1、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與布置第1頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四1結(jié)構(gòu)體系：指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件的組成方式。高層建筑中基本的抗側(cè)力單元有框架、剪力墻、實(shí)腹筒(又稱井筒)、框筒及支撐。由這幾種單元可以組成多種結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻結(jié)構(gòu)(框架筒體結(jié)構(gòu))體系筒體結(jié)構(gòu)體系其他結(jié)構(gòu)形式，如：板柱剪力墻結(jié)構(gòu)、框架支撐(抗震墻板)結(jié)構(gòu)、豎向桁架結(jié)構(gòu)、核心筒加復(fù)合巨型柱結(jié)構(gòu)等。第2頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.1 框架結(jié)構(gòu)體系整幢結(jié)構(gòu)都由梁、柱組成，就稱為框架結(jié)構(gòu)體系(見圖2-1圖2-3)，有時(shí)稱為純框架結(jié)構(gòu)。由梁、柱構(gòu)件組

2、成的結(jié)構(gòu)稱為框架。第3頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.1.1 分類按材料不同分為：鋼、鋼筋混凝土、鋼骨(型鋼)混凝土、鋼管混凝土等。鋼筋混凝土框架按施工方法的不同，可分為：現(xiàn)澆框架、半裝配式框架、全裝配式框架等。2.1.2 框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)建筑平面布置靈活；立面設(shè)計(jì)靈活多變；（外墻是非承重構(gòu)件，立面可任意劃分）構(gòu)件類型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化。具有較好的抗震性能“延性框架”；梁柱截面慣性矩小，側(cè)向變形較大，限制了框架結(jié)構(gòu)的使用高度。以1520層以下為宜。第4頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.1.3 框架結(jié)構(gòu)的布置要求(1)承重框架的布置承重

3、框架指承受樓面豎向荷載的框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)承重方案有(見圖2-4)：橫向框架承重方案縱向框架承重方案縱橫向框架混合承重方案(2)結(jié)構(gòu)布置要求應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向框架；抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架；框架梁、柱中心線宜重合；結(jié)構(gòu)應(yīng)受力明確，構(gòu)造簡單；第5頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四框架結(jié)構(gòu)按抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)采用部分由砌體墻承重(框架結(jié)構(gòu)中的樓、電梯間及局部出屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房、樓梯間、水箱間等，應(yīng)采用框架承重，不應(yīng)采用砌體墻承重)；電梯井貼梁柱布置，不得獨(dú)立；填充墻應(yīng)位于框架平面內(nèi)，并受柱約束；現(xiàn)澆框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級，按一級抗震等級設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)低于C30；按二四級

4、和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)低于C20；現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜高于C40框架柱的混凝土強(qiáng)度等級，抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)不宜大于C60，抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)不宜大于C70；抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)布置少量鋼筋混凝土剪力墻時(shí)，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算應(yīng)考慮該剪力墻與框架的協(xié)同工作。第6頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.1.4 框架結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的受力變形特點(diǎn)(變形曲線)(1)柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生剪切型：下部的梁、柱內(nèi)力大，層間變形也大，愈到上部層間變形愈小。 (2)柱的軸向變形產(chǎn)生彎曲型：這種側(cè)移在上部各層較大，愈到底部層間變形愈小。(3)框架

5、結(jié)構(gòu)中第一部分側(cè)移是主要的，隨著建筑高度加大，第二部分變形比例逐漸加大，但合成以后框架仍然呈現(xiàn)剪切型變形特征 。第7頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系（見圖2-5、2-6）。墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分隔構(gòu)件。2.2.1 剪力墻的受力變形特點(diǎn) (1)在承受水平荷載作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。(2)剪力墻的水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。(3)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，以彎曲變形為主，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加。第8頁，共103頁，2022年，5月20日，0

6、點(diǎn)20分，星期四2.2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)(1)承載力要求容易滿足(截面尺寸大)。(2)整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小(現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu))，適合于建造較高的高層建筑(1030層，100140m)。(3)抗震性能好延性剪力墻結(jié)構(gòu)。(4)平面布置不靈活，(剪力墻的間距取決于樓板的跨度。一般情況下剪力墻間距為38m，適用于要求較小開間的建筑)。(5)結(jié)構(gòu)自重較大。 底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)(見圖2-7)第9頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的布置要求(1)結(jié)構(gòu)布置原則剪力墻應(yīng)沿結(jié)構(gòu)的主要軸線布置。剪力墻應(yīng)沿豎向貫通建筑物的全高

