高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活须要的产物,是当代社会工业化、商业化和城市化的一定结果。科学技能的进步、经济的发展则为高层建筑的发展供应了坚实的物质根本。
自从第一栋高层建筑以来,当现代界的高层建筑发展
改革开放以来,我国高层建筑如雨后春笋迅速发展。据资料统计,培植部系统国有建筑企业逐年竣工10层以上建筑,从1984年的263万m2,猛增至1995年的1841万m2;1995年竣工面积为1993年的2.12倍。见表1:
表1 培植部系统国有建筑企业1984~1995年10层以上建筑竣工简表
年 份
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
累 计
面积
263
386
536
646
775
888
878
841
928
867
1376
1841
10225
栋数
303
381
514
618
711
702
655
590
653
828
1021
1259
8235
占全部面积%
5.1
6.5
9.1
10.5
13.2
15.5
14.7
14.1
13.1
10.9
15.7
20.1
12.4
到1999年末,全国国有和集体建筑企业累计建成10层以上建筑估计在3亿m2旁边(不包括喷鼻香港、澳门、台湾地区)。
当今海内最高100栋建筑中,1985年建成的仅1栋(深圳国贸大厦,159m,50层),1989~1995年建成的有14栋,而1996~1998年建成的有85栋。1990年建成的北京京广中央是我国大陆首栋打破200m的超高层建筑,1996年的深圳地王大厦其高度已达325m、81层,1998年的上海金茂大厦又有打破,达421m、88层。
海内已建成最高100栋建筑见附录(截至1998年末)。
对高层建筑的界定,目前全天下还没有一个统一标准。
根据联合国科教文组织所属的天下高层建筑委员会的建议,一样平常将9层以上(含9层)称为高层建筑,并划分为以下四类:
9----16层,高度不超过50m;
17---25层,高度不超过75m;
26---40层,高度不超过100m;
40层以上,高度超过100m;
我国«高层建筑混凝土构造技能规程(JGJ3-2002)»第1.0.2条规定10层及10层以上或房屋高度超过27m为高层建筑;«高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)»2001年版规定10层及10层以上的居住建筑、建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑;
1.2 高层建筑构造浸染效应的特点
1.2.1 高层建筑构造的受力特点
建筑构造所受的外力(浸染)紧张来自垂直方向和水平方向。在低、多层建筑中,由于构造高度低、平面尺寸较大,其高宽比很小,而构造的风荷载和地震浸染也很小,故构造以抵抗竖向荷载为主。也便是说,竖向荷载每每是构造设计的紧张掌握成分。
建筑构造的这种受力特点随着高度的增大而逐渐发生变革。
在高层建筑中,首先,在竖向荷载浸染下,由图1.2.1-1所示的框架可知,各楼层竖向荷载所产生的框架柱轴力为:
边柱 N=wlH/2h
中柱 N=wlH/h
即框架柱的轴力和建筑构造的层数成正比;边柱轴力较中柱小,基本上与其受荷面积成正比。便是说,由各楼层竖向荷载所产生的累积效应很大,建筑物层数越多,底层柱轴力越大;顶、底层柱轴力差异越大;中柱、边柱轴力差异也越大。
其次,在水平荷载浸染下,作为整体受力剖析,如果将高层建筑构造简化为一根竖向悬臂梁,那么由图1.2.1-2、图1.2.1-3所示其底部产生的倾复弯矩为:
水平均布荷载 Mmax=qH2/2
倒三角形水平荷载 Mmax= Qh3/3
即构造底部产生的倾复弯矩与楼层总高度的平方成正比。便是说,建筑构造的高度越大,由水平浸染对构造产生的弯矩就更大,较竖向荷载对构造所产生的累积效应增加更快,其产生的构造内力占总构造内力的比重越大,从而成为构造强度设计的紧张掌握成分。
1.2.2 高层建筑构造的变形特点
