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高层钢筋混凝土结构体系选型

框架 + 剪力墙
3.4.2 体系特点
1)建筑特点 综合体建筑的功能要求 ① 框 架:提供大空间,建筑布置灵活。 ② 剪力墙:间距较密,空间小,建筑布置不灵活。 2)结构特点 ① 框 架: 结构延性好,主要承担竖向荷载。但抗推刚度小。 ② 剪力墙:抗推刚度大,抗侧承载力高,承担大部分水平荷载。 3)变形特点 ① 变形协调
a 通过刚性楼盖协调筒体与框架的变形 b 变形状态同框--墙体系
墙筒为弯曲变形,框架为剪切变形。
3.7.3 刚臂设置原则
1)布置:在设备层或避难层。 2)形式:钢筋混凝土实腹梁,空腹梁,桁架或钢桁架。 3)位置:一道--顶层;多道--每20层左右等间距 4)平面:方形--纵横两方向 长形--横向 圆形--沿径向 5)连接:沿楼层外圈框架设置一层楼高的圈梁或桁架。
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3.1.3 适用范围
高抗震烈度地区不宜使用
按《高层建筑结构设计建议》 设防烈度 现浇结构 装配结构 9度 25米 不用 8度 45米 25米 7度 55米 35米 6度 60米 50米 非震区 60米 50米 钢筋混凝土结构≤20层 钢结构 ≤ 30层 多用于住宅楼,办公楼,教学楼,综合楼。
楼盖类别 现浇 非抗震 L 60 L/B 5 6度 7度 L 50 L/B 4 40 8度 L L/B 3 30 9度 L L/B 2
装配整体
50
3.5
40
3
30
2.5
--
--
③ 底层结构截面积与楼面面积之比: (Aw+Ac)/Af
7度 二类场地 8度 二类场地 3%--5% 4%--6%
Aw/Af
3.5.5 实例分析
南京金陵饭店 地上39层,高108米
青岛保险公司 地下2层,地上19层,高65.9米
佛山百花广场
地下2层,地上48层,高156.3米
上海浦东银桥大厦
地下1层,地上28层,高98.6米
3.6 多筒--框架体系 3.6.1 体系构成
框架 + 多个筒体
3.6.2 体系特点
1)结构特点 ① 两个端筒 ② 芯筒加端筒 ③ 芯筒加角筒 2)变形特点 ① 变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性质
3)抗震墙竖向布置 ① 上下对齐,顶底连续 ② 顶层大空间中断的抗震墙宜在三层内逐渐减少减薄 ③ 抗震墙分段减薄,双面收进,每次减薄50~100, 且≤25%墙厚 ④ 墙上开洞面积≤6墙面面积,连梁高≥1/5层高 4)抗震墙的数量 ① 一个独立结构单元内,沿每一主轴方向,不少于3片 ② 抗震墙的间距 L 和楼盖长宽比 L/B:
第三章 高层建筑结构选型----3 高层钢筋混凝土结构体系选型
3.1.4 柱网布置
1)工业建筑 a 内廊式:边跨 6~8米,中跨 2.4~3米。 b 等跨式:双跨时 6~12米,多跨时 6~8米。 柱距 6米,层高 3.6~5.4米。 2)民用建筑 a 柱距:小柱距--1 开间;大柱距--2 开间。 b 跨度:内廊式 6~8 + 2.1~3 + 6~8 等跨式 6~8 + 6~8 +6~8 3)特殊平面柱网 矩形 圆形 三角形 多边形
3.5.4 设计要点
1)芯筒尺寸 ① 沿平面各主轴方向,芯筒的高宽比:
非震区≤10 地震区≤ 8
② 芯筒应位于结构平面中心的对称位置 ③ 芯筒底层的筒壁厚度≥12n,且≥250。n--为总层数。 2)柱的轴压比限值 ① 相关因素: 轴压比是柱延性系数的最关键因素 延性系数--轴压比,箍筋特征,纵筋配筋率, 砼强度等级,柱身剪力 ② 结构规范限值
1.5%--2 % 2 %--2.5%
上海交通大学包兆龙图书馆
地上20层,地下1层,高72.4米, 标准层高3.3米
广东中山市国际酒店
地上19层,高75.5米
3.5 芯筒--框架体系 3.5.1 体系构成
框架 + 芯筒
3.5.2 体系特点
1)结构特点 ① 框架: 结构延性好,主要承担竖向荷载。但抗推刚度小。 ② 芯筒:抗推刚度大,抗侧承载力高,承担水平荷载。 抗弯、抗压、抗拉均优于单片墙 2)变形特点 ① 芯筒的变形性质
3.3 框支剪力墙体系 3.3.1 体系构成
底部框架 + 上部剪力墙
3.3.2 体系特点
1)建筑特点 综合体建筑的功能要求 ① 塔式主体,下部大空间 ② 塔式主体,下部裙房大底盘 2)震害特点 采用纵横墙承重的上部破坏轻 采用框架承重的底层破坏严重 应采取措施加强底部框架的刚度和承载力
3.3.3 设计要点
墙筒为弯曲变形,框架为剪切变形。
多筒--框架体系:两个端筒
② 变形协调
a 通过刚性楼盖协调筒体与框架的变形 b 变形状态同框--墙体系
3.6.3 构件受力状态
1)墙筒与框架的相互作用 ① 结构上部:为减小墙筒侧移,楼板对墙筒的水平力与荷载反向。 ② 结构下部:为减小框架侧移,楼板对框架的水平力与荷载反向。
