大学课件_高层建筑结构设计培训讲义第4.1版1.pdf

1、第第第第5 5章章章章 高层建筑结构设计高层建筑结构设计高层建筑结构设计高层建筑结构设计5.1 5.1 结构体系及布置原则结构体系及布置原则结构体系及布置原则结构体系及布置原则5.2 5.2 剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.3 5.3 框架框架框架框架剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.4 5.4 框架框架框架框架支撑结构分析支撑结构分析支撑结构分析支撑结构分析5.5 5.5 筒体结构筒体结构筒体结构筒体结构5.4 5.4 框框框框撑结构分析撑结构分析撑结构分析撑结构分析高层结构高层结构高层结构高层结构5.1 5.1 体系与布置体系与布置体系

2、与布置体系与布置5.3 5.3 框框框框剪结构分析剪结构分析剪结构分析剪结构分析5.2 5.2 剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.1.2 5.1.2 结构体系结构体系结构体系结构体系5.1.1 5.1.1 受力单元受力单元受力单元受力单元5.1.3 5.1.3 规则性规则性规则性规则性5.1.4 5.1.4 布置原则布置原则布置原则布置原则5.1 5.1 5.1 5.1 高层建筑结构体系及布置原则高层建筑结构体系及布置原则高层建筑结构体系及布置原则高层建筑结构体系及布置原则5.5 5.5 筒体结构筒体结构筒体结构筒体结构5.1.1 高层结构的基本受力单元5.1.1 高

3、层结构的基本受力单元 框架 剪力墙l 墙与柱的几何形状差异在于墙的截面高度比厚度大得多(h/t8)；l 以承受竖向荷载为主的墙体称为承重墙，以承受水平荷载为主的墙称为剪力墙。竖向桁架落地剪力墙（一直延伸至基础）框支剪力墙（底部支承在框架上）剪力墙的种类钢筋混凝土剪力墙钢板剪力墙型钢混凝土剪力墙配筋砌块砌体剪力墙l 剪力墙的截面形式：筒体l由若干片墙组成，平面呈环状。核心筒（实腹筒）框筒（由密集立柱和高跨比很大的裙梁组成）桁架筒（由稀柱、浅梁和支撑斜杆组成）高层结构竖向结构体系单一结构体系框架体系结构剪力墙结构体系筒体结构体系平面复合结构体系框架剪力墙结构体系框架筒体结构体系框架支撑结构体系竖向

4、复合结构体系底部框架、上部剪力墙结构体系底部框架、上部筒体结构体系5.1.2 5.1.2 结构体系结构体系结构体系结构体系5.1.1 5.1.1 受力单元受力单元受力单元受力单元5.1.3 5.1.3 规则性规则性规则性规则性5.1.4 5.1.4 布置原则布置原则布置原则布置原则5.4 5.4 框框框框撑结构分析撑结构分析撑结构分析撑结构分析高层结构高层结构高层结构高层结构5.1 5.1 体系与布置体系与布置体系与布置体系与布置5.3 5.3 框框框框剪结构分析剪结构分析剪结构分析剪结构分析5.2 5.2 剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.5 5.5 筒体结构筒体结

5、构筒体结构筒体结构5.1.2 高层结构体系5.1.2 高层结构体系 框架结构体系优点：布置灵活缺点：侧向刚度较小l 北京长富宫中心地上26层，高90.85m，三层以下为型钢混凝土框架，三层以上为钢框架，1989年建成。400080008000800080008000400040005800400058006200l 北京长城饭店地上22层，地下1层，高83.85m，1983年建成，是当时国内最高的混凝土框架结构，也是大陆第一个玻璃幕墙建筑。巨型框架结构体系l 香港汇丰银行为提高侧向刚度，将柱做成箱形截面（小筒体）或格构柱；每隔若干层设置巨型梁或桁架，形成主框架；其余楼层设置次框架。主框架主框架

6、次框架次框架格构柱桁架次框架柱l 广州白云宾馆地上33层，高114.05m，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。360040008000800066000300036000300066000800080004000360070000785078502300 剪力墙结构体系优点：侧向刚度大缺点：布置受限制l 北京国际饭店1987年建成，地上27层，底 层 层 高 5m，标 准 层 层 高2.9m，总高度104m，剪力墙厚度为200600mm。框架剪力墙结构体系94000=36000750075002000l 北京民族饭店1959年建成，12层混凝土框架剪力墙结构。l 上海明天广场地上6

7、0层，高238m，1998年建成，为当时国内最高框架剪力墙结构。框架支撑结构体系在部分框架柱之间设置竖向支撑，以增加侧向刚度。l 南京地铁大厦地上26层，高99.9m，为钢框架支撑结构体系。筒体结构体系框筒结构体系筒中筒结构体系束筒结构体系核心筒结构体系筒体结构体系5.13.437.04.04.04.04.04.03.45.122.835.14.53.33.34.53.93.93.93.93.916.8l 广东国际贸易大厦u1990年建成，地上63层，底层层高4m，标准层3m，总高200.18m；u外筒(框筒)平面尺寸35.1m37m，由24根中柱和4根异形角柱组成；u内筒(核心筒)为16.8