7、。剪力墻應(yīng)盡量布置得比較規(guī)則，拉通、對直。剪力墻的厚度應(yīng)按階段變化，每次厚度減少宜為50l00mm。剪力墻的洞宜上下對齊，成列布置洞口把墻體分成墻肢和連梁。(見圖2-8)。避免小墻肢（hw/bw3）(見圖2-8)。墻段的高寬比應(yīng)3(呈受彎工作狀態(tài))(見圖2-9)。每一墻肢的寬度不宜8m。第10頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四(2) 平面布置方案橫墻承重方案：樓板支承在橫向剪力墻上?？v橫墻承重方案：樓板直接支承在縱橫向墻上或通過進(jìn)深大梁傳遞。底層大空間剪力墻方案特點(diǎn)：框支墻上下剛度相差懸殊，不利抗震。要求：不允許單獨(dú)采用框支剪力墻?？刂平ㄖ镅馗叨确较虻膭偠茸兓?。落

8、地剪力墻的間距L應(yīng)滿足一定要求。提高轉(zhuǎn)換層附近樓蓋的強(qiáng)度及剛度。第11頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四(3) 剪力墻的數(shù)量 剪力墻的間距：3m7.2m剪力墻的厚度a.構(gòu)造要求(規(guī)范規(guī)定)： bw160mm220mm。短肢剪力墻hw/bw= 48，且bw300mm的剪力墻。一般剪力墻是指hw/bw8的剪力墻。異形柱 截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比hw/bw4的柱(剪力墻)。小墻肢墻肢截面高度與厚度之比hw/bw3的剪力墻。第12頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四b、墻肢軸壓比N限制：軸壓比的N定義：短肢剪力墻N限制：抗震

9、等級為一、二、三級時(shí)分別不宜大于0.45、0.50、0.55。一般剪力墻N限制：一、二、三級抗震等級的剪力墻，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過下表的限值。 第13頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四結(jié)構(gòu)基本自振周期：T1=(0.040.05)N，(N為層數(shù))。調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度的方法有：適當(dāng)減小剪力墻的厚度；降低連梁高度；增大門窗洞口寬度；對較長的墻肢設(shè)置施工洞，分為兩個(gè)墻肢。墻肢長度超過8m時(shí)，一般都應(yīng)由施工洞口劃分為小的墻肢。墻肢由施工洞分開后，如果建筑上不需要，可以用磚墻填充。c.結(jié)構(gòu)剛度判斷當(dāng)周期過短，地震力過大時(shí)，宜加以調(diào)整。第14頁，共103頁，2022年

10、，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻，使框架和剪力墻兩者結(jié)合起來，共同抵抗水平荷載，就組成了框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系 (如果把剪力墻布置成筒體，又可稱為框架筒體結(jié)構(gòu)體系) (見圖2-10) ?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)布置形式：1 框架與剪力墻(單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒)分開布置；2 在框架結(jié)構(gòu)的若干跨內(nèi)嵌人剪力墻(帶邊框剪力墻)；3 在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)分別布置框架和剪力墻；4 上述兩種或三種形式的混合。剪力墻將承擔(dān)大部分水平力(有時(shí)可達(dá)8090)，是抗側(cè)力的主體?？蚣苤饕袚?dān)豎向荷載，提供了較大的使用空間，同時(shí)也承擔(dān)少部分水平力。第15頁，共103頁，20

11、22年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.1 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系的變形特點(diǎn)(2)剪力墻則呈彎曲型變形；(3)當(dāng)兩者通過樓板協(xié)同工作，側(cè)向變形將呈彎剪型；(4)其上下各層層間變形趨于均勻。(1)框架本身在水平荷載作用下呈剪切型變形；第16頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 結(jié)構(gòu)布置要求框架剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置要注意以下方面問題：1）剪力墻數(shù)量；2）剪力墻的位置；3）框架、剪力墻的設(shè)置要求；4）剪力墻的間距。2.3.2.1 剪力墻數(shù)量(3)剪力墻的合理數(shù)量：兼顧抗震性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的要求在滿足側(cè)移和舒適度的前提下剪力墻盡量少。(1)當(dāng)每m2樓面平均剪力墻長度少于50mm

