多高层建筑结构 8-1、概述 一、多高层建筑结构的定义域及发展 世界各国的划分标准不一致，它与各国的建筑材料、建筑技术的发展，对地震区高层建筑的研究、电梯的设置标准、防火的特殊要求等很多因素有关 定义：（我国） 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2002：层数≥10层或房屋高度≥28米 的建筑物为高层建筑。房屋高度≥100米 的建筑物为超高层建筑 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95和《民用建筑设计通则》 JGJ3－87 ： 层数≥10层或房屋高度≥24米的建筑物为高层建筑 目前高层建筑采用的结构体系： ①框架 ②框架－剪力墙 ③剪力墙 ④筒体 二、高层建筑结构的特点与基本要求： 1.高度大 考虑到一般与特殊情况，宜将高层建筑大致划分为： 一般高层建筑24－50米 较高高层建筑50－100米 超高层建筑100－200米 特殊高层建筑200米以上 2.荷载大 100米左右高层建筑底部单柱竖向轴力达1000－3000千牛 1.水平荷载成为决定因素 较低楼房中，竖向荷载控制结构设计 高层建筑中，水平荷载成为决定因素 ①从结构内力看，竖向荷载引起的轴内力，随房屋层数的增加大体上按性分布 N与房屋总高H成正比 水平荷载不仅越高越大，且荷载引起的弯矩呈平方的关系增大； M与H的平方正比 2.结构刚度是高层建筑结构设计的关键因素 从房屋的侧移看，竖向荷载引起的侧移小， 水平荷载引起的顶点侧移随高度呈4次方的 关系增大 均布水平荷载q 倒三角水平荷载q 建筑类别不同，抗震设防标准也不同 抗震设防分类 国家技术监督局和建设部在1995年4月19日公布 了《建筑抗震设防分类标准》GB50223。该标准主 要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产 生的影响的程度大小，将建筑分成4个抗震设防类 别 国家质量监督检验检疫总局和建设部在2001年7 月20日公布了《建筑抗震设计规范》GB50011- 2001。该规范对上面标准作了修改 不同的结构形式有不同的抗侧移刚度，因而适 用不同高度的房屋 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高 宽比分为A级和B级。 B级高度可较A级高度适当放 宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应 相应加严，并应符合规范的规定 ◆A级高度的高层建筑是指常规的、一般的建筑； ◆B级高度的高层建筑是指较高的、设计上有更加严格要求的建筑 A级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用 高度应符合以下表的规定： B级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑最大适用高度应符合以下表的规定： 房屋高度指室外地面至主要房屋高度，不包括局 部突出屋面的电梯房、水箱、构架等高度 甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度 提高一度后符合本表的要求，9度时应专门研究 3.高层建筑设计宜采用最佳的高宽比 建筑总高度与总宽度要保持合理的比列，才能使 建筑体型美观，又满足抗风抗震要求 一般将高层建筑的高宽比H／B限制在6以下，对不 同结构类型高宽比H／B限制如表所示 宽度B按下图选取： 4.选择有利于抗侧力的建筑体型 在按照建筑的不同功能和不同层数选取合理的结 构型式、结构体系，并考虑其最佳高宽比的同 时，还必须选择有利于抗风抗震的建筑体型 双层圆筒形筒中筒，在承受 来自任何方向的风荷载或地 震作用时，所有柱子总的最 大内力基本相同，从而可以 发挥材料性能 方形塔式筒体结构， 虽然在水平荷载作 用下，各柱的内力 有些差异，但由于 “三心合一”，不产生 扭矩，且体型规整， 便于施工 矩形、正三角形、正多边形等平面都有利于抗 风抗震的建筑体型 四、多层与高层建筑的结构布置 1.结构布置的一般原则 在确定高层建筑的结构型式与结构体系以 后，便可着手进行结构布置。结构布置应密切配 合建筑设计进行，使建筑物不仅能够满足各项建 筑功能要求，而且做到结构受力合理、施工方便、 造价经济。为此，在结构布置时，应遵循以下一 般原则： 1.柱网与剪力墙的布置，应同时满足房屋 的使用要求和结构的强度与刚度要求 2.房屋开间、进滦与层高应力求统一。以 便结构布置，减少构件类型、规格，有 利于工业化施工 3.结构布置，应使结构与构件受力明确合 理，传力直接，并注意结构的平面和立 面刚度均匀 4.高层建筑的承重构件宜优先选用轻质高强材料，非承重构件宜优先选用轻质材料，以缩小截面、减轻自重、节省材料 5.结构布置应结合施工条件和施工方法，考虑现场施工和预制构件制作的可能和方便，以缩短工期，早日发挥投资效益 6.结构布置应与结构单元，结构体系，基础类型相协调 7.在地震区建造高层建筑时，其结构布置尚应特别注意以下几点： ⑴建筑物的平面形状要求 ①应简单、规则、对称，减少偏心；“三心合一” 因为地震力的大小与房屋质量有关，所以地震力合力的作用点常称为房屋的质量中心 ②平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大 L、 等值宜满足表3.4的要求； ③不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形 ⑵ 结构竖向布置要求： ①竖向体系宜规则、均匀、对称，避免过大的外挑和内收； 由于地震力的大小不仅与建筑物的质量有关，而且与质量所处的位段有关。质量所处的位置越高，引起的地震力越大，对房屋的损坏也越严重。所以，应优先采用轻质高强材料。