兰州理工大学土木工程学院房屋建筑钢结构设计课件第四章第一节 多、高层房屋结构的组成.ppt

第 4 章 多层及高层房屋结构 什么是多、高层钢结构？ 多层和高层房屋建筑之间无严格的界线；大致可以12层(高度约40m)为界； 4.1 多高层房屋结构的组成 内容： 4.1.1 多高层房屋结构的类别 4.1.2 结构布置提要 4.1.1 多高层房屋结构的类别 常见类型：框架结构、框剪结构、筒体结构（筒中筒结构和束筒结构） 框架结构 柱距宜控制在6～9m范围内次梁间距一般以3～4m为宜，但由于侧向刚度小，一胶在不超过30层时比较经济。 框剪结构 在框架结构设置支撑或剪力墙就构成框剪结构。 在侧向荷载的作用纯框架结构的侧向位移呈所谓的剪切变形模式．而抗剪结构则呈所谓的弯曲变形模式，二者组合而成的框剪结构具有双重设防的优点。 框筒结构 束筒结构 钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（m） 芯筒结构（亦称悬挂结构） 结构特点： 打破了密柱深梁对建筑设计的桎梏； 实现优势互补（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势）； 通常设置一些称为帽桁架和腰桁架的水平桁架。 支撑框筒结构或桁架筒体结构 结构组成： 用加支撑的外围框架代替框筒结构 结构特点： 解决了密柱深梁的问题 支撑系统覆盖了整个建筑物表面，又称为大型支撑体系， 较框筒结构更为优越的抗侧力体系 多层房屋的抗侧力结构 4.1.2 结构布置提要 影响扭转的主要因素 结构是否会在水平荷载下出现扭转，不仅和平面图上 外形是否对称有关，还和抗侧力构件设置部位有关。抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近。偏心率是度量抗侧力构件布置状况的力学参量： 平面不规则结构的定义 任一层的偏心率大于0.15时； 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％； 楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50％； 抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两个互相垂直的主轴。 防震逢设置问题 防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰撞的破坏后果是严重的； 高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防震缝的合理设置是困难的； 因此高层建筑一般不宜设置防震缝； 高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝； 地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，作较精确的地震分析，并采取相应的措施提高其薄弱部位和构件的抗震能力。 结构竖向布置原则 使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近重合； 各层的刚度中心应接近在同一竖直线上； 要强调建筑开间、进深的尽量统一； 多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关，应满足限值。 竖向布置不规则结构的定义 楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降代超过50% 相邻楼层质量之比超过1.5 立面收进尺寸的比例为L1/L 0.75 竖向抗侧力构件不连续 任一楼层抗侧力构件的总剪承载力 小于其相邻上层的80％ 基础埋深 基础埋深的定义： 从室外地坪或通长采光井底面到承台底部或基础底部的深度 1）采用天然地基时，不宜小于H／15 2）采用桩基时，不宜小于H／20 H ：室外地坪至屋顶檐口的高度 注：当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。 * * 主要内容： 4.1 多、高层房屋结构的组成 4.2 楼盖的布置方案和设计 4.3 柱和支撑的设计 4.4 多、高层房屋结构的分析 和设计计算 施工周期短 抗震性能好 环保型建筑 工业化程度高 质量轻 主要优点 内容提示 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 框架结构 主要优点 设置支撑 二者也可以都设置 设置剪力墙 用于地震区时，具有双重设防的优点 可用于不超过40～60层的高层建筑 钢筋混凝土结构:需采取构造措施 钢板结构 剪力墙： 适用范围：适用的建筑高度可超过90层 结构组成 内 筒：剪力墙 主要承受竖向荷载 外筒体：密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚接，形 主要成一个悬臂筒（竖直方向） 承受侧向荷载 横 隔：刚性楼面结构。 重要概念：在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的剪切变形，即剪力滞后（ Shear Lag ） 由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应) 可较灵活地组成平面形式 钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现) 可将各筒体在不同的高度中止 密柱深梁的钢结构筒体 筒体 结构种类 结构体系 非抗震设防 抗震设防烈度 钢结构 框架-支撑（剪力墙板） 各类筒体 110 260 360 110 220 300 90 200 260 50 140