高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及關(guān)鍵部位第1頁/共83頁高層建筑案例時(shí)代華納中心大樓（TimeWarnerCenter）建筑師：斯基德莫爾后代大衛(wèi)，歐文斯與美林律師事務(wù)所

位置：哥倫布環(huán)島10號(hào)位于中央公園西南方、面向哥倫布圓環(huán)始建：2003

高度：225米，55層

類型：辦公建筑第2頁/共83頁高層建筑案例WaterviewTower建筑師：+Teng&Associates,Inc

位置：芝加哥高度：319米，地上90層，地下4層結(jié)構(gòu)：castinplaceconcrete功能：2-11層為車庫（矩形）中部為酒店（矩形）

29層退出屋頂花園

上部為住宅第3頁/共83頁東京蠶繭辦公樓(ModeGakuenCocoonTower)建筑師：TangeAssociates

位置：東京概念：“蠶繭”，在卵狀的外形里是學(xué)生成長(zhǎng)的空間高度：203.7米，層數(shù)：50結(jié)構(gòu)：castinplaceconcrete功能：三個(gè)學(xué)校：東京時(shí)尚學(xué)校（ModeGakuen）東京IT數(shù)碼學(xué)校（HALTokyo）醫(yī)學(xué)護(hù)理學(xué)校（ShutoIko）這座垂直的校園可供1萬名學(xué)生使用，其3層中庭被稱作“學(xué)生客廳”，多用途的走廊也是學(xué)生相互交流的場(chǎng)所。大廈的樓層布局很簡(jiǎn)單。三塊矩形的教室區(qū)圍繞著內(nèi)核旋轉(zhuǎn)120度角。從1層到50層，這些矩形教室區(qū)以曲線排列。內(nèi)核中有升降梯、樓梯和升降機(jī)井。“學(xué)生客廳”位于教室之間，面朝東、西南和西北三個(gè)方向。地層種植的植物帶來了天然的氣息，橢圓的外形纏繞在鋁制幕墻內(nèi)，從每一層來看都很悅目。高層建筑案例第4頁/共83頁高層建筑案例第5頁/共83頁高層建筑案例建筑師：

MAD建筑事務(wù)所

高度：385米該“城市森林”的設(shè)計(jì)方案由MAD建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)，位于中國重慶。設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感來源于國畫中的多山的景觀。這座高聳的商業(yè)大樓每層樓都為抽象的曲線形，大樓中心有一個(gè)圓柱體結(jié)構(gòu)，每層樓都由玻璃包圍作為墻體結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)增加了建筑的透明性，同時(shí)使得每層樓看起來好像懸浮于下面一層之上。建筑總體設(shè)計(jì)結(jié)合綠色的空間和廣闊的城市景色，將自然帶入到這個(gè)大都市之中。重慶“城市森林”第6頁/共83頁高層建筑案例天津中鋼國際廣場(chǎng)建筑師：

MAD建筑事務(wù)所

高度：358米樓層：88層預(yù)計(jì)竣工時(shí)間：2012年

第7頁/共83頁天津中鋼國際廣場(chǎng)高層建筑案例第8頁/共83頁天津中鋼國際廣場(chǎng)高層建筑案例第9頁/共83頁建筑師：美國SOM建筑事務(wù)所

