第三篇 多高層建筑結(jié)構(gòu)課件

第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)第一節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)概述第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)1一、高層建筑概述1.1高層建筑的定義《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ-2002）中定義：10層及10層以上或房屋高度大于28m的建筑。高層建筑高度一般指室外地面至主要屋面的距離，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構(gòu)架等高度。1.2我國高層建筑的發(fā)展

我國高層建筑在解放前很少，50－60年代陸續(xù)建成一些，如1959年的北京民族飯店，高47.4m，12層；1964年的北京民航大樓，15層，高60.8m；1968年的廣州賓館，27層，高88m，是60年代我國建成的最高建筑。70年代開始我國高層建筑有了較大發(fā)展，主要用于住宅、旅館和辦公樓，層數(shù)一般在20－30層。一、高層建筑概述1.1高層建筑的定義21.3國外高層建筑簡介

1883年美國芝加哥建成的11層家庭保險大樓為近代高層建筑的開端，國外較著名的高層建筑有：美國，帝國大廈(紐約，381m，102層)、世界貿(mào)易中心(紐約，402m，110層)、西爾斯大廈(芝加哥，443m，110層)、水塔廣場大廈(芝加哥，262m，76層)；馬來西亞，石油大廈(450m，88層，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu))；朝鮮，柳京飯店(305m，101層,最高的鋼筋混凝土大廈)。1.3國外高層建筑簡介1883年美國芝加哥建成3第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件4第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件5第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件6第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件7第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件8國內(nèi)主要高層建筑（374-500m）國內(nèi)主要高層建筑（374-500m）9主要高層建筑介紹

臺北101大廈主要高層建筑介紹10西爾斯大廈世貿(mào)大廈西爾斯大廈世貿(mào)大廈11

平壤柳京飯店105層320米三千個房間金字塔型建筑

12金茂大廈金茂大廈13

CCTV大樓采用ETABS和ANSYS兩種通用有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。

14上海環(huán)球金融中心結(jié)構(gòu)示意圖上海環(huán)球金融中心15第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件16二、高層建筑設(shè)計的特點

水平荷載和地震作用成為高層建筑的控制因素。高層結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅需要較大的承載能力，還需要較大的剛度控制水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。二、高層建筑設(shè)計的特點水平荷載和地震作用成為高層建17控制側(cè)向位移的原因：1）過大的側(cè)向變形會使人不舒服，影響使用；2）過大的側(cè)向變形會使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形；3）過大的側(cè)向變形會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫甚至損壞；4）過大的側(cè)向變形會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力甚至倒塌。

控制側(cè)向位移的原因：18三、高層建筑的結(jié)構(gòu)類型（按材料分）

按照承重結(jié)構(gòu)材料類型可分為鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種。高層鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工方便快捷等優(yōu)點，但缺點是造價高、耐火性能差，大量防火涂料的使用也影響工期與造價。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有造價低、耐火性能好、側(cè)向剛度大、截面形式多樣等優(yōu)點，缺點是構(gòu)件尺寸較大、自重大、使用空間受限。三、高層建筑的結(jié)構(gòu)類型（按材料分）按照承重結(jié)構(gòu)材料類19目前大多數(shù)高層建筑采用混合結(jié)構(gòu)，即鋼框架或型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土筒體所組成的混合結(jié)構(gòu)體系。框架柱多采用鋼管混凝土柱或型鋼混凝土柱，框架梁多采用型鋼混凝土梁或鋼梁。為加強結(jié)構(gòu)承載力與抗側(cè)剛度，混合結(jié)構(gòu)中還經(jīng)常采用加強層、巨型支撐、伸臂桁架等結(jié)構(gòu)形式。目前大多數(shù)高層建筑采用混合結(jié)構(gòu)，即鋼框架或型鋼20課后思考題1.高層建筑的定義？2.高層建筑設(shè)計特點？3.目前高層建筑大多采用的結(jié)構(gòu)形式？課后思考題1.高層建筑的定義？21第二節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置原則

