高层结构方案设计方案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,*,page,*,Slide,*,page,*,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,*,*,page,*,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,*,Slide,1,page,1,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,*,*,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,*,*,page,*,page,*,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,*,高层结构方案设计,助教：范李劼,高层结构方案设计方案,第1页,结构方案设计前期工作,了解建筑布置和功效要求,建筑物设计基准期、建筑物主要性,建筑层数、总高、各层层高、柱网尺寸,建筑主要功效,围护墙材料,了解建筑结构做法（楼、屋面及墙面）,搜集结构设计基本条件,了解其它相关专业对结构要求,高层结构方案设计方案,第2页,结构体系选择,高层结构方案设计方案,第3页,结构体系,框架结构,框架,-,剪力墙结构,剪力墙结构,全部落地剪力墙,部分框支剪力墙,筒体结构,框架,-,关键筒,筒中筒,高层结构方案设计方案,第4页,框架结构,框架结构体系是由梁、柱构件经过节点连接组成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载结构体系。框架结构体系柱网布置形式很多，柱网布置和层高，主要依据建筑使用功效和建筑形式确定。,这种体系适用需要大空间、层数不宜太多、房屋高度不宜太高建筑。在非地震区，钢筋混凝土框架结构普通不超出,15,层。钢筋混凝土框架,15,层以下是经济。,高层结构方案设计方案,第5页,框架结构经典平面,高层结构方案设计方案,第6页,柱网尺寸确定,框架结构柱网布置应力争做到简单、规则、整齐，柱网尺小应符合经济标准，尽可能符合模数；,框架结构柱网尺寸及层高应依据建筑功效要求、施工条件及材料设备等各方面原因来确定。,房屋长度较大时，需考虑设置伸缩缝，以防止温度开裂。因为伸缩缝将房屋上部结构断开，分成独立结构单元，所以在缝两侧应各自设置框架,高层结构方案设计方案,第7页,柱网尺寸适宜范围,内廊式柱网,常为对称三跨,(A+B+A),：,A,边跨跨度,(,房间进深,),：常为,6m,、,6.6 m,、,6.9m,B,中间跨为走廊，跨度常为,2.4m,、,2.7m,、,3.0m,开间方向，柱距为,68.4m,。,惯用于旅馆、办公楼、宿舍、教室、医院等。,等跨式柱网,进深常为,6m,、,7.5m,、,9 m,、,12m,，从经济考虑不宜超出,9m,。,开间方向柱距常为,69m,。,适合用于厂房、仓库等。,高层结构方案设计方案,第8页,柱截面尺寸,柱截面尺寸估算（按轴压比）,c,：允许轴压比，三级,0.9,二级,0.8,一级,0.7,。,竖向荷载与地震作用组合最大轴力设计值,N,。,r,G,：分项系数，取为,1.2,；,w,：单位面积重量，取为,1214kN/m,2,；,S,：柱承载楼面面积；,n,：柱设计截面以上楼层数；,1,：一、二级抗震设计角柱为,1.3,其余为,1.0,2,：因为水平力使轴力增大系数，,7,度,1.05,，,8,度,1.1,，,9,度,1.2,。,高层结构方案设计方案,第9页,高层结构方案设计方案,第10页,影响框架结构柱网尺寸选择原因,(1),工程造价,当柱距较小时,构件截面满足结构要求即可,所以强度不能充分发挥,造成材料浪费,造价提升,;,当柱距较大时,构件尺寸增大,结构内力随尺寸成二次曲线增大,造成设计要求提升,结构造价升高,;,而只有当柱距合理时才会使造价最低,(2),施工难易程度,(3),空间使用率,当构件尺寸增加时,降低了建筑物空间使用率,梁截面尺寸增大减小了建筑物净空,使建筑物舒适度降低,(4),使用空间布置灵活性、实用性,高层结构方案设计方案,第11页,框架梁截面尺寸,梁宽不宜小于,200mm,，且不宜小于柱宽,1/2,（节点要求，联结紧密）；,梁截面高宽比小于,4,（抗剪要求，防止形成薄腹梁降低其抗剪性能）；,梁净跨与截面高度之比宜大于,4,（防止形成深梁，以抗剪为主，脆性破坏,）,考虑强度与刚度需要，取值以下：,框架梁高,h,1/81/12,L,，,L,为梁跨；通常取,1/10,L,；,框架梁宽,b,=1/21/3,h,；,普通大于,300mm,。