建筑有效高度：339.250m

最高屋頂高度：381.250m

天線頂標(biāo)高：450.000m

樓層使用情況：

B4-B2停車、酒店后勤

B1非機(jī)動(dòng)車停車、酒店后勤、設(shè)備用房

B1夾層餐飲、食品店、酒店后勤、設(shè)備用房、觀光大堂

1F頂級(jí)商務(wù)大堂、酒店大堂、宴會(huì)廳、奢侈品商業(yè)中心、商業(yè)中庭

2F-5F奢侈品商業(yè)中心

6F商業(yè)中心、宴會(huì)廳、電影院

7F會(huì)議廳、宴會(huì)廳

8F-9F健身中心、游泳池、室外花園、ＳＰＡ

10F辦公

11F-12F避難層、設(shè)備層

15F-41F超５Ａ甲級(jí)寫字樓

42F-43F設(shè)備用房

45F-46F空中大堂/餐廳

47F咖啡吧

48F酒店后勤

49F-71F六星級(jí)洲酒店客房

72F觀光層

73F,75F設(shè)備層

76F-77F中餐廳

78F-79F特色西餐廳

80F-81F總統(tǒng)套房

82F綠地

83F水箱層

85F-86F機(jī)房

87-89F燈塔

塔尖

南京綠地廣場(chǎng)紫峰大廈高層建筑案例第10頁/共83頁天津環(huán)球金融中心功能：寫字樓、六星級(jí)酒店、豪華公寓、酒店式公寓和頂級(jí)商業(yè)配套位置：項(xiàng)目距天津?yàn)I海國際機(jī)場(chǎng)車程30分鐘，距天津火車站及未來的京津高鐵步行5分鐘，毗鄰大沽北

路、張自忠路等城市主干道，寫字樓東側(cè)是未來地鐵2、3號(hào)線交匯處，酒店中軸正對(duì)城市景觀哈

密道綠軸?？偨ㄖ娣e：約60萬平方米總投資：預(yù)計(jì)約50多億元建筑師：美國SOM建筑事務(wù)所

高度：337米樓層：地上75層，地下4層高層建筑案例第11頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)通常以建筑的高度和層數(shù)兩個(gè)指標(biāo)來判定，但世界范圍內(nèi)目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。1）國外：

（1）美國規(guī)定：高度為22~25m以上或7層以上建筑為高層建筑；（2）英國規(guī)定：高度為24.3m以上的建筑為高層建筑；（3）日本規(guī)定：8層以上或高度超過31m的建筑為高層建筑。2）我國：

（1）《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

GBJ50045-2002和規(guī)定：≥10層的居住建筑（包括首層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的住宅）或≥24m的公共建筑。

（2）《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）規(guī)定：≥10層或≥28m；（3）《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）超高層建筑最初來源于日本，1995年出現(xiàn)英文詞條Super-tallbuilding；沒有明確的分界線和規(guī)定，一般泛指某個(gè)國家和地區(qū)內(nèi)較高的高層建筑；通常將高度超過100m或?qū)訑?shù)在30層以上的高層建筑稱為超高層建筑。第12頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定性因素

1）豎向荷載產(chǎn)生軸向壓力與結(jié)構(gòu)高度的一次方成正比；

2）水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩以及軸力與高度的二次方成正比。第13頁/共83頁2、側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)

1）結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的側(cè)移

ut與結(jié)構(gòu)高度

H的四次方成正比；

2）結(jié)構(gòu)的側(cè)移與結(jié)構(gòu)的使用功能和安全有著密切的關(guān)系；過大側(cè)移會(huì)使人產(chǎn)生不安全感；使填充墻和主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或損壞，影響正常使用；因P-△效應(yīng)而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力，甚至破壞。

3）必須選擇可靠的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)不僅具有較大的承載力，而且還應(yīng)具有較大的側(cè)向剛度。高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第14頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)3、軸向變形的影響在設(shè)計(jì)中不容忽視

1）豎向荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)軸向變形對(duì)其內(nèi)力及變形的影響;2)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度和樓面標(biāo)高會(huì)產(chǎn)生較大的影響；Houston75層的某商業(yè)大廈，采用剪力墻和鋼柱混合體系，由于鋼柱負(fù)荷面積大，其底層鋼柱壓縮變形比墻多260mm。第15頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)3）水平荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)軸向變形對(duì)其內(nèi)力及側(cè)移的影響

水平荷載作用下，使豎向結(jié)構(gòu)體系一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向壓縮，另一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向拉伸，從而產(chǎn)生整體水平側(cè)移。表中為某剪力墻的計(jì)算結(jié)果。

由表可知，結(jié)構(gòu)層數(shù)越高，軸向變形所產(chǎn)生的影響越大。第16頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第17頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)4、延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)

1）延性表示構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。

2）延性系數(shù)μ：用來衡量延性的大小。

3）結(jié)構(gòu)的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小，即決于結(jié)構(gòu)延性的大小。

4）為了保證結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，除承載力、剛度外，還需要有較好的延性?？赏ㄟ^加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施來保證。第18頁/共83頁5、結(jié)構(gòu)材料用量顯著增加

1）對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，隨高度增大，材料用量增大較多。

2）特別是水平荷載對(duì)材料用量影響較大。

3）結(jié)構(gòu)方案對(duì)材料用量影響很大，水平力作用下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