8、m22.8m的矩形平面，壁厚300700mm。l 美国西尔斯大厦150层层5166层层6790层层91层以上层以上u110层，443m，束筒钢结构，1974年建成；u由9个22.85m22.85m钢框筒组成束筒结构体系；u用钢76000t，砼55700m3，安装了102部高速电梯。核心筒结构体系所有荷载通过核心筒伸出的大梁或桁架，传递给核心筒。框架筒体结构体系l 南京金陵饭店地上37层，高110.75m，框架-筒体结构，1983年建成。发挥框架结构布置灵活、筒体结构侧向刚度大的优点。l 上海金茂大夏 地 上 81 层，高325m，1996年建成，混凝土核心筒，外框架钢结构。5.1.2 5.1.

9、2 结构体系结构体系结构体系结构体系5.1.1 5.1.1 受力单元受力单元受力单元受力单元5.1.3 5.1.3 规则性规则性规则性规则性5.1.4 5.1.4 布置原则布置原则布置原则布置原则5.4 5.4 框框框框撑结构分析撑结构分析撑结构分析撑结构分析高层结构高层结构高层结构高层结构5.1 5.1 体系与布置体系与布置体系与布置体系与布置5.3 5.3 框框框框剪结构分析剪结构分析剪结构分析剪结构分析5.2 5.2 剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析剪力墙结构分析5.5 5.5 筒体结构筒体结构筒体结构筒体结构5.1.3 高层结构的规则性5.1.3 高层结构的规则性一、平面规则

10、性l 建筑的平面长度、局部突出部分尺寸超过附表E.1限值；l 楼面开洞面积达到该层总面积的一定比例：?混凝土结构：楼面凹角或开洞尺寸超过楼面宽度一半，或楼面总开洞面积超过该层楼面总面积的30；或扣除凹入、洞口后楼板在任一方向的最小净宽度小于5m，洞口每边的楼板净宽度小于2m；?钢结构：楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50）。下列情况属平面不规则：5.1.3 高层结构的规则性5.1.3 高层结构的规则性一、平面规则性下列情况属平面不规则：l 扭转引起的位移在总的水平位移中达到一定比例：?混凝土结构：任一层竖向构件的最大水平位移和层间位移超过该层平均位移的1.2倍和1.5倍，以扭

11、转为主的第一周期与以平动为主的第一自振周期的比值不超过0.9；?钢结构：任一层的偏心率大于0.15。l 下层楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，或小于其上相邻三层平均抗侧刚度的80%；l 任一楼层抗侧力构件总受剪承载力小于其相邻上层的80%；l 抗侧力构件竖向不连续；l 上部楼层内收、外挑水平尺寸超过一定数值（立面收进尺寸的比例为L1/L IIn/当且时为联肢剪力墙；100.1IIn/当时称为独立墙肢。0.1满足以下两条则认为是整截面剪力墙：?洞口面积小于墙体立面面积的15%；?洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口的长边尺寸。独立墙肢整体小开口剪力墙整截面剪力墙竖向悬臂构件模型（材料力学

12、方法）联肢剪力墙连续化模型（微分方程法）壁式框架带刚域框架模型（D值法）三、模型选择00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.7剪力分布系数z/H=1=2=5=10?整体性系数小，剪力集度沿高度分布较均匀；?整体性系数越大，出现最大剪力集度的部位下降；?整体性系数越大，连梁总剪力（即墙底截面墙肢轴力）越大；根据式(5.2.8)得到不同整体性系数下，剪力墙连梁剪力集度沿高度的分布情况：分析模型讨论2210)(1)(=Va（5.2.8a）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.100.10.20.30.40.50.6

13、0.70.80.91墙肢弯矩系数z/HMp=0.5=1=2=5=10=20?整体性系数越大，墙肢弯矩（即局部弯矩）越小；?当整体性系数很小时(10)，墙肢弯矩很小，外弯矩主要由墙肢轴力来抵抗，剪力墙受力类似一个整体的竖向悬臂构件；?墙肢弯矩存在一个反弯点，位置随整体性系数的增大而下降。连续化分析方法的适用范围墙肢弯矩分布墙肢弯矩分布整体性系数较小连续化方法得到的弯矩整体性系数很大实际弯矩?连续化方法将墙肢弯矩的“锯齿”“锉平”了，所代表的是楼层内的平均弯矩；?当整体性系数很大时，“锉平”的误差相对较大；?当洞口很宽、墙肢刚度很小时，整体性系数很大；此时剪力墙受力性能应趋近框架，墙肢出现反弯点，而连续化方法无法反映这一特点。