在竖向荷载浸染下,高层建筑构造的变形紧张是竖向构件的压缩变形。由于各竖向构件的应力大小不同,因而其压缩变形大小也不同。在钢筋混凝土构造中,由于在施工过程中的找平,
同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同,若不对基底应力进行调度,也可能导致根本产生不屈均沉降。
在水平荷载浸染下,高层建筑构造最大的顶点位移为:
水平均布荷载 △max=qH4/8EI
倒三角形水平荷载 △max= 11qH4/120EI
式中EI为构造的
从以上可看出,构造顶点位移与其总高度的四次方成正比。则又比水平荷载浸染下的内力累积效应增加更快,这就解释,高层建筑构造对构造的水平侧移是相称敏感的。水平荷载浸染下所引起的构造内力及侧移是高层建筑构造设计的紧张掌握成分。构造应具备较大的抗侧刚度,而不仅仅知足强度、刚度和稳定哀求。
在地震区,还哀求建筑物能抗震。由于地震是一种瞬时浸染,但浸染所产生的效应非常强烈,故构造的过大变形是不可避免的(这种变形在不发生地震时是不许可的),这就哀求构造有较好的延性,能在强烈地震浸染下构造虽产生较大变形而不毁坏。
根本的迁徙改变
1.2.3 高层建筑构造的P-Δ效应
如上所述,高层建筑构造在水平荷载浸染下将产生侧移,由于侧移而引起竖向荷载的偏幸又使构造产生附加内力,这个附加内力反过来又又使构造的侧移进一步加大。对非对称构造,平移与旋转耦联,当构造产生旋转时,竖向荷载的协力和抗侧力构件的形心将产生偏幸也会产生附加内力。这种由于竖向荷载浸染下所产生的内力和侧移增大的征象称之为P-Δ效应。
1.2.4 高层建筑构造构件的受力特点
构成高层建筑构造的紧张受力构件有剪力墙、框架柱、梁和楼板。剪力墙、框架柱是竖向构件,它们是形成构造抗侧力刚度的最紧张构件,承担着全体构造的竖向荷载和绝大部分水平荷载;框架梁、楼板是水平构件,构造各楼层的竖向荷载通过楼板传至框架梁再传给竖向构件,同时,对构造抗侧力刚度也有贡献颇的框架梁,还和竖向构件一起承担全体构造的荷载水平荷载;次外,有些高层建筑构造还有斜向构件,它们对构造抗侧力刚度贡献很大,对构件之间的传力起着重要浸染,除自重外,一样平常不直接管荷。
1.2.5 高层建筑构造的设计哀求
强度
刚度
稳定性
2.2 掌握构造侧移大小担保建筑利用功能和安全的紧张干系成分。
1. 构造在水平阵风浸染下,当振动加速度α超过0.015G时会使人的正常生活受影响,由于加速度α=A(2πf),当频率f为定值时,α与振幅A成正比,因此构造的侧移幅值的大小要受限定。
2.过大的侧移易使隔墙、围护构造以及高等装修受损,地震或阵风引起的过大变形也会造成电梯轨道无法利用。
3.构造过大的变形会引起构造的二阶效应,造成构造杆件产生附加内力,影响构造承载力。
虽然受上述成分的影响,但考虑到钢构造自身具有很强的变形能力而且在钢构造中采取的隔墙、装饰材料又多为较轻,采取的幕墙、悬挂板、铝板等变形能力较强,以是钢构造JGJ99-98标准中规定的限值标准要比钢筋混凝土构造规定的限定标准宽松。
2.3 我国现行规范中规定的紧张限定标准
1.风荷载浸染下房屋顶点质心肠位的侧移应H/500(总高),各层质心层间位移H/400(总高)且构造平面端部构件的最大侧移值不得超过质点侧移值的1.2倍。
2.地震浸染下,第一阶段抗震设防时在多遇地震浸染下构造层间位移应≤h/250,且构造平面端部构件最大侧移值不得超过质心肠位侧移的1.3倍。对付框架—支撑(剪力板)体系中总框架所承担的地震剪力不得小于构造底部总剪力的25%,当对构造平面的两个主轴方向分别打算水平地震效合时,哀求角柱和两个方向的支撑(或剪力墙板)所共有的柱构件应在这地震剪力的根本上再将杆件内力提高30%进行设计。
3.在第二阶段抗震设计时构造层间位移应≤h/70,层间侧移延性比(指构造层间最大侧移与其弹性侧移之比)不得超过下表中限值:
构造种类
结 构 体 系
层间侧移延性比
全钢构造
框架体系
3.5
框架偏幸支撑
3.0
框架中央支撑
2.5
钢骨构造
型钢—混凝土框架
2.5
钢—混凝土稠浊
2.0