如筒體結(jié)構(gòu)可使結(jié)構(gòu)用鋼量大幅度減小，高381m的帝國大廈，采用平面框架結(jié)構(gòu)體系，用鋼量為206kg/m2，采用筒體結(jié)構(gòu),高344m的約翰.漢考克大廈用鋼量?jī)H為146kg/m2，高443m的西爾斯大廈用鋼量?jī)H為161kg/m2。高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第19頁/共83頁高層建筑的結(jié)構(gòu)類型和體系1、砌體結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：取材容易、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉；缺點(diǎn)：脆性材料，其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度均較低，抗震性能較差；配筋砌體可改善砌體的受力性能，但較少用于高層。公元524年的河南嵩岳寺塔(15層簡(jiǎn)筒結(jié)構(gòu)，高50m)；公元704年的西安大雁塔(7層磚木結(jié)構(gòu)，總高64m)；

公元1055年的河北定縣料敵塔(11層筒體結(jié)構(gòu)，高82m)

按使用的材料，高層建筑可采用砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)等類型。第20頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的類型和體系2、混凝土結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：取材容易、良好耐久性和耐火性、承載能力大，剛度好、節(jié)約鋼材、降低造價(jià)、可模性好；缺點(diǎn)：自重大、構(gòu)件截面較大、施工工序復(fù)雜、建造周期較長(zhǎng)且受季節(jié)的影響；應(yīng)用情況：我國絕大多數(shù)高層建筑都是采用混凝土結(jié)構(gòu)，今后仍將是高層建筑發(fā)展的主流。

最早混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，是1903年在美國辛辛那提建造的因格爾斯大樓，16層，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑為香港中環(huán)廣場(chǎng)達(dá)78層374m、其次是平壤柳京飯店達(dá)105層300m

第21頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)的類型和體系3、鋼結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：材料強(qiáng)度高、截面小、自重輕、塑性和韌性好、制造簡(jiǎn)便、施工周期短、抗震性能好；缺點(diǎn)：用鋼量大、造價(jià)高、防火性能差、剛度差；

應(yīng)用情況：采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑不斷的增多；美國、日本等從鋼結(jié)構(gòu)起步建造高層建筑的國家已轉(zhuǎn)向發(fā)展混凝土結(jié)構(gòu)。目前世界上最高的鋼結(jié)構(gòu)建筑為美國芝加哥西爾斯大廈，110層、高443m。芝加哥西爾斯大廈(SearsTower)，110層，高443m，鋼結(jié)構(gòu)第22頁/共83頁高層建筑的結(jié)構(gòu)類型和體系第23頁/共83頁高層建筑的結(jié)構(gòu)類型和體系

定義：鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)（1）組合結(jié)構(gòu)：將鋼骨放在構(gòu)件內(nèi)部，外部，采用外包或內(nèi)填混凝土，稱為鋼骨混凝土或鋼管混凝土。（形成組合構(gòu)件）（2）混合結(jié)構(gòu)：指由鋼構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件或鋼骨混凝土組合構(gòu)件一起組成的空間結(jié)構(gòu)。（形成混合結(jié)構(gòu)）

4、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)

不僅具有鋼結(jié)構(gòu)自重輕、截面尺寸小、施工進(jìn)度快、抗震性能好等特點(diǎn)，同時(shí)還兼有混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、防火性能好、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。近年來，這種結(jié)構(gòu)形式逐漸增多，而且發(fā)展前景非常好。第24頁/共83頁

高層建筑的基本抗側(cè)力單元有框架、剪力墻、框剪、筒體等，由它們可以組成多種結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)

框架-核心筒結(jié)構(gòu)

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)類型和體系第25頁/共83頁分類：按施工方法不同，框架結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式三種。在地震區(qū)，多采用梁、柱、板全現(xiàn)澆或梁柱現(xiàn)澆、板預(yù)制的方案；在非地震區(qū)，有時(shí)可采用梁、柱、板均預(yù)制的方案。

框架結(jié)構(gòu)體系：房屋結(jié)構(gòu)均由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接而構(gòu)成。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架結(jié)構(gòu)第26頁/共83頁受力變形特點(diǎn)：框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移一般由兩部分組成：