12、時(shí)，震害嚴(yán)重；多于150mm時(shí)，破壞極輕微，甚至無震害。(2)當(dāng)平均壓應(yīng)力=G/(Ac+Aw)1.2Mpa，壁率大于5000mm2/m2時(shí)，無震害。兩個(gè)條件均不滿足時(shí)，嚴(yán)重震害。第17頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四(4)剪力墻的合理數(shù)量確定的方法參考目前國內(nèi)實(shí)際工程中的剪力墻數(shù)量：(Aw+Ac)Af值或Aw/Af值大約在下表的范圍內(nèi)。 設(shè)計(jì)條件(Aw+Ac)/Af Aw/Af 7度，II類土 8度，II類土 3% 5% 4% 6% 2% 3% 3% 4%滿足軸壓比要求。由剛度特征值判定：Vf，maxV0在0.20.4之間較合適，相應(yīng)的值在1.12.2之間。由剪力墻截

13、面抗彎剛度確定第18頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四由自振周期T1和地震力判定基本自振周期大約在下式范圍內(nèi)：計(jì)算周期Tl =(0.090.12)n實(shí)際周期Tl=(0.060.08)n (考慮T=0.70.8，n為結(jié)構(gòu)層數(shù))比較適宜的地震系數(shù)值(FEk=G) 場 地烈 度7 度 8 度 9 度0.010.020.020.030.020.040.030.050.020.040.030.060.040.080.050.09 0.030.08 0.050.12 0.080.16 0.100.20當(dāng)自振周期和底部剪力偏離上述范圍太遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)的截面尺寸。第19頁，共10

14、3頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.2.2 剪力墻的位置(1)剪力墻布置，應(yīng)遵循“對稱、均勻、分散、周邊”的原則。(2)豎向荷載較大處。(3)建筑物端部附近。 (4)平面形狀變化處。(5)樓梯、電梯間等。第20頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.2.3 框架、剪力墻的設(shè)置要求(1)框架應(yīng)在各主軸方向均做成剛接。(2)剪力墻應(yīng)沿各主軸布置(在非抗震設(shè)計(jì)，層數(shù)不多的長矩形平面中，允許只在橫向設(shè)剪力墻)。(3)縱橫向剪力墻宜合并布置為L形、T形和H字形。(4)合理調(diào)整剪力墻的長度：每一道剪力墻(包括單片墻，小開口墻和聯(lián)肢墻)H/L宜大于3，單個(gè)墻肢長

15、度不宜大于8m。每一道剪力墻在底層承受的彎矩和剪力均不宜大于整個(gè)結(jié)構(gòu)底部剪力和傾覆力矩的40。第21頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.2.4 剪力墻的間距以限制LB比值作為保證樓蓋剛度的主要措施。JGJ32010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，以后簡稱高層規(guī)程，規(guī)定的剪力墻間距見下表。樓蓋形式非抗震 抗震設(shè)防烈度6、7度8度9度現(xiàn)澆5.0B， 60m4.0B， 50m3.0B， 40m2.0B， 30m裝配整體3.5B， 50m3.0B， 40m2.5B， 30m第22頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算要求抗震設(shè)

16、計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)水平力作用下結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法：1 框架部分承受的地震傾覆力矩不大于總地震傾覆力矩的10時(shí)，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中的框架部分應(yīng)按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)；2 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的1050時(shí)，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；第23頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.3.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算要求3 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50但不大于80時(shí)，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加，框架部分的抗震等級和

17、軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用；4 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的80時(shí)，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但其最大適用高度宜按框架結(jié)構(gòu)采用，框架部分的抗震等級和軸壓比限值應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用。當(dāng)結(jié)構(gòu)的層間位移角不滿足框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定時(shí)，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能分析和論證。第24頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.4 板柱剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)板柱剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)是指由鋼筋混凝土無梁樓板和柱(筒體)組成的結(jié)構(gòu)(見下圖)。第25頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.5 框架支撐(抗震墻板)結(jié)構(gòu)在鋼框架設(shè)置支撐斜桿，即為

18、支撐框架。由鋼框架及支撐框架共同承擔(dān)豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)稱為框架支撐結(jié)構(gòu)。用墻板代替鋼支撐，嵌入鋼框架中，成為框架抗震墻板結(jié)構(gòu)?？蚣苤谓Y(jié)構(gòu)有中心支撐框架、偏心支撐框架(見圖2-11、圖2-12) ?？蚣芸拐饓Π褰Y(jié)構(gòu)中墻板的類型有帶豎縫鋼筋混凝土墻板、帶橫縫鋼筋混凝土墻板、內(nèi)藏鋼支撐的鋼筋混凝土墻板、鋼板墻和帶豎縫的鋼板墻等。第26頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.6 筒體結(jié)構(gòu)2.6.1 筒體基本形式 筒體的基本抗側(cè)力單元有三種：(a)實(shí)腹筒 (b)框筒 (c)桁架筒實(shí)腹筒框筒桁架筒筒體的承重結(jié)構(gòu)形式有：框架-筒體結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu)等。第27頁，共103頁

