当前位置:文档之家› 第4章 高层建筑结构的总体布置

第4章 高层建筑结构的总体布置

规程中将高层建筑分为了两级,即常规 高度的高层建筑(A级)和超限高层建筑(B 级)。
2015-3-29
4
1、A 级高度 钢筋混 凝土乙 类和丙 类高层 建筑的 最大适 用高度
2015-3-29
5
2、B 级高度 钢筋混 凝土乙 类和丙 类高层 建筑的 最大适 用高度
2015-3-29
6
二、适用的最大高宽比
35
最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的 马那瓜地震。
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
一幢是平面严重不规则,结构体系不合理的15层高的 “中央银行大厦”、有1层地下室,采用框架体系,2个 钢筋混凝土电梯井和2个楼梯间集中布置在平面一端,同 时这一端山墙还砌有填充墙,造成很大的偏心。于是地震 时的强烈扭转振动便造成较严重的破坏,一些框架节点损 坏,个别柱子屈服,围护墙等非结构构件破坏严重。
2015-3-29 32
一个好的抗震结构体系,一定要从概念 角度去把握,保证其具有足够多的冗余度。
框 架 结 构
第一道保护
2015-3-29
结构不倒塌。
33
3、什么是高层建筑结构的规则性? 一幢建筑物的抗震性能基本上取决于它 的建筑布局和结构布置。 建筑布局简单合理,结构布置符合抗震 原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗 震性能。 反之,建筑布局奇特、复杂,结构布置 存在薄弱环节,即使进行精细的地震反应分 析,在构造上采取补强措施,也不一定能达 到减轻震害的预期目的。
2015-3-29 22
2、什么是多道抗震防线?
(1)多道抗震防线的必要性 一次强烈地震产生的地面运动,能造成 建筑物破坏的强震持续时间,少则几秒,多 则几十秒,有时甚至更长,比如汶川地震的 强震持续时间达到80S以上。 如此长时间的震动,一个接一个的强脉 冲对建筑物产生往复式的冲击,造成积累式 的破坏。
《高规》第1章总则 1.0.4条规定
2015-3-29 11
高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,并应符 合下列要求: (1)应具有必要的承载能力、刚度和延性; (2)应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧 失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力; (3)对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强。
47
(2)塔式:塔式是指建筑物的长度和宽度相近 的平面形状。 在塔式结构中,两个方向抗侧移刚度相近。尤 其是平面形状对称时,扭转效应相对要小的多。在 高层建筑、尤其是超高层建筑中,多采用塔式平面 形状。
2015-3-29 31
从能量耗散的角度看,在一定地震强度 和场地条件下,输入结构的地震能量大体上 是一定的。 在地震作用下,结构上每出现一个塑性 铰,即可吸收和耗散一定数量的地震能量。 在整个结构变成机动体系之前,能够出 现的塑性铰越多,耗散的地震输入能量就越 多,就更能经受住较强地震而不倒塌。 从这个意义上来说,结构冗余度越多, 抗震安全度就越高。
《高规》第3章结构设计
基本规定3.1.4条规定
2015-3-29
12
高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求: (1)结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力 分布,避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形 成薄弱部位; (2)抗震设计时宜具有多道抗震防线。
《高规》第3章结构设计
基本规定3.1.5条规定
第4 章
高层建筑结构的 总体布置
本章引言
在第2章和第3章内容,我们讨论了各种 高层建筑的结构体系,接下来需要考虑的问 题是如何选择高层建筑的结构体系?? 当结构体系确定后,结构受力性能与技 术经济指标能否做到先进合理,与结构总体 布置密切相关,如何结合建筑设计进行结构 总体布置?