1）水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形，形成框架結(jié)構(gòu)的整體剪切變形Us；2）由水平力引起的傾覆力矩，使框架柱產(chǎn)生軸向變形（一側(cè)柱拉伸，另一側(cè)柱壓縮）形成框架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形Ub；3）當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時(shí)，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。注：框架結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：

1）優(yōu)點(diǎn)：建筑平面布置靈活，能獲得大空間（特別適用于商場(chǎng)、餐廳等）也可按需要隔成小房間；建筑立面容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕；計(jì)算理論比較成熟；在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。2）缺點(diǎn)：側(cè)向剛度較小，水平荷載作用下側(cè)移較大，有時(shí)會(huì)影響正常使用；如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大，則水平荷載作用下的側(cè)移也較大，而且引起的傾覆作用也較大。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制房屋的高度和高寬比。（以15~20層以下為宜）第27頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖第28頁/共83頁整截面墻聯(lián)肢墻壁式框架整體小開口墻高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第29頁/共83頁1）整截面墻：

幾何判定：（1）剪力墻無洞口；（2）有洞口，墻面洞口面積不大于墻面總面積的16%，且洞口間的凈距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長(zhǎng)邊尺寸。

受力特點(diǎn)：可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件。

整截面墻高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第30頁/共83頁2）整體小開口墻：

幾何判定：（1）洞口稍大一些，且洞口沿豎向成列布置，（2）洞口面積超過墻面總面積的16%，但洞口對(duì)剪力墻的受力影響仍較小。受力特點(diǎn)：在水平荷載下，由于洞口的存在，墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲，其截面應(yīng)力可認(rèn)為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成，截面變形仍接近于整截面墻。

整體小開口墻高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第31頁/共83頁3）聯(lián)肢墻：

幾何判定：沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡(jiǎn)化為若干個(gè)單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成。

受力特點(diǎn)：連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。

聯(lián)肢剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第32頁/共83頁4）壁式框架：

幾何判定：當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對(duì)較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。受力特點(diǎn)：與框架結(jié)構(gòu)相類似。壁式框架高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第33頁/共83頁高層結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)：在豎向荷載作用下，剪力墻是受壓的薄壁柱；在水平荷載作用下，剪力墻則是下端固定、上端自由的懸臂柱。注：1）剪力墻結(jié)構(gòu)屬于剛性結(jié)構(gòu)，對(duì)于高寬比較大的剪力墻，側(cè)向變形呈彎曲型。2）剪力墻結(jié)構(gòu)水平承載力和側(cè)向剛度均很大，側(cè)向變形較小。優(yōu)缺點(diǎn)：1）優(yōu)點(diǎn)：剪力墻結(jié)構(gòu)水平承載力和側(cè)向剛度均很大，側(cè)向變形較?。环块g墻面及天花板平整，層高較小，特別適用于住宅、賓館等建筑。（結(jié)構(gòu)高度：幾十米~100多米）2）缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)自重較大；建筑平面布置局限性大，較難獲得大的建筑空間（一般剪力墻間距3~8m）。第34頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)框支剪力墻結(jié)構(gòu)：

1）框支剪力墻結(jié)構(gòu)將剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的底層或底部幾層做成框架，這種結(jié)構(gòu)亦稱為帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)。

2）破壞特點(diǎn)：帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)在其轉(zhuǎn)換層上、下層間側(cè)向剛度發(fā)生突變，形成柔性底層或底部，在地震作用下易遭破壞甚至倒塌。

3）布置原則：在底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中，一般應(yīng)把落地剪力墻布置在兩端或中部，并將縱、橫向墻圍成筒體；另外，還應(yīng)采取增大墻體厚度、提高混凝土強(qiáng)度等措施加大落地墻體的側(cè)向剛度，使上、下部側(cè)向剛度差別盡量小。（上部可采用短肢剪力墻）

第35頁/共83頁短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

：這種結(jié)構(gòu)體系一般是在電梯、樓梯部位布置剪力墻形成筒體，其他部位則根據(jù)需要，在縱橫墻交接處設(shè)置截面高度為２ｍ左右的Ｔ、十、Ｌ形截面短肢剪力墻，墻肢之間在樓面處用梁連接，并用輕質(zhì)材料填充，形成使用功能及受力均較合理的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。（在小高層中應(yīng)用很廣）高層建筑結(jié)構(gòu)體系之抗震墻結(jié)構(gòu)第36頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架-剪力墻結(jié)構(gòu)為了充分發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活和剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大的特點(diǎn)，當(dāng)建筑物需要有較大空間，且高度超過了框架結(jié)構(gòu)的合理高度時(shí)，可采用框架和剪力墻共同工作的結(jié)構(gòu)體系。