19、，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 (1) 實(shí)腹筒：用剪力墻圍成的筒體稱為實(shí)腹筒(洞口很小)。 (2) 框筒：在實(shí)腹筒的墻體上開出許多規(guī)則排列的窗洞所形成的開孔筒體稱為框筒，它實(shí)際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體(圖2-13) ?？蛲矘?gòu)造柱中距為不宜大于4m，柱的截面長邊應(yīng)沿筒壁方向布置；橫梁高度不小于柱凈距的1/4；角柱面積約為其它柱面積的12倍；孔洞面積不大于立面面積的60%，洞口高寬比宜與層高和柱距之比值相近。框筒受力特點(diǎn)： 形成受拉翼緣框架和受壓翼緣框架。剪力滯后現(xiàn)象(圖2-14)：角柱軸力大于平均值，遠(yuǎn)離角柱的各柱力小于平均值 ；腹板框架各柱軸力分

20、布不是直線規(guī)律。剪力滯后現(xiàn)象愈嚴(yán)重，參與受力的翼緣框架柱愈少，空間受力特性越弱。第28頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 (3) 桁架筒：筒體的四壁是由豎桿和斜桿形成的桁架組成。采用若干個(gè)建筑層高作為桁架的節(jié)間距，以若干個(gè)建筑開間作為桁架的弦桿間距，形成巨型桁架，四片桁架圍成桁架筒；一般采用鋼結(jié)構(gòu)?？勺鳛楦邔咏ㄖ某兄亟Y(jié)構(gòu)，同時(shí)承受豎向荷載和水平力。 鋼桁架筒結(jié)構(gòu)的剛度大，比框筒結(jié)構(gòu)更能充分利用建筑材料，適用于更高的建筑。(見圖2-15) 、筒體受力特點(diǎn) 筒體最主要的特點(diǎn)是它的空間受力性能。在水平力作用下都可看成固定于基礎(chǔ)上的箱形懸臂 構(gòu)件；比單片平面結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)

21、剛度和承載力，并具有很好的抗扭剛度；第29頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四、筒體結(jié)構(gòu)布置方式（1）框架筒體結(jié)構(gòu)（圖2-10a）內(nèi)部實(shí)腹筒體(電梯井、樓梯間等)，外圍布置框架。 （2）筒中筒結(jié)構(gòu)(見圖2-16、2-17) 筒中筒結(jié)構(gòu)是上述筒體單元的組合，通常由實(shí)腹筒做內(nèi)部核心筒，框筒或桁架筒做外筒，兩個(gè)筒共同抵抗水平力作用， 筒中筒結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)在水平力作用下，外框筒以剪切型變形為主，內(nèi)筒以彎曲型變形為主，在樓蓋的作用下，兩者位移需協(xié)調(diào)，其側(cè)移曲線為彎剪型。在下部，核心筒承擔(dān)大部分剪力；在上部，剪力轉(zhuǎn)移到外筒。筒中筒結(jié)構(gòu)抗側(cè)、抗扭剛度大，層間變形均勻。外筒主要抵抗傾覆力

22、矩及扭距，內(nèi)筒主要抵抗水平剪力。在水平力作用下，外框筒也有剪力滯后現(xiàn)象。第30頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四筒中筒結(jié)構(gòu)的布置筒中筒結(jié)構(gòu)的高度不宜低于80m，高寬比不宜小于3。 筒中筒結(jié)構(gòu)的平面外形宜選用圓形、正多邊形、橢圓形或矩形等，內(nèi)筒宜居中。矩形平面的長寬比不宜大于2。內(nèi)筒的寬度可為高度的112115，如有另外的角筒或剪力墻時(shí)，內(nèi)筒平面尺寸可適當(dāng)減小。第31頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四（3）多筒體系束筒結(jié)構(gòu)(1)兩個(gè)以上框筒(或其他筒體)排列在一起成束狀西爾斯大廈(見圖2-18)。(2)束筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):束筒結(jié)構(gòu)的腹板框架數(shù)量較多，使

