高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之結(jié)構(gòu)體系

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第二版）錢(qián)稼茹錢(qián)稼茹 趙作周趙作周 葉列平葉列平 編著編著第2章結(jié)構(gòu)體系2.1框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)2.3 框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)2.4 板柱板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)2.5 鋼框架鋼框架-支撐（延性墻板）結(jié)構(gòu)支撐（延性墻板）結(jié)構(gòu)2.6 筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)2.7 框架框架-核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu)2.8 巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)2.9 帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)2.10 房屋建筑適用的最大高度及適用的高度比房屋建筑適用的最大高度及適用的高度比2.11 變形縫設(shè)置變形縫設(shè)置2.12 基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)形式 圖2-2北京長(zhǎng)城飯店標(biāo)準(zhǔn)層平面圖第2章 結(jié)構(gòu)體系2.1框架結(jié)

2、構(gòu)框架結(jié)構(gòu)圖2-1加州太平洋公園公寓(a) 效果圖;(b)標(biāo)準(zhǔn)層平面圖圖2-3長(zhǎng)富宮標(biāo)準(zhǔn)層平面圖 由梁、柱組成的結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)為框架；全部豎向荷載和水平荷載由框架承擔(dān)的結(jié)構(gòu)體系，稱(chēng)為框架結(jié)構(gòu)。2.1框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)圖2-4框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置舉例圖2-5框架在水平力作用下的水平位移曲線第2章 結(jié)構(gòu)體系2.2剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 用鋼筋混凝土剪力墻承受豎向荷載和抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為剪力墻結(jié)構(gòu)。圖2-6剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置舉例圖2-7剪力墻的水平位移曲線圖2-8剪力墻洞口布置(a)規(guī)則洞口的聯(lián)肢剪力墻; (b)不規(guī)則的錯(cuò)洞墻2.2剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)圖2-9框支剪力墻的立面圖圖2-10底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)

3、的典型平面(a) 首層平面;(b)標(biāo)準(zhǔn)層平面第2章 結(jié)構(gòu)體系2.3框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 框架和剪力墻共同承受豎向荷載和水平力，就成為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。圖2-11北京飯店平面布置圖2.3框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 框架和剪力墻共同承受豎向荷載和水平力，就成為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。圖2-12上海賓館平面布置圖2.3框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)圖2-13框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下協(xié)同工作剪力墻間距(m)(取較小值) 表2-1第2章 結(jié)構(gòu)體系2.4板柱板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)板柱結(jié)構(gòu)是指鋼筋混凝土無(wú)梁樓蓋和柱組成的結(jié)構(gòu)。圖2-14典型中心支撐框架立面(a)單斜桿支撐;(b)十字交叉支

4、撐;(c) 人字形支撐;(d)V形支撐; (e)K形支撐圖2-15典型偏心支撐框架立面 l消能梁段2.5鋼框架鋼框架-支撐支撐(延性墻板延性墻板)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖2-16屈曲約束支撐的典型構(gòu)成(a)核心單元;(b)約束單元;(c)支撐構(gòu)件 在鋼框架中設(shè)置鋼鋼支撐斜桿支撐斜桿，即為支撐框架；由鋼框架和支撐框架共同承擔(dān)豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)。2.5鋼框架鋼框架-支撐支撐(延性墻板延性墻板)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 用延性墻板代替鋼支撐、嵌入鋼框架即成為框架-延性墻板結(jié)構(gòu)。圖2-17帶豎縫鋼筋混凝土剪力墻圖2-18北京京廣中心主樓結(jié)構(gòu)平面圖和剖面圖(a) 平面圖;(b)剖面圖第2章 結(jié)構(gòu)體系2.6

