【正文】 多層及高 層 建 筑 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 參考資料 : 1. 高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程 (JGJ 32022) 2. 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 500112022) 3. 高層建筑結(jié)構(gòu) （ 呂西林 主編 ） 緒論 我國(guó) 《 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 》 規(guī)定， 10層及 10層以上或房屋高度超過(guò) 28m的建筑物為高層。 高層建筑的特點(diǎn)： ，解決城市用地緊張和地價(jià)高漲。 ，用作綠化和休息場(chǎng)地，美化環(huán)境。 ，縮短城市道路，和各種公共管線的長(zhǎng)度，節(jié)省城市建設(shè)與管理地投資。 。 ，側(cè)向荷載（風(fēng)荷載和地震作用）在高層建筑分析和設(shè)計(jì)中起著重要地作用。 高層結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展過(guò)程 始用年代 結(jié)構(gòu)體系和特點(diǎn) 1885 1889 1903 20世紀(jì)初 二次大戰(zhàn)后 20世紀(jì) 50年代 20世紀(jì)六七十年代 20世紀(jì) 80年代 20世紀(jì) 80年代中期 磚墻、鑄鐵柱、鋼梁 鋼框柱 鋼筋混凝土框架 鋼框架＋支撐 鋼筋混凝土框架＋剪力墻、鋼筋混凝土剪力墻、預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼框架＋鋼筋混凝土核芯筒、鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 框筒、筒中筒、束筒、懸掛結(jié)構(gòu)、偏心支撐和帶縫剪力墻板框架 巨型結(jié)構(gòu)、應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu) 被動(dòng)耗能結(jié)構(gòu)、主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)、混合控制結(jié)構(gòu) 高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì) 新材料的開(kāi)發(fā)和利用 高層建筑的高度將出現(xiàn)突破 組合結(jié)構(gòu)高層建筑將增多 新型結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用將增多 耗能減震技術(shù)的應(yīng)用將得到發(fā)展 世界有名的高層建筑 1. 國(guó)際金融中心大廈，中國(guó)臺(tái)北。臺(tái)北 101大樓高 508米（含天線），有世界最大且最重的“風(fēng)阻尼器”，還有兩臺(tái)世界最高速的電梯，從一樓到 89樓，只要 39秒的時(shí)間。 ，高 ，位于馬來(lái)西亞吉隆坡 ?， 443米，位于美國(guó)芝加哥。 ?， ，位于中國(guó)上海。 高層建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置 ，以材料來(lái)分有配筋砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼 — 混凝土組合結(jié)構(gòu)等。 、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架 — 剪力墻結(jié)構(gòu)體系和筒體結(jié)構(gòu)體系。 ，水平作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載。高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。 框架結(jié)構(gòu)體系 由梁、柱構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)稱為框架，整幢結(jié)構(gòu)都由梁、柱組成，就 稱為框架結(jié)構(gòu)體系。 剪力墻結(jié)構(gòu)體系 利用建筑物作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)， 稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分割構(gòu)件。 此外，還有特殊的底部大空間剪力墻和 跳層剪力墻 結(jié)構(gòu)體系。 框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系 在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻，使框架和剪力墻兩者結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng) 補(bǔ)短，共同抵抗水平荷載，就組成了框架 — 剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 筒體結(jié)構(gòu)體系 將剪力墻結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)圍合成箱形，形成一個(gè)豎向布置的空間剛度很 大的薄壁筒體；也可由密柱框架或壁式框架圍合，形成空間整體受力的框 筒，形成具有較好抗風(fēng)和抗震性能的筒體結(jié)構(gòu)體系。 根據(jù)筒的布置、組成和數(shù)量等可分為框架 — 筒體結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié) 構(gòu)體系、成束筒結(jié)構(gòu)體系。 巨型結(jié)構(gòu)體系 巨型結(jié)構(gòu)由多級(jí)結(jié)構(gòu)組成，一般有 巨型框架結(jié)構(gòu)和巨型桁架結(jié)構(gòu)。 此外高層建筑還有懸掛結(jié)構(gòu)體系、板柱－剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。 結(jié)構(gòu)布置原則 抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則 房屋適用高度和高寬比 結(jié)構(gòu)平面布置原則 結(jié)構(gòu)豎向布置原則 設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則 結(jié)構(gòu)截面尺寸初估 抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)布置原則 ? 