3-2-房屋建筑適用最大高度及適用高寬比知識講解

第二講的主要問題1、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)體系有哪幾類？其定義、特點(diǎn)(抗側(cè)剛度、側(cè)移變形特點(diǎn)、適用建筑類別)分別是什么？2、什么是鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，分幾類？什么是剪力滯后？3、框架支撐結(jié)構(gòu)中，哪種支撐形式更有利于結(jié)構(gòu)抗震？4、框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性好嗎？為什么？5、板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性好嗎？為什么？6、什么是伸臂結(jié)構(gòu)，其主要作用是什么？主要用于什么結(jié)構(gòu)？7、鋼結(jié)構(gòu)高層主要采用怎樣的結(jié)構(gòu)形式？8、與高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能如何？第三、四講第2章抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與布置（3、4）2.9抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的適用高度及高寬比2.10建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置2.11變形縫——伸縮縫、沉降縫、防震縫2.12基礎(chǔ)形式22．10．1最大適用高度（H

max）建筑物高度H增大，結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性及剛度要求都越高，建造成本相應(yīng)提高，因此，在保障建筑安全使用的前提下，建筑物的最大適宜建造高度Hmax應(yīng)有一合理值。高層混凝土規(guī)范中，Hmax

主要以以下三個(gè)因素確定：2.10抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的適用高度及高寬比1)地區(qū)抗震設(shè)防烈度；2)建筑場地類別；3)建筑結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計(jì)方法。3

房屋高度超過B級高度的規(guī)定時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)采取更有效的加強(qiáng)措施，并應(yīng)有可靠依據(jù)，或進(jìn)行專門的研究和論證。

《混凝土高規(guī)》規(guī)定了各類結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度Hmax(m),主要分為A級高度和B級高度。1）一般(限制)高度：A級高度；

2）B級(限制)高度：超過A級高度的限定時(shí)，按B級(限制)高度設(shè)計(jì)；

B級高度的設(shè)計(jì)要求嚴(yán)于相應(yīng)的A級高度的建筑結(jié)構(gòu)。B級高度的鋼筋砼高層建筑一般不采用框架體系，9度抗震設(shè)防區(qū)不宜建造高層建筑。4注：1.表2-2、表2-3中框架不含異形柱框架；

2.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.類建筑，6、7、8度時(shí)宜按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度后符合本表的要求．9度時(shí)應(yīng)專門研究；

4.框架結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)以及9度抗震設(shè)防的表列其他結(jié)構(gòu)，當(dāng)房屋高度超過本表數(shù)值時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù)，并采取有效的加強(qiáng)措施。

5.甲類建筑，6、7度時(shí)宜按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度后符合本表的要求，8度時(shí)應(yīng)專門研究；

6.房屋高度超過表中數(shù)值時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù)，并采取有效的加強(qiáng)措施。6表2-4鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)類型6、7度(0.10g)7度(0.15g)8度9度(0.40g)（0.20g）(0.30g)框架11090907050框架-中心支撐220200180150120框架-偏心支撐（延性墻板）240220200180160筒體（框筒，筒中筒，桁架筒，束筒）和巨型框架3002802602401807鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)表2-58高層建筑結(jié)構(gòu)高寬比的規(guī)定，是對結(jié)構(gòu)整體剛度、抗傾覆能力、承載能力以及經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制指標(biāo)。實(shí)際上當(dāng)滿足高規(guī)對側(cè)向位移、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗傾覆能力、承載能力等性能的規(guī)定時(shí)，高寬比的規(guī)定可不作為一個(gè)必須滿足的條件，也不作為判斷結(jié)構(gòu)規(guī)則與否及超限高層建筑抗震專項(xiàng)審查的一個(gè)指標(biāo)。高層建筑高寬比的計(jì)算：高層建筑的高寬比為房屋的高度H與建筑平面寬度B之比。房屋的高度H，對不帶裙房的塔樓，即為地面以上高度（不計(jì)局部突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等）；對帶有裙房的高層建筑，當(dāng)裙房的面積和剛度超過其上部塔樓的面積和剛度的2.5和2.0倍時(shí)，可取裙房以上部分的高度作為計(jì)算高寬比時(shí)房屋的高度H。房屋的平面寬度B，一般矩形平面按所考慮方向的最小投影寬度計(jì)算高寬比，對突出建筑物平面很小的局部構(gòu)件（如樓梯間、電梯間等），一般不作為建筑物計(jì)算寬度。

9

各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)符合下列要求：

1標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用，達(dá)到在遭遇高于當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震影響時(shí)不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞的抗震設(shè)防目標(biāo)。

2重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時(shí)，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。

3特殊設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施。同時(shí)，應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價(jià)的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用。