2)构件分离体的外力 ① 框架:水平荷载上正下负,顶端受正向集中力。 ② 墙筒:水平荷载上小下大,顶端受反向集中力。 ③ 顶端剪力:框架和墙筒顶端水平剪力均不为零。 ④ 楼层剪力:框架楼层剪力最大值在(0.3 ~ 0.6)H 之间。
兰州工贸大厦
地上21层,地下2层,高93米,标准层高3.5米
深圳北方大厦
3.8.1 体系构成 主框架:柱--钢筋混凝土墙筒 梁--巨型梁 次框架:普通框架 体系1 --芯筒 + 外圈大型主框架 + 次框架 体系2 --多个墙筒当柱 + 巨型梁 3.8.2 体系特征 1)建筑特征:空间大,布置灵活,柱网层高变化多 2)结构特征 ① 小框架加大框架 ② 以筒体为骨架 3)变形特征 ① 体系1:芯 筒--弯曲变形 主框架--剪切变形 体 系--弯剪变形 ② 体系2:横向--弯曲型(墙抗推,梁不参与抗弯) 纵向--弯剪型(筒与梁形成强柱型主框架)
3)水平荷载和剪力分布规律 ① 框架水平荷载上正下负,顶端受正向集中力。 ② 抗震墙水平荷载上小下大,顶端受反向集中力。 ③ 框架和抗震墙顶端水平剪力均不为零。 ④ 框架楼层剪力最大值在(0.3--0.6)H 之间。 ⑤ 抗震墙顶端一段的水平剪力为负值。 ⑥ 抗震墙承担 80% 的水平荷载。
3.4.4 抗震墙布置原则
1)抗震墙的设置 ① 沿结构平面主轴线方向布置 ② 抗震墙的数量要适当 ③ 按照“分散 均匀 周边 对称”四准则布置 ④ 不宜布置单肢墙 2)抗震墙的平面布置
① ② a b c ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 每个方向沿两条以上相距较远的轴线设置抗震墙 抗震墙的设置部位: 竖向荷载较大处 平面形状变化或楼盖水平刚度剧变处 楼梯电梯间及楼板较大洞口两侧 抗震墙应避开需要开大洞口的墙体位置 在独立结构单元端部,抗震墙距外墙<=8米 防震缝两侧不宜设成对的抗震墙 纵向抗震墙不宜设在独立结构单元的两端 抗震墙宜用 L T H 口 形
3)转换层处理
① 厚板式转换 板厚≥600. ② 梁板式转换 a 悬挑式 b 柱承墙 c 梁承墙 ③ 箱体式转换 上层楼板和剪力墙整体现浇成为箱体。
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北京国际宾馆 地上21层,地下2层,高76米,长117米。
3.4 框架—剪力墙体系 3.4.1 体系构成
1)简单体型
① 结构布置 a 落地墙布置:集中在结构独立单元两端,封闭成筒体 b 落地墙间距:6度 7度 L≤30米,2.5B 8度 L<=24米,2 B c 托墙框架数量:非震区 < 全部横向竖构件的 2/3。 地震区 < 全部横向竖构件的 1/2。 d 结构独立单元长度:≤60米。 ② 转换楼盖 a 楼板:厚度≥200,现浇砼C30,形成箱体。 b 布置:转换层楼板不宜开楼电梯洞口。 ③ 托墙框架 a 楼层剪力分配:落地墙承担100%,框架柱另承担20%。 b 托墙梁截面:hb=(1/7--1/5)L, b≥2墙厚,b≥400。 c 托墙柱截面:hc=hb+(50--100), hc≥500. d 梁柱砼:≥C30.
侧向变形以弯曲变形为主,剪切变形为辅。
② 变形协调
a) 通过刚性楼盖协调芯筒与框架的变形 b) 变形状态同框--墙体系
③ 最大层间侧移角的减小
层间侧移角下小上大,楼盖对侧移变形的协调
3.5.3 构件受力状态
1)并联体的连杆内力 ① 框 架:剪切型侧向变形。 ② 芯 筒:弯曲型侧向变形。 ③ 并联体:弯剪型侧向变形。
第三章 高层建筑结构选型----3 高层钢筋混凝土结构体系选型
框架结构特殊柱网
3.2 剪力墙体系 3.2.1 体系构成
1)全现浇剪力墙 2)大型板材墙 3)内浇外砌 4)内浇外挂
3.2.2 体系特点
1)建筑特点 空间小,室内整洁,无梁柱暴露 2)受力特点 竖向荷载下墙体受压 水平荷载下结构如同悬臂深梁,受弯--剪 3)变形特点 a 当层数较少,墙体高宽比<1时 墙体以剪切变形为主,侧移曲线呈剪切型 b 当层数很多,墙体高宽比>4时 墙体以弯曲变形为主,侧移曲线呈弯曲型 c 当层数一般,墙体高宽比1~4时 墙体具有弯--剪变形,侧移曲线呈弯剪型
3 高层钢筋混凝土结构体系选型
3.1 框架体系 3.1.1 构成
1)梁柱框架
2)板柱框架
3.1.2 特点
1)受力特点 竖向荷载下梁的弯-剪,柱的弯-压 水平荷载下整体倾覆,楼层剪力 2)变形特点 a 以杆件弯曲变形为主 a)框架侧移以整体剪切变形为主 b)梁、柱弯曲变形是框架侧移的主因 b 层间侧移自上而下逐层增大
a 刚性楼盖 b 非刚性楼盖
② 最大层间侧移角的减小
楼盖对侧移变形的协调
3.4.3 构件受力状态
1)并联体的连杆内力 ① 框 架:剪切型侧向变形。 ② 剪力墙:弯曲型侧向变形。 ③ 并联体:弯剪型侧向变形。
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