第2章-3抗侧力结构与布置.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建,筑,物限制高度之主要目的在,于,控制居住密度,，并确保居住采光通风；另外，建筑物高度关系结构物的安全、经济、耐久。如每次大地震，各国高层都发生了较大的摇晃，给世人提出了质疑，到底多高是极限？到底高层安全吗？,2005-10,，伊斯兰堡一高层建筑物在地震中倒塌，所造成的死亡人数,40,多人，被困在废墟下的,160,多人。,建筑物最大适用高度的确定主要有下列因素影响：建筑物所处地震设防烈度、结构类型、当地设计施工水平、建筑物的所在地形地貌、当地的风压和风向。,建筑高度指建筑物室外地平面至外墙顶部的总高度；,建筑结构高度指建筑物室外地平面至主要屋面板的高度,。,不包括局部突出的电梯和水箱。,1,、台北,101,448/508,台北中国,2,、西尔斯大厦,443/527,芝加哥,3,、地王大厦,325/384,深圳,2-9,抗侧力结构体系,最大适用高度,1,、,混凝土高规,将结构分为,A,级、,B,级；,A,级钢筋混凝土,高层建筑结构的最大适用高度；,结构类型,非抗震,6,度,7,度,8,度,9,度,框架,70,60,55,45,25,框架,-,剪力墙,140,130,120,100,50,剪力墙,全部落地剪力墙,150,140,120,100,60,部分框支剪力墙,130,120,100,80,不应采用,筒体,框架,-,核心筒,160,150,130,100,70,筒中筒,200,180,150,120,80,板柱,-,抗震墙,70,40,35,30,不应采用,当高度超过,A,级时，为,B,级高度高层建筑,B,级钢筋,混凝土高层建筑结构的最大适用高度（,m,）,结构类型,非抗震,6,度,7,度,8,度,框架,-,剪力墙,170,160,140,120,剪力墙,全部落地剪力墙,180,170,150,130,部分框支剪力墙,150,140,120,100,筒体,框架,-,核心筒,220,210,180,140,筒中筒,300,280,230,170,2,、表中高度的说明：,1,）,上述表中高度适用于乙类和丙类建筑物。,2,）,A,级甲类建筑物,68,度设防的最大高度应按提高一度设防后确定；,3,）平、立面不规则的建筑物以及场地类别为四类的建筑高度应降低建筑高度；,4,）,短肢剪力墙或短肢剪力墙较多的剪力墙结构其使用最大高度应比表,2-2,中剪力墙结构降低，,7,、,8,度区不大于,100,、,60,米；,举例说明：,（,1,）某建筑物所在设防烈度区,8,度，,A,类建筑，剪力墙结构，建筑用途商业办公楼，确定其最大高度？,（,2,）某建筑物三甲医院，所在设防烈度区,8,度，,A,类建筑，框架结构，确定其最大高度？,(3),中央级的电信枢纽,(,含卫星地球站,),，所在设防烈度区,8,度，,A,类建筑，框架结构，确定其最大高度？,1,）答案：全部落地剪力墙,100,米；部分框支剪力墙,80,米,2,）答案：,45,米,3,）答案：,25,米,3,、建筑物的分类,建筑分类应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。,甲类：中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑；国际海缆登陆站、国际卫星地球站、中央级的电信枢纽,(,含卫星地球站,),；存放放射性元素的建筑以及病毒性的研究结构。,乙类：中央级广播发射台、节目传送台、广播中心、电视中心省级广播中心、电视中心、电视发射台及,200kW,以上广播发射台；大区中心和省中心长途电信枢纽，邮政枢纽，海缆登陆局，重要市话局,(,汇接局，承担重要通信任务和终局容量超过五万门的局,),三级甲等医院。,二、高宽比限值,在高层建筑中，控制结构侧向位移常常成为结构,设计的主要难题。高宽比是宏观控制结构刚度、稳,定性和承载力重要指标。,一般情况下,H/B56,详见,高规混凝土,的,具体规定；不同体系、不同结构材料的最大高宽比,见表,2-62-9,，宽度为建筑物平面边缘的最小宽度；,高度指室外地面到主要屋面板，,切忌并不是建筑,物的最高点。,A,级钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,结构类型,非抗震,6,度、,7,度,8,度,9,度,框架、板柱,-,抗震墙,5,4,3,2,框架,-,剪力墙,5,5,4,3,剪力墙,6,6,5,4,框架,-,核心筒、筒中筒,6,6,5,4,B,级钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,非抗震,6,度、,7,度,8,度,8,7,6,1,、有关建筑物高度的确定的例题,1,）钢筋混凝土框架结构，,7,度设防区，,A,类,建筑物，建筑物的宽度为,15,米，试求该建筑,最大高度？