剪力墻剪力墻框架梁框架梁框架梁剪力墻剪力墻第37頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架-剪力墻結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系以框架為主，并布置一定數(shù)量的剪力墻，通過水平剛度很大的樓蓋將二者聯(lián)系在一起共同抵抗水平荷載。其中剪力墻承擔(dān)大部分水平荷載，框架只承擔(dān)較小的一部分。

注：在水平荷載作用下，框架的側(cè)向變形屬剪切型，層間側(cè)移自上而下逐層增大；剪力墻的側(cè)向變形一般是彎曲型，其層間側(cè)移自上而下逐層減小。當(dāng)框架與剪力墻通過樓蓋形成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，各層樓蓋因其巨大的水平剛度使框架與剪力墻的變形協(xié)調(diào)一致，其側(cè)向變形介于剪切型與彎曲型之間，一般屬于彎剪型。第38頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架-剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：兼有框架和剪力墻的優(yōu)點(diǎn)，比框架結(jié)構(gòu)的水平承載力和側(cè)向剛度都有很大提高，比剪力墻結(jié)構(gòu)布置靈活，可應(yīng)用于10～20層的辦公樓、教學(xué)樓、醫(yī)院和賓館等建筑中?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量和布置：

1）剪力墻的數(shù)量：不宜過多，以滿足位移限值為宜。

2）剪力墻的布置：不宜過長(zhǎng)；不宜少于3道，最好作成筒體；對(duì)稱布置；在縱橫向數(shù)量接近；應(yīng)貫通全高，上下剛度連貫而均勻。第39頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)體系：是指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作為豎向承重結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)平面圖第40頁/共83頁分類：實(shí)腹筒、框筒和桁架筒。

1）實(shí)腹筒：鋼筋混凝土剪力墻圍成的筒體。

2）框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。

3）桁架筒：將筒體的四壁做成桁架，就形成桁架筒。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之筒體結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)：筒體最主要的受力特點(diǎn)是它的空間性能，在水平荷載作用下，筒體可視為下端固定、頂端自由的懸臂構(gòu)件。優(yōu)缺點(diǎn)：筒體結(jié)構(gòu)具有很大的側(cè)向剛度及水平承載力，并具有很好的抗扭剛度。

實(shí)腹筒框筒桁架筒筒中筒第41頁/共83頁注：1）空間性能：按材料力學(xué)計(jì)算其應(yīng)力分布特點(diǎn)。2）剪力滯后現(xiàn)象：對(duì)于框筒結(jié)構(gòu)，在翼緣框架中，遠(yuǎn)離腹板框架的各柱軸力愈來愈??；在腹板框架中，遠(yuǎn)離翼緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規(guī)律遞減的要快。上述現(xiàn)象稱為剪力滯后。3）產(chǎn)生剪力滯后現(xiàn)象的原因：框筒中各柱之間存在剪力，剪力使聯(lián)系柱子的窗裙梁產(chǎn)生剪切變形，從而使柱之間的軸力傳遞減弱。4）框筒中剪力滯后現(xiàn)象愈嚴(yán)重，參與受力的翼緣框架柱愈少，空間受力性能愈弱。5）如何減少剪力滯后：要求設(shè)計(jì)密柱深梁；建筑平面應(yīng)接近方形；結(jié)構(gòu)高寬比宜大于3，高度不小于60m樓板的整體性好。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之筒體結(jié)構(gòu)第42頁/共83頁1）筒中筒結(jié)構(gòu)：一般用實(shí)腹筒做內(nèi)筒，框筒或桁架筒做外筒。內(nèi)筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等?？蛲驳膫?cè)向變形以剪切變形為主，內(nèi)筒一般以彎曲變形為主，二者通過樓板聯(lián)系，共同抵抗水平荷載，其協(xié)同工作原理與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之筒體結(jié)構(gòu)2）框筒結(jié)構(gòu)：框筒也可作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單獨(dú)使用。為了減小樓板和梁的跨度，在框筒中部可設(shè)置一些柱子。這些柱子僅用來承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。3）多筒結(jié)構(gòu)－成束筒：成束筒是由若干單筒集成一體成束狀，形成空間剛度極大的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。自下而上逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法，使高層建筑結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。但這些逐漸減少的筒體結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)稱于建筑物的平面中心。4）巨型框架：利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型梁相連，筒體和巨型梁即構(gòu)成巨型框架。巨型框架具有很大的承載能力和側(cè)向剛度。由于它可以看作是由兩級(jí)框架組成，第一級(jí)為巨型框架，是承載的主體；第二級(jí)是位于巨型框架單元內(nèi)的輔助框架（只承受豎向荷載），也起承載作用。因此，這種結(jié)構(gòu)是具有兩道抗震防線的抗震結(jié)構(gòu)，具有良好的抗震性能。第43頁/共83頁高層建筑結(jié)構(gòu)體系之框架-核心筒結(jié)構(gòu)框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系定義：由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu)。受力變形特點(diǎn)：