選擇有利的場(chǎng)地 ? 保證地基基礎(chǔ)的承載力、剛度 ? 合理設(shè)置抗震縫 ? 應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑 ? 多道抗震設(shè)防能力 ? 合理選擇結(jié)構(gòu)體系 ? 結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度 ? 結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)承載力 ? 節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力 ? 結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的變形能力及耗能能力 房屋適用高度和高寬比 結(jié)構(gòu)類型 非抗震 6度 7度 8度 9度 框架 70 60 55 45 25 框架 剪力墻 140 130 120 100 50 剪力墻 全部落地剪力墻 150 140 120 100 60 部分框支剪力墻 130 120 100 80 不應(yīng)采用 筒體 框架 核芯筒 160 150 130 100 70 筒中筒 200 180 150 120 80 板柱 抗震墻 70 40 35 30 不應(yīng)采用 A級(jí)高度鋼筋混凝土乙、丙類高層建筑的最大適用高度（ m） 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電梯機(jī)房等高度）； 2 .框架 核心筒結(jié)構(gòu)指周邊稀柱框架與核心筒組成的結(jié)構(gòu)； 3 .部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)； 4 .9度抗震設(shè)防、超過(guò)表內(nèi)高度的房屋，應(yīng)進(jìn)行專門(mén)研究，采取必要的加強(qiáng)措施。 房屋適用高度和高寬比 B級(jí)高度鋼筋混凝土乙、丙類高層建筑的最大適用高度（ m） 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度 6度 7度 8度 框架－剪力墻 170 160 140 120 剪力墻 全部落地剪力墻 180 170 150 130 部分框支剪力墻 150 140 120 100 筒體 框架－核心筒 220 210 180 140 筒中筒 300 280 230 170 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電梯機(jī)房等高度）； 2 .部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)； 3 .平面和豎向均不規(guī)則的建筑或位于 Ⅳ 類場(chǎng)地的建筑，表中數(shù)值應(yīng)適當(dāng)降低； 4 .當(dāng)房屋高度超過(guò)表內(nèi)數(shù)值時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù)，采取有效的加強(qiáng)措施。 房屋適用高度和高寬比 A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度 6度 7度 8度 框架、板柱－剪力墻 5 4 3 2 框架－剪力墻 5 5 4 3 剪力墻 6 6 5 4 筒中筒、框架－核心筒 6 6 5 4 B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度 6度、 7度 8度 8 7 6 結(jié)構(gòu)平面布置原則 ? 高層建筑結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，剛度和承載力分布均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面形狀。 不規(guī)則類型 定義 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則 樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移） 平均值的 凹凸不規(guī)則 結(jié)構(gòu)一側(cè)凹進(jìn)的尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的 30％ 樓板局部不連續(xù) 樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的 50％，或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的 30％，或較大的樓層錯(cuò)層。 平面不規(guī)則類型 結(jié)構(gòu)平面布置原則 設(shè)防烈度 L/B l/Bmax l/b L’/Bmax 6度、 7度 ≤ ≤ ≤ ≥ 8度、 9度 ≤ ≤ ≤ ≥ 平面尺寸 L、 l、 l’的限值 結(jié)構(gòu)豎向布置原則 抗震設(shè)防的建筑結(jié)構(gòu)豎向布置應(yīng)使體型規(guī)則、均勻，避免有較大的外調(diào)和內(nèi)收，結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜自下而上逐漸地減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度和承載力突變。 豎向不規(guī)則的類型 不規(guī)則類型 定義 側(cè)向剛度不規(guī)則 該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的 70％，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的 80％；除頂層外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的 25％。 豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù) 豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞。 樓層承載力突變 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的 80％ 結(jié)構(gòu)沿豎向剛度突變有下述原因 : ? 結(jié)構(gòu)的豎向體系突變 。 。 ? 結(jié)構(gòu)體系的變化 ，底層或底部若干層剪力墻不落地，可能產(chǎn)生剛度突變。 