,高层结构方案设计方案,第12页,次梁截面尺寸,次梁作用,承托围护墙、隔墙,减小板跨度,洞口边缘封梁,次梁截面尺寸,梁高,h,（,l,为梁跨）,简支梁：,h,1/121/15,l,；连续梁：,h,1/121/20,l,井字梁：,h,1/151/20,l,；悬挑梁：,h,1/51/7,l,梁宽,b,梁宽,b,=1/21/3,h,；,普通大于,200mm,高层结构方案设计方案,第13页,现浇板厚度确定,对板厚要求,满足承载力和刚度要求,满足防火要求,满足预埋暗管要求,板厚,h,取值（,L,为板跨）,板厚与板跨最小比值,简支单向板：,h,=L/30,；简支双向板：,h,=L/40,；,连续单向板：,h,=L/40,；连续双向板：,h,=L/50,；,悬臂板：,h,=L/12,；,普通为,100140mm,最小板厚,普通为,80mm,，,预埋暗管时大于,100,mm,高层结构方案设计方案,第14页,荷载计算,竖向荷载,恒载,G,k,可变荷载,(,活载,)Q,k,按负荷面积折减,活载最不利布置,水平荷载,风荷载,W,k,地震作用,(,偶然作用,)E,k,W,k,G,k,Q,k,Q,k,E,k,高层结构方案设计方案,第15页,框架结构设计实例,工程概况,工程名称：某五层行政办公楼,建筑面积：,3792.05 m2,建筑层数：五层,建筑形状：一字形,结构形式：框架结构体系,场地情况：场地平坦、无障碍物。,地质情况：地基土为粘性土为主，建筑场地类别为,类，允许承载,fk=180kPa,。,基本雪压：,0.45kN/m2,。,基本风压：,0.40kN/m2,。,地震烈度：按,7,度近震设防。,建筑耐火等级：二级。,建筑耐久年限：,50,年。,高层结构方案设计方案,第16页,平面图,高层结构方案设计方案,第17页,结构选型,采取现浇钢筋混凝土框架结构体系。基础采取柱下锥形基础,框架梁：,h/l=7200/87200/12=900600 mm,取梁尺寸：,h,=600mm,，,b,=h/2=300mm.,次梁：,h=500mm,b=250mm.,连系梁：,bh=200mm400mm.,高层结构方案设计方案,第18页,框架柱：,建筑总高度按,18.60m,算，小于,30m,现浇框架结构，设防烈度,7,度近震，查抗震设计规范，该框架为三级抗震，最大轴压比,0.9,。假定采取,C30,混凝土，查得设计强度，假定每平方米荷载为,14kN/m2,，则柱子最大轴压力,N=1.25147.24.25=2646kN.,则柱子轴压比,取柱子截面形状为正方形，能够计算出,b=h=453.4mm,。,为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变，即取柱子尺寸为,500mm500mm,。,高层结构方案设计方案,第19页,框架剪力墙结构体系,框架,-,剪力墙结构体系,(,简称框剪结构,),，是在框架体系基础上增设一定数量横向和纵向剪力墙所组成双重受力体系。框架,-,剪力墙结构兼有框架结构布置灵活、延性好优点和剪力墙结构刚度大，承载力大优点。,框架剪力墙结构有较大刚度，也有较灵活空间，可用于,150,200m,范围内办公建筑和综合建筑。当剪力墙为散乱布置时，建造高度有限，约,20,30,层，当剪力墙做成筒体时，其建造高度可增大至,40,50,层，甚至更高。,高层结构方案设计方案,第20页,框架剪力墙结构经典平面,高层结构方案设计方案,第21页,剪力墙布置,剪力墙布置普通标准是均匀、分散、对称、周围分布,.,分散均匀标准是要求剪力墙片数不要太少,而且每片剪力墙刚度不要太大,连续尺寸不要太长,使抗侧力构件数量多一些,分散一些,每片剪力墙弯曲刚度适中,剪力墙布置位置应设在平面形状改变处,即,:,角隅、端角、凹角,高层结构方案设计方案,第22页,剪力墙间距,:,现浇钢筋混凝土楼盖,L/B=24,为宜,;,装配整体式钢筋混凝土楼盖,L/B=12.5,为,标准是建筑物愈高、抗震设防烈度愈高,间距取值愈小,一片剪力墙长度不宜大于,8 m,当超出时,应利用洞口分割成两片墙,功效上不需要洞时,洞口可用不一样材料或轻质材料填充,过长剪力墙中央部分钢筋还未抵达屈服阶段,墙端部钢筋早因变形过大而断开破坏,高层结构方案设计方案,第23页,剪力墙数量预计,因为框,剪结构中水平荷载由框架与剪力墙共同负担,所以,预计剪力墙数量是一个重复过程。通常情况,在框架,剪力墙结构中,框架柱总截面面积,Ac,与楼层面积,Af,之比约在,1%2%,。