多高層建筑結(jié)構課件

1、第三篇 多高層建筑結(jié)構第一節(jié) 高層建筑結(jié)構概述一、高層建筑概述1.1 高層建筑的定義高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程（JGJ-2002）中定義： 10層及10層以上或房屋高度大于28m的建筑。高層建筑 高度一般指室外地面至主要屋面的距離，不包括局部突 出屋面的電梯機房、水箱、構架等高度。1.2 我國高層建筑的發(fā)展 我國高層建筑在解放前很少，5060年代陸續(xù)建成一些，如1959年的北京民族飯店，高47.4m，12層；1964年的北京民航大樓，15層，高60.8m；1968年的廣州賓館，27層，高88m，是60年代我國建成的最高建筑。 70年代開始我國高層建筑有了較大發(fā)展，主要用于住宅、旅館和辦公樓，層

2、數(shù)一般在2030層。1.3 國外高層建筑簡介 1883年美國芝加哥建成的11層家庭保險大樓為近代高層建筑的開端，國外較著名的高層建筑有：美國，帝國大廈(紐約，381m，102層)、世界貿(mào)易中心(紐約，402m，110層)、西爾斯大廈(芝加哥，443m，110層)、水塔廣場大廈(芝加哥，262m，76層)；馬來西亞，石油大廈(450m，88層，鋼-混凝土組合結(jié)構)；朝鮮，柳京飯店(305m，101層,最高的鋼筋混凝土大廈)。國內(nèi)主要高層建筑（374-500m）主要高層建筑介紹 臺北101大廈西爾斯大廈世貿(mào)大廈 平壤 柳京飯店 105層 320米 三千個房 間 金字塔型建筑 金茂大廈 CCTV大樓

3、 采用ETABS和 ANSYS兩種通 用有限元軟件 進行結(jié)構計算。上海環(huán)球金融中心 結(jié)構示意圖時代華納中心大樓（Time Warner Center）建筑師：斯基德莫爾后代大衛(wèi)，歐文斯與美林律師事務所位置：哥倫布環(huán)島10號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：辦公建筑時代華納中心大樓（Time Warner Center）時代華納中心大樓（Time Warner Center）時代華納中心大樓（Time Warner Center）Waterview Tower建筑師：+Teng & Associates,Inc位置：芝加哥高度：319米， 地上90層，地

4、下4層結(jié)構：cast in place concrete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Waterview TowerWaterview Tower東京蠶繭辦公樓(Mode Gakuen Cocoon Tower)建筑師：Tange Associates位置：東京概念：“蠶繭”，在卵狀的外形里是學生成長的空間高度：203.7米，層數(shù)：50結(jié)構：cast in place concrete功能：三個學校： 東京時尚學校（Mode Gakuen） 東京IT數(shù)碼學校（HAL Tokyo） 醫(yī)學護理學校（Shuto Iko） 這座垂直的校園可供1萬名學

5、生使用，其3層中庭被稱作“學生客廳”，多用途的走廊也是學生相互交流的場所。大廈的樓層布局很簡單。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、樓梯和升降機井。“學生客廳”位于教室之間，面朝東、西南和西北三個方向。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。東京蠶繭辦公樓(Mode Gakuen Cocoon Tower)東京蠶繭辦公樓(Mode Gakuen Cocoon Tower)重慶“城市森林”建筑師： MAD建筑事務所高度：385米 該“城市森林”的設計方案由MAD建筑事務所設計，位于中國重慶。

6、設計師的設計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，大樓中心有一個圓柱體結(jié)構，每層樓都由玻璃包圍作為墻體結(jié)構。這種設計增加了建筑的透明性，同時使得每層樓看起來好像懸浮于下面一層之上。建筑總體設計結(jié)合綠色的空間和廣闊的城市景色，將自然帶入到這個大都市之中。重慶“城市森林”重慶“城市森林”重慶“城市森林”天津中鋼國際廣場建筑師： MAD建筑事務所高度：358米樓層：88層預計竣工時間：2012年 天津中鋼國際廣場天津中鋼國際廣場天津中鋼國際廣場南京綠地廣場紫峰大廈建筑師：美國SOM建筑事務所建筑有效高度 ：339.250m最高屋頂高度 ：381.250m天線頂標高

