建筑構(gòu)造（二）

--高層建筑的構(gòu)造

講課人：王世禮

第二節(jié)、高層建筑結(jié)構(gòu)體系：一、從建筑材料來劃分高層建筑的結(jié)構(gòu)形式

(一）砌體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：強(qiáng)度低、自重大、抗震性能差我國只用于6層及其以下民用房屋國外輕質(zhì)高強(qiáng)空心磚也可用于8-18層住宅建筑（二）鋼結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：自重輕、強(qiáng)度高、并具有延性、能承受較大變形、施工快、便于裝配我國多用于超高層建筑（三）鋼筋混凝土

特點(diǎn)：與砌體結(jié)構(gòu)相比，強(qiáng)度高、剛度好、抗震性好與鋼結(jié)構(gòu)相比，耐火性、耐久性強(qiáng)，材料來源豐富。二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系高層建筑結(jié)構(gòu)：水平結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)：要求有足夠的抗彎、抗剪強(qiáng)度和剛度。垂直結(jié)構(gòu)：要求有足夠的抗壓強(qiáng)度。（一）純框架體系1.結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍純框架體系：是指豎、承重結(jié)構(gòu)全部由框架組成，水平荷載下，本體系強(qiáng)度低、剛度小，水平位移大，稱為柔性結(jié)構(gòu)體系。缺點(diǎn)：建筑高度過高因水平荷載所引起的柱中彎矩加大，使底層柱截面過大而影響使用；優(yōu)點(diǎn)：因只有框架柱承重而形成較大的空間。適用范圍：在高烈度地震區(qū)不宜采用。目前主要用于10層左右住宅樓及辦公樓。2.柱網(wǎng)布置及尺寸框架柱的截面形式：常為矩形；T形、I形和其他形式。橫梁截面形式：常為矩形或T形；提高房屋凈高花籃形。柱網(wǎng)布置原則：滿足使用要求；結(jié)構(gòu)布置合理、受力明確、直接、施工方便；綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件。柱網(wǎng)尺寸：根據(jù)我國情況，住宅建筑開間一般在3.3~4.5m；公共建筑開間在6.6~7.5m。

框架兩跨度通常在4~9m之間。梁高h(yuǎn)=(1/10~1/15)L梁寬b=(1/2~1/3)h

其中L為梁的跨度柱截面尺寸：按軸心受壓估算，估算壓力值可提高20%～40%，中柱取低值，邊柱取高值。（二）純剪力墻體系1.結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍純剪力墻體系：是指該體系中豎向承重結(jié)構(gòu)全部由一系列橫向縱向的鋼筋混凝土剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。缺點(diǎn)：剪力墻通常為橫向布置，間距小，約為3~6m，平面布置不靈活；優(yōu)點(diǎn)：側(cè)向剛度大、側(cè)移小，為剛性結(jié)構(gòu)體系。適用范圍：僅適用于小開間的高層住宅、旅館、辦公樓等，理論上可建造上百層的民用建筑，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)考慮，地震區(qū)一班控制在35層，總高110m內(nèi)，非地震區(qū)可適當(dāng)放寬。

框支剪力墻結(jié)構(gòu)：由于使用需要，剪力墻體系地層改為框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：上部剛度與底層剛度相差懸殊，剛度突變，對地震區(qū)建筑不利。

2.剪力墻的結(jié)構(gòu)布置在民用建筑中，一般為橫墻短而數(shù)量多，縱墻長而數(shù)量少。（1）橫向布置：樓板支承在橫墻上，橫墻間距及樓板的跨度，通常剪力墻間距為3~6.6m。

特點(diǎn)：剛度較好，但空間小，多用于住宅、旅館等。（2）縱向布置：樓板支承在縱墻上，根據(jù)建筑物的寬度可布置2~4道剪力墻。特點(diǎn)：剛度較差，但空間較大。（3）縱橫向布置：大梁支承在縱墻上，半支承在橫墻上。