4適度設(shè)防類，允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。一般情況下，仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。注：對于劃為重點(diǎn)設(shè)防類而規(guī)模很小的工業(yè)建筑，當(dāng)改用抗震性能較好的材料且符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對結(jié)構(gòu)體系的要求時(shí)，允許按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類設(shè)防。102.10.2高寬比限值（H/Bmax）高層建筑的整體剛度和傾覆力矩不容忽視，H/B很大時(shí)，建筑物的整體剛度小，傾覆力矩較大。《混凝土高規(guī)》、《鋼高規(guī)》分別對相應(yīng)高層建筑結(jié)構(gòu)的高寬比提出了最大限值要求H/Bmax，見P53表2-6~表2-9。結(jié)構(gòu)體系非抗震6、7度8度9度框架、板柱剪力墻5432框－剪5543剪力墻6654筒中筒、框架－核心筒6664A級高度最大高寬比表2-4B級高度最大高寬比表2-5非抗震6、7度8度876116、7度8度9度6.565.5

鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高寬比表2-3

高層建筑限高、限高寬比的意義：

1.保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，安全性。

2.避免項(xiàng)目立項(xiàng)以及設(shè)計(jì)初期對結(jié)構(gòu)體系的盲目求大、求異，避免過大的工程造價(jià)。12

高寬比對高層結(jié)構(gòu)傾覆彎距的影響重力W引起的豎軸向反力水平力H引起的豎軸向反力與水平力引起的剪力V=Hch/d132.10.3建筑平面和結(jié)構(gòu)平面布置一、平面形狀限值：

限值參數(shù)：

(L/B)max、

(l/Bmax)max、

(l/b)max。二、樓面剛度：樓面剛度宜大，有利于荷載傳遞、內(nèi)力重分布；三、抗側(cè)構(gòu)件：平面上對稱、靠外、縱橫向同時(shí)布時(shí)，有利于抗扭、抗側(cè)；抗側(cè)剛度中心宜與其質(zhì)量中心接近，利于減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；

塔式平面較板式平面利于抗震、抗風(fēng)；

凸多邊形有利于抗風(fēng)；14塔式平面各向較均衡，利于抗震、抗風(fēng)；板式平面在偏心荷載下易于扭轉(zhuǎn)，不利于抗震、抗風(fēng)；有時(shí)應(yīng)考慮設(shè)防震縫。152.10.4建筑立面和結(jié)構(gòu)沿高度布置豎向抗側(cè)構(gòu)件布置的原則：豎向抗側(cè)構(gòu)件應(yīng)盡量連續(xù)布置；限制采用底部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，以避免荷載傳遞難、應(yīng)力集中、剛度突變；盡量將質(zhì)量大的設(shè)備間、水箱間布置在低層，以減小地震作用的影響，避免鞭梢(端)效應(yīng)。豎向抗側(cè)構(gòu)件的剛度應(yīng)變化均勻，否則易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)薄弱層?！朵摻铐鸥咭?guī)》規(guī)定（參看P38圖2-33）：上部內(nèi)收H1/H>0.2時(shí)，宜B1/B>0.75；上部外挑時(shí)宜B/B1≥0.9，宜B1－B≤4m。底部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，框支層樓面應(yīng)有足夠的剛度，底部必須有足夠的間距適宜的落地剪力墻，以保證樓面荷載的可靠傳遞、剛度的合理變化。162．10．4建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則1、平面不規(guī)則：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則;樓面凹凸不規(guī)則;樓板不連續(xù)。1)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：周期比：

——結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期

——結(jié)構(gòu)以平動(dòng)為主的第一自振周期

A級建筑，應(yīng)≤0.9，B級建筑，應(yīng)≤0.85。嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；一般扭轉(zhuǎn)不規(guī)則172)樓面凹凸不規(guī)則：B/Bmax>0.3時(shí)3)樓板不連續(xù)：樓板處，b/B

≥50%，或樓板開洞率≥30%，或有較大錯(cuò)層。較大錯(cuò)層18

豎向不規(guī)則：結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度:K=層剪力/彈性層間位移；1)Ki<0.7Ki+1，或Ki≤0.8[(Ki+1+Ki+2+Ki+3)/3]，或Bi/Bi-1≤0.25(i≠n)；192)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)下傳，或在某層中斷；3)樓層層間受剪承載力變化過大

Qy,i<0.8Qy,i+120《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JCJ3—2002規(guī)定，高層建筑設(shè)計(jì)的總體原則（抗震概念設(shè)計(jì)的原則）：不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則（平面和立面）的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有必要的承載能力和變形能力；應(yīng)避免因部分破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承載能力；對可能的薄弱部位，應(yīng)采取有效措施予以加強(qiáng)。建筑抗震設(shè)防宜具有多道防線。豎向布置和水平布置宜采用合理的剛度和承載能力分布。應(yīng)避免因剛度的局部突變和結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ并具有較好的抗扭剛度；豎向布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)剛度均勻無突變。212.11變形縫——溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫溫度伸縮縫——使縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)自由伸縮。伸縮縫縫寬一般≥50mm，與防震縫合設(shè)時(shí)，縫寬滿足防震縫要求；沉降縫——使縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)自由沉降，沉降縫縫寬一般≥50mm，與防震縫合設(shè)時(shí)，縫寬滿足防震縫要求；防震縫——避免地震時(shí)，縫兩側(cè)建筑物的不一致變形甚至水平碰撞?？p寬應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)整體剛度的不同，隨建筑高度的增加區(qū)別計(jì)算，≥70mm。