7、：450.000m樓層使用情況：B4-B2 停車、酒店后勤B1 非機動車停車、酒店后勤、設備用房 B1夾層 餐飲、食品店、酒店后勤、設備用房、觀光大堂1F 頂級商務大堂、酒店大堂、宴會廳、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、宴會廳、電影院 7F 會議廳、宴會廳8F-9F 健身中心、游泳池、室外花園、10F 辦公11F-12F 避難層、設備層15F-41F 超甲級寫字樓42F-43F 設備用房45F-46F 空中大堂/餐廳47F 咖啡吧48F 酒店后勤49F-71F 六星級洲酒店客房72F 觀光層73F, 75F 設備層76F-77F 中餐廳78F-79F 特色西

8、餐廳80F-81F 總統(tǒng)套房82F 綠地83F 水箱層85F-86F 機房87-89F 燈塔塔尖 南京綠地廣場紫峰大廈用地面積：18721平方米總建筑面積：約250000平方米位置： 位于南京南鼓樓區(qū)鼓樓廣場，東至中央路，西至北京西路。鼓樓周邊區(qū)域有玄武湖、北極閣、鼓樓、明城墻等歷史文物古跡； 該地段是南京城區(qū)的中心點及城市的制高點，周邊遠景盡收眼底。 東可眺望紫金山、西可望長江、南有雨花臺、北有幕府山。也是全國著名高等學府南京大學、東南大學名校集聚之地。 該地段交通便利，地鐵一號線重要站點設置其中。 是南京行政中軸線和商業(yè)中軸線的交界之處。南京綠地廣場紫峰大廈南京綠地廣場紫峰大廈天津環(huán)球金融

9、中心功能：寫字樓、六星級酒店、豪華公寓、酒店式公寓和頂級商業(yè)配套位置：項目距天津濱海國際機場車程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號線交匯處，酒店中軸正對城市景觀哈 密道綠軸。總建筑面積：約60萬平方米總投資：預計約50多億元建筑師：美國SOM建筑事務所高度：337米樓層：地上75層，地下4層 天津環(huán)球金融中心天津環(huán)球金融中心Q1大廈(Q1 Tower)建筑師Atelier SDG高度： 322.5米樓層： 78層用途：住宅竣工時間：2005年 全球最高的純住宅大廈，具有十層樓高的了望臺和南半球最快捷之電梯升降系統(tǒng)

10、，以及全球最長的螺旋尖頂。 建筑的設計源自悉尼奧運會場及悉尼歌劇院的優(yōu)美線條。Q1象征黃金海岸頂級公寓大樓居住風格，結(jié)合度假勝地的悠閑及都會區(qū)的時髦、便利及高科技網(wǎng)絡建設。 它有一個小森林于第60層，令住客可以到小型森林，吸收新鮮空氣。 Q1大廈(Q1 Tower)Q1大廈(Q1 Tower)Q1大廈(Q1 Tower)U型寶來塔 （U-bora Tower）建筑師：Aedas Ltd.位置：迪拜高度：250米功能： 80000SM公室（面積由底部1100SM增加到頂部2000SM）， 30000SM住宅及 7000SM零售二、高層建筑設計的特點 水平荷載和地震作用成為高層建筑的控制因素。高層

11、結(jié)構設計不僅需要較大的承載能力，還需要較大的剛度控制水平荷載作用下結(jié)構的側(cè)向位移?？刂苽?cè)向位移的原因：1）過大的側(cè)向變形會使人不舒服，影響使用；2）過大的側(cè)向變形會使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損 壞，也會使電梯軌道變形；3）過大的側(cè)向變形會使主體結(jié)構出現(xiàn)裂縫甚至損壞；4）過大的側(cè)向變形會使結(jié)構產(chǎn)生附加內(nèi)力甚至倒塌。 三、高層建筑的結(jié)構類型（按材料分） 按照承重結(jié)構材料類型可分為鋼結(jié)構與鋼筋混凝土結(jié)構兩種。高層鋼結(jié)構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工方便快捷等優(yōu)點，但缺點是造價高、耐火性能差，大量防火涂料的使用也影響工期與造價。 鋼筋混凝土結(jié)構具有造價低、耐火性能好、側(cè)向剛度大、截面形式多樣等