5、筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu) 2.6.1框筒結(jié)構(gòu)框筒結(jié)構(gòu) 框筒是由布置在建筑物周邊的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架組成。圖2-19框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后圖2-20紐約世界貿(mào)易中心塔樓結(jié)構(gòu)第2章 結(jié)構(gòu)體系2.6筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu) 2.6.2桁架筒結(jié)構(gòu)桁架筒結(jié)構(gòu) 2.6.3 筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu) 用稀柱、淺梁和巨型支撐斜桿組成桁架，布置在建筑物的周邊，就形成了桁架筒結(jié)構(gòu)。圖2-21芝加哥漢考克大廈立面圖圖2-22北京國(guó)貿(mào)大廈一期結(jié)構(gòu)平面圖和剖面圖(a) 平面圖;(b) 剖面圖 用框筒作為外筒，將樓電梯間、管道豎井等服務(wù)設(shè)施集中在建筑平面的中心形成內(nèi)筒，就成為筒中筒結(jié)構(gòu)。第2章 結(jié)構(gòu)體系2.6筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu) 2.6

6、.4束筒結(jié)構(gòu)束筒結(jié)構(gòu)圖2-23不同平面形狀的束筒結(jié)構(gòu)平面圖兩個(gè)或者兩個(gè)以上框筒排列在一起，即為束筒結(jié)構(gòu)。圖2-24芝加哥西爾斯大廈 (a)結(jié)構(gòu)立面與平面;(b) 側(cè)向力作用下柱的軸力分布第2章 結(jié)構(gòu)體系2.7框架框架-核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu) 加大外框筒的柱距，減小梁的高度，周邊形成稀柱框架，在平面中心設(shè)置內(nèi)筒，形成框架-核心筒結(jié)構(gòu)。圖2-25深圳地王大廈結(jié)構(gòu)平面圖及剖面圖(a)結(jié)構(gòu)平面圖;(b) 結(jié)構(gòu)剖面圖2.7框架框架-核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu)圖2-26深圳賽格廣場(chǎng)大廈結(jié)構(gòu)平面圖圖2-27框架-核心筒結(jié)構(gòu)的位移曲線和核心筒的傾覆力矩(a) 無(wú)加強(qiáng)層;(b) 僅頂層為加強(qiáng)層;(b) (c) 頂層和中

7、間某一層為加強(qiáng)層2.7框架框架-核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu)圖2-28石油雙塔(a)第38層結(jié)構(gòu)平面圖;(b)水平伸臂構(gòu)件立面圖第2章 結(jié)構(gòu)體系2.8巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu) 2.8.1巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu) 巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)也稱(chēng)為主次框架結(jié)構(gòu)主次框架結(jié)構(gòu)，主框架為巨型框架，次框架為普通框架。圖2-29日本東京市政廳大廈1號(hào)塔樓結(jié)構(gòu)平面和剖面圖(a) 平面圖;(b)剖面圖2.8巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu) 2.8.1巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu) 圖2-30深圳亞洲大酒店結(jié)構(gòu)平面和剖面圖(a) 平面圖;(b)剖面圖第2章 結(jié)構(gòu)體系2.8巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu) 2.8.2巨型空間桁架結(jié)構(gòu)巨型空間桁架結(jié)構(gòu) 圖2-31香港中銀大

8、廈結(jié)構(gòu)體系圖(a)立體圖;(b)樓層平面圖;(c)配有鋼骨的鋼筋混凝土柱平面圖 整幢結(jié)構(gòu)用巨柱、巨巨柱、巨梁和巨型支撐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，形成巨型空間桁架結(jié)構(gòu)。第2章 結(jié)構(gòu)體系2.8巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu) 2.8.3巨型框架巨型框架(支撐框架支撐框架)-核心筒核心筒-伸臂桁架結(jié)構(gòu)伸臂桁架結(jié)構(gòu) 巨型框架(支撐框架)-核心筒-伸臂桁架結(jié)構(gòu)是我國(guó)目前抗震設(shè)防房屋建筑可以達(dá)到最高的結(jié)構(gòu)體系。圖2-32深圳平安金融中心大廈結(jié)構(gòu)平面圖圖2-33上海中心大廈結(jié)構(gòu)平面圖第2章 結(jié)構(gòu)體系2.9帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu) 圖2-34帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)剖面示意圖豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件

