高层结构体系与布置

结构体系与布置要点第一部分：结构体系与结构布置一、结构概念、荷载和作用二、结构体系与布置（一）钢筋混凝土结构体系（二）全钢结构体系（三）钢-混凝土混合结构体系一、结构概念、荷载和作用结构—在房屋建筑中，由构件组成的能承受各种荷载和“作用”的体系，是房屋建筑的骨架。1、结构组成--构件：楼板、屋盖、梁、柱、墙(竖向支撑)、基础等。2、荷载或“作用”：按随时间变异：永久荷载、可变荷载、偶然荷载按结构的反应：静态荷载、动态荷载间接作用：地基变形、材料收缩、温度变化、地震等竖向荷载包括：1、自重荷载：梁、柱、板、粉砂面层、填充墙、门窗幕墙，等等2、楼面活荷载3、屋面活载、积灰荷载、雪荷载等4、吊车荷载（厂房）5、施工荷载（临时）水平荷载：1、风荷载、风振效应2、地震荷载（作用）其它荷载（作用）：1、混凝土收缩、钢材焊接2、温度变化3、地基变形人防地下室—人防荷载其它荷载（作用）：1、混凝土收缩2、温度变化3、地基变形（桩基沉降）静止土压力q=20kPaP1P2P3P4作用于支护结构的外荷载：1、土压力（变化）引起变化的因素：地面荷载的变化不同开挖阶段侧向变形大小（中间土压力）主动土压力（主动、静止之间）被动土压力（静止、被动之间）2、水压力，也是变化的不同降深、渗流影响3、支护结构自重4、施工荷载：行人、少量堆载、挖土机5、其它荷载：收缩、温度主动土压力被动土压力荷载分类：1、永久荷载（恒荷载）：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。2、可变荷载（活荷载）：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。3、偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。永久荷载（恒荷载）举例：结构自重土压力（地下室侧壁、永久挡土墙等）水压力（水位不变）混凝土收缩（2个月后）钢结构焊接地基变形（非常缓慢，某一时间段内变化很小）可变荷载（活荷载）举例：建筑物楼面活荷载风荷载雪荷载屋面积灰荷载吊车荷载（厂房）施工荷载（临时）土压力（基坑开挖）水压力、水浮力（水位变化）车辆荷载（道桥）波浪、涌潮荷载温度荷载楼面活荷载的取值：荷载规范：民用建筑楼面均布活荷载标准值偶然荷载特点：①结构使用期内不一定出现；②一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。举例：地震荷载（作用）爆炸撞击火灾荷载龙卷风二、结构体系与结构布置结构分类按材料分：钢筋混凝土结构全钢结构钢—混凝土混合结构、型钢混凝土组合结构砌体结构木结构按抗侧力体系分：抗侧力单元：框架（钢砼、钢、型钢砼，含巨型框架）剪力墙（钢砼、钢板剪力墙）竖向支撑（钢）核心筒（钢砼实腹筒）框筒（深梁密柱，钢砼、钢、型钢砼）支撑筒（桁架筒）：框架+支撑，钢、型钢砼结构体系：框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-支撑框架-核芯筒、框架-核芯筒-伸臂、筒中筒、框筒、束筒、巨型框架等。框架单元一榀框架单元一榀框架单元剪力墙单元框架-剪力墙体系一榀框架单元剪力墙单元钢框架-支撑体系钢框架单元钢框架单元钢板剪力墙单元框架-核心筒体系核心筒核心筒单元外框筒+核心筒体系（筒中筒）外框筒核心筒框筒结构体系（无内筒）（一）钢筋混凝土结构1、框架结构：抗侧力结构：框架（一种单元）竖向传力途径：楼、屋盖→次梁→框架梁→框架柱→基础水平（风、地震）：框架适用高度：H≤60m，55m，45m（无B级）适用高宽比：H/B≤4，4，3框架结构设计的几点注意：1避免采用单跨框架：高层：不应；多层：不宜。2布置少量墙体时，即“少墙框架”：结构刚度：位移角可按框架-剪力墙控制；承载力：配筋宜按框架、框-剪两种模型的较大值；抗震等级：框架部分可按纯框架；剪力墙按框-剪确定。3位移角满足时，局部电梯井道不宜布置剪力墙：避免应力集中而超筋；避免造成扭转。4应关注填充墙刚度和布置（避免形成薄弱层）；5避免错层，短柱加强。6强柱弱梁、强节点弱构件原则。考虑板钢筋的作用7异形柱框架：一般仅适用于多层。6度、非抗震：24m7度（0.1g）：21m7度（0.15g）：18m8度（0.20g）：12m8度（0.30g）、9度：不宜采用■2001年的浙江省异形柱暂行措施：6度、非抗震：35m（28m)7度（0.1g）：30m(24m)■现应按国家《异形柱规程》进行设计。