第十章 多层及高层房屋课件.ppt

第十章 多层及高层房屋结构 第一节 多、高层房屋结构的组成 概念：多层和高层房屋建筑之间并没有严格的界线。根据房屋建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是对地震荷载的反应，大致可以12层(高度约40m)为界。 一、多高层房屋结构的类别 多、高层房屋钢结构，侧向荷载效应的影响处于突出地位，此为其建筑和结构设计的特点所在。 依据抵抗侧向荷载作用的功效分框架结构、框剪结构、筒体结构等三类。 1、框架结构：是最早用于高层建筑的结构类型，柱距宜控制在6～9m，次梁间距一般取3～4m。 优点：平面布置较灵活，刚度分布均匀，延性较大，自振周期较长，对地震作用不敏感； 缺点：侧向刚度一般小，常在30层以下较经济； 实例：美国休斯敦印第安纳广场大厦，高121m，29层，平面尺寸为43.7×43.7m，柱距约7.6m。 2、框剪结构： 在框架结构上设置适当的支撑或剪力墙（或二者同时设），就构成框剪结构。 这种结构体系可用于不超过40～60m的高层建筑。剪力墙即可以是钢筋混凝土结构，也可以是钢板结构。使用前者需采取一些构造措施，以避免地震时可能产生的应力集中破坏。后者可取8～9mm钢板制成，研究表明，在侧向刚度相同时，钢板剪力墙的框剪结构比框架结构用钢量少。 实例：上海锦江饭店分馆就采用了带支撑和钢板剪力墙的框剪结构。高153m，地上43层，平面尺寸32m×32m，柱距8m。 3、框筒结构 适用于90层以上的超高层建筑。 不设抗剪结构而将最外层框架柱加密（柱距常≤3m），并用深梁将其相互刚接，使外层框架在侧向荷载作用下，具有悬臂箱形梁的力学行为，这种由框架形成的筒体结构称为框筒结构。 为避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，常采用两个措施： 其一：控制框筒平面的长宽比不宜过大（框筒迎风面的长度超过45m时筒体效果显著降低）； 其二：加大框筒梁和柱的线刚度之比。 实例：原美国纽约世贸中心大厦，110层，高411m，平面为由240根柱子组成的正方形，柱距1.02m；内筒由中央电梯井的47根柱子组成；阵风作用下实测屋顶最大横向位移0.46，理论值为1.02m，约为高度的1/950。 4、束筒结构 各筒体之间共用筒壁的一束筒状结构组成，可以减缓框筒结构的剪力滞效应。 优点：可较灵活地组成平面形式，个筒体在不同高度中止时可获得丰富的立面造型；筒体不仅可用上述密柱深梁的钢结构形成，原则上亦可用钢筋混凝土筒体，后者常作内筒出现。 5、其他结构 ⑴悬挂结构； ⑵桁架筒体结构（大型支撑体系） 实例：香港中国银行大厦，高310m，70层，四根角柱为H型钢与混凝土的组合结构。 二、结构布置提要 1、平面布置 ⑴为了减少风压作用，多高层房屋应首选由光滑曲线构成的凸平面形式，以减小风载体型系数； ⑵尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式，以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动； ⑶避免以狭长形作平面形式，这种形状在风荷载作用下会产生严重的剪切滞后现象； ⑷当框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面长度比小于1.5，不能满足时，宜采用束筒结构； ⑸需抗震设防时，平面尺寸关系应符合下表的要求，表中相应尺寸的几何意义见下图。 2、结构竖向布置 ⑴抗震设防的高层建筑钢结构，在结构的竖向布置上尽量避免为竖向不规则结构； ⑵抗震设防的框架－支撑结构中，支撑宜连续布置。除底部楼层和外伸刚臂所在楼层外，支撑的形式和布置在竖向宜一致。 ⑶多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关，一般认为高宽比超过8时，结构效能不佳； ⑷高层建筑基础埋置较深，敷设地下室不仅起到补偿基础的作用，而且有利于增大结构抗侧倾的能力，因此高层钢结构宜设地下室。 第二节 楼盖的布置方案和设计 一、楼盖布置原则和方案 方案选择要满足：建筑设计要求，如楼盖厚度；较小自重；便于施工；有足够的刚度。 常用于多高层建筑的楼板有： ⑴现浇钢筋混凝土楼板； ⑵预制楼板表面做刚性面层（厚度不小于50mm，混凝土强度不低于C20，层内钢筋网不小于Φ6@200）； ⑶压型钢板组合楼板。 梁系布置： ⑴一般以框架梁为主梁，次梁以主梁为支承，间距小于主梁； ⑵次梁布置方式：等跨等间距布置和等跨不等间距布置。 梁系布置应考虑的因素： ⑴钢梁的间距要与上腹楼板类型相协调，尽量取在楼板的经济跨度内；例如对于压型钢板组合楼板，其适用范围为1.5～4.0m，而经济跨度范围为2～3m。 ⑵钢梁将竖向抗侧力构件连成整体，形成空间体系。为充分发挥整体空间作用，主梁应与竖向抗侧力构件直接相连； ⑶就竖向构件而言，其纵横两个方向均应有主梁与之相连，以保证两个方向的长细比不致相差悬殊。 ⑷抗倾覆要求竖向构件、尤其是外层竖向构件应具有较大的竖向荷载，梁系布置应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递到这些构件。 主次梁连接