筒體主要承擔(dān)水平荷載，框架主要承擔(dān)豎向荷載。結(jié)構(gòu)兼有框架結(jié)構(gòu)與筒體結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)，建筑平面布置靈活便于設(shè)置大房間，又具有較大的側(cè)向剛度和水平承載力，其受力和變形特點(diǎn)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似。與筒中筒結(jié)構(gòu)的區(qū)別：

1）筒中筒結(jié)構(gòu)具有良好的空間性能；框架-核心筒結(jié)構(gòu)按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

2）框架一核心筒結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度遠(yuǎn)小于筒中筒結(jié)構(gòu)。

3）筒中筒結(jié)構(gòu)中抵抗剪力以實(shí)腹筒為主，抵抗傾覆力矩則以外框筒為主；框架一核心筒結(jié)構(gòu)中實(shí)腹筒成為主要抗側(cè)力部分。

注：

1）對(duì)由密柱深梁形成的框筒結(jié)構(gòu)，由于空間作用，在水平荷載作用下其翼緣框架柱承受很大的軸力；

2）當(dāng)柱距加大，裙梁的跨高比加大時(shí)，剪力滯后加重，柱軸力將隨著框架柱距的加大而減小，即對(duì)柱距較大的“稀柱筒體”，翼緣框架柱仍然會(huì)產(chǎn)生一些軸力，存在一定的空間作用。

3）當(dāng)柱距增大到與普通框架相似時(shí)，除角柱外，其它柱的軸力將很小，由量變到質(zhì)變，通常就可忽略沿翼緣框架傳遞軸力的作用，按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。第44頁/共83頁帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)體系：可沿框架—核心筒結(jié)構(gòu)房屋的高度方向，每隔20層左右，于設(shè)備層或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層處，由核心筒伸出縱、橫向伸臂與結(jié)構(gòu)的外圍框架柱相連，并沿外圍框架設(shè)置一層樓高的帶狀水平梁或桁架。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)體系第45頁/共83頁受力變形特點(diǎn)：與框架-核心筒結(jié)構(gòu)相比，伸臂-核心筒結(jié)構(gòu)具有更大的側(cè)向剛度和水平承載力，從而適用于更多層數(shù)的高層建筑。

1）外柱參與承擔(dān)傾覆力矩引起的拉力和壓力，故增大了整個(gè)結(jié)構(gòu)抗力偶矩的等效力臂Ｌ；

2）設(shè)置加強(qiáng)層相當(dāng)于在結(jié)構(gòu)上施加了反力矩，它部分地抵消了水平荷載在筒體各截面所產(chǎn)生的力矩。高層建筑結(jié)構(gòu)體系之帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)體系第46頁/共83頁各種結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度和適用的最大高寬比最大適用高度Ａ級(jí)高度的鋼筋混凝土高層建筑是指符合表2.1.1高度限值的建筑，也是目前數(shù)量最多，應(yīng)用最廣泛的建筑；Ｂ級(jí)高度的高層建筑是指較高的（其高度超過表2.1.1規(guī)定的高度）、設(shè)計(jì)上有嚴(yán)格要求高層建筑，其最大適用高度應(yīng)符合表2.1.2的規(guī)定。第47頁/共83頁