4.风荷载浸染下顺风和横风向顶点最大加速度应知足以下哀求:
对公共建筑 aw(或atr)≤0.20m/s2
对公寓建筑 aw(或atr)≤0.28m/s2
5.园筒形平面的高层建筑随意马虎因横向风引起的涡流共振,为防止横风向引起共振,因此JGJ99-98中采取房屋顶部风速来限定哀求:
顶部风速Vn < Ucr 临界风速
Vcr = 5D/T1(T1为直径D的构造基本自振周期)
当知足不了Vn < Ucr时应增大构造刚度或进行横风向涡流脱落试验。
6.为了较合理选择适宜的构造方案规范对不同的构造种类提出了却构高宽比限值。
1.3 高层建筑的浸染
1.3.1 高层建筑的静荷载
1.3.2 高层建筑的活荷载
1.3.2.1楼面和屋面活荷载
第3.1.1条 民用建筑楼面均布活载的标准值及其组合值,频遇值和准永久值系数,应按《建筑构造荷载规范》GBJ50009-××××(以下简称《荷载规范》)的第4.1.1条的规定采取,该条无规定者,可按本规定表3.1.1采取。
民用建筑楼面均布活载 表3.1.1
项次
类 别
标准值
(kN/m2)
组合值系数φc
频遇值系数φf
准永久值系数φg
一
酒吧间、展销间
3.0-4.0
0.7
0.6
0.5
二
体操房、娱乐室
3.5-5.0
0.7
0.6
0.5
三
宾馆、饭店建筑
1
宴会厅
3.0-4.0
0.7
0.5
0.5
2
厨房:中小型
4.0-5.0
0.7
0.6
0.5
大 型
6.0-8.0
0.7
0.6
0.5
3
洗衣房
4.0-5.0
0.7
0.6
0.5
4
贮藏室
5.0-8.0
0.7
0.6
0.8
四
电子打算机房
1
一样平常微机
3.0
0.7
0.6
0.5
2
网络中央
4.5
0.7
0.6
0.5
五
电梯间机房
6.0
0.7
0.6
0.6
六
图书馆档案的书库和档案
1
一样平常排列时
5.0-7.0
0.7
0.6
0.8
2
密集排列时
≥10.0
0.7
0.6
0.8
七
电话交流机房
6.0
0.7
0.6
0.6
八
多层停车库的车道
5.5
0.7
0.6
0.6
九
医院建筑
注(1)本表所列各项活载适用于一样平常的利用条件,当利用荷载较大时,应按实际情形采取。
(2)第五项活载应按电梯产品规格规定采取。
(3)第八项活载只适用于停放轿车的车库。
(4)医疗建筑的活载按实际情形采取。
(5)本表各项活载未包括隔墙自重。
第3.1.2条 设计楼面梁、墙、柱及根本时,民用建筑楼面均匀活载标准值的折减系数应按《荷载规范》第4.1.2条规定。
表3.1.1中的楼面活载标准值按下列规定乘以相应的折减系数。
一、设计楼面梁时的折减系数
1.第一~七项和第九项,当楼面梁的从属面积超过50m2时取0.9。
2.第八项取0.8。
二、设计墙、柱及根本时的折减系数采取与其楼面梁相同的折减系数。
第3.1.3条 工业建筑楼面活荷载的标准值及其系数,应按《荷载规范》第4.2.1~第4.2.3条及附录C采取。当设计楼面梁、墙、柱及根本时,其楼面活载标准值的折减系数,按表3.1.3的规定采取。
工业楼面活荷载标准值折减系数 表3.1.3
类 别
折减系数
备 注
生产车间
>10kN/m2
0.6~0.8
≤10kN/m2
0.7~0.8
折减后不少于4kN/m2
仓 库
按实际情形定
第3.1.4条 楼面的附加悬挂管道荷载标准值,应按实际情形确定,当缺少资料时,对一样平常管道采取0.5~1.0kN/m2,其组合值系数Фc=0.7,频遇值系数Фf=0.6;准永久值系数Фg=0.6。
第3.1.5条 浸染在多层工业建筑的板面和次梁(肋)上的非承重隔墙荷载,可按等效均布荷载的确定方法,求得构件上的隔墙荷载增值标准值,为了简便打算,可根据隔墙重量和楼面活载标准值,按表3.1.5确定隔墙荷载增值标准值,并应把稳下列条件哀求:
一、任何情形下,支配在板面和次梁(肋)上的隔墙宜采取轻质隔墙;应只管即便不采取重隔墙。
二、适用于现浇板或具有良好整体浸染的装置整体式楼板。
三、双向板及无梁楼板等上的隔墙荷载增值标准值,应按等效原则另行打算。