。 ，取消部分剪力墻或內(nèi)柱。 結(jié)構(gòu)豎向布置原則 結(jié)構(gòu)豎向布置原則 當(dāng)結(jié)構(gòu)的軸線布置或者結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化時(shí)，要設(shè) 置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，常見(jiàn)的有厚板轉(zhuǎn)換和箱形梁轉(zhuǎn)換。 設(shè)伸縮縫、沉降縫和防震縫的原則 截面尺寸的初估 ? 柱截面尺寸的初估 ? 梁截面尺寸的初估 ? 板截面尺寸的初估 CcNAf??cc柱 截 面 尺 寸 的 初 估 ：柱 截 面 尺 寸 一 般 可 由 軸 壓 比 控 制 來(lái) 進(jìn) 行 初 估 ，軸 壓 比 由 式 ： ＝ 得 到 。梁截面尺寸的初估 梁的種類 hb/l 單跨梁 1/8~1/12 連續(xù)梁 1/12~1/15 扁梁 1/2~1/18 單向密肋梁 1/18~1/22 雙向密肋梁 1/22~1/25 懸臂梁 1/6~1/8 井字梁 1/15~1/20 框支墻托架 1/5~1/7 單跨預(yù)應(yīng)力梁 1/12~1/18 多跨預(yù)應(yīng)力梁 1/18~1/20 梁截面高度與跨度之比 hb/l 板截面尺寸的初估 板的類型 t/l 單向板 1/25~1/30 單向連續(xù)板 1/35~1/40 雙向板（短邊） 1/40~1/45 懸挑板 1/10~1/12 樓梯平臺(tái) 1/30 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板 1/40 無(wú)柱帽無(wú)梁板（重載） 1/30 有柱帽無(wú)梁板（輕載） 1/35 樓板厚度與跨度之比 t/l 水平承重體系（樓蓋體系）及其選擇 樓（屋）蓋體系的作用 ? 承受豎向荷載 ? 連接抗側(cè)力構(gòu)件，承受其傳來(lái)的剪力和軸力 選擇原則 ? 結(jié)構(gòu)整體性、面內(nèi)剛度 ? 結(jié)構(gòu)高度小、質(zhì)量輕 ? 建筑使用功能、裝飾要求、設(shè)備安裝、施工技術(shù)等 常用樓蓋體系及其適用性 ? 現(xiàn)澆樓蓋 ? 預(yù)制板樓蓋 ? 預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋 ? 組合樓蓋 常用樓蓋體系及其適用性 ? 現(xiàn)澆樓蓋 ? 肋梁樓蓋 —— 普通、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好；結(jié)構(gòu)高度大、不便管線安裝 ?寬扁梁 （用于層高受限時(shí)） ? 密肋樓蓋 —— 省材料、自重輕、高度大、適用于大跨且梁高受限時(shí)、當(dāng)使用 荷載較大時(shí)可有較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好；不美觀、吊頂處理 ? 無(wú)梁樓蓋 —— 適用于大跨且梁高受限、或升層法施工時(shí)；沖切問(wèn)題 ? 非預(yù)應(yīng)力平板樓蓋 —— 廣泛用于剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、可降低層高、平整； 跨度大時(shí)自重大、不經(jīng)濟(jì) ?現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋 ? 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板樓蓋 —— 適用于大跨且梁高受限時(shí)、平面布置靈活 ? 預(yù)制板樓蓋 ? 預(yù)應(yīng)力空心板樓蓋 —— 適用于高度 50m以下時(shí)，但要求嚴(yán)格（縫內(nèi)設(shè)鋼筋、 設(shè)現(xiàn)澆 面層、加強(qiáng)板端連接） ? 預(yù)應(yīng)力大樓板樓蓋 —— 與房間同尺寸，雙向先張法預(yù)應(yīng)力筋，板邊齒槽；吊裝問(wèn)題 ? 預(yù)應(yīng)力疊合板樓蓋 預(yù)制 RC薄板（ 5060mm），上現(xiàn)澆 RC。省模板、剛度大、整體性好 ? 組合樓蓋 壓型鋼板上現(xiàn)澆 RC。省模板、自重小、厚度??；用鋼量大 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置 基礎(chǔ)類型 基礎(chǔ)選型原則 基礎(chǔ)埋深 基礎(chǔ)底板厚度 基礎(chǔ)類型 ? 鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)： 當(dāng)高層建筑層數(shù)不多，地基土質(zhì)較好、上部結(jié)構(gòu)軸線間距較小且荷載不大時(shí)，可以采用鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)。 ? 箱形基礎(chǔ)： 箱形基礎(chǔ)具有較大的結(jié)構(gòu)剛度和整體性，適用于上部荷載較大而地基土較軟弱的情況。 ? 樁基： 樁基具有承載力可靠、沉降小的優(yōu)點(diǎn)，適用于軟弱地基土和可能液化的地基條件。有端承樁和摩擦樁之分。 基礎(chǔ)選型原則 ? 當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)均勻、承載力高而沉降量小時(shí)，可以采用天然地基和豎向剛度較小的基礎(chǔ)；反之，則應(yīng)采用人工地基或豎向剛度較大的整體式基礎(chǔ)。 ? 當(dāng)高層建筑基礎(chǔ)直接擱置于未風(fēng)化或微風(fēng)化的巖層上，或者層數(shù)較少的獨(dú)立裙房，可采用單獨(dú)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)。采用獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)設(shè)置縱橫向的拉梁。 ? 當(dāng)采用樁基時(shí)，應(yīng)盡可能采用單根、單排大直徑樁或擴(kuò)底墩，使上部結(jié)構(gòu)的荷載直接由柱或墻體傳至樁頂，基礎(chǔ)底板因此可以做得較薄。 基礎(chǔ)埋深 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) 天然地基或復(fù)合地基 H/15 H/15 樁基 H/18（樁長(zhǎng)不計(jì)） H/185 基礎(chǔ)埋深 埋深是指：側(cè)向限值位移的土體深度，即由天然地面至箱基、筏基底板或樁 承臺(tái)底標(biāo)高底距離，樁長(zhǎng)不計(jì)。 基礎(chǔ)底板厚度 平均反力 f（ KN/㎡） 受