23、翼緣框架與腹板框架相交的角柱增加，大大減小剪力滯后，充分發(fā)揮筒體結(jié)構(gòu)的空間作用(見圖2-19)?？梢越M成較復(fù)雜的建筑平面形式。第32頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.7 框架核心筒結(jié)構(gòu)2.7.1 框架核心筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)周邊稀柱框架可以形成較大的使用空間及景觀視線。設(shè)置了加強(qiáng)層(水平伸臂桿件)的框架核心筒結(jié)構(gòu)具有與筒中筒結(jié)構(gòu)類似的抗側(cè)剛度，其建造高度可與之接近。2.7.2 框架核心筒結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(鋼筋混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒)；鋼結(jié)構(gòu)(鋼框架+內(nèi)鋼框筒或內(nèi)鋼支撐框架)；混合結(jié)構(gòu)由鋼構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件、組合構(gòu)件(鋼骨混凝土柱、鋼管混凝土柱等中的兩種及以上組

24、成的結(jié)構(gòu)）鋼框架+鋼筋混凝土核心筒；鋼骨混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒；鋼管混凝土柱+鋼或鋼筋混凝土梁+鋼筋混凝土核心筒(見圖2-202-22)第33頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.7.3 框核心筒結(jié)構(gòu)的受力變形特點(diǎn)在水平力作用下，框架核心筒結(jié)構(gòu)的受力變形特點(diǎn)類似于框架剪力墻結(jié)構(gòu)。外框架以剪切型變形為主，內(nèi)筒以彎曲型變形為主，在樓蓋的作用下，兩者位移需協(xié)調(diào)，其側(cè)移曲線為彎剪型。核心筒剛度大，是抗側(cè)力主體，承擔(dān)大部分剪力；而框架承擔(dān)的剪力較小。 為了增大周邊框架柱的軸力，提高框架柱的抵抗傾覆力矩及扭距，一般在核心筒與框架柱之間設(shè)置水平伸臂桿件。設(shè)置了水平伸臂桿件的框架

25、核心筒結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線(見圖2-23)。第34頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.7.4 框架核心筒結(jié)構(gòu)布置核心筒宜貫通建筑物全高。核心筒的寬度不宜小于筒體總高的112，當(dāng)筒體結(jié)構(gòu)設(shè)置角筒、剪力墻或增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件時(shí)，核心筒的寬度可適當(dāng)減小?？蚣?核心筒結(jié)構(gòu)的周邊柱間必須設(shè)置框架梁。核心筒或內(nèi)筒的外墻與外框柱間的中距，非抗震設(shè)計(jì)大于15m、抗震設(shè)計(jì)大于12m時(shí)，宜采取增設(shè)內(nèi)柱等措施。對高度不超過60m的框架-核心筒結(jié)構(gòu)，可按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第35頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四上海金茂大廈主樓結(jié)構(gòu)即采用了核心筒加外圈復(fù)合巨型柱的方案

26、，同時(shí)由3道強(qiáng)勁的鋼結(jié)構(gòu)外伸桁架將核心筒和復(fù)合巨型柱連成整體，以提高主樓的側(cè)向剛度。2.7.5 框架核心筒結(jié)構(gòu)的實(shí)例介紹(1)上海金茂大廈(見圖2-24)(2)深圳地王大廈(見圖2-25)(3)馬來西亞吉隆坡石油大廈雙塔(見圖2-26)(4)深圳賽格廣場(見圖2-27)(5)廣州中信廣場(見圖2-28)(6)大連遠(yuǎn)洋大廈(見圖2-29) 第36頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.8 巨形結(jié)構(gòu)2.8.1 巨形框架結(jié)構(gòu)(見圖2-302-32)巨形框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)(1)水平荷載主要由巨形框架承擔(dān)或由巨形框架和核心筒共同承擔(dān)。(2)次框架僅承受豎向荷載，并傳至巨形框架上，再

27、由巨形框架柱傳至基礎(chǔ)。2.8.2 巨形空間桁架結(jié)構(gòu)整棟結(jié)構(gòu)用巨柱、巨梁和巨型支撐等巨型桿件組成空間桁架，相鄰立面的支撐交匯在角柱，形成巨形空間桁架結(jié)構(gòu)?？臻g桁架可以抵抗任何方向的水平力，且水平力產(chǎn)生的層剪力由支撐斜桿的軸向力抵抗，可以最大限度地利用材料。巨形空間桁架結(jié)構(gòu)的典型實(shí)例：香港中國銀行大廈(見下圖2-33)。第37頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.9 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的用高度和高寬比最大適用高度規(guī)程中將混凝土高層建筑分為了兩級，即常規(guī)高度的高層建筑(A級)和超限高層建筑(B級)，分別給出了其適用的最大高度(pp3132表2-2、表2-3)。鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大