四、隔墙只管即便支配在次梁(肋)上,或支配在距次梁(肋)中线旁边1/5板跨范围内(即避免在板跨中3/5的范围内支配)
浸染在板面和次梁(肋)上的隔墙荷载增值 表3.1.5
隔墙荷载增值
(kN/m2)
隔 墙 重 kN/m
备注
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
楼
面
活
荷
载
(kN/m2)
3.0
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
4.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
6.0
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
3.5
7.0
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
8.0
0.5
1.0
2.0
2.0
9.0
0.5
1.0
1.0
10.0
0.5
第3.1.6条 浸染在多层工业建筑的主梁或框架梁上的非承重隔墙荷载可根据隔墙重量和浸染位置,按等效原则打算确定其隔墙荷载增值标准值。
对直接设置在主梁或框架梁上的隔墙荷载,可不考虑楼板的整体浸染,全部由主梁或框架梁承受。
第3.1.7条 用等效均布荷载进行打算时,仍可采取实际连续构造的打算简图。对付仓库及活荷载的分布可能涌现较大变革的楼层构造,应考虑荷载的不利支配影响,可以采取大略方法,如对框架梁可将按满载打算的跨中弯矩乘以考虑活载不利支配影响的内力增大系数1.1~1.2。
第3.1.8条 高层建筑构造的活荷载在打算内力时,可不作最不利支配,按满载打算。
第3.1.9条 居住建筑的非人防地下室顶板,若考虑作为地震时疏散用,其顶板活荷载应按倒塌荷载30kN/m2打算。
第3.1.10条 采取钢筋混凝土自防水平屋面,宜考虑有增设防水方法的可能,一样平常可按0.3kN/m2采取。
第3.1.11条 平屋面兼作公共活动场所用场时,其屋面均布活荷载应根据利用性子种别,按相应的楼面均布活载采取,但不应小于2.5 kN/m2,组合值系数0.7,频遇值系数0.6,准永久值系数按相应的楼面均布活荷载采取。
第3.1.12条 作屋顶花园利用的平屋面
有草皮部份:其屋面均布活载应按其实际复盖的草皮布局种别,厚度等而定。除考虑屋面承重构件,建筑防水布局等材料自重外,一样平常考虑100mm厚卵石滤水层,300~500mm厚浸水饱和土层(或其它轻质培养粉)等材料重。若无详细资料可按12.0kN/m2采取,其组合值系数0.7,频遇值系数0.6,准永久值系数0.6。
无草皮部份:屋面均布活荷载可按不小于4.0kN/m2,其组合值系数0.7,频遇值系数0.6,准永久值系数0.6。
第3.1.13条 当高层建筑的平屋面作为直升机停机坪时,其直升机平台的活荷载应采取下列两款中能使平屋面产生最大内力的荷载。
一、直升机总重量引起的局部荷载,按实际最大起飞重量决定的局部荷载标准值乘以动力系数1.4确定;当没有机型技能资料时,局部荷载标准值及其浸染面积可根据直升机类型按表3.1.13采取。
局部荷载标准值及其浸染面积 表3.1.13
直升机类型
局部荷载标准值
(kN)
浸染面积
(m2)
轻 型
20.0
0.20×0.20
中 型
40.0
0.25×0.25
重 型
60.0
0.30×0.30
二、等效均布活载5kN/m2
第3.1.14条 平屋面,雨蓬,屋顶拍浮池等应考虑泄水孔有堵塞可能产生的积水重量,积水深 可按边缘构件详细情形考虑。
第3.1.15条 屋面、楼面活荷载,设备荷载及施工、检修荷载等应在施工设计图上注明。
第3.1.16条 对屋面、楼面活荷载不同于设计规范规定值时,可按实际情形,进行调研或可靠依据后确定。
第3.1.17条 对付活荷载占总荷载之比例少于25%,以及活荷载不大于0.5kN/m2的构件,宜在设计中适当留有余地。
1.3.2.2施工和检修荷载及栏杆水平荷载
第3.1.18条 打算叠合梁的框架第一阶段的内力时,施工荷载一样平常按1.0kN/m2采取;当为悬挑构造时,按1.5kN/m2采取。
