1、第一章11层,31m日本25m(室外地面算起)比利时大于等于22m(室内地面算起)德国2225m,或7层以上美国住宅为8层及以上,其他建筑7层及以上法国24.3m英国高层建筑的起始高度国家高层建筑建筑设计防火规范:十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)高度超过24m的公共建筑。混凝土结构技术规程JCJ3-2010:10层及10层以上,或者高度超过28m的建筑中国1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类:第一类为916层(最高50米)第二类为1725层(最高75米)第三类为2640层(最高100米)第四类为40层以上(高于100米)联合国注:高层建筑的高度一般是指从室外地
2、面至檐口或主要屋面的距离,不包括局部突出屋面的楼、电梯间、水箱间、构架等高度。需要说明的问题:(1)多少层数或多少高度以上的建筑为高层建筑,全世界至今没有一个统一的划分标准,不同的国家、不同的年代,其规定也不一样(2)高层建筑的规定与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设备、消防装置等许多因素有关。(3)超高层建筑也没有统一划分标准,一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑。发展高层结构的意义:1 节约用地;2 节省城市基础设施费用;3 改善城市市容现代城市人口高度集中,土地不足、地价昂贵的产物。高层建筑是一个国家和地区经济繁荣和科技进步的象征。1.3 高层建筑结构设计特点u V Mq N高层
3、建筑的受力和变形特点1、水平荷载成为设计的决定性因素(1)竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比;(2)水平荷载产生的倾覆力矩与高度的二次方成正比。2、侧移成为设计的控制指标(1)结构顶点的侧移 ut与结构高度 H 的四次方成正比;(2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系;过大侧移会使人产生不安全感;使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏,影响正常使用;因P-效应而使结构产生的附加内力,甚至破坏。(3)必须选择可靠的抗侧力结构体系,使结构不仅具有较大的承载力,而且还应具有较大的侧向刚度。3、轴向变形的影响在设计中不容忽视(1)竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;(2)水
4、平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响水平荷载作用下,使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩,另一侧构件产生轴向拉伸,从而产生整体水平侧移。(1)对于高层建筑结构,随高度增大,材料用量增大较多。(2)特别是水平荷载对材料用量影响较大。(3)结构方案对材料用量影响很大,水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。4、结构材料用量显著增加1.4 结构材料现代高层建筑所采用的材料,主要是钢材和混凝土。不同国家、不同地区、不同结构形式所采用的结构材料不同,大致有以下三种形式:(1)钢结构(2)混凝土结构(3)钢-混凝土混合结构钢结构高层建筑:优点:自重轻、强度高、延性好、施工快缺点:用钢量大、造价高、防
5、火性能较差。混凝土结构的高层建筑:优点:造价低、耐火性能好、结构刚度大缺点:自重大钢-混凝土组合结构:兼有两者优点,克服了两者缺点,高度更高。钢-混凝土混合结构或组合结构不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好等特点,同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、造价低的优点。近年来,这种结构形式逐渐增多,而且发展前景非常好。区分:钢-混凝土组合结构、钢-混凝土混合结构(1)组合结构:同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构,比如将钢骨放在构件内部、外部,采用外包或内填混凝土,称为钢骨混凝土或钢管混凝土。(组合构件)(2)混合结构:指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土组合构件