,2,）钢筋混凝土框架结构，,8,度设防区，,A,类,建筑物，建筑物的宽度为,12,米，试求该建筑,最大高度？,3,）钢筋混凝土框架结构，,8,度设防区，,A,类,建筑物，建筑物的宽度为,10,米，试求该建筑,最大高度？,答案：,1,、,55,米,答案,:2,、,45,米,答案,:3,、,40,米,2-10,结构总体布置的原则,在高层建筑结构初步设计阶段，除了应根据房屋高度,选择合理的结构体系外，尚应对结构平面和结构竖向,进行合理的总体布置。结构总体布置时，应综合考虑,房屋的使用要求、经济合理、建筑美观、结构合理以,及便于施工等因素。布置不当会带来严重的后患。,一、,震害分析比较：,1,）,1972,年马那瓜地震中：,15,层的中央银行与,18,层的美洲银行的震害对比：,震前的中央银行（左侧）与美洲银行（右侧）,震,后,的,美,洲,银,行,修复后的美洲银行,2,）,1971,年美国圣菲多南地震中，加州的,Olive-View,医疗中心的震害,3,）,1995,年阪神地震中，不少建筑发生中部楼层塌毁,结构抗震设计有许多不确定和不确知的因,素，在很大程度上，现阶段结构抗震设计仍是一,门艺术，而远非科学。因此要特别注重结构的概,念设计。,1,、平面：,平面宜简单、规则、对称，减少偏,心；质量和刚度变化均匀，避免楼层错层；平,面长度不宜过长，突出部分长度,l,不过大；,L,、,l,等值满足要求；不宜采用角部重叠的平面图形,或细腰形平面图形。,二、抗震概念设计,2,、建筑立面布置,竖向体型规则、均匀，避免有过大的外挑和,内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均,匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结,构。结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。,抗震设计时，当结构上部楼层收进部,位到室外地面的高度,H1,与房屋高度,H,之比,大于,0.2,时，上部楼层收进后的水平尺寸,B1,不宜小于下部楼层水平尺寸,B,的,0.75,倍,（图,a,、,b,）；当上部结构楼层相对于下部楼,层外挑时，下部楼层的水平尺寸,B,不宜小于,上部楼层水平尺寸,B1,的,0.9,倍，且水平外挑,尺寸,a,不宜大于,4m,（,c,、,d,）。,3,、有关建筑物外挑和内收的尺寸确定例题,1,）参考,b,图：结构上部楼层收进部位到室外地面的高度,H1,为,30,米，房屋高度,H,为,60,米，下部楼层水平尺寸,B,为,16,米，则上部收进后部位得最小宽度为？,2,）参考,d,图：上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，上部楼层水平尺寸,B1,为,16,米，试求水平外挑尺寸,a,的最大值？,3,）参考,d,图：上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，上部楼层水平尺寸,B1,为,100,米，试求水平外挑尺寸,a,的最大值及相应的,B,的最小值？,4,、,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。受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗,震分与实际表现相符合。,5,、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。,1999,年土耳其伊兹米地震,6,、设置多道抗震防线。高层建筑物应尽量采,用如框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架,-,核,心筒、筒中筒结构等多道抗震防线的体系。,三、建筑的平面及结构布置,1,、平面不规则的类型,不规则类型,定义,扭转不规则,楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的,1.2,倍,凹凸不规则,结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的,30%,楼板局部不连续,楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的,50%,或开洞面积大于该层楼面面积的,30%,，或较大的楼层错层,扭转不规则,凹凸角不规则,局部不连续,大开洞,错层,3,、有关平面不规则的计算,分析上图的平面是否规则：,1),是否,凹凸不规则,2),是否,楼板局部不连续,2,、竖向不规则的类型,不规则类型,定义,侧向刚度不规则,该层的侧向刚度小于相邻上一层的,70%,，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