注：按所考慮方向的最小投影寬度計(jì)算高寬比；對(duì)帶有裙房的高層建筑，當(dāng)裙房的面積和剛度相對(duì)于其上部塔樓的面積和剛度較大時(shí)，計(jì)算高寬比時(shí)房屋的高度和寬度可按裙房以上部分考慮。適用的最大高寬比:

房屋的高寬比愈大，水平荷載作用下的側(cè)移愈大，抗傾覆作用的能力愈小。因此，應(yīng)控制房屋的高寬比，避免設(shè)計(jì)高寬比很大的建筑物。第48頁/共83頁第49頁/共83頁第50頁/共83頁變形縫的設(shè)置1）縫的分類：沉降縫、伸縮縫和防震縫。2）設(shè)縫的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用縫將復(fù)雜建筑分為規(guī)則的部分，或減小溫度應(yīng)力。缺點(diǎn)：影響建筑使用功能；立面處理不便；基礎(chǔ)防水不易處理等。３）趨勢(shì)：目前趨勢(shì)是避免設(shè)縫，或盡可能少設(shè)縫。沉降縫伸縮縫防震縫避免地震時(shí)結(jié)構(gòu)間的相互碰撞注：必要時(shí)可以三縫合一。避免主體與裙房過大的沉降差減小結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力關(guān)鍵部位之變形縫第51頁/共83頁沉降縫（1）設(shè)縫：高層建筑的主體結(jié)構(gòu)周圍常設(shè)置裙房，它們與主體結(jié)構(gòu)的重量相差懸殊，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沉降差。這時(shí)可用沉降縫將二者分成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，使各部分自由沉降。（2）不設(shè)縫：需采取以下措施：

A、采用樁基，樁支承在基巖上；或采取減少沉降的有效措施并經(jīng)計(jì)算，沉降差在允許范圍內(nèi)。

B、樓與裙房采用不同的基礎(chǔ)形式。

C、先施工主樓，后施工裙房，使兩者最終沉降量一致。

D、將裙房坐在懸挑基礎(chǔ)上。關(guān)鍵部位之變形縫第52頁/共83頁伸縮縫由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力稱為溫度應(yīng)力，使房屋產(chǎn)生裂縫，影響正常使用，底部數(shù)層和頂部數(shù)層較為明顯。伸縮縫可減少溫度應(yīng)力?！陡邔右?guī)程》規(guī)定了伸縮縫的最大間距增大伸縮縫間距的措施，（1）增加頂層、底層、山墻等部位的配筋;（2）采用有效隔熱措施