主要結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、束筒及巨型框架。2.1框架結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件由梁、柱組成的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：建筑平面布置靈活，能提供較大的室內(nèi)空間，易于滿足多功能的使用要求。在結(jié)構(gòu)受力方面，框架結(jié)構(gòu)自振周期長，地震反應(yīng)小，經(jīng)合理設(shè)計后可具有良好的延性。缺點：抗側(cè)移剛度小，地震作用下側(cè)向位移大，易使填充墻開裂，并引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。建筑高度不能過高，一般在15層以下。

第二節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置原則主要結(jié)構(gòu)體系有：22第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件23框架結(jié)構(gòu)受力及設(shè)計要點1.全部荷載由梁柱承擔(dān)；2.框架側(cè)向變形由梁柱彎曲變形與柱軸向變形兩部分組成；3.整體側(cè)向變形呈剪切型變形；4.應(yīng)設(shè)計為雙向框架結(jié)構(gòu)；5.隔墻應(yīng)采用輕質(zhì)隔墻或輕質(zhì)填充材料。6.宜采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋?？蚣芙Y(jié)構(gòu)受力及設(shè)計要點1.全部荷載由梁柱承擔(dān)；242.2剪力墻結(jié)構(gòu)

利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向、水平荷載的結(jié)構(gòu)。墻體本身也可作為維護(hù)和房間分隔構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用于高層住宅和旅館。優(yōu)點：整體性好、剛度大、承載力高、水平荷載下的側(cè)向變形小。缺點：墻體間距不能過大，平面布置不靈活，結(jié)構(gòu)自重大，材料強度無法充分發(fā)揮，不能滿足公共建筑使用要求。當(dāng)剪力墻的高寬比較大時，可視為一個受彎為主的懸臂構(gòu)件，其側(cè)向變形是彎曲型。2.2剪力墻結(jié)構(gòu)利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向、25第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件26底部大空間剪力墻(部分框支剪力墻)結(jié)構(gòu)底部大空間剪力墻(部分框支剪力墻)結(jié)構(gòu)272.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

框架-剪力墻是指由框架和剪力墻共同承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。即保留了框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又具有剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，抗震性能好的優(yōu)點。在該結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻承擔(dān)絕大部分的水平荷載，是主要抗側(cè)力體系?？蚣軇t主要承擔(dān)豎向荷載，以及少量的水平作用。框架本身在水平荷載作用下呈剪切型變形，而剪力墻則呈彎曲型變形，當(dāng)二者通過樓蓋協(xié)同工作時，變形必須協(xié)調(diào)，側(cè)向變形將呈彎剪型。根據(jù)以上分析的受力特點，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)無論是承載力還是側(cè)向變形都較純框架有較大的提高，2.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻是指由框架和剪力28第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件29第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件30剪力墻的布置原則1)剪力墻宜沿主軸方向或其它方向雙向布置，墻肢截面簡單規(guī)則；2)剪力墻應(yīng)盡量布置在結(jié)構(gòu)區(qū)段的樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大；3)縱、橫剪力墻宜組成L、T、［形等型式；4)剪力墻應(yīng)貫通建筑物全高，避免剛度突變，洞口應(yīng)盡量做到上下對齊；5)抗震設(shè)計時，剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50％；6)較長的墻肢宜開設(shè)洞口將其分成長度均勻的若干墻段，墻段之間用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m。剪力墻的布置原則1)剪力墻宜沿主軸方向或其它方向雙向布置，312.4板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土無梁樓板和柱組成。

優(yōu)點：施工方便，使用空間大，布置靈活；

缺點：節(jié)點抗震性能差，整體剛度小。通過設(shè)置剪力墻，或?qū)恰㈦娞蓍g做成鋼筋混凝土筒體，即形成板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適用于抗震設(shè)防烈度不超過8度且高度有限制的建筑中。2.4板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土無梁樓板和柱組322.5框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)支撐框架：框架中設(shè)置支撐斜桿，多用于鋼結(jié)構(gòu)；框架-支撐結(jié)構(gòu)：框架+支撐框架。