的,80%,；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的,25%,竖向抗侧力构件不连续,竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递,楼层承载力突变,抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的,80%,沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）,竖向抗侧力构件不连续,竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀,（有薄弱层）,严重不规则是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。,注：以上规定主要针对钢筋混凝,土和钢结构的多层和高层建筑,。,4,、有关立面不规则的计算,二层,五层的刚度为,13000,，,20000,，,28000,，,27000,，则该结构立面是否规则。,2.2,结构总体布置,三、变形缝的设置,1,）缝的分类：沉降缝、伸缩缝和防震缝。,2,）设缝的优缺点：,优点：用缝将复杂建筑分为规则的部分，或减小温度应力。,缺点：影响建筑使用功能；立面处理不便；基础防水不易处理等。,）趋势：,目前趋势是避免设缝,，或尽可能少设缝。,2.2,结构总体布置,1,）沉降缝,（,1,）设缝：高层建筑的主体结构周围常设置裙房，它们与主体结构的重量相差悬殊，会产生相当大的沉降差。这时可用沉降缝将二者分成独立的结构单元，使各部分自由沉降。,（,2,）不设缝：需采取以下措施：,A,、采用桩基，桩支承在基岩上；或采取减少沉降的有效措施并经计算，沉降差在允许范围内。,B,、楼与裙房采用不同的基础形式。,C,、先施工主楼，后施工裙房，使两者最终沉降量一致。,D,、将裙房坐在悬挑基础上。,2.2,结构总体布置,2,）伸缩缝：,由温度变化引起的结构内力称为温度应力，使房屋产生裂缝，影响正常使用，底部数层和顶部数层较为明显。伸缩缝可减少温度应力。,高层规程,规定了伸缩缝的最大间距,增大伸缩缝间距的措施，（,1,）增加顶层、底层、山墙等部位的配筋,;,（,2,）采用有效隔热措施,;,（,3,）使用混凝土添加剂等减少收缩,;,（,4,）施工中预留后浇带；（,5,）上部改变结构形式或局部,(,顶部）设伸缩缝,;,（）增大楼板配筋或采用预应力楼板等。,（,1,）施工后浇带的作用在于减小混凝土的收缩应力，提高建筑,物对温度应力的耐受能力，并不直接减少温度应力。,（,2,）后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部墙、梁和楼板分开；在后浇带处，板、墙钢筋应采用搭接接头（图,2.2.6,），梁主筋可不断开；后浇带应从结构受力较小的部位曲折通过，不宜在同一平面内通过；一般情况下，后浇带可设在框架梁和楼板的,1/3,跨处，设在剪力墙洞口上方连梁跨中或内外墙连接处。,3,）防震缝,（,1,）设缝的优点：地震作用下，复杂高层结构会产生扭转及复杂的振动形式，并在房屋的连接薄弱部位造成损坏，宜通过设缝将复杂建筑分为规则建筑。,（,2,）设缝的缺点：,地震作用时，防震缝两侧的房屋很容易发生碰幢而造成震害。,（）防震缝宽度,为防止缝两侧建筑的碰撞，缝必须留有足够的宽度。防震缝最小,宽度为：,框架结构：,15,时，取,70mm,；,15,时，每增加,25m,，加宽,20mm,；,2.2,结构总体布置,框架,-,剪力墙结构：取上述规定的,70%,但不小于,70mm,。,剪力墙结构：取框架结构的,50%,，但不小于,70mm,。,缝两侧结构体系不同时，缝宽按不利的结构类型确定。,（,4,）抗震设防的建筑，其伸缩缝，沉降缝宽度均应符合防震缝宽度的要求。,（,5,）在相邻的高、低结构之间设置防震缝时，不应采取牛腿托梁的做法设置防震缝。,2.2,结构总体布置,5,、有关防震缝的计算：,1,、框架结构房屋高度为,35,米，七度设防，则其,防震缝的最小宽度。,2,、框架,-,抗震墙结构房屋高度为,35,米，七度设防，则其,防震缝的最小宽度。,3,、抗震墙结构房屋高度为,45,米，八度设防，则其,防震缝的最小宽度。,问题：,三缝的主要区别？什么情况下设置？不设缝时应采取什么措施？,沉降缝,伸缩缝,防震缝,避免地震时结构间的相互碰撞,注：必要时可以三缝合一。,避免主体与裙房过大的沉降差,减小结构温度应力,4,、施工缝,：因施工组织需要而在各施工单元分区间留设的缝。施工缝并不是一种真实存在的“缝”，它只是因后浇注混凝土与先浇注的混凝土之间存在一个结合面，该结合面就称之为施工缝。因混凝土先后浇注形成的结合面容易出现各种隐患及质量问题，因此，不同的结构工程对施工缝的处理都需要慎之又慎。,