第一章 结构体系和受力特点
1、建筑高层的概念:根据联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会的建议,一般指9层及其以上的建筑定义为高层建筑。并根据建筑层数和高度划分为四类:
第一类,9~16层,高度不超过50M。
第二类,17~25层,高度不超过75M。
第三类,26~40层,高度不超过100M。
第四类,40层以上,高度超过100M以上。
我国10层及十层以上的住宅和建筑物高度超过24M的其他民用建筑规定为高层建筑。
2、高层建筑的结构体系:
(1)框架结构体系:当采用梁、柱组成的结构体系为竖向承重结构,并承受水平荷载时。(横向、竖向、双向承重)。有点:平面布置灵活,立面也可以变化。
(2)剪力墙结构体系:用墙体来承受荷载和侧向力,有点:墙体截面大,整体性好,抗侧移刚度大,抗震性能较强,同时墙体也可以作为围护结构和房间的分隔构件。缺点:受楼板的跨度的限制,一般为3~8M,间距小,平面布置不灵活,结构自重大不适宜建造公共建筑。
(3)框架—剪力墙结构体系:
(4)通体结构体系:
(5)巨型结构体系:
3、结构总体布置原则:
(1)安全,合理而经济的结构设计必须注重概念设计方法。
(2)概念设计:是指一些难以精确作出力学分析或者在规范中难以具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取措施。
(3)建筑高度:高层建筑结构应根据①房屋高度、②高宽比、③抗震类别、④抗震设防烈度、⑤场地类别、⑥结构材料和施工条件等因素。
①房屋高度:指室外地面至主要屋面高度,不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。(部分剪力墙结构是指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构)
②高宽比(H/B)控制位移常常成为结构设计的主要矛盾,随着高度的增加,倾覆力矩迅速增大。因此,建造宽度很小的建筑不适宜。一般应将结构的高宽比控制在6以下。建筑高宽比是结构刚度,整体稳定,承载能力和经济合理性的宏观控制。
一般情况下,暗锁考虑方向的最小投影宽度计算高宽比。突出建筑物很小的局部结构(电梯井、楼梯间)一般不包括在内;对带有裙房的高层建筑,裙房的面积和刚度相对于其上塔楼面积和刚度较大时,可以按裙房以上的高宽比来计算。
③结构平面布置:必须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载,受力明确,传力直接,力争均匀对称,减少扭转的影响。
建筑平面的长宽比不宜过大,一般宜小于6.。以避免两端相距太远,振动不同步,产生扭转等复杂的震动使结构受到破坏。
在楼板的凹角处,楼板容易产生应力集中,应加强楼板的配筋。
无论哪一种平面,应尽量设计成规则、对称而简单的平面形状,尽量减少因形状不规则而引起的结构扭转影响。(在布置抗侧力结构时,应使结构均匀分布,荷载作用线通过结构刚度中心,以减少扭转的影响。尤其是布置刚度较大的楼梯间、电梯间时,更要注意保证结构对称,采用剪力墙或者筒体结构加强措施。)
4、结构竖向布置:结构竖向布置要做到刚度均匀而连续,避免刚度突变,避免软弱层。在实际工程中抗震设防时,结构的承载力和刚度自下而上逐渐减少,一般情况下是沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级。使刚度自上而下逐渐减少。
沿竖向刚度改变主要有以下两个原因:
(1) 抗侧力结构改变:
①底层或底层若干层取消部分剪力墙或柱子产生刚度突变;这时应加大落地剪力墙或柱子的截面尺寸、提高混凝土强度等级,尽量使刚度变化减小。
②中部楼层部分剪力墙中断,(不宜多于三分之一,不得超过半数)这时其余墙
体应加强配筋;
③顶层取消部分剪力墙或柱子,顶层刚度减小,高震型影响会使地震力加大,(不
宜多于三分之一,不得超过半数)框架取消内柱后,全部剪力由外柱箍筋承受,顶层柱子应全长加密箍筋。
(2)结构的竖向体型突变:
①结构顶部内收形成塔楼,顶部小塔楼因鞭梢效应(指当建筑物受地震作用时,它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小,在每一个来回的转折瞬间,形成较大的速度,产生较大的位移,就和鞭子的尖一样,这种现象称为鞭梢效应。)
②楼层外挑内收,地震时易形成薄弱环节。
5、高层建筑宜设置地下室:
(1)利用土体的侧压力防止水平作用下结构的滑移、倾覆。
(2)减小土的重量,降低地基的附加应力。
(3)提高地基土的承载力。
(4)减少地震作用对上部结构的影响。
6、抗震设防的原则:略
7、变形缝的设置:伸缩缝、沉降缝、防震缝。
8高层建筑结构的受力特点:
