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第四章 多层及高层房屋结构


基础
1. 宜设地下室
2. 抗震设防基础埋深宜一致, 不宜采用局部地下室
3. 基础埋深,天然地基不宜小于H/15,桩基时不宜小于H/20
4. 采用钢筋混凝土剪力墙或框剪结构型式 5. 设置钢骨(型钢)混凝土的过渡层,一般为23层
4.2
楼盖的布置方案和设计
一、 楼盖布置原则 楼盖结构作用
1. 直接承受竖向荷载并将其传递给竖向构件 ; 2. 横隔作用
压型钢板组合楼板:在钢筋混凝土基础上发展起来的,这种组合 体系是利用凹凸相间的压型薄钢板作衬板与现浇混凝土浇筑在一 起而形成的钢衬板组合楼板,既提高了楼板的强度和刚度,又加 快了施工进度。近年来主要用于大空间、高层民用建筑和大跨度 工业厂房中。
依靠压型钢板上的压痕, 开的小洞或冲成的不闭合孔眼
压行钢板与混凝土的的联结方式
平面长度不宜过长,突出部分长度 不宜过长。采用中心 对称或双轴对称的平面形式:减小或避免在风 荷载作用 下的扭转振动 平面尺寸关系 :
表 4.2 平面的长宽比 L/B 5 L/Bmax 4
L,l,l,B 的限值 凹凸部分的长宽比
表 4.2 L,l,l,B 的限值
大洞口 宽度比 B /Bmax 0.5
注:计算高宽比的高度从室外地面算起。
竖向布置的不规则结构
1. 楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%,且连续三层总的刚 度降低超过50%;
2. 相邻楼层质量之比超过1.5(建筑为轻屋盖时,顶层除外);
3. 立面收进尺寸的比例为L1/L<0.75(图4.7); 4. 竖向抗侧力构件不连续; 5. 任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力,小于其相邻上层的 80%。
B
b
Bmax
b
平面不规则结构
1. 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%; 2. 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%;
3. 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。 一般不宜设置防震缝(高层建筑宜调整平面形状和结构
为支承
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; (如,设置斜向主梁) 为减小楼盖结构的高度,主次梁通常不采取叠接 方式。
3、 组合楼板的设计 压 型 钢 板 组 合 楼 板 组 合 楼 板
组合板 非组合板
考虑压型钢板对组合
楼板承载力的贡献
一般形式组合梁 压型钢板组合梁 预制钢筋混凝的基本原则
组合楼板的设计考虑两个受力阶段:
1)施工阶段:对作为浇注混凝土底模的压型钢板
进行强度和变形验算。 2)使用阶段:对于非组合板,压型钢板仅作为模 板使用;验算组合板在永久荷载和使用阶段的 可变荷载作用下的强度和变形。

控制框筒平面的长宽比
加大框筒梁和柱的线刚度之比
4. 适用的建筑高度可超过90层
补充:
框筒结构在水平荷载作用下,腹板承担绝大部分剪力而翼 缘框架承担绝大部分弯矩,它们之间通过框筒束联系,如果角 柱很弱,则达不到上述效果。角柱处轴向变形为最大,离角柱 越远的各柱轴向变形为最小,这种现象称为剪力滞后。 忽略剪力滞效应的影 响,就会低估箱梁腹板和 翼板交接处的挠度和应力, 从而导致不安全。
高度不大 且无地震设防的建筑 (较少采用)
应与钢梁可靠连接,且在板上浇注刚性面层 预制楼板通过其底面四角的预埋件与钢梁焊接 1)焊脚高度不应小于6mm
2)焊缝长度不应小于80mm
板缝的灌缝构造宜一律按抗震设防要求进行。必要时可在板缝间的梁 上设抗剪件(如抗剪栓等)
2. 梁系由主梁和次梁组成
结构体系包含框架时,一般以框架梁为主梁,次梁以主梁
1、布置方式:
组合楼板一般以板肋平行于主梁的方式布置于次梁上,不 设次梁时以板肋垂直于主梁的方式布置于主梁上。钢梁上翼缘
通长设置抗剪连接件(宜采用栓钉,也可采用槽钢、弯筋)传递
水平剪力。
现浇钢筋混凝土板 压型钢板 栓钉连接件 主梁 现浇钢筋混凝土板 压型钢板 次梁 栓钉连接件
(a)板肋垂直于主梁
(b)板肋平行于主梁
4
多层及高层房屋结构
按建筑高度划分:
低层房屋 — 1-3层 多层房屋 — 4 -7层 高层房屋 — 8层以上(可含8层) 其中:8层∼12、13层的建筑称为“小高层” 15层∼ 24层建筑体为高层房屋 超过24层的建筑体为超高层
多层与高层房屋有许多优点,如占地面积小、节 约用地、城市建筑密度相对提高。但是,房屋层数增 多以后,整个建筑物受水平风力和地震力影响很大, 引致附属设备增加、施工技术要求高、房屋的造价增 高等,这又是其不足之处。
4 多层及高层房屋结构
北京京广中心 209米
北京京城大厦 182米
深圳地王大厦
吉隆坡双峰塔452米
世界贸易中心为典型的筒中筒结构 高度411米, 110层。
美国芝加哥的西尔斯大厦 (110层,442米) 束筒式结构
金茂大厦88层 420.5米
上海环球金融大厦492米
高层住宅
莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅
北京长富宫中心
2、剪力墙结构
利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载,并作为建筑物的围 护及房间分隔构件的结构体系。剪力墙在自身平面内的刚度大、 强度高、整体性好,在水平荷载作用下侧向变形小,抗震性能 较强。 在地震区15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的,在 非地震区采用剪力墙建造建筑物的高度可达140m。
香港中国银行大厦
约翰· 汉考克大厦
100层,高332m
非抗震设防的多层(12层)钢结构房屋形式:
1. 纯采用框架结构或斜撑(或剪力墙)体系
2. 斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接
(a)
刚架 图 4.5
支撑架
(b)
多层房屋的抗侧力结构
抗震设防的多高层钢结构房屋形式:
1. 中心支撑体系,不超过12层
(a)十字交叉斜杆
(b)单斜杆
(c)人字形斜杆 中心支撑类型
(d)K 形斜杆
(e) 跨层跨柱设置
2. 偏心支撑体系,超过12层
耗能梁段
(a)门架式
(b)单斜杆式
(c)人字形 偏心支撑框架
(d)V 字形
二、 结构布置提要
光滑曲线构成的凸平面形式:风载体型系数小
平面宜简单、规则、对称、减少偏心;
3、框剪结构:
在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可形成一种受力特
性较好的结构体系
(1)抗侧刚度大,显著减小侧向位移;
(2)支撑或剪力墙,双重设防。剪力墙为主要抗侧力构件,框 架起到二级防线作用。 (3)不超过4060层
4、筒体结构

概念:
由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构
称为筒体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而成的 封闭井筒式结构,其受力与一个固定于基础上的筒形悬 臂构件相似。 筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。在水




主次梁连接(一)
简支连接

主梁和次梁的连接宜采用简支连接;(其传递荷载为次梁的梁端 剪力,并考虑连接的偏心引起的附加弯矩,可不考虑主梁扭转) 必要时也可采用刚性连接 。

主梁与次梁的铰接连接
实例

主次梁连(二)
刚性连接
二、压型钢板组合楼盖的设计
压型钢板混凝土组合楼板是将压型钢板铺设在钢梁上,在压 型钢板和钢梁翼缘板之间用圆柱头焊钉进行穿透焊接,压型钢板 即可作为浇筑混凝土时的永久性模板,也可作为混凝土板下部受 拉钢筋与混凝土一起共同工作。 优点: (1)合理设计后,可不设施工专业的模板系统,加快施工进度。 (2)压型钢板的凹槽内可铺设管线,吊顶方便。 (3)压型钢板便于运输、堆放,安装方便。 (4)增强钢梁侧向稳定性作用,在组合楼板中压型钢板可以作受 拉钢筋使用。 组合楼板中考虑混凝土楼板与钢梁共同工作,同时钢梁的刚度 也有了提高,为保证压型钢板和混凝土叠合面之间的剪力传递, 须在压型钢板上增加纵向波槽、压痕或横向抗剪钢筋等。
4.1 多高层房屋结构的组成
一、多高层房屋结构的类别 特点:侧向荷载效应的影响突出:风荷载、地震作用 在高层建筑结构设计时, 结构具有足够的强度,足够 的刚度,使结构在水平荷载 作用下产生的位移限制在一 定的范围内,以保证建筑结 构的正常使用和安全。
4
多层及高层房屋结构
分类:框架结构、框剪结构、筒体结构
位于悬臂梁负弯矩段时,取折减系数0.8
混凝土板和梁翼缘之间有压型钢板时,Nvc还需要再折减: 压型钢板肋与钢梁平行时
bhshp/hp2

1.0
压型钢板肋与钢梁垂直时
h 0.85 b s h p ´ 2 hp n0 η
方案选择要求
1. 建筑设计(具有隔声、防水防潮、防火、保温隔热等性能) ;
2. 较小自重 ;
3. 便于施工 ; 4. 足够的整体强度和刚度 。
楼盖结构组成:楼板和梁系
1. 楼板 现浇钢筋混凝土楼板、 预制楼板、压型钢板组合楼板
用于多、高层建筑的楼板
现浇钢筋混凝土 楼板 卫生间 开洞较多处 预制楼板 压型钢板组合 楼板 多用于工 业建筑
l/b
平面的长宽比 L/B 5 L/Bmax 4
1.5
凹凸部分的长宽比 l/b 1.5 l /Bmax 1
l /Bmax 1
大洞口 宽度比
B /Bmax 0.5
B
L
L
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