第3.1.19条 采取滑升模板工艺施工时的各种滑模装置荷载,建议按下列参考数值采取。
一、操作平台荷载:
模板、围圈、提升架自重1.5~2.0kN/m2;
操作平台自重0.6kN/m2;
吊脚手架自重0.3kN/m2。
二、操作平台上施工荷载:
施工职员、工具和存放材料:
设计平台铺板及檩条 2.5kN/m2;
设计平台桁架 1.5kN/m2;
设计围圈及提升架 1.0kN/m2;
平台上放置设备时,应按实际重量打算确定荷载。
三、振捣混凝土时的侧压力6.0~7.5kN/m2(按模板面积)
四、模板与混凝土的摩阻力:
钢模板 1.5~3.0kN/m2;
木模板 2.0~3.5kN/m2。
第3.1.20条 采取滑模、大模板、全现浇等工艺施工时,材料、构件、施工设备的重量,一样平常按2.7~3.0kN/m2考虑。
第3.1.21条 附墙塔式起重机在建筑物的附着装置所传给构造的水平反力,应考虑非事情状态时的最大风荷载及满载起吊时的两种情形。此时可视塔式起重机为悬臂连续梁,附着装置为梁的支承点,按此打算图式分别求出、取其较大值。
第3.1.22条 高层建筑装饰阶段的施工荷载,建议取2.0kN/m2。
第3.1.23条 多层停车库的栏杆水平荷载可取2.0kN/m2,浸染于离地(楼)面0.5m处。
1.3.2.3其他荷载
第3.1.24条 高层建筑的构造自重(单位面积),在方案或初步设计阶段时,可按表3.1.24估算:
高层建筑的构造自重 表3.1.24
构造类型
墙体材料
自 重(kN/m2)
框 架
轻质墙
8.0~12.0
砖 墙
10.0~14.0
框架—剪力墙
轻质墙
10.0~14.0
砖 墙
12.0~16.0
剪力墙
混凝土
14.0~18.0
第3.1.25条 外围砖墙的重量一样平常宜按实际情形打算,为简化打算,可将无洞口砖墙(包括内外粉刷)的重量乘以洞口折减系数φ,对付民用建筑,φ取用0.65;对付一样平常厂房,φ取用0.7;对付仓库,φ取用0.85。
1.3.3 高层建筑的风荷载
第3.2.1条 垂直于多层和高层建筑表面上的风荷载标准值,当打算紧张承重构造时,应按下式打算
βz——高度z处的风振系数; μs——风荷载体型系数
μz——风压高度变革系数 W0——基本风压值(kN/m2)
当打算围护构造时应按下式打算
(3.2.1-2)
式中βgz——高度Z处的阵风系数见表3.2.1
阵风系数βgz 表3.2.1
离地面高度
m
地面粗糙度种别
A
B
C
D
5
1.69
1.88
2.30
3.21
10
1.63
1.78
2.10
2.76
15
1.60
1.72
1.99
2.54
20
1.58
1.69
1.92
2.39
30
1.54
1.64
1.83
2.21
40
1.52
1.60
1.77
2.09
50
1.51
1.58
1.73
2.01
60
1.49
1.56
1.69
1.94
70
1.48
1.54
1.66
1.89
80
1.47
1.53
1.64
1.85
90
1.47
1.52
1.62
1.81
100
1.46
1.51
1.60
1.78
150
1.43
1.47
1.54
1.67
200
1.42
1.44
1.50
1.60
250
1.40
1.42
1.46
1.55
300
1.39
1.41
1.44
1.51
350
1.38
1.39
1.42
1.47
400
1.38
1.38
1.40
1.45
450
1.37
1.37
1.39
1.43
基本风压值W0按《荷载规范》全国基本风压分布图或附录D.4中给出的风压(1/50)采取,但不得小于0.3kN/m2。
基本风压因此当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的。50年一遇10分均匀最大风速U0(m/s)为标准,按W0=1/2 ρU02确定风压;ρ为空气密度(t/m3),可按《荷载规范》附录D第D.2.2条确定。
对风荷载敏感的构造,基本风压W0可适当提高。
风荷载的组合值系数,频遇值系数和准永久值系数分别取
