第四章多高层房屋结构.ppt

第 4 章 多层及高层房屋结构 本章内容 4.1 多、高层房屋结构的组成 4.2 楼盖的布置方案和设计 4.3 柱和支撑的设计 4.4 多、高层房屋结构的分析和设计计算 多、高层钢结构的认识 多层和高层房屋建筑之间无严格的界线； 大致可以12层(高度约40m)为界； 主要优点: 天津丽苑钢结构住宅 青岛即墨钢结构住宅 4.1 多、高层房屋结构的组成 4.1.1 多、高层房屋结构的类别 4.1.2 结构布置提要 结构类型 常见类型：框架结构、框剪结构、筒体结构 框架结构 最早用于高层建筑 柱距宜控制在6～9m范围内 次梁间距一般以3～4m为宜 框剪结构 框架结构上设置适当的支撑或剪力墙 侧向位移模式 在侧向荷载的作用下， 纯框架结构： 剪切变形模式 抗剪结构： 弯曲变形模式 二者组合（框剪结构）： 显著减少了纯框架结构的侧向位移 框筒结构 束筒结构 芯筒体系 亦称悬挂结构； 打破了密柱深梁对建筑设计的桎梏； 实现优势互补；（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势） 通常设置一些称为帽桁架和腰桁架的水平桁架。 支撑框筒结构或桁架筒体结构 支撑系统覆盖了整个建筑物表面； 是较框筒结构更为优越的抗侧力体系。 多层结构房屋 多层房屋的抗侧力结构 4.1.2 结构布置提要 抗侧力构件设置部位 抗侧力构件布置状况→水平荷载下出现扭转? 1)抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近； 2)度量抗侧力构件布置状况的力学参量: 偏心率 平面不规则结构 任一层的偏心率大于0.15时； 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％； 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％； 抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两个互相垂直的主轴。 防震逢设置问题 防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰撞的破坏后果是严重的； 高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防震缝的合理设置是困难的； 因此高层建筑一般不宜设置防震缝； 高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝； 地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，作较精确的地震分析，并采取相应的措施提高其薄弱部位和构件的抗震能力。 结构竖向布置 使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近重合； 各层的刚度中心应接近在同一竖直线上； 要强调建筑开间、进深的尽量统一； 多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关，其限值为： 竖向布置的不规则结构 楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降代超过50% 相邻楼层质量之比超过1.5 立面收进尺寸的比例为L1/L 0.75 竖向抗侧力构件不连续 任一楼层抗侧力构件的总剪承载力 小于其相邻上层的80％ 共和银行中心 框筒结构布置时的注意事项 框筒结构高宽比不宜小于4；（更好地发挥框筒的立体作用） 内筒的边长不宜小于相应外框筒边长的1/3； 框筒柱距一般为1.5 ~ 3.0m，且不宜大于层高； 框筒的开洞面积不宜大于其总面积的50％； 内外筒之间的进深一般控制在10 ~ 16m之间 内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接； 框筒结构布置时的注意事项（续） 控制角柱截面积为非角柱的1.5 ~ 2.0倍； 外框筒为矩形平面时，宜将其作成切角矩形；（以削减角柱应力） 为提高内外筒的整体性能以及缓解剪力滞后，可设置帽桁架和腰桁架； 腰桁架一般布置于设备层； 帽桁架和腰桁架一般是由相互正交的两组桁架构成，等距满布于建筑物的横(纵)向。 4.2 楼盖的布置方案和设计 4.2.1 楼盖布置原则和方案 4.2.2 压型钢板组合楼盖的设计 4.2.3 组合梁和组合板的构造要求 楼盖结构的方案选择原则 用于多、高层建筑的楼板 梁系的构成 梁系布置时考虑的因素 钢梁的间距要与上覆楼板类型相协调，尽量取楼板经济跨度以内；（压型钢板组合楼板取2～3m） 主梁应与竖向抗侧力构件直接相连；（充分发挥整体空间作用） 竖向构件纵横两个方向均应有主梁与之相连，以保证两个方向的长细比不致相差悬殊； 梁系布置应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递到竖向构件； 为减小楼盖结构的高度，主次梁通常不采取叠接方式。 实例 主次梁连（二） 4.2.2 压型钢板组合楼盖的设计 (b) 通常的布置方案 抗剪栓钉的布置 压型钢板与抗剪栓钉的连接 压型钢板与抗剪栓钉的连接 栓钉连接件的受剪承载力设计值 栓钉受剪承载力设计值的折减 位于梁负弯矩区的栓钉，周围混凝土对其约束的程度不如受压区，按式(4-4)算得