多高層房屋結(jié)構(gòu)的類別

特點(diǎn)：側(cè)向荷載效應(yīng)的影響突出：風(fēng)荷載、地震作用

分類：框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1】平面布置較靈活，剛度分布均勻

2】側(cè)向剛度小，延性較大，自振周期較長(zhǎng)，對(duì)地震作用不敏感，一般在不超過(guò)30層

框剪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1】支撐或剪力墻，雙重設(shè)防

2】不超過(guò)40~60層

筒體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

框筒結(jié)構(gòu)

1】框架形成的筒體結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒及其它豎向構(gòu)件主要承受豎向荷載，外層框架主要承受側(cè)向荷載

2】剛性樓面結(jié)構(gòu)作為框筒的橫隔  

3】剪力滯后造成角柱的軸力過(guò)大，兩個(gè)措施 ：

控制框筒平面的長(zhǎng)寬比

加大框筒梁和柱的線剛度之比

4】適用的建筑高度可超過(guò)90層

筒中筒結(jié)構(gòu)

1】減緩框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后效應(yīng)  

2】密柱深梁或鋼筋混凝土內(nèi)筒

側(cè)向位移模式：

適用高度

JGJ99-98) 依據(jù)地震設(shè)防烈度劃分：

非抗震設(shè)防的多層(£12層)鋼結(jié)構(gòu)房屋形式：

1】純采用框架結(jié)構(gòu)或斜撐(或剪力墻)體系

2】斜撐體系梁和柱的連接都可做成鉸支即柔性連接

抗震設(shè)防的多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋形式：

1】中心支撐體系，不超過(guò)12層

2】偏心支撐體系，超過(guò)12層

結(jié)構(gòu)布置提要

1】光滑曲線構(gòu)成的凸平面形式：風(fēng)載體型系數(shù)小  

2】采用中心對(duì)稱或雙軸對(duì)稱的平面形式：減小或避免在風(fēng)  荷載作用下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

3】平面尺寸關(guān)系

4】平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)

5】結(jié)構(gòu)豎向布置

基礎(chǔ)

1】宜設(shè)地下室

2】抗震設(shè)防基礎(chǔ)埋深宜一致, 不宜采用局部地下室

3】基礎(chǔ)埋深，天然地基不宜小于H/15，樁基時(shí)不宜小于H/20

4】采用鋼筋混凝土剪力墻或框剪結(jié)構(gòu)型式

5】設(shè)置鋼骨(型鋼)混凝土的過(guò)渡層，一般為2~3層      

怎樣做好多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將十層以下、總高度小于24m的民用建筑和6層以下、總高度小于40m的工業(yè)建筑定義為多層鋼結(jié)構(gòu)；超過(guò)上述高度的定義為高層鋼結(jié)構(gòu)。其中民用建筑層數(shù)和高度的界限與我國(guó)建筑防火規(guī)范相協(xié)調(diào)，工業(yè)建筑一般層高較高，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)確定。

輕型框架和輕型框架-支撐鋼結(jié)構(gòu)適用于多層民用建筑和樓面等效活載小于8KN/m2且建筑高度小于20m的工業(yè)建筑。

框-排架結(jié)構(gòu)型式可分為側(cè)向框-排架和豎向框-排架，側(cè)向框-排架由排架和框架側(cè)向相連組成，分為等高和不等高的情況，見(jiàn)圖4.3.1中（a）和 （b）所示，豎向框-排架結(jié)構(gòu)上部為排架結(jié)構(gòu)，下部為框架結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4.3.1中（c）所示。

組成結(jié)構(gòu)體系的單元中，除框架的形式比較明確，支撐、剪力墻、筒體的形式都比較豐富，結(jié)構(gòu)體系分類表中專門列出了常用的形式。其中消能支撐一般用于中心支撐的框架-支撐結(jié)構(gòu)中，也可用于組成筒體結(jié)構(gòu)的普通桁架筒或斜交網(wǎng)格筒中，在偏心支撐的結(jié)構(gòu)中由于與耗能梁端的功能重疊，一般不同時(shí)采用；斜交網(wǎng)格筒是全部由交叉斜桿編織成，可以提供很大的剛度，在廣州電視塔和廣州西塔等400米以上結(jié)構(gòu)中已有應(yīng)用；剪力墻板筒國(guó)內(nèi)已有的實(shí)例是以鋼板填充框架而形成筒體，在300米以上的天津津塔中應(yīng)用。

體結(jié)構(gòu)的細(xì)分以筒體與框架間或筒體間的位置關(guān)系為依據(jù)：筒與筒間為內(nèi)外位置關(guān)系的為筒中筒；筒與筒間為相鄰組合位置關(guān)系的為束筒；筒體與框架組合的為框筒，又可進(jìn)一步分為傳統(tǒng)意義上抗側(cè)效率最高的外周為筒體、內(nèi)部為主要承受豎向荷載的框架的外筒內(nèi)框結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土框筒結(jié)構(gòu)相似的核心為筒體、周邊為框架的外框內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，以及多個(gè)筒體在框架中自由布置的框架多筒結(jié)構(gòu)。

巨型結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較寬泛的概念，當(dāng)豎向荷載或水平荷載在結(jié)構(gòu)中以多個(gè)樓層作為其基本尺度而不是傳統(tǒng)意義上的一個(gè)樓層進(jìn)行傳遞時(shí)，即可視為巨型結(jié)構(gòu)。