;（3）使用混凝土添加劑等減少收縮;（4）施工中預(yù)留后澆帶；（5）上部改變結(jié)構(gòu)形式或局部(頂部）設(shè)伸縮縫;（６）增大樓板配筋或采用預(yù)應(yīng)力樓板等。關(guān)鍵部位之變形縫第53頁/共83頁注：（1）施工后澆帶的作用在于減小混凝土的收縮應(yīng)力，提高建筑物對(duì)溫度應(yīng)力的耐受能力，并不直接減少溫度應(yīng)力。（2）后澆帶，應(yīng)通過建筑物的整個(gè)橫截面，將全部墻、梁和樓板分開；在后澆帶處，板、墻鋼筋應(yīng)采用搭接接頭（圖2.2.6），梁主筋可不斷開；后澆帶應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力較小的部位曲折通過，不宜在同一平面內(nèi)通過；一般情況下，后澆帶可設(shè)在框架梁和樓板的1/3跨處，設(shè)在剪力墻洞口上方連梁跨中或內(nèi)外墻連接處。關(guān)鍵部位之變形縫第54頁/共83頁防震縫（1）設(shè)縫的優(yōu)點(diǎn)：地震作用下，復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)及復(fù)雜的振動(dòng)形式，并在房屋的連接薄弱部位造成損壞，宜通過設(shè)縫將復(fù)雜建筑分為規(guī)則建筑。（2）設(shè)縫的缺點(diǎn)：地震作用時(shí)，防震縫兩側(cè)的房屋很容易發(fā)生碰幢而造成震害。（３）防震縫寬度為防止縫兩側(cè)建筑的碰撞，縫必須留有足夠的寬度。防震縫最小寬度為：框架結(jié)構(gòu)：≤15ｍ時(shí)，取70mm；＞15ｍ時(shí)，每增加2~5m，加寬20mm；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：取上述規(guī)定的70%,但不小于70mm。剪力墻結(jié)構(gòu)：取框架結(jié)構(gòu)的50%，但不小于70mm。縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時(shí)，縫寬按不利的結(jié)構(gòu)類型確定。（4）抗震設(shè)防的建筑，其伸縮縫，沉降縫寬度均應(yīng)符合防震縫寬度的要求。（5）在相鄰的高、低結(jié)構(gòu)之間設(shè)置防震縫時(shí)，不應(yīng)采取牛腿托梁的做法設(shè)置防震縫。關(guān)鍵部位之變形縫第55頁/共83頁關(guān)鍵部位之框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)第56頁/共83頁框架柱一般為偏心受壓構(gòu)件，但框架結(jié)構(gòu)受到的水平荷載可能來自正反兩個(gè)方向，故柱的縱向鋼筋宜采用對(duì)稱配筋。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為提高柱潛在塑性鉸區(qū)截面的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，柱在塑性鉸區(qū)范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密。柱箍筋加密區(qū)的范圍：底層柱的上端和其他各層柱的兩端，應(yīng)取矩形截面柱之長(zhǎng)邊尺寸（或圓形截面柱之直徑）、柱凈高之1/6和500mm三者之最大值范圍；底層柱剛性地面上、下各500mm的范圍；底層柱柱根以上1/3柱凈高的范圍；剪跨比不大于2的柱和因填充墻等形成的柱凈高與截面高度之比不大于4的柱全高范圍；一級(jí)及二級(jí)框架角柱和需要提高變形能力的柱的全高范圍。關(guān)鍵部位之框架柱塑性鉸區(qū)第57頁/共83頁柱內(nèi)箍筋形式常用的有普通箍筋和復(fù)合箍筋兩種（a）（b），當(dāng)柱每邊縱筋多于3根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。復(fù)合箍筋的周邊箍筋應(yīng)為封閉式，內(nèi)部箍筋可為矩形封閉箍筋或拉筋。當(dāng)柱為圓形截面或柱承受的軸向壓力較大而其截面尺寸受到限制時(shí)，可采用螺旋箍(c)、復(fù)合螺旋箍(d)或連續(xù)復(fù)合螺旋箍(e)?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，柱箍筋應(yīng)為封閉式，其末端應(yīng)做成135o彎鉤且彎鉤末端平直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于10倍的箍筋直徑，且不應(yīng)小于75mm。關(guān)鍵部位之框架柱塑性鉸區(qū)第58頁/共83頁關(guān)鍵部位之框架柱塑性鉸區(qū)第59頁/共83頁框架梁的控制截面通常是梁兩端支座處和跨中這三個(gè)截面。豎向荷載作用下梁支座截面是最大負(fù)彎矩（彎矩絕對(duì)值）和最大剪力作用的截面，水平荷載作用下還可能出現(xiàn)正彎矩。因此，梁支座截面處的最不利內(nèi)力有最大負(fù)彎矩（-Mmax）、最大正彎矩（+Mmax）和最大剪力（Vmax）；跨中截面的最不利內(nèi)力一般是最大正彎矩（+Mmax），有時(shí)可能出現(xiàn)最大負(fù)彎矩（-Mmax）。關(guān)鍵部位之框架梁端部第60頁/共83頁關(guān)鍵部位之框架梁端塑性鉸區(qū)第61頁/共83頁抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為提高梁端塑性鉸區(qū)截面的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，梁端箍筋應(yīng)加密。在箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)的箍筋肢距：一級(jí)不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、三級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級(jí)不宜大于300mm。箍筋應(yīng)有1350彎鉤，彎鉤端頭直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于10倍的箍筋直徑和75mm的較大值。在縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)的箍筋間距，鋼筋受拉時(shí)不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應(yīng)大于100mm；鋼筋受壓時(shí)不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應(yīng)大于200mm。關(guān)鍵部位之框架梁端塑性鉸區(qū)第62頁/共83頁關(guān)鍵部位之梁柱鋼筋錨固及搭接第63頁/共83頁關(guān)鍵部位之梁柱鋼筋錨固及搭接第64頁