高层建筑结构设计—第2章 抗侧力结构与布置.ppt

教学提示：本章介绍了高层建筑的重单体承与抗侧力结构单元的主要类型及其组成的各种常用结构体系，并对每种结构体系的特点作了相应的论述；结合国家现行相关规范对各种结构体系的布置原则作了比较系统地介绍，这些原则主要包括：房屋结构的最大适用高度及高宽比限值、结构的平面及竖向布置要求、变形缝的类型与设置、不规则结构的类型与确定；重点介绍了结构的抗震等级与抗震概念设计方面的内容，对高层建筑基础也作了简要介绍。 了解水平力对结构内力及变形影响， 熟悉不同结构体系的特点及适用范围， 熟悉结构总体布置的原则， 了解各种结构缝的处理， 地基基础选型。 2.1 高层建筑的承重单体与抗侧力结构单元 建筑结构的作用是承受建筑及结构本身的重量以及其它多种多样的荷载和作用，它是一个空间的结构整体。一般来说，建筑的上部结构由水平分体系和竖向分体系组成。水平分体系在能够承受局部竖向荷载作用的同时，尚需承受水平荷载并把荷载传给竖向分体系并保持其界面的结合形状。 竖向分体系在传递整个恒载的同时，将水平剪力传给基础。竖向分体系必须由水平分体系联系在一起以便有更好的抗弯和抗压曲能力。水平分体系作为竖向分体系的横向支撑将其联接起来，减小其计算长度并影响其侧向刚度及侧向稳定性。竖向分体系的间距也影响水平分体系的选型及布置。 建筑结构的基本构件有板、梁、柱、墙、筒体和支撑等，基本构件或其组合如柱、墙、桁架、框架、实腹筒、框筒等便是联系杆件和分体系的“桥梁”，它是建筑结构基本的受力单元，称作承重单体或抗侧力单元。 竖向承重单体或抗侧力结构单元是竖向或水平分体系的基本组成部分，它们的抗力是高层建筑结构分体系的抗力的基本组成单元。 高层建筑的抗侧力结构也就尤为重要了，这就要求结构工程师在设计高层建筑结构时认真选择结构体系并布置好结构的抗侧力单元。 2.2框架结构 当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称其为框架结构体系。它适用于多层及高度不大的高层建筑。 2.2.1框架结构特点 1)建筑特点 框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可做成需要较大空间的会议室、餐厅、办公室及工业车间、实验室等，加隔墙后，也可做成小房间。框架结构的构件主要是梁和柱，布置比较灵活;外墙用非承重构件，可使立面设计灵活多变。 2)结构特点 构件截面惯性矩小，结构侧向刚度较低，侧向变形大 侧移由两部分组成：梁柱弯曲产生的剪切型变形，柱轴向变形产生的弯曲型变形；侧移曲线呈剪切型。 2.2.2结构布置要点? ? 平面结构按两个正交主轴布置，规则，对称。柱距3－5m（小），7－8m（大），横向，纵向，双向承重均可。 抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架，梁柱刚结，保证整体性。 尺寸：柱网，梁截面一般不变，柱截面可调。 框架梁、柱中心线宜重合。 楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处，因为单元角部扭转应力大，受力复杂，容易造成破坏。 框架刚度沿高度不宜突变，以免造成薄弱层。 同一结构单元宜将框架梁设置在同一标高处，尽可能不采用复式框架，避免出现错层和夹层，造成短柱破坏。 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。 优点：耗能力强，变形能力大，平面灵活，传力明确 缺点：抗侧刚度小，变形大，高度受限 2.2.3 基础 框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁: 1)一级框架和IV类场地的二级框架; 2 )各柱基承受的重力荷载代表值差别较大; 3 )基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大; 4） 地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层; 5 ）桩基承台之间。 2.2.4典型框架柱网布置举例 典型框架柱网布置（一） 典型框架柱网布置（二） 2.3剪力墙结构 用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载并抵抗侧向力的结构，称为剪力墙结构。 2.3.1剪力墙结构特点 1.优点 侧向刚度大、空间整体性好、抗震性能好； 用钢量较省； 房间不露梁柱，整齐美观； 可以做成平面比较复杂、体形优美的建筑物； 2.3.2 结构布置要点 单片剪力墙为平面构件，双向布置，规则，对称，间距3－8m（板跨限制）。剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。 剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。 剪力墙的门窗洞口宜成列上下对齐布置，形成明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。抗震设计时，一、二