受力特點：支撐框架側(cè)向剛度大，承擔(dān)水平荷載多，其作用類似于剪力墻。支撐框架的類型：中心支撐框架和偏心支撐框架。中心支撐框架：支撐斜桿的軸線交匯于框架梁柱軸線的交點?；拘问接袉涡睏U支撐、人字形支撐、V形支撐、K形支撐和交叉支撐。注意：抗震結(jié)構(gòu)不采用K形支撐；

2.5框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)支撐框架：框架中設(shè)置支撐斜33第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件34偏心支撐：支撐連接位置偏離梁柱節(jié)點，每根斜桿應(yīng)至少一端與框架梁相連，在梁端或梁跨中形成消能梁段?；拘问接校簡涡睏U、人字形和V形等。地震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通過腹板塑性變形耗散地震能量，支撐斜桿、框架柱和消能梁段以外的梁均保持彈性，其抗震性能明顯優(yōu)于中心支撐框架。偏心支撐：支撐連接位置偏離梁柱節(jié)點，每根斜桿應(yīng)至少一352.6筒體結(jié)構(gòu)由單個或多個筒體承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。筒體可分為實腹筒、框筒和桁架筒。前面提到的剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則排列的窗洞所形成的開孔筒體稱為框筒，它實際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。如果筒體的四壁是由豎桿和斜桿形成的桁架組成，則稱為桁架筒。2.6筒體結(jié)構(gòu)由單個或多個筒體承受36束筒或多筒體系：兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起形成的束狀結(jié)構(gòu)稱為成束筒。例如美國西爾斯大廈就是9個框筒組成的正方形筒體。成束筒結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力比筒中筒又有提高。束筒或多筒體系：兩個以上框筒（或其它筒體）排列在37第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件382.7巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型框架連接，筒體與巨型梁之間即形成巨型框架。由于巨型框架的梁、柱截面很大，抗彎剛度和承載能力也很大，因此它的抗側(cè)剛度比一般框架大很多。2.7巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之39第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件40第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件412.8高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則2.8高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則42第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件43鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋

適用的最大高度及高寬比限值鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋

適用的最大高度及高寬比限值44第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件45《高規(guī)》一般規(guī)定：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)具有必要的承載能力、剛度和變形能力；避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取有效措施予以加強。宜：結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；宜具有多道抗震防線?！陡咭?guī)》一般規(guī)定：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)462.8.1結(jié)構(gòu)平面布置1.平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心；2.平面長度不宜過長，突出部分不宜過大。3.不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面；2.8.1結(jié)構(gòu)平面布置1.平面宜簡單、規(guī)則、474.結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響；在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級高度不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于平均值的1.5倍。B級高度相應(yīng)值為1.2，1.4。5.當(dāng)樓板平面比較狹長、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應(yīng)在設(shè)計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響；4.結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響；在考慮偶然偏心影響的482.8.2結(jié)構(gòu)豎向布置1.高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)；2.抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%；3.A級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80％，不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的65％；B級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的75％。3.抗震設(shè)計時結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下貫通；4.高層建筑宜設(shè)地下室。2.8.2結(jié)構(gòu)豎向布置1.高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，492.8.3不規(guī)則結(jié)構(gòu)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001中規(guī)定的三種平面不規(guī)則類型和三種豎向不規(guī)則類型，平面不規(guī)則類型包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)；1）當(dāng)樓層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1.2倍時，為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；大于1.5倍時，為扭轉(zhuǎn)嚴(yán)重不規(guī)則。2.8.3不規(guī)則結(jié)構(gòu)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB5502）結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30％，l/Bmax>0.3時，為樓板凹凸不規(guī)則。2）結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30％，513）樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，如樓板有效寬度小于典型寬度的50％，或開洞面積大于該層樓層面積的30％，或較大的樓層錯層，為樓板局部不連續(xù)。3）樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，如樓板有效寬度小于52第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件53豎向不規(guī)則包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變。1）側(cè)向剛度不規(guī)則豎向不規(guī)則包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件542）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)柱、剪力墻、支撐在某層中斷，其內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架）向下傳遞。2）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)553）樓層承載力突變結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一層的80％。3）樓層承載力突變56高層建筑中有個別項目超過上述不規(guī)則類型的指標(biāo)，則此結(jié)構(gòu)為不規(guī)則結(jié)構(gòu)；若有多項超過不規(guī)則類型的指標(biāo)，或某一項超過不規(guī)則指標(biāo)過多，此結(jié)構(gòu)為特別不規(guī)則；若有多個項目超過不規(guī)則的指標(biāo)比較多，或某一項超過了嚴(yán)重不規(guī)則的上限，則為嚴(yán)重不規(guī)則。高層建筑允許采用不規(guī)則結(jié)構(gòu)，但需采取計算和構(gòu)造方面的有效措施，要盡可能避免特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，不允許采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。高層建筑中有個別項目超過上述不規(guī)則類型的指標(biāo)，572.9設(shè)縫的規(guī)定2.9.1防震縫1）抗震設(shè)計時高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，避免結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不設(shè)防震縫。2）鋼筋混凝土框架房屋防震縫寬度，當(dāng)高度不超過15m時為70mm；超過15m，6、7、8、9度分別每增加5m、4m、3m、2m，加寬20mm；框剪和剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，課分別采用框架結(jié)構(gòu)防震縫寬度的70％和50％，但都不小于70mm。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。3）防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，地下室、基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫，但在防震縫處應(yīng)加強構(gòu)造和連接。2.9設(shè)縫的規(guī)定2.9.1防震縫582.9.2伸縮縫混凝土在硬化過程中會產(chǎn)生收縮，同時已建成的結(jié)構(gòu)在溫度變化時也會有熱脹冷縮，這種變形受到約束時就在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，甚至造成開裂。溫度應(yīng)力的危害在房屋的底部和頂部最明顯，底部樓層的變形受基礎(chǔ)的約束顯著，而頂部樓層由于日照的直接作用，溫度變化劇烈，溫度應(yīng)力較大。解決辦法常用的有設(shè)置后澆帶，寬度可采用700-1000mm，兩側(cè)留出鋼筋頭，待氣溫較低、收縮變形完成一定程度時采用搭接或焊接的方式連接，再澆注微膨脹混凝土。高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距宜符合下表規(guī)定：2.9.2伸縮縫59工程中避免設(shè)伸縮縫的措施1）頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化較大的部位提高配筋率；2）頂層采用隔熱措施，外墻設(shè)置外保溫層；3）高層建筑在頂部設(shè)置雙墻或雙柱，做局部伸縮縫；4）采用收縮小的水泥，減小水泥用量，加入外加劑；5）提高每層樓板的構(gòu)造配筋率或采用部分預(yù)應(yīng)力。工程中避免設(shè)伸縮縫的措施60后澆帶后澆帶宜設(shè)置在受力和變形較小的部位，間距宜為30～60m，寬度宜為700～1000mm。后澆帶可做成平直縫，主筋不宜在后澆帶中斷開，如必須斷開，則主筋搭接長度需滿足45d，并按設(shè)計要求附加鋼筋。后澆帶后澆帶宜設(shè)置在受力和變形較小的部位，612.9.3沉降縫高層建筑中常在主體結(jié)構(gòu)周圍設(shè)置數(shù)層的裙房，它們與主體結(jié)構(gòu)高度、重量相差懸殊，會產(chǎn)生較大的沉降差。過去常采用設(shè)置沉降縫將結(jié)構(gòu)從頂?shù)交A(chǔ)整個斷開，但此舉的不利在于使地下室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，縫部位的防水不好處理，兩側(cè)結(jié)構(gòu)在地震作用下易發(fā)生碰撞。目前常采用不設(shè)沉降縫的方法，將高低部分連成整體，最常用的方法是設(shè)后澆施工縫，在施工時將高低部分的結(jié)構(gòu)暫時斷開，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，完成大部分沉降后再澆注連接部位的混凝土。2.9.3沉降縫62課后思考題1.高層建筑結(jié)構(gòu)體系有哪幾種，各自的受力特點、適用范圍和優(yōu)缺點是什么？2.高層建筑結(jié)構(gòu)的一般布置原則是什么？（結(jié)合《高規(guī)》從一般規(guī)定、平面布置、豎向布置等方面理解）3.抗震縫、伸縮縫和沉降縫的概念？目前采用的措施？課后思考題1.高層建筑結(jié)構(gòu)體系有哪幾種，各自的受力特點、適用63第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)第一節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)概述第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)64一、高層建筑概述1.1高層建筑的定義《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ-2002）中定義：10層及10層以上或房屋高度大于28m的建筑。高層建筑高度一般指室外地面至主要屋面的距離，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構(gòu)架等高度。1.2我國高層建筑的發(fā)展