12、優(yōu)點，缺點是構件尺寸較大、自重大、使用空間受限。 目前大多數(shù)高層建筑采用混合結(jié)構，即鋼框架或型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土筒體所組成的混合結(jié)構體系?？蚣苤嗖捎娩摴芑炷林蛐弯摶炷林蚣芰憾嗖捎眯弯摶炷亮夯蜾摿?。為加強結(jié)構承載力與抗側(cè)剛度，混合結(jié)構中還經(jīng)常采用加強層、巨型支撐、伸臂桁架等結(jié)構形式。第二節(jié) 高層建筑結(jié)構體系與布置原則 主要結(jié)構體系有：框架結(jié)構、剪力墻結(jié)構、框架-剪力墻結(jié)構、筒體結(jié)構、束筒及巨型框架。2.1 框架結(jié)構主要承重構件由梁、柱組成的結(jié)構。優(yōu)點：建筑平面布置靈活，能提供較大的室內(nèi)空間，易于滿足多功能的使用要求。在結(jié)構受力方面，框架結(jié)構自振周期長，地震反應小，經(jīng)合理設計后

13、可具有良好的延性。缺點：抗側(cè)移剛度小，地震作用下側(cè)向位移大，易使填充墻開裂，并引起非結(jié)構構件的破壞。建筑高度不能過高，一般在15層以下。 框架結(jié)構受力及設計要點1.全部荷載由梁柱承擔；2.框架側(cè)向變形由梁柱彎曲變形與柱軸向變形兩部分組成；3.整體側(cè)向變形呈剪切型變形；4.應設計為雙向框架結(jié)構；5.隔墻應采用輕質(zhì)隔墻或輕質(zhì)填充材料。6.宜采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋。2.2 剪力墻結(jié)構 利用鋼筋混凝土墻體作為承受豎向、水平荷載的結(jié)構。墻體本身也可作為維護和房間分隔構件，該結(jié)構形式主要應用于高層住宅和旅館。優(yōu)點：整體性好、剛度大、承載力高、水平荷載下的側(cè)向變 形小。缺點：墻體間距不能過大，平面布置不靈活，結(jié)

14、構自重大， 材料強度無法充分發(fā)揮，不能滿足公共建筑使用要求。 當剪力墻的高寬比較大時，可視為一個受彎為主的懸臂構件，其側(cè)向變形是彎曲型。底部大空間剪力墻(部分框支剪力墻)結(jié)構2.3 框架-剪力墻結(jié)構 框架-剪力墻是指由框架和剪力墻共同承受荷載的結(jié)構體系。即保留了框架結(jié)構布置靈活、使用方便的特點，又具有剪力墻結(jié)構抗側(cè)剛度大，抗震性能好的優(yōu)點。在該結(jié)構體系中，剪力墻承擔絕大部分的水平荷載，是主要抗側(cè)力體系。框架則主要承擔豎向荷載，以及少量的水平作用。 框架本身在水平荷載作用下呈剪切型變形，而剪力墻則呈彎曲型變形，當二者通過樓蓋協(xié)同工作時，變形必須協(xié)調(diào)，側(cè)向變形將呈彎剪型。根據(jù)以上分析的受力特點，框

15、架-剪力墻結(jié)構無論是承載力還是側(cè)向變形都較純框架有較大的提高，剪力墻的布置原則1) 剪力墻宜沿主軸方向或其它方向雙向布置，墻肢截面簡 單規(guī)則；2) 剪力墻應盡量布置在結(jié)構區(qū)段的樓梯間、電梯間、平面 形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大；3) 縱、橫剪力墻宜組成L、T、形等型式；4) 剪力墻應貫通建筑物全高，避免剛度突變，洞口應盡量做到上下對齊；5) 抗震設計時，剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構總底部地震傾覆力矩的50；6) 較長的墻肢宜開設洞口將其分成長度均勻的若干墻段，墻段之間用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應小于2，墻肢截面高度不宜大于8m。2.

16、4 板柱-剪力墻結(jié)構板柱結(jié)構：由鋼筋混凝土無梁樓板和柱組成。 優(yōu)點：施工方便，使用空間大，布置靈活； 缺點：節(jié)點抗震性能差，整體剛度小。 通過設置剪力墻，或?qū)?、電梯間做成鋼筋混凝土筒體，即形成板柱-剪力墻結(jié)構，該結(jié)構適用于抗震設防烈度不超過8度且高度有限制的建筑中。2.5 框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構支撐框架：框架中設置支撐斜桿，多用于鋼結(jié)構；框架-支撐結(jié)構：框架+支撐框架。 受力特點：支撐框架側(cè)向剛度大，承擔水平荷載多，其作用 類似于剪力墻。支撐框架的類型：中心支撐框架和偏心支撐框架。 中心支撐框架：支撐斜桿的軸線交匯于框架梁柱軸線的 交點?；拘问接袉涡睏U支撐、人字形 支撐、V形支撐、K形