2剪力墙结构（一种单元）：全部落地剪力墙体系：H≤140m，120m，100m（B级：170m，150m，130m）部分框支剪力墙结构：H≤120m，100m，80m（B级：140m，120m，100m）适用高宽比：H/B≤6，6，5（B级：7，7，6）3框架-剪力墙：抗侧力结构：框架+剪力墙（二种单元）竖向传力途径：楼、屋盖→次梁→框架梁→框架柱（剪力墙）→基础水平（风、地震）：框架+剪力墙（为主）适用高度：H≤130m，120m，100m（B级：160m，140m，120m）适用高宽比：H/B≤5，4，3（B级：7，7，6）几点注意：1双向均应布置剪力墙（强条）；2保证剪力墙的数量，Mc≥50％；3墙体应均匀布置，刚心、质心应尽可能重合。剪力墙单向布置，违反强条剪力墙数量过少剪力墙偏心布置4框架-核心筒：抗侧力结构：框架+内筒（两种单元）水平剪力：内筒为主倾覆力矩：内筒为主适用高度：H≤150m，130m，100m（B级：210m，180m，140m）适用高宽比：H/B≤6，6，5（B级：7，7，6）几点注意：1内筒宜居中，满足扭转位移比要求。2内筒尺寸宜≥1/12。满足周期比；满足M≥50％。3抗震等级可否按框-剪确定？二个核心筒；周边布置剪力墙且满足规范要求；征求稿：60m以上的框架-核心筒。40.2Qo调整（确保二道防线）。5内筒四角暗柱加强：按约束边缘构件加强至屋顶（见《高规》第9.1.8条）。核心筒宜居中核心筒偏置核心筒过小周边设墙5筒中筒结构体系：内筒：钢筋砼实腹筒外筒：框筒（深梁密柱框架）抗侧力结构：外筒+内筒（两种单元）适用高度：H≤180m，150m，120m（B级：280m，230m，170m）适用高宽比：H/B≤6，6，5（B级：7，7，6）核心筒（实腹筒）：弯曲变形为主，符合平截面假定外框筒（密柱深梁）：空间作用大，呈弯剪型变形。规范要求：柱距宜≤4m，开洞宜≤60％外筒裙梁：可取1/4柱净距框筒外框筒除腹板框架承担M外，翼缘框架柱轴力较大，形成较大的抵抗水平荷载的倾覆力矩。一般情况，框筒承担基底剪力V＞30％，倾覆力矩M＞50％。（规范不要求作0.2Qo的剪力调整）。当框筒分担的地震倾覆力矩M＞50％时，柱距、开洞率等可不受规范限制。核心筒:21m×21m墙厚:800～400中柱:1.8×(1～0.6)柱距:4.2m标准层结构平面6钢砼巨型框架结构体系：巨型框架=巨型柱+巨型梁巨型柱：实腹筒或桁架筒巨型梁：箱形截面或桁架梁（一～数层高）次框架：仅承担数个楼层的竖向荷载抗侧力结构：巨型框架+剪力墙（核心筒）适用高度：H≤180m，150m，120m适用高宽比：H/B≤6，5，4抗震等级：可参照框架-核心筒三、全钢结构1、全钢结构框架（H≤110m，110m，90m）2、钢框架-支撑（H≤220m，220m，200m）3、筒体（框筒、筒中筒、束筒）：（H≤300m，300m，260m）4、巨型框架、巨型框架-核心筒（H≤300m，300m，260m）杭州雷峰塔建筑高度70m结构7层,H=45m设计：清华制作：精工安装：中建三局钢框架柱:1200×800×36H型钢梁:梁高1200天津国贸大厦结构体系：框架-支撑内筒（桁架筒）用钢量：16900吨153kg/m2四、钢-混凝土混合高层结构1、钢框架-钢筋混凝土核心筒：适用高度：H≤200m，160m，120m2、型钢砼框架-钢筋混凝土核心筒适用高度：H≤220m，190m，150m3、框架-砼核心筒-伸臂、巨型框架-核心筒、桁架筒体系钢框架-钢筋混凝土核心筒1武林门旅游客运中心改建工程2杭州华成国际大厦3大连远洋大厦框架-核心筒-伸臂4上海金茂大厦5深圳地王大厦6苏州东方之门巨型框架-核心筒7上海环球金融中心(巨型框架支撑筒-核心筒-伸臂)桁架筒体系8香港中银大厦9中央电视台新址框架-核心筒-伸臂4上海金茂大厦5深圳地王大厦6苏州东方之门巨型框架-核心筒7上海环球金融中心(巨型框架支撑筒-核心筒-伸臂)桁架筒体系9香港中银大厦10中央电视台新址香港中银大厦：地上70层,H=315m桅杆顶368m结构体系：支撑筒体系(桁架筒)每12层设转换钢桁架,钢支撑跨越12层4根角柱:4800×4100钢砼,内设3根钢柱汇报结束敬请批评指正THANKYOU