我國高層建筑在解放前很少，50－60年代陸續(xù)建成一些，如1959年的北京民族飯店，高47.4m，12層；1964年的北京民航大樓，15層，高60.8m；1968年的廣州賓館，27層，高88m，是60年代我國建成的最高建筑。70年代開始我國高層建筑有了較大發(fā)展，主要用于住宅、旅館和辦公樓，層數(shù)一般在20－30層。一、高層建筑概述1.1高層建筑的定義651.3國外高層建筑簡介

1883年美國芝加哥建成的11層家庭保險大樓為近代高層建筑的開端，國外較著名的高層建筑有：美國，帝國大廈(紐約，381m，102層)、世界貿(mào)易中心(紐約，402m，110層)、西爾斯大廈(芝加哥，443m，110層)、水塔廣場大廈(芝加哥，262m，76層)；馬來西亞，石油大廈(450m，88層，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu))；朝鮮，柳京飯店(305m，101層,最高的鋼筋混凝土大廈)。1.3國外高層建筑簡介1883年美國芝加哥建成66第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件67第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件68第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件69第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件70第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件71國內(nèi)主要高層建筑（374-500m）國內(nèi)主要高層建筑（374-500m）72主要高層建筑介紹

臺北101大廈主要高層建筑介紹73西爾斯大廈世貿(mào)大廈西爾斯大廈世貿(mào)大廈74

平壤柳京飯店105層320米三千個房間金字塔型建筑

75金茂大廈金茂大廈76

CCTV大樓采用ETABS和ANSYS兩種通用有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。

77上海環(huán)球金融中心結(jié)構(gòu)示意圖上海環(huán)球金融中心78第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件79二、高層建筑設(shè)計的特點

水平荷載和地震作用成為高層建筑的控制因素。高層結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅需要較大的承載能力，還需要較大的剛度控制水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。二、高層建筑設(shè)計的特點水平荷載和地震作用成為高層建80控制側(cè)向位移的原因：1）過大的側(cè)向變形會使人不舒服，影響使用；2）過大的側(cè)向變形會使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形；3）過大的側(cè)向變形會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫甚至損壞；4）過大的側(cè)向變形會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力甚至倒塌。

控制側(cè)向位移的原因：81三、高層建筑的結(jié)構(gòu)類型（按材料分）

按照承重結(jié)構(gòu)材料類型可分為鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種。高層鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工方便快捷等優(yōu)點，但缺點是造價高、耐火性能差，大量防火涂料的使用也影響工期與造價。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有造價低、耐火性能好、側(cè)向剛度大、截面形式多樣等優(yōu)點，缺點是構(gòu)件尺寸較大、自重大、使用空間受限。三、高層建筑的結(jié)構(gòu)類型（按材料分）按照承重結(jié)構(gòu)材料類82目前大多數(shù)高層建筑采用混合結(jié)構(gòu)，即鋼框架或型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土筒體所組成的混合結(jié)構(gòu)體系。框架柱多采用鋼管混凝土柱或型鋼混凝土柱，框架梁多采用型鋼混凝土梁或鋼梁。為加強結(jié)構(gòu)承載力與抗側(cè)剛度，混合結(jié)構(gòu)中還經(jīng)常采用加強層、巨型支撐、伸臂桁架等結(jié)構(gòu)形式。目前大多數(shù)高層建筑采用混合結(jié)構(gòu)，即鋼框架或型鋼83課后思考題1.高層建筑的定義？2.高層建筑設(shè)計特點？3.目前高層建筑大多采用的結(jié)構(gòu)形式？課后思考題1.高層建筑的定義？84第二節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置原則

