同济大学 高层建筑 第一章 1.6要点.ppt

* 第一章 概论 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 现代高层建筑 结构体系分类 框架体系（含板柱体系） 剪力墙体系 全落地剪力墙体系 部分框支剪力墙体系 筒体体系 框筒体系 筒中筒体系 多筒体系 框架－剪力墙体系（含框架－筒体体系） 1、框架结构（由杆件—梁、柱组成） 框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构。 分类： 按照施工方法分 按承重体系分 ?? 现浇框架 横向承重 ????? 装配整体式 框架纵向承重 ??????? 装配式框架 双向承重 特点：结构布置灵活，较大的室内空间，使用方便。 缺点：抗震性能差，刚度低，地震中填充墙损坏严重，修复费用高。 适用范围：非抗震地区和层数较少的建筑，15～20层以下较适宜。 1.6 高层建筑的结构体系 受力变形特点： 框架结构的侧移一般由两部分组成： 1）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us； 2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形Ub； 3）当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。 1.6 高层建筑的结构体系 水平荷载下框架的变形 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 侧移曲线的特点 框架层间侧移自上而下逐层增大。这是由于地面运动使高楼受到的水平地震作用，沿房屋高度方向大体上是呈倒三角形的分布荷载，由此引起的框架楼层剪力自上而下累积而逐层加大，在底层达到最大值。 虽然框架的梁柱截面也是自上而下分段逐级加大，但梁柱抗弯刚度的增长率低于楼层的增长率，框架的层间侧移呈“剪切型变形”，使它的最小层间侧移发生在结构的顶部，最大层间侧移发生在结构的底层或底部几层（见图）. 1.6 高层建筑的结构体系 2、剪力墙结构体系 钢筋混凝土剪力墙结构是指用钢筋混凝土墙板来承受竖向荷载和水平荷载的空间结构，墙体亦同时作为维护和分隔构件。由于墙板截面其惯性矩大，整体性能好，因而剪力墙体系的侧向刚度是很大的，它能承担相当大的水平荷载。剪力墙结构体系的优点是抗侧能力强，变形小，抗震性能好。从经济上分析，剪力墙结构以30~40层左右为宜。 典型的剪力墙形式 1.6 高层建筑的结构体系 特点：结构刚度很大，空间整体性好，水平荷载作用下侧向变形小，用钢量较省，抗震性能好，剪力墙的间距取决于楼板跨度3～8m，适于小开间建筑，例如住宅、旅馆建筑，房间不外露梁柱棱角，整体美观，可以适用于较高的高层建筑 优点：①整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强； 　　　 ②抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形 能力。因而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。 缺点：平面布置不灵活，建筑空间分隔不自由，不能提供大 空间。结构自重大。 适用范围：适用于住宅、办公楼。 1.6 高层建筑的结构体系 受力变形特点： 在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱； 在水平荷载作用下，剪力墙则是下端固定、上端自由的悬臂柱。 注：1）剪力墙结构属于刚性结构，对于高宽比较大的剪力墙，侧向变形呈弯曲型。 2）剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 1.6 高层建筑的结构体系 框架—剪力墙结构 为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。 剪力墙 剪力墙 框架梁 框架梁 框架梁 剪力墙 剪力墙 框架—剪力墙结构平面图 1.6 高层建筑的结构体系 2、受力变形特点： 框架-剪力墙结构体系以框架为主，并布置一定数量的剪力墙，通过水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担大部分水平荷载，框架只承担较小的一部分。 注：在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型，层间侧移自上而下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是弯曲型，其层间侧移自上而下逐层减小。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介