第3.2.2条 风压高度变革系数μz,应按地面粗糙度种别按表3.2.2确定,地面粗糙度分为A、B、C、D四类。
A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。
B类指野外、村落庄、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的州里和城市郊区。
C类指有密集建筑群的城市市区。
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
风压高度变革系数μz 表3.2.2
离地面或海平面高度
m
地面粗糙度种别
A
B
C
D
5
1.17
1.00
0.74
0.62
10
1.38
1.00
0.74
0.62
15
1.52
1.14
0.74
0.62
20
1.63
1.25
0.84
0.62
30
1.80
1.42
1.00
0.62
40
1.92
1.56
1.13
0.73
50
2.03
1.67
1.25
0.84
60
2.12
1.77
1.35
0.93
70
2.20
1.86
1.45
1.02
80
2.27
1.95
1.54
1.11
90
2.34
2.02
1.62
1.19
100
2.40
2.09
1.70
1.27
150
2.64
2.38
2.03
1.61
200
2.83
2.61
2.30
1.92
250
2.99
2.80
2.54
2.19
300
3.12
2.97
2.75
2.45
350
3.12
3.12
2.94
2.68
400
3.12
3.12
3.12
2.91
≥450
3.12
3.12
3.12
3.12
第3.2.3条 高层建筑的风载体型系数μs与建筑的体型,平面尺寸等有关,可按下列规定采取
一、园形和椭园形平面建筑,风载体型系数取0.8。
二、正多边形及截角三角形平面风荷载体型系数μs由下式打算
(3.2.3)
式中η——多边形的边数
三、高宽比H/B不大于4的矩形,方形、十字形平面建筑风荷载体型系数为1.3。
四、下列建筑的风荷载体型系数为1.4
1.V型、Y型、弧型、双十字形、井字形平面建筑
2.L型、槽型和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑
3.高宽比H/B大于4,长宽比L/B不大于1.5的矩形,鼓形平面建筑。
五、迎风面积可取垂直于风向的最大投影面积。
六、在须要更细致进行风荷载打算的情形下,风荷载体型系数可按《高规》附录A采取;或由风洞试验确定。
在较密集的高层建筑群体,其风荷载体型系数,必须由风洞试验的实测数据来确定。
第3.2.4条 验算围护构件、水平悬挑构件及其连接件时,可采取下列局部风荷载体型系数
一、对墙面μs取-1.0;及μs取1.5
二、对墙角及墙附近屋面(浸染在宽度为1/6的山墙宽的带条上)μs取-1.5
三、对檐口、雨蓬、遮阳板、阳台上的上浮力μs取-2.0
第3.2.5条 对付高度大于30m,且高宽频年夜于1.5的高层建筑,应采取风振系数来考虑风压脉动的影响,其在Z高度处的风振系数βz可按下式打算
(3.2.5)
——振型系数,可由构造动力学打算得出,打算时可仅考虑第一振型的影响。当剪力墙和框架均起紧张浸染时也可近似按表3.2.5取用。
振 型 系 数 表3.2.5
Z/H
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.02
0.08
0.17
0.27
0.38
0.45
0.67
0.74
0.86
1.00
第3.2.6条 高层建筑的脉动增大系数ζ可根据地面粗糙度和
值按表3.2.6确定。
脉动增大系数ζ 表3.2.6
地面粗糙度种别
A类
B类
C类
D类
0.1
1.25
1.23
1.19
1.16
0.2
1.30
1.28
1.24
1.20
0.4
1.37
1.34
1.30
1.24
0.6
1.42
1.38
1.34
1.27
0.8
1.46
1.42
1.37