17、支撐和交叉支撐。注意：抗震結(jié)構不采用K形支撐； 偏心支撐：支撐連接位置偏離梁柱節(jié)點，每根斜桿應至少一 端與框架梁相連，在梁端或梁跨中形成消能梁段。 基本形式有：單斜桿、人字形和V形等。 地震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通過腹板 塑性變形耗散地震能量，支撐斜桿、框架柱 和消能梁段以外的梁均保持彈性，其抗震性能明 顯優(yōu)于中心支撐框架。2.6 筒體結(jié)構 由單個或多個筒體承受荷載的結(jié)構體系。筒體可分為實腹筒、框筒和桁架筒。前面提到的剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實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。如果筒體的四

18、壁是由豎桿和斜桿形成的桁架組成，則稱為桁架筒。 束筒或多筒體系：兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起形成的束狀結(jié)構稱為成束筒。例如美國西爾斯大廈就是9個框筒組成的正方形筒體。成束筒結(jié)構的剛度和承載能力比筒中筒又有提高。2.7 巨型框架 利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型框架連接，筒體與巨型梁之間即形成巨型框架。由于巨型框架的梁、柱截面很大，抗彎剛度和承載能力也很大，因此它的抗側(cè)剛度比一般框架大很多。2.8 高層建筑結(jié)構布置原則鋼-混凝土混合結(jié)構房屋適用的最大高度及高寬比限值 高規(guī)一般規(guī)定：高層建筑不應采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構體系，應:具有必要的承載能力、剛度和變形能力；避免因部分結(jié)構或構

19、件的破壞而導致整個結(jié)構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取有效措施予以加強。宜：結(jié)構的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應而形成薄弱部位；宜具有多道抗震防線。2.8.1 結(jié)構平面布置1.平面宜簡單、規(guī)則、對稱，減少偏心；2.平面長度不宜過長，突出部分不宜過大。3.不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面；4.結(jié)構平面布置應減少扭轉(zhuǎn)的影響；在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移，A級高度不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于平均值的1.5倍。B級高度相應值為1.2，1.4。5.當樓板平面比較狹長、有較

20、大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應在設計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響；2.8.2 結(jié)構豎向布置1.高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應采用豎向嚴重不規(guī)則的結(jié)構；2.抗震設計的高層建筑結(jié)構，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%；3.A級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80，不應小于其上一層受剪承載力的65；B級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構的受剪承載力不應小于其上一層受剪承載力的75。3.抗震設計時結(jié)構豎向抗側(cè)力構件宜上下貫通；4.高層建

21、筑宜設地下室。2.8.3 不規(guī)則結(jié)構 建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001中規(guī)定的三種平面不規(guī)則類型和三種豎向不規(guī)則類型，平面不規(guī)則類型包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)；1）當樓層最大彈性水平位移或?qū)娱g位移，大于該樓層兩端彈性水平位移或?qū)娱g位移平均值的1.2倍時，為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；大于1.5倍時，為扭轉(zhuǎn)嚴重不規(guī)則。2）結(jié)構平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應投影方向總尺寸的30，l/Bmax0.3時，為樓板凹凸不規(guī)則。3）樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，如樓板有效寬度小于 典型寬度的50，或開洞面積大于該層樓層面積的30， 或較大的樓層錯層，為樓板局部不連續(xù)。 豎向不規(guī)則包括側(cè)向剛度不規(guī)則

22、、豎向抗側(cè)力構件不連續(xù)和樓層承載力突變。1）側(cè)向剛度不規(guī)則2）豎向抗側(cè)力構件不連續(xù) 柱、剪力墻、支撐在某層中斷，其內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構件（梁、桁架）向下傳遞。3）樓層承載力突變 結(jié)構的層間受剪承載力小于相鄰上一層的80。 高層建筑中有個別項目超過上述不規(guī)則類型的指標，則此結(jié)構為不規(guī)則結(jié)構；若有多項超過不規(guī)則類型的指標，或某一項超過不規(guī)則指標過多，此結(jié)構為特別不規(guī)則；若有多個項目超過不規(guī)則的指標比較多，或某一項超過了嚴重不規(guī)則的上限，則為嚴重不規(guī)則。 高層建筑允許采用不規(guī)則結(jié)構，但需采取計算和構造方面的有效措施，要盡可能避免特別不規(guī)則結(jié)構，不允許采用嚴重不規(guī)則結(jié)構。2.9 設縫的規(guī)定2.9.1 防震

