勘察設計類注冊工程師專業(yè)基礎精講第十六章結構設計（二十）48

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第八節(jié)鋼筋混凝土多層及高層房屋一、結構體系及布置《高層建造混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ3-2010)（以下簡稱《高層混凝土規(guī)程》）中將10層及10層以上或房屋高度超過28m的住所建造和房屋高度大于24m的其他民用建造劃分為高層建造?！督ㄔ煸O計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）2．1．1高層建造high-risebuilding建造高度大于27m的住所建造和建造高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建造。（一）結構體系挑選隨著建造物高度的增強，水平荷載（風荷載地震作用），對于結構起的影響越來越大。除內力增強之外，結構的側向位移增強的更大。結構的軸力N與建造的高度H為線性增長，彎矩與建造高度為2次方增長，而側向位移則隨H為4次方增長（見下圖）。因此抗側力成為高層建造結構的主要問題。在地震區(qū)，對高層建造的危害比多層建造要大。因此，在挑選結構體系時，除考慮使用要求、施工條件、經(jīng)濟等因素外，還應異常重視各結構體系的應用范圍和條件。1．框架體系由梁、柱構件通過節(jié)點銜接構成的承受各種豎向和水平作用的結構稱為框架體系?？蚣芙Y構的優(yōu)點是建造平面布置靈便、立面也可變化，容易滿意各種工業(yè)與民用建造的使用要求，其缺點是抗側向剛度較小，因梁柱截面不能太大，其使用高度受到限制，普通宜控制在15層以下，高度不超過70m（抗震設防區(qū)高度不超過35m）。在高層建造中梁柱必須做成剛節(jié)點。2．剪力墻結構它是由縱橫方向的豎向墻體組成的承重與抗側力體系。墻體同時又作為分隔房間和維護構件。剪力墻結構的側向剛度比框架結構大無數(shù)，側移小，抵御地震作用的能力強，但結構自重大，建造平面布置局限性大，難以滿意建造內部大空間要求。在10～50層范圍內都適用，但從經(jīng)濟上看，30層左右較相宜。為了滿意首層大空間及中間各層一些大空間的需要，可采用底層部分框支剪力墻與部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結構以及跳層剪力墻結構。3．框架-剪力墻結構及框架-簡體結構在框架結構中的適當部位布置剪力墻或簡體結構，即成為框架-剪力墻或框架-簡體結構。這兩種結構集框架與剪力墻及簡體的優(yōu)點于一身，既具有框架建造布置靈便，又具有剪力墻與簡體抗側移剛度大的優(yōu)點，對于框-剪結構可用于10—20層，對于框-筒結構可建造30～40層。4．筒體結構(1)框筒結構：由建造外圍周邊間距很密的柱與截面很高的窗裙梁組成的簡體結構。(2)筒中筒結構；由外面框筒和內部剪力墻圍成的薄壁實筒組成的結構。(3)多筒結構：在平面內將多個簡體組合在一起形成多筒結構體系，或者是將幾個單筒體并聯(lián)成為整體剛度很大的簡體。簡體結構抗側力剛度大，普通宜用于40層以上。（二）結構布置原則在多層、高層建造中，除按照使用要求與建造高度等挑選合理的結構體系之外，還要合理挑選與布置建造物的平面、剖面和立面，運用下列布置原則：1.結構的最大適用高度及結構適用的最大寬高比為避免建造結構側移過大及可能發(fā)生傾覆，對建造結構的最大高度及高寬比B/H應加以控制。鋼筋混凝土高層建造結構的最大適用高度和高寬比分為A級和B級。B級高度建造結構的最大適用高度和高寬比可較A級適當放寬，但其結構抗震等級、有關的計算和構造措施應相應加嚴，并應符合《高層混凝土規(guī)程》有關條文的規(guī)定。鋼筋混凝土高層建造結構的最大適用高度及適用的最大高寬比分離見表17-12～表17-14。2．結構平面與豎向布置要求結構平面與豎向體型應力求容易、規(guī)矩、對稱、質量和剛度變化勻稱、減少扭轉的影響。對抗震要求應從嚴控制。高層建造的開間、進深尺寸和選用的構件類型應減少規(guī)格，以利建造工業(yè)化。1)平面布置在高層建造的一個自立結構單元內，結構平面形狀宜容易、規(guī)矩，質量、剛度和承載力分布宜勻稱。不應采用嚴重不規(guī)矩的平面布置。高層建造宜選用風作用效應較小的平面形狀。抗震設計的混凝土高層建造，其平面宜容易、規(guī)矩、對稱，減少偏心；平面長度不宜過長(圖17-14)，L/B宜符合表17-15的要求；平面凸出部分的長度l不宜過大，寬度b不宜過小，l/Bmax、l/b宜符合表17-15的要求；建造平面不宜采用角部重疊或細腰形平面布置。圖17-14圖17-14表17-1表17-15當樓板平面比較狹長，有較大的凹入或開洞時，應在設計中考慮其對結構產(chǎn)生的不利影響。有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30%；在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應小于2m。2)豎向布置(1)高層建造的豎向體形宜規(guī)矩、勻稱，避免有過大的外挑和內收。結構的側向剛度宜下大上小，勻稱變化，不應采用豎向布置嚴重不規(guī)矩的結構。(2)A級高度建造的樓層層間抗側力結構的抗剪承載力不宜小于其上一層抗剪承載力的80%，不應小于其上一層抗剪承載力的65%；B級高度建造的樓層層間抗側力結構的抗剪承載力不應小于其上一層抗剪承載力的75%。(3)抗震設計的建造，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%。(4)抗震設計時，當結構上部樓層收進部位到室外地面的高度H，與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B，不宜小于下部樓層水平尺寸B的3/4，見圖16-15a)、b)；當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時，下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的9/10，且水平外挑尺寸a不宜大于4m，見圖17-15c）、d）。(5)結構頂層取消部分墻、柱形成空曠房間時，應舉行彈性動力時程分析計算并采取有效構造措施。圖17-15結構豎向收進和外挑暗示圖17-15結構豎向收進和外挑暗示3.防震縫的設置抗震設計時，建造宜調節(jié)平面形狀和結構布置，避免結構不規(guī)矩，不設防震縫。當建造平面形狀復雜而又無法調節(jié)其平面形狀和結構布置使之成為較規(guī)矩的結構時，宜設置防震縫將其劃分為較容易的幾個結構單元。防震縫的設置應符合有關規(guī)定（參見“復習教程”P364）。4．樓蓋結構體系挑選樓蓋結構不僅是承重的重要結構體系，而且也是保證高層建造結構的空間整體性和水平力有效傳遞的結構，應保證在自身平面內有充足大的剛度《高層混凝土規(guī)程》規(guī)定，現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋的適用范圍如下：(1)房屋高度超過50m時，框架-剪力墻結構、簡體結構及復雜高層建造結構應采用現(xiàn)澆樓蓋結構，剪力墻和框架結構宜采用現(xiàn)澆樓蓋結構。(2)房屋高度不超過50m時，8度、9度抗震設計的框架-剪力墻結構宜采用現(xiàn)澆樓蓋結構；6度、7度抗震設計的框架-剪力墻結構可采用裝配整體式樓蓋。(3)房屋的頂層、結構轉換層、大底盤多塔樓結構的底盤頂層、平面復雜或開洞過大的樓層、作為上部結構嵌固部位的地下室樓層應采用現(xiàn)澆樓蓋結構。普通樓層現(xiàn)