2015-3-29
2015-3-29
26
因此,设置合理的多道抗震防线,是提 高建筑物抗震能力、减轻地震破坏的必要手 段。
2015-3-29
27
(2)所谓多道防线的概念,通常指的是: 第一,整个抗震结构体系有若干个延性 较好的分体系组成,并由延性较好的结构构 件连接起来协同工作。
2015-3-29
28
例如框架—剪力 墙结构体系是由延性 框架和抗震墙两个系 统组成。
房屋的高宽比愈大,抗倾覆作 用的能力愈小,水平荷载作用下 的侧移愈大,因此,应控制房屋 的高宽比,避免设计高宽比很大 的建筑物。 高宽比实际上反映了建筑物 的“苗条”程度。
2015-3-29 7
适用的最大高宽比见下表所示,这是对高层建 筑结构的侧向刚度、整体稳定性、抗倾覆能力、承 载能力和经济合理性的宏观控制。
(3)结构体系应具备必要的承载能力,良好 的变形能力和消耗地震能量的能力。 足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。
有较大的变 形能力而缺少较 高的抗侧向力的 能力如钢或钢筋 混凝土纯框架, 由于在不大的地 震作用下会产生 较大的变形,导 致非结构构件的 破坏或结构本身 的失稳。
有较 高的承载 能力而缺 少较大变 形能力如 砌体结构, 很容易引 起脆性破 坏而 倒塌。 必要的承载能力和良好的变形能力的结 合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。
2015-3-29 34
国内外历次地震建筑的震害也表明,凡 是房屋体形不规则,平面上凸出凹进,立面 上高低错落,破坏程度均比较严重;房屋体 形简单整齐的,震害都比较轻。 因此,对建筑师和结构工程师来说,在 抗震设防区进行高层建筑结构设计时,应优 先采用简单、均匀、规则、对称的建筑结构 方案。
2015-3-29
四、结构平面布置
建筑物的平面形状一般可以分为以下两类: (1)板式:板式是指建筑物宽度较小、长度 较大的平面形状。 在板式结构中,因为宽度较小,宽度方向抗 侧移刚度较弱。在地震作用下,结构会产生较大的 扭转效应。 因此,应对板式结构的长宽比加以限制,同 时,板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。
2015-3-29
马那瓜地震中央银行
剖面图
4层平面图
底层平面图
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
林同炎设计于1963年,高61m,地上18 层,地下2层。1972年12月23日6.5级强烈地 震后所摄。
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
另一幢是结构体系合理,平面布置规则均匀对称的18 层高的“美洲银行大厦”,有2层地下室,采用对称布置 的钢筋混凝土芯筒,地震后仅13~17层边梁上有细微裂 缝,其余非结构部件则几乎没有损坏,稍加修理后便可使 用。
概念先行,辅以计算,才是正确的设计理念!!
2015-3-29
20
所谓“概念设计”,即根据地震灾害和工程经 验等形成的基本原则、设计理念和设计思想,进行 建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
所谓“计算设计”是将概念设计所提供的结构 模型化,并依据现有的计算手段作进一步的“精确” 分析,论证概念设计的正确性,并对概念设计进行 补充和完善。
当结构体系确定后,结构受力性能与技 术经济指标能否做到先进合理,与结构总体 布置密切相关,如何结合建筑设计进行结构 总体布置?
2015-3-29
10
高层建筑结构总体布置的基本原则是:应 注重概念设计,重视结构选型与平、立面布 置的规则性,加强构造措施,择优选用抗震 和抗风性能好且经济合理的结构体系;在抗 震设计中,应保证结构的整体性能,使整个 结构具有必要的承载力、刚度和延性。
马那瓜地震美洲银行
标准层平面图
剖面图
马那瓜地震美洲银行
(1)结构体系应具有明确的计算简图和合理 的地震作用传递途径。 抗震结构体系要求受力明确、传力途径合理且 传力路线不间断,使结构的抗震分析更符合结构在 地震时的实际表现,对提高结构的抗震性能十分有 利。
(2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整 个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
=
+
2015-3-29
第一道防线
第二道防线
25
特别是建筑物的基本周期与地震动卓 越周期相近的情况时,多道防线就显示出其 良好的抗震性能。 当第一道防线因共振破坏后,第二道 防线接替工作,建筑物的自振周期就会出现 大幅度的变化,与地震动的卓越周期错开, 避免出现持续的共振,从而减轻地震的破坏 作用。
从上述两个案例的分析,我们可以得出什么结论? 一个合理的建筑结构设计,不能仅依靠力学的 计算分析来解决,对于复杂结构,某些部位无法进 行精确计算,特别是地震作用的的复杂性和不确定 性,很难准确预测建筑结构所遭遇地震的特性和参 数,要求精确计算更是不可能的。
2015-3-29
19
因此,不能仅仅依赖于“计算设计”,还要正 确运用“概念设计” 。 因此,我们可以给出一个简单的公式来表达: 结构设计=“结构概念设计”+“结构计算分析”
案例二:CCTV大楼
大楼造形独特,很有创 意,但从结构受力特点来看, 却选择了不合理的受力状态。
(1) 典型的不对称结构,无论平 面还是立面都不对称。 (2)大楼高234m,塔楼倾斜6度, 在162.2m 标高处开始悬挑, 最大悬挑达75.165m,存在竖 向抗震问题; (3)特殊体形将引起风涡流,会 使局部风荷载增加好几倍; (4)万一遭受强烈地震(北京是 地震8度设防区),将产生非 常大的扭矩效应。
2015-3-29
21
“概念设计”的核心是结构的规则性和整体 性,强调在结构设计方案阶段就应把握好建筑形 体、结构体系、刚度与承载力分布、延性等,从 根本上消除建筑结构中的抗震薄弱部位,再辅以 必要的“计算分析”和构造措施,就有可能使设 计出来的建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震 可靠度。
在高层建筑设计中,必须运用概念设计进 行分析。
2015-3-29 23
如果建筑物采用的是仅有一道防线的结构 体系,一旦该防线破坏后,在后续地面运动 的作用下,就会导致建筑物的倒塌。
2015-3-29
相关主题