23、縫1）抗震設計時高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構布置，避免 結(jié)構不規(guī)則，不設防震縫。 2）鋼筋混凝土框架房屋防震縫寬度，當高度不超過15m時為70mm；超過15m，6、7、8、9度分別每增加5m、4m、3m、2m，加寬20mm；框剪和剪力墻結(jié)構房屋的防震縫寬度，課分別采用框架結(jié)構防震縫寬度的70和50，但都不小于70mm。防震縫兩側(cè)結(jié)構類型不同時，按需要較寬防震縫的結(jié)構類型和較低房屋高度確定縫寬。3）防震縫應沿房屋全高設置，地下室、基礎可不設防震縫，但在防震縫處應加強構造和連接。2.9.2 伸縮縫混凝土在硬化過程中會產(chǎn)生收縮，同時已建成的結(jié)構在溫度變化時也會有熱脹冷縮，這種變形受到約束時就在結(jié)構內(nèi)

24、部產(chǎn)生應力，甚至造成開裂。溫度應力的危害在房屋的底部和頂部最明顯，底部樓層的變形受基礎的約束顯著，而頂部樓層由于日照的直接作用，溫度變化劇烈，溫度應力較大。解決辦法常用的有設置后澆帶，寬度可采用700-1000mm，兩側(cè)留出鋼筋頭，待氣溫較低、收縮變形完成一定程度時采用搭接或焊接的方式連接，再澆注微膨脹混凝土。高層建筑結(jié)構伸縮縫的最大間距宜符合下表規(guī)定：工程中避免設伸縮縫的措施1）頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化較大的部位 提高配筋率；2）頂層采用隔熱措施，外墻設置外保溫層；3）高層建筑在頂部設置雙墻或雙柱，做局部伸縮縫；4）采用收縮小的水泥，減小水泥用量，加入外加劑；5）提高每層樓板的

25、構造配筋率或采用部分預應力。后澆帶 后澆帶宜設置在受力和變形較小的部位，間距宜為3060m，寬度宜為7001000mm。后澆帶可做成平直縫，主筋不宜在后澆帶中斷開，如必須斷開，則主筋搭接長度需滿足45d，并按設計要求附加鋼筋。2.9.3 沉降縫高層建筑中常在主體結(jié)構周圍設置數(shù)層的裙房，它們與主體結(jié)構高度、重量相差懸殊，會產(chǎn)生較大的沉降差。過去常采用設置沉降縫將結(jié)構從頂?shù)交A整個斷開，但此舉的不利在于使地下室結(jié)構復雜，縫部位的防水不好處理，兩側(cè)結(jié)構在地震作用下易發(fā)生碰撞。目前常采用不設沉降縫的方法，將高低部分連成整體，最常用的方法是設后澆施工縫，在施工時將高低部分的結(jié)構暫時斷開，待主體結(jié)構施工完

26、畢，完成大部分沉降后再澆注連接部位的混凝土。一、裙房的形態(tài)設計 1、裙房的功能 2、裙房的設計原則 層數(shù)不宜太多，36層為佳，留出消防車道 室外停車場，綠化3、布置方式 無裙房式 裙房式 獨立式塔樓裙房直落式裙房式裙房的布置方式1、基座式裙房 2、臺階式裙房 3、漸變式裙房裙房的形態(tài)設計裙房的形態(tài)設計裙房的形態(tài)設計高層建筑的平面形式和形體塑造二、標準層形態(tài)設計 1、點式2、板式3、組合式三、形體塑造1、逐層收縮2、形體切削3、雕塑化標準層形態(tài)設計標準層形態(tài)設計形體塑造高層建筑的垂直交通設計和防火構造 一、高層建筑的垂直交通設計 (一)電梯的類型與構成 (二)電梯的設置 (三)電梯與樓梯的布置關