1.30
1.0
1.48
1.44
1.39
1.32
2.0
1.60
1.54
1.48
1.40
4.0
1.70
1.65
1.59
1.47
6.0
1.77
1.72
1.65
1.53
8.0
1.83
1.77
1.70
1.58
10.0
1.89
1.82
1.72
1.62
20.0
2.03
1.96
1.85
1.74
第3.2.7条 高层建筑的脉动影响系数γ,若形状、质量沿高度比较均匀,可根据H/B和地面粗糙度确定,见表3.2.7。
高层建筑的脉动影响系数ν 表3.2.7
H/B
粗糙度种别
房屋总高度H(m)
≤30
50
100
150
200
250
300
350
≤0.5
A
0.44
0.42
0.33
0.27
0.24
0.21
0.19
0.17
B
0.42
0.41
0.33
0.28
0.25
0.22
0.20
0.18
C
0.40
0.40
0.34
0.29
0.27
0.23
0.22
0.20
D
0.36
0.37
0.34
0.30
0.27
0.25
0.27
0.22
1.0
A
0.48
0.47
0.41
0.35
0.31
0.27
0.26
0.24
B
0.46
0.46
0.42
0.36
0.36
0.29
0.27
0.26
C
0.43
0.44
0.42
0.34
0.34
0.31
0.29
0.28
D
0.39
0.42
0.42
0.36
0.36
0.33
0.32
0.31
2.0
A
0.50
0.51
0.46
0.42
0.38
0.35
0.33
0.31
B
0.48
0.50
0.47
0.42
0.40
0.36
0.35
0.33
C
0.45
0.49
0.48
0.44
0.42
0.38
0.38
0.36
D
0.41
0.46
0.48
0.46
0.44
0.42
0.42
0.39
3.0
A
0.53
0.51
0.49
0.45
0.42
0.38
0.38
0.36
B
0.51
0.50
0.49
0.45
0.43
0.40
0.40
0.38
C
0.48
0.49
0.49
0.48
0.46
0.43
0.43
0.41
D
0.43
0.46
0.49
0.49
0.48
0.46
0.46
0.45
5.0
A
0.52
0.53
0.51
0.49
0.46
0.44
0.42
0.39
B
0.50
0.53
0.52
0.50
0.48
0.45
0.44
0.42
C
0.47
0.50
0.52
0.52
0.50
0.48
0.47
0.45
D
0.43
0.48
0.52
0.53
0.53
0.52
0.51
0.50
8.0
A
0.53
0.54
0.53
0.51
0.48
0.46
0.43
0.42
B
0.51
0.53
0.54
0.52
0.50
0.49
0.46
0.44
C
0.48
0.51
0.54
0.53
0.52
0.52
0.50
0.48
D
0.43
0.48
0.54
0.53
0.55
0.55
0.54
0.53
表3.2.8条 多层和高层钢筋砼房屋的基本自振周期T1(用于风振打算)可按下列公式打算:
一、钢筋混凝土框架(包括框架——剪力墙)构造
(3.2.8-1)
二、钢筋混凝土剪力墙(包括筒中筒剪力墙)构造
(3.2.8-2)
式中H—房屋总高度m;B—房屋宽度m
基本自振周期T1,也可根据实测资料的履历公式,按下列公式采取:
框架构造:T1=(0.08~0.1)n
框架—剪力墙和框架—核心筒构造T1=(0.06~0.08)n
剪力墙和筒中筒构造 T1=0.05n
式中n—构造层数
1.3.4 高层建筑的地震浸染
1.3.4.1 水平地震浸染打算
第3.3.5条 采取底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,构造的水平地震浸染标准值,应按下列公式确定(图3.3.5)
(3.3.5-1)
(3.3.5-2)
(3.3.5-3)
图3.3.5构造水平地震浸染打算简图