比如，將框架或桁架的一部分當(dāng)做單個(gè)組合式構(gòu)件，以層或跨的尺度作為“截面”高度構(gòu)成巨型梁或柱，進(jìn)而形成巨大的框架體系，即為巨型框架結(jié)構(gòu)，巨梁間的次結(jié)構(gòu)的豎向荷載均是通過(guò)巨型梁分段傳遞至巨型柱；在巨型框架的“巨型梁”、“巨型柱”節(jié)點(diǎn)間設(shè)置支撐巨型支撐，即形成巨型框架-支撐結(jié)構(gòu)；當(dāng)框架為普通尺度，而支撐的布置以建筑的立面為尺度時(shí)，可以稱為巨型支撐結(jié)構(gòu)，如香港的中國(guó)銀行。

同的結(jié)構(gòu)體系由于受力和變形特點(diǎn)的不同，延性上也有較大差異，具有多道抗側(cè)力防線和以非屈曲方式破壞的結(jié)構(gòu)體系延性更高；同時(shí)，結(jié)構(gòu)的延性還取決于節(jié)點(diǎn)區(qū)是否會(huì)發(fā)生脆性破壞以及構(gòu)件塑性區(qū)是否有足夠的延性。

所列的體系分類中，框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)、采用消能支撐的框架-中心支撐結(jié)構(gòu)，采用鋼板墻的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，不采用斜交網(wǎng)格筒的筒中筒和束筒結(jié)構(gòu)，一般為高延性等級(jí)結(jié)構(gòu)類型；全部筒體均采用斜交網(wǎng)格筒的筒體結(jié)構(gòu)一般為低延性等級(jí)結(jié)構(gòu)類型。

具有較高延性的結(jié)構(gòu)在塑性階段可以承受更大的變形而不發(fā)生構(gòu)件屈曲和整體倒塌，因而具有更好的耗能能力，如果以設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有等量吸收地震能量的能力作為抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，則較高延性的結(jié)構(gòu)應(yīng)該可以允許比較低延性結(jié)構(gòu)更早進(jìn)入塑性。

屈曲約束支撐可以提高結(jié)構(gòu)的延性，且相比較框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)，其延性的提高更為可控，故視其占全部支撐的比例，框架-中心支撐結(jié)構(gòu)適用高度最高可提高20%。

雙重抗側(cè)力體系指的是結(jié)構(gòu)體系有二道抗側(cè)力防線，其中第二道防線的水平承載力不低于總水平剪力的25%。

伸臂桁架和周邊桁架都可以提高周邊框架的抗側(cè)貢獻(xiàn)度，當(dāng)二者同時(shí)設(shè)置時(shí)，效果更為明顯，一般用于框筒結(jié)構(gòu)，也可用于需要提高周邊構(gòu)件抗側(cè)貢獻(xiàn)度的各種結(jié)構(gòu)體系中。伸臂桁架的上下弦桿必須在筒體范圍內(nèi)拉通，同時(shí)在弦桿間的筒體內(nèi)設(shè)置充分的斜撐或抗剪墻以利于上下弦桿軸力在筒體內(nèi)的自平衡。設(shè)置伸臂桁架的數(shù)量和位置既要考慮其總體抗側(cè)效率，同時(shí)也要兼顧與其相連構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的承受能力。

對(duì)于超高層鋼結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載經(jīng)常起控制作用，選擇風(fēng)壓小的形狀有重要的意義；在一定條件下，渦流脫落引起的結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向振動(dòng)效應(yīng)非常顯著，結(jié)構(gòu)平、立面的選擇及角部處理會(huì)對(duì)橫風(fēng)向振動(dòng)產(chǎn)生明顯影響，應(yīng)通過(guò)氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)或數(shù)值模擬對(duì)風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行研究。

多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置地下室時(shí)，房屋一般較高，鋼框架柱宜延伸至地下一層。框架-支撐結(jié)構(gòu)中沿豎向連續(xù)布置的支撐，為避免在地震反應(yīng)最大的底層形成剛度突變，對(duì)抗震不利，支撐需延伸到地下室。

目前國(guó)內(nèi)外多層鋼結(jié)構(gòu)房屋常用的抗震性能較好的樓蓋形式和做法。當(dāng)采用裝配整體式鋼筋混凝土樓板時(shí)，可在預(yù)制混凝土樓板板肋端部設(shè)置預(yù)埋件，安裝后與鋼梁焊接牢固，從而保證樓蓋的整體性。對(duì)于超高層鋼結(jié)構(gòu)，如條件許可，樓面混凝土宜優(yōu)先考慮采用輕骨料混凝土。在保證樓板與梁可靠連接條件下，二端鉸接的樓層梁一般可按組合梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。

頂點(diǎn)最大加速度的限值，是綜合分析了國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范和資料，主要參考了加拿大國(guó)家規(guī)范，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情而作出的最低限值規(guī)定。由于人體的舒適度是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，個(gè)體間存在很大偏差，當(dāng)業(yè)主要求更高的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以對(duì)此值提高要求。在必要情況下，可采用設(shè)置TMD、AMD等減振裝置的方式提高結(jié)構(gòu)舒適性。