主要結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、束筒及巨型框架。2.1框架結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件由梁、柱組成的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：建筑平面布置靈活，能提供較大的室內(nèi)空間，易于滿足多功能的使用要求。在結(jié)構(gòu)受力方面，框架結(jié)構(gòu)自振周期長，地震反應(yīng)小，經(jīng)合理設(shè)計后可具有良好的延性。缺點：抗側(cè)移剛度小，地震作用下側(cè)向位移大，易使填充墻開裂，并引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。建筑高度不能過高，一般在15層以下。

第二節(jié)高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置原則主要結(jié)構(gòu)體系有：85第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件86框架結(jié)構(gòu)受力及設(shè)計要點1.全部荷載由梁柱承擔(dān)；2.框架側(cè)向變形由梁柱彎曲變形與柱軸向變形兩部分組成；3.整體側(cè)向變形呈剪切型變形；4.應(yīng)設(shè)計為雙向框架結(jié)構(gòu)；5.隔墻應(yīng)采用輕質(zhì)隔墻或輕質(zhì)填充材料。6.宜采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋?？蚣芙Y(jié)構(gòu)受力及設(shè)計要點1.全部荷載由梁柱承擔(dān)；872.2剪力墻結(jié)構(gòu)

利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向、水平荷載的結(jié)構(gòu)。墻體本身也可作為維護(hù)和房間分隔構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用于高層住宅和旅館。優(yōu)點：整體性好、剛度大、承載力高、水平荷載下的側(cè)向變形小。缺點：墻體間距不能過大，平面布置不靈活，結(jié)構(gòu)自重大，材料強度無法充分發(fā)揮，不能滿足公共建筑使用要求。當(dāng)剪力墻的高寬比較大時，可視為一個受彎為主的懸臂構(gòu)件，其側(cè)向變形是彎曲型。2.2剪力墻結(jié)構(gòu)利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向、88第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件89底部大空間剪力墻(部分框支剪力墻)結(jié)構(gòu)底部大空間剪力墻(部分框支剪力墻)結(jié)構(gòu)902.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

框架-剪力墻是指由框架和剪力墻共同承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。即保留了框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又具有剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，抗震性能好的優(yōu)點。在該結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻承擔(dān)絕大部分的水平荷載，是主要抗側(cè)力體系?？蚣軇t主要承擔(dān)豎向荷載，以及少量的水平作用?？蚣鼙旧碓谒胶奢d作用下呈剪切型變形，而剪力墻則呈彎曲型變形，當(dāng)二者通過樓蓋協(xié)同工作時，變形必須協(xié)調(diào)，側(cè)向變形將呈彎剪型。根據(jù)以上分析的受力特點，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)無論是承載力還是側(cè)向變形都較純框架有較大的提高，2.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻是指由框架和剪力91第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件92第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件93剪力墻的布置原則1)剪力墻宜沿主軸方向或其它方向雙向布置，墻肢截面簡單規(guī)則；2)剪力墻應(yīng)盡量布置在結(jié)構(gòu)區(qū)段的樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大；3)縱、橫剪力墻宜組成L、T、［形等型式；4)剪力墻應(yīng)貫通建筑物全高，避免剛度突變，洞口應(yīng)盡量做到上下對齊；5)抗震設(shè)計時，剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50％；6)較長的墻肢宜開設(shè)洞口將其分成長度均勻的若干墻段，墻段之間用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m。剪力墻的布置原則1)剪力墻宜沿主軸方向或其它方向雙向布置，942.4板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土無梁樓板和柱組成。

優(yōu)點：施工方便，使用空間大，布置靈活；

缺點：節(jié)點抗震性能差，整體剛度小。通過設(shè)置剪力墻，或?qū)恰㈦娞蓍g做成鋼筋混凝土筒體，即形成板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適用于抗震設(shè)防烈度不超過8度且高度有限制的建筑中。2.4板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土無梁樓板和柱組952.5框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)支撐框架：框架中設(shè)置支撐斜桿，多用于鋼結(jié)構(gòu)；框架-支撐結(jié)構(gòu)：框架+支撐框架。