27、系二、高層建筑的防火問題 (一)防火問題 (二)防、排煙問題 (三)消防、疏散問題 1、合理布置疏散路線；2、合理布置疏散樓梯3、設置避難層或避難間4、走廊的寬度及采光要求應符合防火規(guī)范5、合理設置安全出口1、高層建筑火災的特點是，火勢蔓延途徑多，危害大；疏散困難，容易造成重大傷亡事故；如消防設施設計不夠完善，則撲救困難；功能復雜，起火因素多。高層建筑防火設計，首先要從建筑總體規(guī)劃入手，即合理布局，然后再進行妥善的平面布置。在平面設計中，應根據(jù)建筑物用途實行防火分區(qū)。 2、防火分區(qū) 防火分區(qū)包括水平和豎向兩個方面。水平防火分區(qū)是指用防火材料將面積大的局層建筑在水平方向分隔成幾個防火單元；豎向防

28、火分區(qū)是指上、下層分別用具有足夠耐火極限的樓板層進行防火分隔。第三節(jié) 框架結(jié)構設計一、框架結(jié)構概念設計1) 計算簡圖2）節(jié)點簡化現(xiàn)澆框架：梁柱節(jié)點簡化為剛接節(jié)點；裝配式框架：梁柱節(jié)點簡化為鉸接或半鉸接；裝配整體式框架：梁柱節(jié)點簡化為剛接節(jié)點，但剛性不如現(xiàn) 澆式框架?？蚣苤ёF(xiàn)澆鋼筋混凝土柱：按固定支座計算；預制鋼筋混凝土柱：根據(jù)構造措施按固定支座和鉸支座計算3）框架結(jié)構分類（按施工方法分）全現(xiàn)澆式：板內(nèi)鋼筋伸入梁內(nèi)錨固，梁縱筋伸入柱內(nèi)錨固。半現(xiàn)澆式：梁柱現(xiàn)澆，樓板預制；或柱現(xiàn)澆，梁板預制。裝配式：梁、板、柱均預制，連接采用焊接。裝配整體式：梁、板、柱均預制，連接處鋼筋綁扎或焊接， 現(xiàn)場澆注混凝

29、土形成框架節(jié)點。4）跨度與高度的確定框架梁的跨度：取框架柱軸線間的距離；對于不等跨框架，當各跨跨度相差不大于10，可近似按等跨框架計算，簡化后的跨度取原各跨跨度的平均值。層高(框架柱的長度)：本層樓面至上層樓面的高度?？蚣芙Y(jié)構承重方案二、框架結(jié)構內(nèi)力計算內(nèi)力計算方法主要有：彎矩分配法、無剪力分配法和迭代法(精確計算)。為簡化計算，實際常用的方法有：分層法(豎向荷載作用)、反彎點法和D值法(水平荷載作用)。2.1 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算(分層法)1).力矩分配法回顧轉(zhuǎn)動剛度、分配系數(shù)、傳遞系數(shù)的概念與計算?；炯俣ǎ嚎蚣艿膫?cè)移忽略不計;每層梁上的豎向荷載對本層梁及與本層梁相連的柱產(chǎn)生彎 矩與剪

30、力。剛度修正：除底層柱外其它各層柱的線剛度均乘以0.9的折減系數(shù)；除底層傳遞系數(shù)為1/2外，其它各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取1/3。 將多層框架簡化為單層框架來計算，即分層進行力矩分配計算。分層計算得出的梁的彎矩即為最終彎矩，但由于每個柱均屬于上下兩層，所以柱的最終彎矩為上下兩層計算結(jié)果相加。分層法計算步驟及要點1.選擇某榀框架作為計算單元2.計算梁柱線剛度以及節(jié)點處分配系數(shù) 1）對于現(xiàn)澆框架，要考慮梁有效截面慣性矩的調(diào)整； 2）柱端設為固定端； 3）底層柱固定在基礎頂面，可以視為固定端，其它層柱要 考慮到實際有柱端轉(zhuǎn)動，故上層各柱線剛度乘以0.9修 正系數(shù)； 4）梁和底層柱的傳遞系數(shù)按遠端固定，取

31、1/2；上層各柱 的傳遞系數(shù)取1/3。3. 統(tǒng)計各層梁上豎向荷載設計值，并計算梁的固端彎矩。4. 按前面規(guī)定的分配系數(shù)和傳遞系數(shù)，采用力矩分配法對每一層框架分別進行計算。5. 求得每層內(nèi)力后，將同屬于上下兩層的柱彎矩值進行疊加，作為原框架該柱的最終彎矩，梁的彎矩僅屬于本層，不需疊加。6.得到框架最終彎矩圖后，根據(jù)節(jié)點靜力平衡可求得梁跨中彎矩，支座剪力以及柱剪力和軸力。例題 6層5層2-4層1層豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算另一種方法彎矩二次分配法其實質(zhì)為簡化的彎矩分配法?；炯俣ǎ汗?jié)點不平衡彎矩只對與該節(jié)點相交的桿件遠端有 影響，忽略它對其它桿件的影響。計算步驟：先對節(jié)點不平衡彎矩進行分配，再將彎