在塔式高層建筑中，由于建筑平面縱橫兩個(gè)方向長度差別不大，采用此種方式較合理。（三）框架-剪力墻體系1.結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍框架-剪力墻體系：是指在框架體系中適當(dāng)布置能抵抗水平推力的墻體，并使框架柱、樓板有可靠的連接而形成的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)特征：房屋豎向荷載由框架柱和剪力墻共同承擔(dān)，而水平荷載主要由剛度較大的剪力墻來承受。優(yōu)點(diǎn)：既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活的優(yōu)點(diǎn)，又能承受水平推力。適用范圍：目前高層建筑常采用的結(jié)構(gòu)形式，一般適用于25層以下的建筑，縱高度在90m以內(nèi)。2.剪力墻的結(jié)構(gòu)布置在框架—剪力墻體系中，剪力墻的數(shù)量、間距、位置的布置合理與否，對高層框-剪結(jié)構(gòu)受力、變形及經(jīng)濟(jì)影響很大。剪力墻的布置原則和要求（1）剪力墻的平面位置1）地震區(qū)剪力墻沿房屋縱、橫兩個(gè)方向布置；非地震區(qū)，僅沿橫向布置剪力墻。2）剪力墻宜對稱布置，設(shè)在建筑端部、平面形狀變化及靜載大的地方。3）剪力墻中心線應(yīng)與框架柱截面重心線重合，并使剪力墻與柱布置在一起形成┌┐形、┣形、─字形。（2）剪力墻沿高度方向位置1）剪力墻宜貫通房屋的全高，其截面厚度應(yīng)不變，防止剛度劇烈變化。2）剪力墻盡量不開洞，如必需開洞應(yīng)布置在中部，開洞面積與剪力墻面積之比小于0.16。3）剪力墻的間距：剪力墻的間距不宜過大，現(xiàn)澆樓板L/B≤4(L-剪力墻間距；B-房屋寬度）；再現(xiàn)澆面層的裝配式鋼筋混凝土樓板L/B≥2.54）剪力墻的數(shù)量：合理的確定剪力墻的數(shù)量，保證剪力墻能夠承擔(dān)80%～90%的水平力，用“壁率”這一指標(biāo)表示。壁率：是指每平方米建筑面積中剪力墻水平截面的長度（cm/m)。一般取“壁率”為12~50cm/m。實(shí)例：廣州白天鵝賓館廣州白天鵝賓館內(nèi)景（四）筒體體系1.結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍筒體體系：是指由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層樓板將井筒四壁相互聯(lián)系起來，形成一個(gè)空間構(gòu)架的結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點(diǎn)：

a.空間剛度較單片框架或剪力墻大得多。

b.不僅能承受豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。

c.內(nèi)部空間較大，建筑平面布局靈活。適用范圍：是用于超高層建筑，尤其在地震區(qū)更能顯示其優(yōu)越性。2.筒體結(jié)構(gòu)的類型筒體可分為：實(shí)腹式筒體和空腹式筒體實(shí)腹式筒體（墻式筒體）：由剪力墻圍合而成的筒體。空腹式筒體（框架式筒體，簡稱“框筒”）：由密集立柱圍合而成的筒體。單筒、筒中筒、束筒三種類型根據(jù)筒體的數(shù)目多少和布置方式分：(1)單筒結(jié)構(gòu)很少單獨(dú)使用，多與框架混合使用按照框架與筒體的相對位置分為：

a.外筒內(nèi)框架圖2-8（a）

b.內(nèi)筒外框架圖2-8（b）

特點(diǎn)：電梯井道和管道井布置于中心位置，形成天然的筒體結(jié)構(gòu)，框架在外圍利于采光。單筒結(jié)構(gòu)布置的共同特點(diǎn)：豎向荷載由框架（或剪力墻）共同承擔(dān)；水平荷載全部或絕大部分由筒體承擔(dān)。（2）筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)：是指由內(nèi)外套置的幾層筒體，內(nèi)外筒之間通過樓板連成整體。比單筒承受的水平力要大得多內(nèi)筒一般布置成輔助用房和交通空間，多采用實(shí)腹筒也可用空腹筒，外筒宜用空腹筒利于采光。內(nèi)部空間較大，抗側(cè)力好，特別適用于建造辦公、商店、旅館等多功能的超高層建筑。（3）束筒結(jié)構(gòu)束筒結(jié)構(gòu)：就是由若干筒體相并列，其真替剛度有顯著提高紐約世界貿(mào)易大廈例：西爾斯大廈3.筒體結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)