受力特點：支撐框架側(cè)向剛度大，承擔(dān)水平荷載多，其作用類似于剪力墻。支撐框架的類型：中心支撐框架和偏心支撐框架。中心支撐框架：支撐斜桿的軸線交匯于框架梁柱軸線的交點。基本形式有單斜桿支撐、人字形支撐、V形支撐、K形支撐和交叉支撐。注意：抗震結(jié)構(gòu)不采用K形支撐；

2.5框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)支撐框架：框架中設(shè)置支撐斜96第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件97偏心支撐：支撐連接位置偏離梁柱節(jié)點，每根斜桿應(yīng)至少一端與框架梁相連，在梁端或梁跨中形成消能梁段?；拘问接校簡涡睏U、人字形和V形等。地震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通過腹板塑性變形耗散地震能量，支撐斜桿、框架柱和消能梁段以外的梁均保持彈性，其抗震性能明顯優(yōu)于中心支撐框架。偏心支撐：支撐連接位置偏離梁柱節(jié)點，每根斜桿應(yīng)至少一982.6筒體結(jié)構(gòu)由單個或多個筒體承受荷載的結(jié)構(gòu)體系。筒體可分為實腹筒、框筒和桁架筒。前面提到的剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則排列的窗洞所形成的開孔筒體稱為框筒，它實際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。如果筒體的四壁是由豎桿和斜桿形成的桁架組成，則稱為桁架筒。2.6筒體結(jié)構(gòu)由單個或多個筒體承受99束筒或多筒體系：兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起形成的束狀結(jié)構(gòu)稱為成束筒。例如美國西爾斯大廈就是9個框筒組成的正方形筒體。成束筒結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力比筒中筒又有提高。束筒或多筒體系：兩個以上框筒（或其它筒體）排列在100第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件1012.7巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型框架連接，筒體與巨型梁之間即形成巨型框架。由于巨型框架的梁、柱截面很大，抗彎剛度和承載能力也很大，因此它的抗側(cè)剛度比一般框架大很多。2.7巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之102第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件103第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件1042.8高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則2.8高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則105第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件106鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋

適用的最大高度及高寬比限值鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋

適用的最大高度及高寬比限值107第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件108《高規(guī)》一般規(guī)定：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)具有必要的承載能力、剛度和變形能力；避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取有效措施予以加強。宜：結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；宜具有多道抗震防線?！陡咭?guī)》一般規(guī)定：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)1092.8.1結(jié)構(gòu)平面布置1.平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心；2.平面長度不宜過長，突出部分不宜過大。3.不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面；2.8.1結(jié)構(gòu)平面布置1.平面宜簡單、規(guī)則、1104.結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響；在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級高度不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于平均值的1.5倍。B級高度相應(yīng)值為1.2，1.4。5.當(dāng)樓板平面比較狹長、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應(yīng)在設(shè)計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響；4.結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響；在考慮偶然偏心影響的1112.8.2結(jié)構(gòu)豎向布置1.高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)；2.抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%；3.A級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80％，不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的65％；B級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的75％。3.抗震設(shè)計時結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下貫通；4.高層建筑宜設(shè)地下室。2.8.2結(jié)構(gòu)豎向布置1.高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，1122.8.3不規(guī)則結(jié)構(gòu)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001中規(guī)定的三種平面不規(guī)則類型和三種豎向不規(guī)則類型，平面不規(guī)則類型包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)；1）當(dāng)樓層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1.2倍時，為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；大于1.5倍時，為扭轉(zhuǎn)嚴(yán)重不規(guī)則。2.8.3不規(guī)則結(jié)構(gòu)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB51132）結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30％，l/Bmax>0.3時，為樓板凹凸不規(guī)則。2）結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30％，1143）樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，如樓板有效寬度小于典型寬度的50％，或開洞面積大于該層樓層面積的30％，或較大的樓層錯層，為樓板局部不連續(xù)。3）樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，如樓板有效寬度小于115第三篇多高層建筑結(jié)構(gòu)課件116豎向不規(guī)則包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變。1）側(cè)向剛度不規(guī)則豎向不規(guī)則包括側(cè)向