9、的轉(zhuǎn)換：上部剪力墻轉(zhuǎn)換為底部框架，其轉(zhuǎn)換層稱(chēng)為托托墻轉(zhuǎn)換層墻轉(zhuǎn)換層；上部框筒(或周邊框架)框架轉(zhuǎn)換為底部稀柱框架(或巨型框架)，其轉(zhuǎn)換層稱(chēng)為托柱轉(zhuǎn)換層托柱轉(zhuǎn)換層。1121221h(2-1 )heG AaG A,ii,ji,jjC A(1,2) (2-1 )iwcAAib2i,j,i2.5(1,2) (2-1 )hci jhCic轉(zhuǎn)換層等效剪切剛度的計(jì)算：2.9帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu) 2.9帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu) 111(2-2)iiiiV V21212(2-3)e HH等效側(cè)向剛度側(cè)向剛度圖2-36廣州中信大廈 (a)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面圖;(b)典型層結(jié)構(gòu)平面圖;(c) 結(jié)構(gòu)剖面圖圖2

10、-37轉(zhuǎn)換層上、下等效側(cè)向剛度計(jì)算模型(a)計(jì)算模型1轉(zhuǎn)換層及下部結(jié)構(gòu);(b)計(jì)算模型2轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)第2章 結(jié)構(gòu)體系2.10房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比 2.10.1房屋建筑適用的最大高度房屋建筑適用的最大高度 A級(jí)高度現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋建筑的最大適用高度（m） 表2-2B級(jí)高度現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m） 表2-32.10房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比 2.10.1房屋建筑適用的最大高度房屋建筑適用的最大高度 民用鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑的最大適用高度(m) 表2-4混合結(jié)構(gòu)房屋建筑的最大適用高度(m

11、) 表2-5第2章 結(jié)構(gòu)體系2.10房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比房屋建筑適用的最大高度及適用的高寬比 2.10.2房屋建筑適用的高寬比房屋建筑適用的高寬比 現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)適用的高寬比表2-6民用鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑適用的高寬比表2-7混合結(jié)構(gòu)房屋建筑適用的高寬比 表2-8第2章 結(jié)構(gòu)體系2.11變形縫設(shè)置變形縫設(shè)置 2.11.1防震縫防震縫 在地震作用下，特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱部位容易造成震害，可以用防震縫將其劃分為若干獨(dú)立的抗震單元，使各個(gè)結(jié)構(gòu)單元成為規(guī)則結(jié)構(gòu)。2.11.2伸縮縫伸縮縫為了避免收縮裂縫和溫度裂縫，房屋建筑可以設(shè)置伸縮縫。工程中采取以下措施，可避免設(shè)置伸縮縫：（1）

12、設(shè)后澆帶；（2）頂層、底層、山墻和縱墻端開(kāi)間等溫度變化較大的部位提高配筋率；（3）頂層采取隔熱措施；（4）高層建筑可在頂部設(shè)置雙墻或雙柱，做局部伸縮縫；（5）采用收縮小的水泥；（6）提高每層樓板的構(gòu)造配筋率或采用部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。圖2-38后澆帶構(gòu)造(a)鋼筋直通;(b)鋼筋加彎第2章 結(jié)構(gòu)體系2.11變形縫設(shè)置變形縫設(shè)置 2.11.3沉降縫沉降縫 采用沉降縫將裙房和主體結(jié)構(gòu)從頂層到基礎(chǔ)全部斷開(kāi)，使各部分自由沉降，避免由沉降差引起裂縫或破壞。 在地基條件許可的時(shí)候，通過(guò)采取措施減小沉降差，可以不設(shè)沉降縫，把主體結(jié)構(gòu)和裙房的基礎(chǔ)做成整體：(1)當(dāng)壓縮性很小的土質(zhì)不太深時(shí)，可以利用天然基礎(chǔ)，把主體結(jié)構(gòu)和裙房放在一個(gè)剛度很大的整體基礎(chǔ)上；土質(zhì)不好時(shí)，可以用樁基礎(chǔ)將重量傳到壓縮性小的土層中。(2)當(dāng)土質(zhì)比較好，且房屋的沉降能在施工期間完成時(shí)，可以在施工時(shí)設(shè)置后澆帶，將主體結(jié)構(gòu)與裙房從基礎(chǔ)到房頂暫時(shí)斷開(kāi)，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，且大部分沉降完成后，再澆筑后澆帶的混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，要