28、高度(pp33表2-4）鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(pp33表2-5）JGJ 3-2010、GB 50011-2010最大適用高度 2.9.2 高寬比限值為了宏觀控制結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定和承載力，下表2-3為各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的適宜高寬比范圍。規(guī)范限制了高層建筑的最大高寬比分別按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 、鋼結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)限制(pp3334表2-6表2-9) 。JGJ 3-2010、GB 50011-2010最大適用高度第38頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四表2-3 各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的適宜高度范圍第39頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2

29、.10 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用2.10.1 高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展動(dòng)力高層建筑的功能、形式、高度和空間利用的不斷發(fā)展，促使結(jié)構(gòu)形式、材料、組成和結(jié)構(gòu)體系的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。新材料的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，又給結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和創(chuàng)新創(chuàng)造了條件。在建筑師層出不窮的翻新方案下，結(jié)構(gòu)工程師必須響應(yīng)挑戰(zhàn)。第40頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.10.2 高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系發(fā)展過程 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)體系框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系框架體系框架支撐體系筒體體系巨型結(jié)構(gòu)體系第41頁，共103

30、頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四結(jié)構(gòu)體系發(fā)展過程 第42頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 始用年代 結(jié)構(gòu)體系和特點(diǎn) 1885 1889 1903 20世紀(jì)初 二次大戰(zhàn)后 20世紀(jì)50年代 20世紀(jì)60年代末和70年代初 20世紀(jì)80年代 20世紀(jì)80年代中期 磚墻、鑄鐵柱、鋼梁 鋼框架 鋼筋混凝土框架 鋼框架+支撐 鋼筋混凝土框架+剪力墻，鋼筋混凝土剪力墻，預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼框架+鋼筋混凝土核芯筒，鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 框筒，筒中筒，束筒，懸掛結(jié)構(gòu)，偏心支撐和帶縫剪力墻板框架 巨型結(jié)構(gòu)，應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)，隔震結(jié)構(gòu) 被動(dòng)耗能結(jié)構(gòu)，主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，混合控制結(jié)構(gòu)

31、結(jié)構(gòu)體系發(fā)展過程 第43頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.11 建筑體型和結(jié)構(gòu)總體布置2.11.1 結(jié)構(gòu)總體布置原則(1)滿足使用要求，便于施工(2)控制結(jié)構(gòu)高寬比H/B(3)選擇合理的結(jié)構(gòu)平面形狀(4)在地震區(qū)，盡可能采用對抗震有利的結(jié)構(gòu)布置形式(5)合理設(shè)縫第44頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.11.2 結(jié)構(gòu)平面布置要求(1)平面布置簡單、規(guī)則、對稱對抗震有利。(2)要使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合，以減少扭轉(zhuǎn)，通常偏心距e不宜超過垂直于外力作用線邊長的5。(3)剛度要均勻?qū)ΨQ，要注意鋼筋混凝土剪力墻的位置，也要注意磚填充墻的位

32、置。(4)凸出部分的尺寸不宜太大（pp3738 JGJ 3-2010相同）。(5)應(yīng)避免在拐角、端部等處布置樓電梯間。第45頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.11.3 結(jié)構(gòu)豎向布置要求(1)結(jié)構(gòu)豎向布置應(yīng)注意剛度均勻而連續(xù)，無突變。(2)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通。(3)抗震設(shè)防的高層建筑，豎向體型應(yīng)力求規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收（pp3738 JGJ 3-2010相同） 。(4)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化(框架結(jié)構(gòu)當(dāng)某樓層側(cè)向剛度小于上層時(shí)，不宜小于相鄰上部樓層的70，不宜小于相鄰上部三層平均值的80)。(5) A級高度高層建

33、筑的樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80，不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的65；B級高度高層建筑的樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力不應(yīng)小于其相鄰上一層受剪承載力的75。(6)高層建筑結(jié)構(gòu)宜設(shè)置地下室。(7)上下層結(jié)構(gòu)軸線布置或者結(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化時(shí)，要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。第46頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.12 結(jié)構(gòu)的“三縫”處理2.12.1 沉降縫及減少沉降危害的措施設(shè)置位置：所有可能產(chǎn)生不均勻沉降處。(1)土質(zhì)松軟，土層變化較大處。(2)基礎(chǔ)標(biāo)高相差過大，基礎(chǔ)類型不同，地基處理不同處。(3)房屋層數(shù)、高度、荷載或剛度變化過大處。(4)上