6、一起组成的空间结构。(混合结构) 一、结构体系 2.1-2.9二、最大高度及适用的高宽比 2.10三、变形缝的设置 2.11四、基础形式 2.12第二章 结构体系1、定义:房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成,竖向荷载、水平荷载由框架承担。横向主梁柱纵向连系梁一、结构体系-2.1 框架结构一、结构体系-2.1 框架结构 2 受力变形特征*水平荷载作用下表现出抗侧刚度小、水平侧移大的特点。*水平侧移包括:(b)水平力引起倾覆力矩,框架柱轴向变形产生的水平位移(整体弯曲型变形2)(a)水平力引起楼层剪力,梁、柱弯曲变形产生的水平移动(整体剪切型变形1 );一、结构体系-2.1 框架结构3 结构
7、优缺点(1)优点:建筑平面布置灵活,能获得大空间;结构自重较轻;造价较低。(2)缺点:水平荷载作用下侧移较大,有时会影响正常使用;一、结构体系-2.2 剪力墙结构1、定义:由钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构。剪力墙结构平面图2、优缺点:(1)优点:水平承载力、侧向刚度均很大,抗震性强;整体性好、承载力高;房结构高度:几十米-100多米。(2)缺点:结构自重较大;建筑平面布置局限性大,较难获得大的建筑空间。一、结构体系-2.2 剪力墙结构* 在竖向荷载作用下,剪力墙是受压的薄壁柱;* 在水平荷载作用下,剪力墙则是下端固定、上端自由的悬臂柱。一、结构体系-2.2 剪力墙结构 变形特点
8、:剪力墙结构属于刚性结构,对于高宽比较大的剪力墙,侧向变形呈弯曲型。3、受力变形特点:4、框支剪力墙结构:一、结构体系-2.3 框架-剪力墙结构1、定义:为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点,当建筑物需要有较大空间高度超过框架结构的合理高度时,可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。框架梁剪力墙 剪力墙框架梁 框架梁剪力墙 剪力墙一、结构体系-2.3 框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构体系的典型平面布置一、结构体系-2.3 框架-剪力墙结构2、优点:框架-剪力墙既有框架结构布置灵活特点,也有剪力墙结构刚度大、承载力大的特点,抗震性能更好,应用于 办公楼、教学楼、医院和宾馆等
9、建筑中。 3、受力变形特点:框架-剪力墙结构体系以框架为主,并布置一定数量的剪力墙,通过水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担大部分水平荷载(8090) ,框架只承担较小的一部分。一、结构体系-2.3 框架-剪力墙结构在水平荷载作用下,框架的侧向变形属剪切型,剪力墙的侧向变形一般是弯曲型。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时,各层楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致,其侧向变形介于剪切型与弯曲型之间,一般属于弯剪型。一、结构体系-2.3 框架-剪力墙结构4、框架-剪力墙结构中剪力墙的布置要求:(1)剪力墙的数量: 不宜过多,以满足位移限值为宜。
10、不宜少于3道;间距不宜过大,保证楼盖刚度足够。(2)剪力墙的布置:宜作成筒体;楼梯间、电梯间、平面形状变化、凸出部分端部及竖向荷载较大的部位等均匀设置;在一榀很长的框架中,剪力墙不宜集中布置在两尽端;(避免楼盖梁板开裂)双向、对称布置;应贯通全高,结构上下刚度连贯均匀;(减小水平作用下的扭转)一、结构体系-2.4 板柱-剪力墙结构1 板柱结构:指钢筋混凝土无梁楼板和柱组成的结构。2 结构特点:* 优点:空间通畅简洁,平面布置灵活,能降低建筑物层高。* 缺点:刚度小,抗震性能差,不宜作为高层建筑的抗震结构。3 适用:适用于多层厂房、仓库,公共建筑的大厅,也可用于办公楼和住宅等。板柱结构一般以钢筋混凝土材料为主。柱为方形,楼板用实心平板,在楼板与柱的连接处,可将柱顶部扩大做成柱帽,以增强楼板在支座处的强度和减少楼板的跨度;有时因建筑造型的需要,不设柱帽,但需采取局部加强措施。高度较高且受较大侧向外力的板柱结构,需要增设剪力墙或其他抗侧向力构件,如将楼梯、电梯间做成钢筋混凝土井筒,即成为板柱剪力墙结构,以限制结构的水平位移,增强抗地震、抗风的能力。一、结构体系-2.4 板柱-剪力墙结构一、结构体系-2.5 钢框架-支撑结构钢框架支撑结构:指钢框架和支撑共同承担各种荷载的结构。双重抗侧力体系.用延性墙板代替钢支撑嵌入钢框架,形成钢支撑-延性墙板结构。更适合抗震结构。课本30页。