結(jié)構(gòu)縫可以將復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解為若干簡單結(jié)構(gòu)，但縫也給結(jié)構(gòu)帶來如防水困難、材料消耗大等問題，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提倡盡量采用合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法、以及施工手段，避免設(shè)縫。221）溫度伸縮縫：基礎(chǔ)以下部分可以不斷開，不設(shè)溫度縫的措施：2）沉降縫：基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)均應(yīng)斷開。

剛性很大的基礎(chǔ)設(shè)縫不經(jīng)濟(jì)；設(shè)計(jì)、施工中采用措施調(diào)整沉降差異；采用不同的基礎(chǔ)形式調(diào)整沉降差、群房做在主體懸挑基礎(chǔ)上；施工后澆帶處理（另祥）。

溫度影響較大部位局部提高配筋率；頂層局部設(shè)溫度縫；陽光直射屋面加厚屋面隔熱保溫層，或架空通風(fēng)屋面施工后澆帶處理（另祥）。3）抗震縫：基礎(chǔ)以下部分可以不斷開。

抗震設(shè)防的建筑物，當(dāng)建筑的平面、層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異較大，或錯(cuò)層時(shí)設(shè)置。設(shè)縫時(shí)要有足夠?qū)挾确勒鹂p最小寬度。H<15mH>156度每增加5m7度每增加4m8度每增加3m9度每增加2m100mm100mm＋n×20mm23混凝土后澆帶

混凝土后澆帶的位置，特殊工藝要求應(yīng)由結(jié)構(gòu)師在設(shè)計(jì)中確定，其位置宜設(shè)在構(gòu)件（梁、板）彎、剪應(yīng)力均較小處。

混凝土后澆帶可處理由永久荷載引起的不均勻沉降問題，但帶內(nèi)砼必須待兩側(cè)結(jié)構(gòu)基本封頂即永久荷載的不均勻沉降基本完成后澆注。混凝土后澆帶也可減小季節(jié)性溫差的影響。

混凝土后澆帶是高層建筑中常用的一種施工工藝，帶寬常為800mm～1000mmm，貫通的后澆帶在施工期間將結(jié)構(gòu)分為獨(dú)立的幾部分，當(dāng)結(jié)構(gòu)平面尺寸較大時(shí)，縫可以曲折貫通。后澆帶內(nèi)的鋼筋可與帶兩側(cè)鋼筋同時(shí)綁扎，也將鋼筋先從兩側(cè)伸出，在帶內(nèi)砼澆注前再焊接或搭接；帶內(nèi)待其兩側(cè)砼澆注完近兩個(gè)月(≥30天)后澆注。混凝土后澆帶平面布置圖24設(shè)置后澆帶；局部加強(qiáng)配筋；施加預(yù)應(yīng)力；采用預(yù)制構(gòu)件或疊合結(jié)構(gòu)；解除約束，設(shè)置滑移層；采用膨脹劑補(bǔ)償混凝土的收縮；加強(qiáng)保溫隔熱措施等。增大伸縮縫間距的可靠措施25

采用可靠措施后，可適當(dāng)放寬伸縮縫的間距：

1)提高局部部位的配筋率

頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化較大部位；

2)頂層加強(qiáng)保溫隔熱措施

外墻設(shè)置外保溫層；

3)每30m～40m間距留出混凝土（施工）后澆帶等施工措施

后澆混凝土的施工溫度應(yīng)盡量與主體混凝土的施工溫度接近，設(shè)在對結(jié)構(gòu)受力影響較小的部位曲折通過；當(dāng)高層建筑與裙房之間不設(shè)沉降縫時(shí)，將后澆帶設(shè)在次邊跨內(nèi)；在混凝土中加入適宜的外加劑，補(bǔ)償混凝土的收縮。

4)降低甚至解除約束

梁底設(shè)滑移支座；局部設(shè)溫度縫……5)采用預(yù)制構(gòu)件或疊合結(jié)構(gòu)

6)施加預(yù)應(yīng)力

提高抗彎剛度或抗裂度，避免應(yīng)結(jié)構(gòu)開裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度的降低262.12基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)埋深D應(yīng)滿足建筑物的穩(wěn)定要求,避免傾覆。高層鋼筋砼建筑的主要基礎(chǔ)類型：筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。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H/12H/15樁基H/15H/18271、鋼筋砼筏形基礎(chǔ)：

筏形基礎(chǔ)也稱滿堂紅基礎(chǔ)，其底板有如船筏，剛度很大，對基底應(yīng)力有一定的協(xié)調(diào)能力。筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)剛性較好，樓層不太多，地基剛度較好的場地。底板厚度與跨度之比板底平均反力（kN/m2)受力情況t/l150~