32、矩向遠端 傳遞，最后將遠端節(jié)點的新不平衡彎矩進行第二 次分配，整個過程即結(jié)束。2.2 水平荷載作用下內(nèi)力計算(反彎點法與D值法)基本假定:各柱上下端沒有角位移;除底層外,各柱上下端節(jié)點轉(zhuǎn)角相等;忽略框架梁的軸向變形;適用范圍:梁的線剛度與柱的線剛度之比大于3。該方法的兩個關鍵問題為：水平荷載在樓層各柱的分配 反彎點高度的確定。反彎點高度反彎點高度為反彎點至柱下端的距離。對上層柱，假定各柱上下轉(zhuǎn)角相等，則柱上下端彎矩相等，反彎點在柱中央，即對于底層柱，柱腳轉(zhuǎn)角為零，而上端轉(zhuǎn)角不為零，故反彎點向上端移動，假定：鉸接：無約束作用，彎矩為零，自由轉(zhuǎn)動；固接：約束作用強，彎矩很大，轉(zhuǎn)角為零?？箓?cè)移剛度d

33、側(cè)移剛度系數(shù)d表示柱上下兩端相對有單位側(cè)移時柱中產(chǎn)生的剪力，它與兩端約束情況有關。由于梁的線剛度比柱的大，各柱端轉(zhuǎn)角很小，可假定結(jié)點轉(zhuǎn)角為零，可得：柱端彎矩計算柱下端彎矩：柱上端彎矩：梁端彎矩計算改進后的反彎點法D值法反彎點法的缺陷：1)梁柱線剛度之比無窮大(實際情況中梁的線剛度可能小于 柱的線剛度,柱的側(cè)向剛度不僅與柱的線剛度、層高有關，還與梁的線剛度有關)2)柱反彎點高度固定(柱的反彎點高度也與梁柱線剛度比、上 下層橫梁的線剛度比、上下層層高的變化等因素有關)D值法：對反彎點高度和柱的抗側(cè)移剛度進行修正。側(cè)移剛度修正（修正后的側(cè)移剛度用D表示）根據(jù)轉(zhuǎn)角位移方程：柱端彎矩:梁端彎矩：由節(jié)點A

34、、B力矩平衡，可得柱AB受到的剪力：求得框架柱側(cè)向剛度D后，可計算層間剪力分配給各柱：反彎點高度修正影響柱兩端轉(zhuǎn)角的因素：梁柱線剛度比、柱所在樓層、橫梁線剛度比、上下層層高變化。標準反彎點高比y0：可根據(jù)荷載方式，由n、j、K查表得出。上下層梁線剛度變化時修正系數(shù)y1：當取此時反彎點上移，y1取正值。若 ，取 ，此時反彎點下移，y1取負值。對于底層，不考慮y1修正值。上下層層高變化時修正系數(shù)y2、 y3 ：令 ，從表中可查出y2，當 1時， y2取正值,反彎點上移；當 1時， y3取負值,反彎點下移；當 1時， y3取正值，反彎點上移。對于最下層，不考慮y3修正值。反彎點法和D值法的主要參數(shù)比較3）水平荷載作用下側(cè)移的計算側(cè)移計算：框架結(jié)構在水平荷載作用下的側(cè)移曲線表現(xiàn)為剪切型。梁柱彎曲引起的側(cè)移為剪切型(主要變形)；柱軸向變形引起的側(cè)移為彎曲型(次要變形)。2.3 框架結(jié)構設計要點和方法1.一般規(guī)定1)梁柱連接方式一般為剛接，個別節(jié)點可為鉸接；2)梁柱中心線宜重合，框架梁宜拉通、對直，框架柱宜上下 對中，梁柱軸線宜在同一豎向平面內(nèi)； 當梁柱中心線間的偏心距不宜大于柱 截面在該方向?qū)挾鹊?/4，否則，可采取 增設梁水平加腋等措施。3)填充墻及隔墻宜選用輕