第一章 结构体系和受力特点
1、建筑高层的概念:根据联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会的建议,一般指9层及其以上的建筑定义为高层建筑。并根据建筑层数和高度划分为四类:
第一类,9~16层,高度不超过50M。
第二类,17~25层,高度不超过75M。
第三类,26~40层,高度不超过100M。
第四类,40层以上,高度超过100M以上。
我国10层及十层以上的住宅和建筑物高度超过24M的其他民用建筑规定为高层建筑。
2、高层建筑的结构体系:
(1)框架结构体系:当采用梁、柱组成的结构体系为竖向承重结构,并承受水平荷载时。(横向、竖向、双向承重)。有点:平面布置灵活,立面也可以变化。
(2)剪力墙结构体系:用墙体来承受荷载和侧向力,有点:墙体截面大,整体性好,抗侧移刚度大,抗震性能较强,同时墙体也可以作为围护结构和房间的分隔构件。缺点:受楼板的跨度的限制,一般为3~8M,间距小,平面布置不灵活,结构自重大不适宜建造公共建筑。
(3)框架—剪力墙结构体系:
(4)通体结构体系:
(5)巨型结构体系:
3、结构总体布置原则:
(1)安全,合理而经济的结构设计必须注重概念设计方法。
(2)概念设计:是指一些难以精确作出力学分析或者在规范中难以具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取措施。
(3)建筑高度:高层建筑结构应根据①房屋高度、②高宽比、③抗震类别、④抗震设防烈度、⑤场地类别、⑥结构材料和施工条件等因素。
①房屋高度:指室外地面至主要屋面高度,不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。(部分剪力墙结构是指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构)
②高宽比(H/B)控制位移常常成为结构设计的主要矛盾,随着高度的增加,倾覆力矩迅速增大。因此,建造宽度很小的建筑不适宜。一般应将结构的高宽比控制在6以下。建筑高宽比是结构刚度,整体稳定,承载能力和经济合理性的宏观控制。
一般情况下,暗锁考虑方向的最小投影宽度计算高宽比。突出建筑物很小的局部结构(电梯井、楼梯间)一般不包括在内;对带有裙房的高层建筑,裙房的面积和刚度相对于其上塔楼面积和刚度较大时,可以按裙房以上的高宽比来计算。
③结构平面布置:必须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载,受力明确,传力直接,力争均匀对称,减少扭转的影响。
建筑平面的长宽比不宜过大,一般宜小于6.。以避免两端相距太远,振动不同步,产生扭转等复杂的震动使结构受到破坏。
在楼板的凹角处,楼板容易产生应力集中,应加强楼板的配筋。
无论哪一种平面,应尽量设计成规则、对称而简单的平面形状,尽量减少因形状不规则而引起的结构扭转影响。(在布置抗侧力结构时,应使结构均匀分布,荷载作用线通过结构刚度中心,以减少扭转的影响。尤其是布置刚度较大的楼梯间、电梯间时,更要注意保证结构对称,采用剪力墙或者筒体结构加强措施。)
4、结构竖向布置:结构竖向布置要做到刚度均匀而连续,避免刚度突变,避免软弱层。在实际工程中抗震设防时,结构的承载力和刚度自下而上逐渐减少,一般情况下是沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级。使刚度自上而下逐渐减少。
沿竖向刚度改变主要有以下两个原因:
(1) 抗侧力结构改变:
①底层或底层若干层取消部分剪力墙或柱子产生刚度突变;这时应加大落地剪力墙或柱子的截面尺寸、提高混凝土强度等级,尽量使刚度变化减小。
②中部楼层部分剪力墙中断,(不宜多于三分之一,不得超过半数)这时其余墙
体应加强配筋;
③顶层取消部分剪力墙或柱子,顶层刚度减小,高震型影响会使地震力加大,(不
宜多于三分之一,不得超过半数)框架取消内柱后,全部剪力由外柱箍筋承受,顶层柱子应全长加密箍筋。
(2)结构的竖向体型突变:
①结构顶部内收形成塔楼,顶部小塔楼因鞭梢效应(指当建筑物受地震作用时,它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小,在每一个来回的转折瞬间,形成较大的速度,产生较大的位移,就和鞭子的尖一样,这种现象称为鞭梢效应。)
②楼层外挑内收,地震时易形成薄弱环节。
5、高层建筑宜设置地下室:
(1)利用土体的侧压力防止水平作用下结构的滑移、倾覆。
(2)减小土的重量,降低地基的附加应力。
(3)提高地基土的承载力。
(4)减少地震作用对上部结构的影响。
6、抗震设防的原则:略
7、变形缝的设置:伸缩缝、沉降缝、防震缝。
8高层建筑结构的受力特点: