《混凝土》第14章高层建筑结构.ppt

混凝土结构设计混凝土结构设计东北电力大学建筑工程学院东北电力大学建筑工程学院 秦力秦力Concrete Structure Designl楼盖（单向板）楼盖（单向板）l预应力混凝土结构预应力混凝土结构l单层厂房单层厂房l砌体结构砌体结构l多层框架结构多层框架结构l高层建筑结构高层建筑结构第十四章第十四章高层建筑结构高层建筑结构学学 习习 目目 标标l了解高层建筑结构的受力特点和适用范围；了解高层建筑结构的受力特点和适用范围；l熟悉高层建筑的结构类型和结构布置；熟悉高层建筑的结构类型和结构布置；l掌握剪力墙构件的受力特点和分类；掌握剪力墙构件的受力特点和分类；l掌握剪力墙内力和水平位移计算方法；掌握剪力墙内力和水平位移计算方法；l掌握剪力墙结构的结构布置和计算方法；掌握剪力墙结构的结构布置和计算方法；l了解框架剪力墙结构的组成、受力特点。了解框架剪力墙结构的组成、受力特点。14.1 概述概述 14.1.1高层建筑结构高度分级高层建筑结构高度分级l高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010)l两个主要控制指标：高度、层数两个主要控制指标：高度、层数l10层及层及10层以上层以上或房屋高度大于或房屋高度大于28m的住宅以及房的住宅以及房屋高度大于屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构的其他高层民用建筑混凝土结构l从受力特点角度：水平荷载起控制作用的结构从受力特点角度：水平荷载起控制作用的结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 度度7 度度8 度度9 度度0.20g0.30g框架框架7060504035框架框架-剪力墙剪力墙1501301201008050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙部分框支剪力墙1301201008050不应采用不应采用筒筒 体体框架框架-核心筒核心筒1601501301009070筒中筒筒中筒20018015012010080板柱板柱-剪力墙剪力墙11080705540不应采用不应采用A 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 度度7 度度8 度度0.20g0.30g框架框架-剪力墙剪力墙170160140120100剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙180170150130110部分框支剪力墙部分框支剪力墙15014012010080筒筒 体体框架框架-核心筒核心筒220210180140120筒中筒筒中筒300280230170150B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l美美国国1931年年建建成成的的102层层、高高381m的的帝帝国国大大厦厦标标志着高层建筑发展的第志着高层建筑发展的第1个里程碑。（钢结构）个里程碑。（钢结构）l我我国国最最早早的的高高层层建建筑筑是是1934年年建建成成的的24层层、高高82.5m的上海国际饭店。（钢结构）的上海国际饭店。（钢结构）l目前世界上最高的钢结构建筑是目前世界上最高的钢结构建筑是1974年建成的西年建成的西尔斯大厦尔斯大厦(110层、高层、高443m)。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.2 高层建筑发展概况高层建筑发展概况l美美国国1976年年建建成成的的芝芝加加哥哥水水塔塔广广场场大大厦厦(74层层，高高262m)是是当当时时世世界界最最高高的的混混凝凝土土结结构构建建筑筑，标标志志着着高层建筑发展的第二个里程碑。高层建筑发展的第二个里程碑。l目目前前世世界界最最高高的的纯纯混混凝凝土土结结构构建建筑筑是是香香港港中中环环广广场大厦。场大厦。(78层，高层，高374m，1992年建成年建成)。l我我国国最最高高的的混混凝凝土土结结构构建建筑筑是是广广州州中中信信大大厦厦(80层层，高高322m，1996年建成年建成)。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l哈利法塔（原名迪拜塔），钢筋混哈利法塔（原名迪拜塔），钢筋混凝土结构为主。凝土结构为主。l开工时间开工时间:2004年年9月月21日日；使用时；使用时间间:2010年年1月月4日日 l建筑高度建筑高度:828米；建筑层数米；建筑层数:162层层 第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.1l麦加皇家钟塔酒店麦加皇家钟塔酒店(沙特阿拉伯沙特阿拉伯)，混合，混合结构，结构，601米，米，95层。层。l2004年开工，年开工，2011年建成。年建成。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.2l台北台北101101大楼（混合结构），高大楼（混合结构）高508508米，米，地上地上101101层，地下层，地下5 5层。层。19981998年开工，年开工，20042004年完工。年完工。l前前“世界第一高楼世界第一高楼”。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.3l上海环球金融中心，混合结构，高上海环球金融中心，混合结构，高492米，地上米，地上101层，地下层，地下3层。层。l1997年开工，年开工，2008年年8月月29日竣工。日竣工。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.4l香港环球贸易广场，混合结构，高香港环球贸易广场，混合结构，高484米，米，118层，香港最高建筑物。层，香港最高建筑物。l2005年年11月开工，月开工，2011年竣工。年竣工。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.5l吉隆坡石油公司双塔大厦，吉隆坡石油公司双塔大厦，混合结构，混合结构，高高451.9米，米，88层。层。1997年建成。年建成。l打破了美国芝加哥西尔斯大楼保持了打破了美国芝加哥西尔斯大楼保持了22年的最高记录。年的最高记录。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.6l南京绿地广场南京绿地广场-紫峰大厦，混合结构。紫峰大厦，混合结构。高高450米，地上米，地上89层、地下层、地下3层。层。l2005年年5月开工，月开工，2010年年12月月18日开业日开业第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.7l美国芝加哥西尔斯大厦，钢结构，美国芝加哥西尔斯大厦，钢结构，高高443米，地上米，地上108层，地下层，地下3层。层。l1974年落成时是世界最高楼。年落成时是世界最高楼。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.8l深圳京基深圳京基100，混合结构，混合结构，高高441.8米米，共，共100层。层。l 2007年年11月月23日开工，日开工，2011年投入使用。年投入使用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.9l广州国际金融中心（广州国际金融中心广州西塔广州西塔），混合结构，高），混合结构，高437.5米，米，103层。层。2005年年12月月26日动工，日动工，2011年年7月月14日投入使用。日投入使用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述No.10夕阳下的世贸追思夕阳下的世贸追思第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述武汉绿地国际金融城武汉绿地国际金融城606米米 上海中心大厦上海中心大厦121层层632米米 第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述lX-Seed，800层，高达层，高达4000米，底部直径达米，底部直径达6000米。米。l日本大成建筑公司设计的山体形建筑物，可供日本大成建筑公司设计的山体形建筑物，可供50100万人居住。现代化的生万人居住。现代化的生活方式与自然环境有机结合。活方式与自然环境有机结合。l巨塔的电力来自太阳能，能够根据外部天气变化随时调整室内气温和气压巨塔的电力来自太阳能，能够根据外部天气变化随时调整室内气温和气压l高度将超过日本最高峰富士山高度将超过日本最高峰富士山海拔海拔3776米米。l人类历史上第一座人类历史上第一座“人造山人造山”，预计耗资数千亿美元。，预计耗资数千亿美元。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.3 高层建筑结构受力特点高层建筑结构受力特点第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l低层建筑主要承受竖向荷载；低层建筑主要承受竖向荷载；l多层建筑同时考虑竖向荷载和水平荷载；多层建筑同时考虑竖向荷载和水平荷载；l高层建筑水平荷载（风、地震）成为主要控制高层建筑水平荷载（风、地震）成为主要控制因素。因素。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.4 高层建筑的优缺点高层建筑的优缺点l优点优点提高土地利用率，节约用地，增加绿化面积；提高土地利用率，节约用地，增加绿化面积；减少建筑物管理费用减少建筑物管理费用;多用途综合办公楼，节省市政建设投资。多用途综合办公楼，节省市政建设投资。l缺点缺点造价昂贵、管理复杂、施工工期长能耗大；造价昂贵、管理复杂、施工工期长、能耗大；防火、防灾、热岛效应；防火、防灾、热岛效应；业主舒适感（顶层用户、电梯损坏）。业主舒适感（顶层用户、电梯损坏）。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述14.1.5 高层建筑水平位移和加速度限值高层建筑水平位移和加速度限值l层间弹性水平位移限值层间弹性水平位移限值l目标：避免在风、小震作用下位移过大，导致结目标：避免在风、小震作用下位移过大，导致结构开裂或非结构构件破损。构开裂或非结构构件破损。保证结构处于弹性受力状态，避免混凝土墙或柱出现裂缝；保证结构处于弹性受力状态，避免混凝土墙或柱出现裂缝；混凝土梁的裂缝数量、宽度在规范允许范围内。混凝土梁的裂缝数量、宽度在规范允许范围内。保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损伤。明显损伤。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l高高度度不不大大于于150m的的高高层层建建筑筑，其其楼楼层层层层间间最最大大位位移与层高之比不宜大于下表限值；移与层高之比不宜大于下表限值；l高高度度不不小小于于250m的的高高层层建建筑筑，其其楼楼层层层层间间最最大大位位移与层高之比不宜大于移与层高之比不宜大于1/500；l高高度度在在150250m之之间间的的高高层层建建筑筑，其其楼楼层层层层间间最最大位移与层高之比的限值按线性插入取用。大位移与层高之比的限值按线性插入取用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l罕遇水平地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算罕遇水平地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算l罕遇水平地震作用下，结构进入弹塑性大位移状罕遇水平地震作用下，结构进入弹塑性大位移状态，产生较显著破坏；态，产生较显著破坏；l为实现为实现“大震不倒大震不倒”的设防目标，应对结构塑性的设防目标，应对结构塑性变形集中发展的楼层变形集中发展的楼层(薄弱层薄弱层)变形加以控制。变形加以控制。l79度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构；的框架结构；l甲类建筑和甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑结构；度抗震设防的乙类建筑结构；l采用隔震和消能减震技术的建筑结构；采用隔震和消能减震技术的建筑结构；l房屋高度大于房屋高度大于150m 的结构。的结构。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.1 概述概述l风振舒适度要求风振舒适度要求l高高度度不不小小于于150m的的高高层层建建筑筑结结构构，在在荷荷载载规规范范规规定定的的10 年年一一遇遇的的风风荷荷载载标标准准值值作作用用下下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度。结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度。l住宅、公寓住宅、公寓l办公、旅馆办公、旅馆第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构不舒服的程度不舒服的程度建筑物的加速度建筑物的加速度无感觉无感觉 有感有感 扰人扰人 十分扰人十分扰人 不能忍受不能忍受0.15g14.1 概述概述 14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则 14.2.1 高层建筑竖向结构类型高层建筑竖向结构类型l框架结构体系（矩形柱、异形柱）框架结构体系（矩形柱、异形柱）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l剪力墙结构体系剪力墙结构体系小开间剪力墙结构小开间剪力墙结构（底层）大开间剪力墙结构（底层）大开间剪力墙结构短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l框架框架-剪力墙结构体系（矩形柱、异形柱）剪力墙结构体系（矩形柱、异形柱）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l3种结构体系变形特点种结构体系变形特点第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l筒体结构体系筒体结构体系l核心筒结构和框筒结构核心筒结构和框筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l框架核心筒结构框架核心筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l筒中筒结构筒中筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l束筒结构束筒结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.2.2 高层建筑水平结构体系高层建筑水平结构体系l水平结构指水平结构指楼盖及屋盖结构楼盖及屋盖结构。承受楼（屋）面竖向荷载；传递或分配水平力。承受楼（屋）面竖向荷载；传递或分配水平力。保证各榀框架、剪力墙结构变形协调、共同工作。保证各榀框架、剪力墙结构变形协调、共同工作。防止各榀框架、剪力墙发生平面外失稳。防止各榀框架、剪力墙发生平面外失稳。l一般宜采用现浇楼盖结构（平面内刚度无限大）。一般宜采用现浇楼盖结构（平面内刚度无限大）。l楼盖结构选型尽量使结构高度小、重量轻。楼盖结构选型尽量使结构高度小、重量轻。l刚性层、转换层设置。刚性层、转换层设置。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.2.3 高层建筑结构的其它结构形式高层建筑结构的其它结构形式l悬挂式结构悬挂式结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l巨型框架结构巨型框架结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则深圳亚洲大酒店（深圳亚洲大酒店（32层，层，96.5m）l竖向桁架结构竖向桁架结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则100层、层、344ml核心筒加复合巨型柱结构核心筒加复合巨型柱结构第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.2.4 高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则l结构平面布置结构平面布置l宜简单、规则；对称、均匀。宜简单、规则；对称、均匀。l三心重合（刚心、形心、质心），减小扭转影响。三心重合（刚心、形心、质心），减小扭转影响。lA 级高度楼层竖向构件最大水平位移及层间位移级高度楼层竖向构件最大水平位移及层间位移,不宜大于楼层平均值不宜大于楼层平均值1.2 倍，不应大于倍，不应大于1.5 倍；倍；lA 级高度高层建筑结构扭转为主与平动为主的第级高度高层建筑结构扭转为主与平动为主的第一自振周期之比，不应大于一自振周期之比，不应大于0.9。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l结构竖向布置结构竖向布置l宜规则、均匀，避免过大的外挑和收进。宜规则、均匀，避免过大的外挑和收进。l避免错层和局部夹层，同层楼面应设在同一标高。避免错层和局部夹层，同层楼面应设在同一标高。l结构侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。结构侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。l抗震设计时，竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。抗震设计时，竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。l楼层质量沿高度宜均匀分布，不宜大于相邻下部楼层质量楼层质量沿高度宜均匀分布，不宜大于相邻下部楼层质量的的1.5倍。倍。l结构顶部取消部分墙、柱形成空旷房屋时，宜进行弹性动结构顶部取消部分墙、柱形成空旷房屋时，宜进行弹性动力时程分析计算并采取有效构造措施。力时程分析计算并采取有效构造措施。l高层建筑宜设地下室。（高层建筑宜设地下室。（震害明显减轻）震害明显减轻）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构H1/H大于大于 0.2 时，时，B1宜小于宜小于B的的 0.75 倍。倍。B1不宜大于下部楼不宜大于下部楼 层水平尺层水平尺寸寸B的的 1.1 倍，且水平外挑尺倍，且水平外挑尺寸寸a不宜大于不宜大于4m。14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 度、度、7 度度8 度度9 度度框架框架板柱板柱-剪力墙剪力墙框架框架-剪力墙、剪力墙剪力墙、剪力墙框架框架-核心筒核心筒筒中筒筒中筒567884567834567445l结构高宽比限值结构高宽比限值l宏观控制结构抗侧移刚度、整体稳定性、承载力、宏观控制结构抗侧移刚度、整体稳定性、承载力、经济合理性。经济合理性。14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则l变形缝设置变形缝设置 第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.2 高层建筑结构体系与布置原则高层建筑结构体系与布置原则14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用14.3.1 风荷载风荷载l空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的一种压力和吸力。产生的一种压力和吸力。l风风荷荷载载的的大大小小及及分分布布非非常常复复杂杂，与与风风速速、风风向向、建建筑筑物物高高度度、形形状状、表表面面状状况况以以及及周周围围环环境境等等因因素有关。素有关。l风风压压分分长长周周期期（10min以以上上）和和短短周周期期（几几秒秒钟钟）两部分。两部分。l实际风压分解为实际风压分解为平均风压和脉动风压平均风压和脉动风压。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用l平平均均风风压压相相当当于于静静力力作作用用；脉脉动动风风压压沿沿高高度度随随时时间变化，属动力性质，将引起结构振动。间变化，属动力性质，将引起结构振动。l单层厂房及多层建筑仅考虑风静力作用效应。单层厂房及多层建筑仅考虑风静力作用效应。l高层建筑和高耸结构高层建筑和高耸结构 必须考虑风压脉动对必须考虑风压脉动对 结构的动力作用。结构的动力作用。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用14.3.2 地震作用地震作用l高层建筑结构宜采用高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法振型分解反应谱法；l质量和刚度不对称、不均匀的结构及高度超过质量和刚度不对称、不均匀的结构及高度超过100m的高的高层建筑结构应层建筑结构应考虑扭转耦联振动影响考虑扭转耦联振动影响。l高度不超过高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法底部剪力法。l特别不规则建筑、甲类建筑、特别不规则建筑、甲类建筑、7 9度抗震设防且较高的度抗震设防且较高的乙、丙类建筑应采用乙、丙类建筑应采用弹性时程分析法弹性时程分析法进行多遇地震下的补进行多遇地震下的补充计算。充计算。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用l甲类建筑：甲类建筑：使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。需要进行特殊设防的建筑。l乙类建筑：乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。果，需要提高设防标准的建筑。l丙类建筑：丙类建筑：除甲、乙、丁以外按标准要求进行设防的建筑。除甲、乙、丁以外按标准要求进行设防的建筑。l丁类建筑：丁类建筑：使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。在一定条件下适度降低要求的建筑。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用14.3.3 温度作用温度作用l温度变化有室内外温差、日照温差和季节温差。温度变化有室内外温差、日照温差和季节温差。l高层建筑结构是高层建筑结构是高次超静定结构高次超静定结构。l温度变化会在超静定结构中产生内力与变形。温度变化会在超静定结构中产生内力与变形。柱弯曲柱弯曲内外柱之间伸缩差内外柱之间伸缩差屋面结构与下部楼面结构伸缩差屋面结构与下部楼面结构伸缩差l温度作用取决于结构外露程度、楼盖结构刚度和结构高度。温度作用取决于结构外露程度、楼盖结构刚度和结构高度。l10层以下且平面长度层以下且平面长度60m以下建筑可忽略。以下建筑可忽略。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.3 高层建筑结构上的作用高层建筑结构上的作用14.4 剪力墙构件剪力墙构件14.4.1 概述概述l剪力墙剪力墙（shear walls）主要承受水平荷载主要承受水平荷载l结构墙结构墙（structural walls）l抗震墙，对结构抗震非常有效抗震墙，对结构抗震非常有效l墙身平面内侧向刚度很大，出平面刚度很小墙身平面内侧向刚度很大，出平面刚度很小l底部固定在基础顶面的竖向悬臂板底部固定在基础顶面的竖向悬臂板l由一些墙肢和各层连梁组成由一些墙肢和各层连梁组成l分高剪力墙、中等高度剪力墙、低剪力墙分高剪力墙、中等高度剪力墙、低剪力墙第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构墙肢高度墙肢高度墙肢厚度墙肢厚度(截面宽度截面宽度bw)连梁高度连梁高度连梁宽度连梁宽度连梁跨度连梁跨度墙肢长度墙肢长度(截面高度截面高度hw)联肢墙为墙段长度联肢墙为墙段长度小开口墙为墙肢长度小开口墙为墙肢长度14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构剪力墙类别剪力墙类别部位部位抗震等级抗震等级非抗震设计非抗震设计一、二级一、二级三、四级三、四级一般剪力墙一般剪力墙底部加强部位底部加强部位200mm160mm160mm其它部位其它部位160mm一字形独立剪力墙一字形独立剪力墙底部加强部位底部加强部位220mm180mm其它部位其它部位180mm160mml 底部加强部位高度应从地下室顶板算起。底部加强部位高度应从地下室顶板算起。l 房屋高度大于房屋高度大于24m时，底部加强部位高度取底部两层和墙时，底部加强部位高度取底部两层和墙 体总高度的体总高度的1/10二者的较大值；二者的较大值；l 房屋高度不大于房屋高度不大于24m时，底部加强部位高度取底部一层。时，底部加强部位高度取底部一层。剪力墙最小截面厚度剪力墙最小截面厚度14.4 剪力墙构件剪力墙构件抗震等级抗震等级一级一级(9度度)一级一级(6、7、8度度)二、三级二、三级轴压比轴压比0.40.50.6第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构剪力墙墙肢轴压比限值剪力墙墙肢轴压比限值l 剪力墙结构混凝土强度等级不应低于剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20；l 抗震设计时，为保证剪力墙结构的延性，剪力抗震设计时，为保证剪力墙结构的延性，剪力 墙的混凝土强度等级不宜高于墙的混凝土强度等级不宜高于C60。14.4 剪力墙构件剪力墙构件14.4.2 剪力墙的受力特点和分类剪力墙的受力特点和分类u肢强系数肢强系数-剪力墙受力性能主要指标之一剪力墙受力性能主要指标之一l高剪力墙多数具有成列成排规则布置的门窗洞口。高剪力墙多数具有成列成排规则布置的门窗洞口。l洞口大小是影响剪力墙受力性能的决定性因素。洞口大小是影响剪力墙受力性能的决定性因素。l洞口宽度相对较小，墙肢就强；洞口宽度相对较小，墙肢就强；l洞口宽度相对较大，墙肢就弱。洞口宽度相对较大，墙肢就弱。l肢强系数反映洞口宽度对墙肢强弱的影响。肢强系数反映洞口宽度对墙肢强弱的影响。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构l截面高度一定，洞口宽度越大，墙截面高度一定，洞口宽度越大，墙肢截面高度越小，墙肢越弱，墙肢肢截面高度越小，墙肢越弱，墙肢系数越大。系数越大。l双肢剪力墙，洞宽趋于零时，墙肢双肢剪力墙，洞宽趋于零时，墙肢系数趋于系数趋于0.75；洞宽等于截面高度时，；洞宽等于截面高度时，墙肢系数为墙肢系数为0.923。14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构u整体性系数整体性系数-剪力墙受力性能主要指标之二剪力墙受力性能主要指标之二l连梁相对于墙肢的强弱影响剪力墙受力性能。连梁相对于墙肢的强弱影响剪力墙受力性能。l连梁两端有刚域（抗弯刚度无限大的刚臂）。连梁两端有刚域（抗弯刚度无限大的刚臂）。l连梁高跨比较大，应考虑剪切变形影响。连梁高跨比较大，应考虑剪切变形影响。l整体性系数大，连梁对墙肢的约束弯矩大，整体性整体性系数大，连梁对墙肢的约束弯矩大，整体性好，局部弯矩小。好，局部弯矩小。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l单榀剪力墙的受力特点单榀剪力墙的受力特点第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l任意截面弯矩由整体弯矩和局部弯矩组成。任意截面弯矩由整体弯矩和局部弯矩组成。l整体弯矩由连梁提供，等于该截面以上所有连梁约整体弯矩由连梁提供，等于该截面以上所有连梁约束弯矩之和。束弯矩之和。l任意截面墙肢轴向力等于该截面以上所有连梁竖向任意截面墙肢轴向力等于该截面以上所有连梁竖向剪力之和。剪力之和。l整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程度。整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程度。l连梁刚度与洞口大小有关。连梁刚度与洞口大小有关。l剪力墙受力特点与洞口大小和形状有关。剪力墙受力特点与洞口大小和形状有关。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l剪力墙与框架的判别剪力墙与框架的判别第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l框架属于杆系结构，剪力墙属于板式结构。框架属于杆系结构，剪力墙属于板式结构。l根本区别根本区别水平力作用下，每层框架柱均有反弯点；水平力作用下，每层框架柱均有反弯点；水平力作用下，每层墙肢都没有或大多没有反弯点。水平力作用下，每层墙肢都没有或大多没有反弯点。l框架以局部弯曲为主；剪力墙以整体弯曲为主。框架以局部弯曲为主；剪力墙以整体弯曲为主。l框架为剪切型变形；剪力墙为弯曲型变形。框架为剪切型变形；剪力墙为弯曲型变形。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件n高剪力墙的分类（高剪力墙的分类（H/B3）整截面剪力墙整截面剪力墙l洞口面积小于整个墙面面积的洞口面积小于整个墙面面积的15%，且洞口之间，且洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸整体小开口剪力墙整体小开口剪力墙联肢剪力墙联肢剪力墙第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l按抗侧承载力和抗侧刚度大小排序，依次为整截面墙、按抗侧承载力和抗侧刚度大小排序，依次为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙。整体小开口墙、联肢墙。l按延性大小排序，依次为联肢剪力墙、整体小开口墙、按延性大小排序，依次为联肢剪力墙、整体小开口墙、整截面墙。整截面墙。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件14.4.3 剪力墙的内力和水平位移计算剪力墙的内力和水平位移计算l整截面剪力墙内力计算整截面剪力墙内力计算l水平荷载作用下，剪力墙犹如悬臂柱，墙肢水水平荷载作用下，剪力墙犹如悬臂柱，墙肢水平截面内正应力呈直线分布。平截面内正应力呈直线分布。l直接应用材料力学公式。直接应用材料力学公式。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l整体小开口剪力墙内力计算整体小开口剪力墙内力计算l墙肢水平截面内的正应力由两部分组成墙肢水平截面内的正应力由两部分组成剪力墙整体弯曲产生的正应力剪力墙整体弯曲产生的正应力各墙肢局部弯曲产生的正应力各墙肢局部弯曲产生的正应力第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l整截面、整体小开口剪力墙水平位移计算整截面、整体小开口剪力墙水平位移计算l应考虑截面剪切变形的影响。应考虑截面剪切变形的影响。l应考虑洞口使刚度消弱的影响。应考虑洞口使刚度消弱的影响。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件剪力墙等效抗弯刚度剪力墙等效抗弯刚度第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l双肢剪力墙内力计算（连续栅片法）双肢剪力墙内力计算（连续栅片法）l基本假定基本假定楼盖、屋盖在自身平面内刚度无限大；楼盖、屋盖在自身平面内刚度无限大；连梁的连续化假定（消除洞口）；连梁的连续化假定（消除洞口）；墙肢在同一标高处的水平位移和转角都相等；墙肢在同一标高处的水平位移和转角都相等；各连梁的反弯点位于跨中；各连梁的反弯点位于跨中；层高层高h h，墙肢惯性矩，墙肢惯性矩I I1 1、I I2 2及截面积及截面积A A1 1、A A2 2，连梁惯，连梁惯性矩及截面积等参数，沿剪力墙高度均为常数。性矩及截面积等参数，沿剪力墙高度均为常数。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l连梁既传递水平推力又传递剪力和弯矩。连梁既传递水平推力，又传递剪力和弯矩。l可看成沿竖向无限密布的连续栅片。可看成沿竖向无限密布的连续栅片。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l连梁切口处变形协调条件（竖向相对位移为零）连梁切口处变形协调条件（竖向相对位移为零）1(x)：墙肢弯曲变形引起的竖向相对位移；：墙肢弯曲变形引起的竖向相对位移；2(x)：墙肢的轴向变形引起的竖向相对位移；：墙肢的轴向变形引起的竖向相对位移；3(x)：连梁弯曲和剪切变形引起的竖向相对位移。：连梁弯曲和剪切变形引起的竖向相对位移。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l水平荷载作用下双肢剪力墙基本微分方程水平荷载作用下双肢剪力墙基本微分方程第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l微分方程的解（连梁处未知剪力）微分方程的解（连梁处未知剪力）第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件lj层连梁的剪力和端部弯矩层连梁的剪力和端部弯矩lj层墙肢的轴力层墙肢的轴力lj层墙肢的弯矩层墙肢的弯矩第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l双肢剪力墙水平位移计算双肢剪力墙水平位移计算剪力墙墙肢弯曲变形引起的水平位移剪力墙墙肢弯曲变形引起的水平位移剪力墙墙肢剪切变形引起的侧向位移。剪力墙墙肢剪切变形引起的侧向位移。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件14.4.4 剪力墙的截面设计与构造剪力墙的截面设计与构造l在竖向和水平荷载作用下，剪力墙墙肢和连梁内将在竖向和水平荷载作用下，剪力墙墙肢和连梁内将产生轴力、弯矩和剪力。产生轴力、弯矩和剪力。l墙肢应按偏心受压或偏心受拉构件，进行正截面和墙肢应按偏心受压或偏心受拉构件，进行正截面和斜截面承载力计算；斜截面承载力计算；l墙肢处于小偏心受压时，应验算平面外稳定；墙肢处于小偏心受压时，应验算平面外稳定；l集中荷载作用下的墙肢，应验算局部受压承载力；集中荷载作用下的墙肢，应验算局部受压承载力；l连梁内轴力可忽略，按受弯构件计算。连梁内轴力可忽略，按受弯构件计算。第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件水平分布钢筋水平分布钢筋垂直分布钢筋垂直分布钢筋端部钢筋端部钢筋第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件拉筋拉筋端部纵筋端部纵筋边缘构件边缘构件l 竖向钢筋竖向钢筋(竖向分布钢筋和端部钢筋竖向分布钢筋和端部钢筋)抗弯抗弯，需要进行，需要进行正截面抗弯承载力计算正截面抗弯承载力计算l 水平钢筋水平钢筋抗剪抗剪，需要进行斜截面抗剪承载力的计算。，需要进行斜截面抗剪承载力的计算。l墙肢正截面承载力计算墙肢正截面承载力计算l剪力墙墙肢处于压（拉）、弯、剪复合受力状态。剪力墙墙肢处于压（拉）、弯、剪复合受力状态。l正截面承载力计算方法与偏心受压柱相同；正截面承载力计算方法与偏心受压柱相同；l考虑分布钢筋受拉屈服部分作用；考虑分布钢筋受拉屈服部分作用；l当有地震作用参与内力组合时，必须考虑承载力抗当有地震作用参与内力组合时，必须考虑承载力抗震调整系数；震调整系数；第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l墙肢斜截面承载力计算墙肢斜截面承载力计算斜拉破坏、斜压破坏、斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏剪压破坏第第1414章章 高层建筑结构高层建筑结构14.4 剪力墙构件剪力墙构件l连梁承载力计算连梁承载力计算l高跨比比较大；高跨比比较大；l易导致剪切破坏，延性差。易导致剪切破坏，延性差。l“强墙弱梁强墙弱梁”设计设计保证墙肢不过早出现脆性的剪切破坏保证墙肢不过早出现脆性的剪切破坏-延性墙肢延性墙肢连梁早于墙肢屈服连梁早于墙肢屈服-延性连梁延性连梁l连梁正截面受弯承载力计算同普通受弯构件。连梁正截面受弯承载力计算同