力平板楼盖——适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活
➢ 预制板楼盖
预应力空心板楼盖——适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接）
预应力大楼板楼盖——与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题
➢ 预应力叠合板楼盖
fZ(Z)
Z
0
Z =Z
2 Z=
R2+
2 S
Z
back
1.1 极限状态设计 定义
整个（或部分）结构超过某特定状态就不能满足设计规定的某一功 能要求
两类极限状态
承载能力极限状态——结构或构件达到最大承载能力或不适于继续 承载的变形（如倾覆、疲劳、机构、失稳等） 正常使用极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项 规定限值（如影响正常使用或外观的变形、局部损坏、振动或其它 特定状态）
•建筑使用功能 •建筑平面 •建筑高度 •抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用途 住宅 旅馆 公共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、筒体 框架-剪力墙、筒体
back
水平承重体系（楼盖体系）及其选择
0.1高层结构体系的发展过程
始用年代
1885 1889 1903 20世纪初 二次大战后 20世纪50年代 20世纪六七十年 代 20世纪80年代 20世纪80年代中 期
结构体系和特点
砖墙、铸铁柱、钢梁 钢框柱 钢筋混凝土框架 钢框架＋支撑 钢筋混凝土框架＋剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土 结构 钢框架＋钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构 框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架 巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构 被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构
100
70
180
150
120
80
40
35
30
不应采用
注： 1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）； 2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 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； 4 9度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。
0.2常用的结构体系
钢筋混凝土结构
框架结构
剪力墙结构 框架-剪力墙结构 筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构 应力蒙皮结构
框架-筒体结构 筒中筒结构 成束筒结构
钢 结 构
框 架 筒 体 结 构
组 合 筒 体 结 构
剪 力 桁 架 与 框 桥 架 结 构
交 错 钢 结 构
back
竖向结构体系（抗侧力体系）的选择
–在能规承定受的正时常间施内工，和在正规常定使的用条是件可下能，出完现成的预各定种功作能用的概率 –在正 规常 定使 的用 时时 间具 内—有良—好设的计工基作准性期能（50年） –在正 规常 定维 的护 条下 件具 下—有足—够正的常耐设久计性、能正常施工、正常使用 –在 预偶 定然 功事 能件 —发 —四生项时结及构发功生能后仍能保持必需的整体稳定性
back
3 结构平面布置原则
高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承 载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。
4 结构竖向布置原则
第一章 结构极限状态设计的基本原理
结构功能要求 • 结构可靠度 • 极限状态设计 • 可靠指标
•失效概率 •可靠指标
Z=R-S≥0
= Z/ Z
Z= R- S
➢ 现浇楼盖
肋梁楼盖—— 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 ⇒宽扁梁（用于层高受限时）
密肋楼盖——省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理
无梁楼盖——适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题 非预应力平板楼盖——广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整；
精品
多层及高层建筑结构设计
参考资料:
1. 高层建筑混凝土技术规程(JGJ 3-2002) 2. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001) 3. 高层建筑结构（吕西林 主编）
0、绪论 高层建筑结构体系及 布置
常用的结构体系 竖向结构体系（抗侧力体系）的选择 水平承重体系（楼盖体系）及其选择
back
极限状态方程
g(X1,X2,,Xn)=0
极限状态设计表达式
g(X1,X2,,Xn)≥0 Z=R-S≥0
ba百度文库k
1.2 作用及其分类
–直接作用（荷载）——施加在结构上的集中或分布荷载——GBJ68-84 –间接作用（作用）——引起结构外加变形或约束变形的原因（温度变化、焊接、基 础沉降、地震、混凝土收缩等）
时间变异
位置变异
结构反应
永久作用
固定作用 静态作用
自重、土压力、预应力、基础沉降、焊 接
自重、固定设 备荷载
自重、楼面活 荷载
可变作用
预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好
➢ 组合楼盖
压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大
back
0.3结构布置原则
1 抗震设防结构布置原则
（1）选择有利的场地 （2）保证地基基础的承载力、刚度 （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 （8）结构应有足够的结构承载力 （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