34、部結(jié)構(gòu)類型、體系不同處。(5)平面形狀變化處。 減少沉降危害的措施“放”設(shè)沉降縫，讓各部分自由沉降?！翱埂辈豢紤]永久設(shè)縫要求。 “調(diào)”在設(shè)計(jì)中采取措施，調(diào)整各部分沉降，減少其差異，降低由沉降差產(chǎn)生的內(nèi)力。第47頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四減小總沉降量及沉降差。當(dāng)土質(zhì)較好時(shí)，可加大埋深，利用天然地基，以減小沉降量。當(dāng)?shù)鼗缓脮r(shí)，可以用樁基。高低部分的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成整體，但在施工時(shí)將它們暫時(shí)斷開，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，已完成大部分沉降量(50以上)以后再澆灌連接部分的混凝土，將高低層連成整體。這種縫稱為后澆施工縫。這樣裙房與高層部分沉降一致，不必用沉降縫分開。這種方法

35、適用于地基土軟弱、后期沉降較大的情況。(1)利用壓縮性小的地基。(2)采用后澆施工縫(3)將裙房做在懸挑基礎(chǔ)上第48頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四2.12.2 伸縮縫及減小溫度收縮影響的措施減小溫度收縮影響的措施 (1)設(shè)后澆帶：見圖2-34 (2)設(shè)控制縫：人為控制其位置，使裂縫有規(guī)律的發(fā)生在對結(jié)構(gòu)和建筑影響最小的部位(3)局部設(shè)伸縮縫：在上面或下面幾層局部設(shè)縫(約14全高) (4)從布置及構(gòu)造方面采取措施減少溫度應(yīng)力的影響：屋頂采取有效的保溫隔熱措施；屋面做成高低錯(cuò)落的屋頂；外墻注意保溫隔熱措施；在溫度變化影響較大和對溫度應(yīng)力比較敏感的部位提高配筋率。如頂層、底

36、層、山墻、內(nèi)縱墻端開間。不要在長建筑物的端部設(shè)置剛度很大的縱向剪力墻；。第49頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四1目的：對布置不規(guī)則的建筑物避免造成震害。2、原則：不分則已，分則徹底。3要求：防震縫的最小寬度要求(pp41)： (1) 框架房屋，當(dāng)高度不超過15m時(shí)可采用100mm；當(dāng)超過15m時(shí)，6、7、8度和9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。 (2) 框架一剪力墻房屋的防震縫寬度可按第一款最后數(shù)值的70，剪力墻房屋的防震縫寬度可按第一款最后數(shù)值的50，同時(shí)均不宜小于100mm。 (3) 防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時(shí)，防震縫寬度按不利的體系考慮，并

37、按較低高度計(jì)算縫寬。 (4) 防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，地下室、基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫，但在防震縫處應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造和連接。2.12.3 防震縫第50頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四4設(shè)置位置：在房屋的下列部位應(yīng)設(shè)防震縫： (1) 建筑平面突出部分較長而又沒有采取加強(qiáng)措施處(如L形、T形、I形、H形、U形平面等)； (2) 房屋有錯(cuò)層，且樓面高差較大處； (3) 房屋各部分的剛度、高度及重量相差懸殊處。5避免設(shè)縫的方法 高層建筑設(shè)縫而縫的寬度不足時(shí)，在地震作用下便容易遭受破壞。第一要避免設(shè)縫，第二是如果必須設(shè)縫，就要給予足夠的寬度。避免設(shè)縫的方法是：（1）優(yōu)先采用平面布置簡單、長度

38、不大的塔式樓；（2） 在體型復(fù)雜時(shí)，采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的措施而不設(shè)縫。 第51頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 1、高層建筑中樓蓋的作用（1） 直接承受荷載（豎向荷載）；（2） 使各抗側(cè)力構(gòu)件協(xié)同工作（樓蓋將各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)連成整體，使之在水平荷載作用下變形一致，共同工作。）； （3） 分隔作用（沿高度方向分成若干層）。 2高層建筑對樓蓋的要求在層數(shù)多(如2030層以上，高度超過50m)的高層建筑中，要求： (1) 良好的水平剛度及整體性（協(xié)同工作要求）。 (2) 控制樓蓋高度。 (3) 減輕樓蓋的質(zhì)量。2.13 高層建筑樓蓋 第52頁，共103頁，2022年，5月20日

