多高層房屋結構設計

多高層房屋結構設計第1章：一般要求本課程僅限于多高層鋼筋混凝土結構。凡涉及具體數(shù)據，設計時請參照現(xiàn)行 有效的相關標準、規(guī)范（含地方標準）執(zhí)行。一、高度及高寬比1. 建筑高度自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的電梯機房、水箱、構 架等高度。2. 高層建筑10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及建筑高度大于 24m的 其他咼層民用建筑混凝土結構。3. 適用高度鋼筋混凝土高層建筑分為 A級高度和B級高度高層建筑，其中B級高度高層 建筑的最大適用咼度比A級咼度咼層建筑的最大適用咼度更咼，因此 B級咼度咼 層建筑的設計控制更為嚴格。A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）抗震設防烈度結構體系非抗震設計6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035一框架-剪力墻1501301201008050剪力墻全部落地剪力墻1501401201008060部分框支剪力墻1301201008050不應采用筒體框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墻11080705540不應采用B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）抗震設防烈度結構體系非抗震設計6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墻170160140120100剪力墻全部落地剪力墻180170150130110部分框支剪力墻15014012010080筒體框架-核心筒220210180140140筒中筒300280230170150平面和豎向不規(guī)則的結構，或出現(xiàn)其它有規(guī)定的不利情況，建筑的最大適用 高度應適當降低。具體限值應以現(xiàn)行有效的標準、規(guī)范（包括地方標準）為準。4. 適用的最大高寬比出于經濟方面的考慮，高層建筑應對高寬比進行控制鋼筋混凝土高層建筑結構適用的最大高寬比（m）抗震設防烈度結構體系非抗震設計6度、7度8度9度4 35 46 547 648 75框架5板柱-剪力墻6框架-剪力墻、剪力墻7框架-核心筒8筒中筒8二、高層建筑的特殊性1. 受力特點高層建筑高度大，自重大，對結構材料性能提出了更高要求；風荷載及地震 作用造成的側移與高度成四次方關系，傾覆彎矩與高度成三次方關系，因此對結 構體系提出了更高要求。2. 工程造價高層建筑由于承載力安全要求、舒適性要求、抗震防災要求以及裝飾效果等 要求，且建筑體量一般較大，工程造價高，因此對結構優(yōu)化設計提出了更高要求。3. 環(huán)境影響高層建筑一般人流量大、功能復雜，人流組織和疏散、物資供應、交通布局、 污物處理、廢氣排放等與功能環(huán)境有關的問題對設計提出了更高要求。4. 災害后果高層建筑在遭遇強烈地震、火災、爆炸等偶然事件時可能引發(fā)災難性后果， 因此高層建筑在抵御上述偶然事件方面對設計提出了更高的要求。三、高層鋼筋混凝土結構豎向體系1. 框架結構：由梁和柱為主要構件組成的承受豎向和水平作用的結構。 特點：容易形成較大功能空間，且建筑空間布置靈活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗側剛度較小，抗震性能較差，可建高度不大。2. 剪力墻結構：由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結構。特點：結構剛度大，可建高度大，抗震性能好。但建筑空間較受限制，難于形成通透性好的統(tǒng)一功能大空間。3. 框架-剪力墻結構：由框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用的結構。 特點：結構剛度大，可建高度大，抗震性能好，合理設計可以形成較大的功能空間。4. 板柱-剪力墻結構：由無梁樓板和柱組成的板柱框架與剪力墻共同承受豎向 和水平作用的結構。特點：易于形成較大的功能空間，天棚結構平整美觀，降低建筑層高，且建 筑空間布置靈活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗震性能相對較差，可建高 度受到限制。5. 筒體結構：由豎向筒體為主組成的承受豎向和水平作用的建筑結構。筒體 結構的筒體分剪力墻圍成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架圍成的框筒等?？蚣?