底层结构截面面积,(,剪力墙截面面积,Aw+,框架柱截面面积,Ac),与楼层面积之比在表,1,范围内,大致是适当,高层结构方案设计方案,第24页,框架,剪力墙结构设计,框架,剪力墙结构抗震设计中,应尽可能设置抵抗地震多道防线,普通情况下,剪力墙作为第一道防线首先屈服,将框架设计作为第二道防线,高层结构方案设计方案,第25页,框架剪力墙设计实例,北京,CEC,大厦,北京,CEC,大厦位于北京海淀区中关村科技园区。,工程总占地面积,13457,，总建筑面积约,10,本工程地下三层。地上由东西两幢高层,组成，东楼,18,层，西楼,22,层，刚度,90.0m,。主体,结构平面柱网主要为,9mX9m,9mX8m,两种，首层层高为,5m,，标准层层高为,4m,，层顶机房层高为,5m,。两幢高层建筑之间自然形成宽大通透大堂。建筑物主要是面向,IT,行业，功效以写字为主，并配有对应辅助设施（如展示厅，新闻公布中心、俱乐部、精品店）,高层结构方案设计方案,第26页,结构体系选择,本工程主体采取框架剪力墙结构。抗震等级设防烈度为,8,度，抗震设防类别为丙类，场地土为硬场地土，场地类别为,2,类，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级，地下室防水等级为二级。依据,建筑抗震设计规范,GB50011-,，剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为一级。为了满足业主对建筑物室内净高确保,2.8m,要求，综合比较后采取宽扁梁楼盖方案，,9m,跨和,8m,跨框架梁截面分别为,600X600,和,600X500,，,9m,跨和,8m,跨次梁截面分别采取,400X550,和,400X470.,为了减小框架柱断面，底部,4,层以下框架柱采取,C60,高强混凝土,高层结构方案设计方案,第27页,结构计算与分析,（,1,）依据建筑物自振周期、位移及地震效应判断结构方案合理性。,（,2,）得出各构件内力及配筋，以判断构件截面合理性,（,3,）依据结构内力分析判定结构受力微弱部位，并在设计中采取加强办法。,本工程东、西楼因为建筑物使用功效需要，其剪力墙关键筒设置偏向一侧，而且在其它部位部允许甚至剪力墙，造成剪力墙布置过于集中，建筑物质心与刚心偏移较大，给结构设计，计算带来很大困难。经过与建筑专业协商，在部影响使用功效前提下，增加剪力墙数量，同事调整剪力墙厚度。,高层结构方案设计方案,第28页,剖面图,标准层剖面图,高层结构方案设计方案,第29页,筒体结构,筒体结构常见平面布置图,筒中筒体结构体系,框架筒体结构体系,束筒体结构体系,经典筒体结构,高层结构方案设计方案,第30页,竖向承力构件在平面内围合成箱形或筒体，成为刚度很大空间结构体系，称为筒体结构体系。当剪力墙在平面内围合成空间薄壁筒体，称为实腹筒，当实腹筒上开出了许多规则排列窗洞说形成开孔筒体，称为框架筒。,高层结构方案设计方案,第31页,高层结构选型基本标准,1.,国情特点,在超高层建筑结构选型时，首先要充分考虑我国国情特点，必须从实际出发，掌握了解当前我国建筑业材料、研究、设计、施工、配套等方面经验与水平，再结合自己实际工程研究确定哪种结构类型符合我国国情。,2.,设防烈度,建筑物设防烈度对于结构选型至关主要，比如同一点同一建筑物设防烈度不一样，其地震力值会成倍增加，故在建筑结构选型前，一定要把建筑物设防烈度准确定值，如,7,度设防地域视其建筑物主要性，是否提升一级按,1,度设防。这对超高层建筑竖向、水平结构构件影响极大,高层结构方案设计方案,第32页,3.,平面形状,超高层建筑水平荷载作用处于主导位置，其空,间整体作用尤为显著。为了降低或防止整体结构受扭，使结构构件受力均匀，充分发挥结构空间受力作用，确保超高层建筑结构安全，其平面形式要求规整且对称，按照超高层建筑平面选择基本标准。,4.,基础形式,超高层结构体系选型是指地面以上结构体系，而地面以上结构体系必须含有适当强度、刚度和延性。另一主要决定原因就是基础形式选择。而基础形式选择则有赖于塔楼所处位置地质条件。,高层结构方案设计方案,第33页,5.,能用于超高层建筑结构材料，当前有三种：钢筋砼、劲性钢筋砼、钢结构。世界上经济发达国家如美国、日本等国家在建超高层建筑上普通结构材料首选均为钢结构，因为钢结构含有受力性能好、结构自重轻、基础好处理、施工速度快及建筑空间利用率高等优点。仅从技术先进角度考虑，钢结构无疑应是超高层建筑最正确选择。我们首先考虑是国情。我国当前经济力量和建筑业科研、设计、加工、施工等技术水平，在这些方面我国当前还不能与西方发达国家相比。所以，超高层建筑结构体系选型普通不宜选择钢结构，而应选择钢筋砼或劲性钢筋砼结构。,高层结构方案设计方案,第34页,谢谢！,高层结构方案设计方案,第35页,