39、，0點(diǎn)20分，星期四(3)常用樓蓋類型梁板式樓蓋、密肋樓蓋、無梁樓蓋、非預(yù)應(yīng)力平板、預(yù)應(yīng)力平板等。(5)樓蓋結(jié)構(gòu)尺寸初估梁截面尺寸估計(jì)、板厚的估計(jì)(見表2-82-9)。(4)樓蓋選型原則房屋高度超過50m時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí)，8、9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；6、7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)可采用裝配整體式樓蓋，且應(yīng)符合相關(guān)要求。第53頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四表2-8梁截面高度與跨度之比(hb/l) 表2-9樓板的厚度與跨度之比(t/l)粱的種類 hbl單跨梁1

40、8112連續(xù)梁112115扁梁112118單向密肋梁118122雙向密肋梁122125懸臂梁 1618井字梁115120框支墻托梁 1517單跨預(yù)應(yīng)力梁112118多跨預(yù)應(yīng)力梁118120板的類型 t/l單向板125130單向連續(xù)板135140雙向板(短邊)140145懸挑板110112樓梯平臺 130無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板 140無柱帽無梁板(重載) 130有柱帽無粱板(輕載) 135第54頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四要求：（1）要求有承載力較大的、沉降量較小的、穩(wěn)定的地基：（2）有穩(wěn)定的、剛度大而變形小的基礎(chǔ)；（3）要防止傾覆和滑移，也要盡量避免由地基不均勻沉降引起的

41、傾斜。特點(diǎn)：高層建筑的基礎(chǔ)埋深應(yīng)當(dāng)大一些，這是因?yàn)椋?1)較深的土壤承載力大而壓縮性小，穩(wěn)定性較好。(2)基礎(chǔ)周圍的土壤有一定的嵌固作用，能提供部分水平反力。(3)減小地震反應(yīng)（在較深處的地震波幅值較小，接近地面幅值增大）。2.14 高層建筑的基礎(chǔ)第55頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四基礎(chǔ)類型高層建筑的基礎(chǔ)類型有：筏基、箱基和樁基等。基礎(chǔ)底面積的形心，應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)永久荷載的合力中心相重合。 4基礎(chǔ)埋深：高層規(guī)程中規(guī)定，基礎(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度，埋深由室外地坪至基底計(jì)算。 (1)一般天然地基，可取建筑物高度(室外地面至主體結(jié)構(gòu)檐口或屋頂板面的高度)的1/15； (2)樁基

42、礎(chǔ)，可取建筑高度的1/18，但樁長不計(jì)在內(nèi)； (3)巖石地基，埋深不受上述限制，但應(yīng)驗(yàn)算傾覆。必要時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算滑移。當(dāng)不滿足時(shí)，應(yīng)采取有效措施以確保建筑物的穩(wěn)固，如采用地錨等措施。第56頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四 5基礎(chǔ)底板厚度：基礎(chǔ)底板厚度t可由平均反力按下表確定。 平均反力f(kNm2) 受力狀況 t/l 150 200 單向 16 18 雙向 19 112 400 500 單向 13 14 雙向 14一l6第57頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四本章結(jié)束，謝謝聽講！第58頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-

43、1 框架結(jié)構(gòu)體系的常見布置形式第59頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-2 Pacific Park Plaza 公寓標(biāo)準(zhǔn)層平面第60頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-3 昆明工人文化宮第61頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-4 框架結(jié)構(gòu)承重方案橫向框架承重方案縱向框架承重方案縱橫向框架承重方案第62頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四第63頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-5 剪力墻結(jié)構(gòu)典型布置第64頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星

44、期四圖2-6 剪力墻結(jié)構(gòu)布置舉例上?；▓@飯店第65頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-7 底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)(平面)第66頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-7 底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)(立面)第67頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-8 剪力墻結(jié)構(gòu)布置第68頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-9 剪力墻的墻段第69頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-10 北京飯店第70頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-10 上海賓館第71頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-10 上海雁蕩大廈第72頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-11 中心支撐框架結(jié)構(gòu)第73頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-12 偏心支撐框架結(jié)構(gòu)第74頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-13 框筒結(jié)構(gòu)典型平面第75頁，共103頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)20分，星期四圖2-14 框筒結(jié)構(gòu)剪力滯后現(xiàn)象第76頁，共103頁，2022