核心筒體：由核心筒和外圍的稀柱框架組成的筒體結構； 筒中筒結構：由核心筒與外圍框筒組成的筒體結構； 成束筒結構：由若干框筒組成的多筒結構。特點：各類筒體結構平面較規(guī)則，兩個方向的幾何尺寸較接近，抗側剛度大， 抗震性能好，可建高度更大。IIIIIIIIIII IIII T"IIIIIIIIII I IIIIMr ii Mf ":ii；il II III IIIIIIII11IIIIII II IIIIH II II II II II J iI III II II II II II Hr!III ii II iiII11-ILII11Il11L一 !J_i JLJt一“ 廠 ITT*出B i LJmJ-r 訂；r寓匸一 二 二 二一z=一內赧排護補 井.旅散刪等 （縱齟了簡 體上的洞口）5I pIII!K51 （否桿杠w）四、高層鋼筋混凝土結構水平體系樓蓋和屋蓋結構是高層建筑結構的水平結構體系。水平結構體系的作用：1. 承擔豎向重力荷載，并傳遞至相關豎向結構單元；2. 協(xié)調各豎向抗側結構的水平變形，迫使具有不同抗側剛度的豎向抗側結構 協(xié)同變形，共同受力。為達到協(xié)同受力的目的，樓、屋蓋結構必須具有足夠的平面內強度和剛度 （- 般稱剛性樓蓋假定），因此需要對樓蓋結構平面的長度（長寬比）、凹進凸出、開 洞和最小樓板寬度等問題進行限制。五、高層建筑結構概念設計要求建筑抗震概念設計：根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設 計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。高層建筑結構應注重概念設計，重視結構的選型和平面、立面布置的規(guī)則性， 加強構造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。在抗震設計 時，應保證結構的整體抗震性能，使整體結構具有必要的承載能力、剛度和延性。六、高層建筑結構體系的一般要求以下各條體現(xiàn)了概念設計要求1. 應具有必要的承載力、剛度和延性；2. 應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載，風荷 載和地震作用的能力；3. 對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取有效的加強措施；4. 結構的豎向和水平布置宜使結構具有合理的剛度和承載力分布，避免因剛 度和承載力局部突變或結構扭轉效應而形成薄弱部位。5. 抗震設計時宜具有多道防線。七、高層建筑結構平面布置結構平面布置應考慮規(guī)則性要求。不規(guī)則的結構平面可能導致地震作用下的 嚴重扭轉，或因局部受力過大（應力集中）而產生嚴重震害。1. 平面規(guī)則性的一般要求：（1）平面宜簡單、規(guī)則、對稱、減少偏心；（2）平面長度不宜過長，長寬比L/B應進行控制，符合限值規(guī)定；（3）平面突出部分的長度I不宜過長，突出寬度b不宜過小，丨/Bmax和l/b宜 符合限值規(guī)定；（4）建筑平面不宜采用角部重疊或細腰形平面布置。匕丨匸字潘平頁（c） L r I平面尺寸及突出部位尺寸的比值限制設防烈度L/BL/Bmaxl /b6、7度<6.0<0.35<2.08、9度<5.0<0.30<1.52. 平面規(guī)則性的指標控制(1) 位移比結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、超過A 級高度的混合結構及復雜高層建筑不宜大于該平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.4倍。(2) 周期比結構扭轉為主的第一自振周期 Tt與平動為主的第一自振周期 T1之比，A級高 度高層建筑不應大于0.9, B級高度高層建筑，超過A級高度的混合結構及復雜高 層建筑不應大于0.85.(3) 樓板面內剛度的控制考慮凹入或開洞影響后，樓板有效寬度不宜小于該層樓面寬度的50%;樓板開洞總面積不宜超過樓層面積的 30%扣除凹入或開洞影響后，樓板在任一方向的最小凈寬不宜小于5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬不應小于2m。3. 結構縫的設置結構過長可設置伸縮縫；基礎形式截然不同時可以設置沉降縫；結構平面不 規(guī)則或體型復雜時可設置防震縫。以上結構縫簡稱三縫。(1) 三縫的設置形式伸縮縫沿房屋全高設置，地下室、基礎可不設縫；沉降縫應將縫兩側的地下室、基礎斷開，并沿房屋全高設置；防震縫沿房屋全高設置，地下室、基礎可不設縫，但在與上部防震縫對應處 應加強構造和連接。有抗震設防要求時，伸縮縫和沉降縫的縫寬均應符合防震縫的要求。(2) 防震縫的寬度要求