式中
——构造总水平地震浸染标准值;
——相应于构造基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本节第3.3.4条确定,多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房,宜取水平地震影响系数最大值;
——构造等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点可取总重力荷载代表值的85%;
——质点
的水平地震浸染标准值;
、
——分别为集中于质点
、
的重力荷载代表值,应按本节第3.3.3条确定;
、
——分别为质点
、
的打算高度;
——顶部附加地震浸染系数,多层钢筋混凝土和钢构造房屋可按表3.3.5采取,多层内框架砖房可采取0.2,其他房屋可采取0.0;
——顶部附加水平地震浸染。
顶部附加地震浸染系数
表3.3.5
≤0.35
0.08T1+0.07
0.0
<0.35~0.55
0.08T1+0.01
>0.55
0.08T1-0.02
注:T1为构造基本自振周期。
第3.3.6条 突出屋面的楼梯间、电梯间、水箱间等小塔楼的高层建筑构造采取底部剪力法打算时,突出屋面的小塔楼可作为一个质点参加打算;所打算求得的小塔楼水平地震浸染应增大,增大系数
,可按表3.3.6采取。
值 表3.3.6
构造自振周期T1(s)
Kn/k
0.001
0.01
0.05
0.1
0.25
0.01
0.05
0.1
2.0
1.9
1.9
1.6
1.8
1.8
1.5
1.6
1.6
1.5
1.6
1.5
0.50
0.01
0.05
0.1
2.6
2.1
2.2
1.9
2.4
2.4
1.7
1.9
2.0
1.7
1.8
1.8
0.75
0.01
0.05
0.1
3.6
2.7
2.2
2.3
3.43.3
2.2
2.5
2.5
2.2
2.3
2.3
1.00
0.01
0.05
0.1
4.8
3.6
2.4
2.9
4.3
4.1
2.7
2.9
3.2
2.7
2.7
3.0
1.50
0.01
0.05
0.1
6.6
3.7
2.4
3.9
5.8
5.6
3.5
3.8
4.2
3.5
3.6
3.7
表中
——小塔楼(第n层)的侧向刚度和重力荷载设计值;
K、G——主体构造的层侧向刚度和重力荷载设计值,可取各层的均匀值。
侧向刚度K可由层剪力除以层间位移打算。
增大后的小塔楼地震浸染用于设计突出屋面的小塔楼自身以及与小塔楼直接连接的主体构造构件,不应往下通报。
第3.3.7条 构造抗震打算,一样平常情形下可不考虑地基与构造相互浸染的影响;Ⅲ、Ⅳ类园地上,采取箱基和刚性较好的筏基的钢筋混凝土高层建筑,若考虑地基与构造相互浸染的影响,按刚性地基假定剖析的水平地震浸染,可根据构造和园地的不同,折减10~20%,其层间变形可按折减后的楼层剪力打算。
1.3.4.2竖向地震浸染打算
第3.3.8条 9度时的高层建筑,其竖向地震浸染标准值应按下列公式确定(图3.3.8);楼层的竖向地震浸染效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配,并宜乘以增大系数1.5。
(3.3.8-1)
(3.3.8-2)
式中
——构造总竖向地震浸染标准值;
——质点
的竖向地震浸染标准值;
——竖向地震影响系数的最大值,
可取水平地震影响系数最大
值的65%;
——构造等效总重力荷载,可取其
重力荷载代表值的75%。
图3.3.8构造竖向地震浸染打算简图
第3.3.9条 平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震浸染标准值,宜取其重力荷载代表值和竖向地震浸染系数的乘积;竖向地震浸染系数可按表3.3.9采取。
竖向地震浸染系数 表3.3.9
构造类型
烈度
场 地 类 别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ、Ⅳ
平板型网架、钢屋架
8
可不打算(0.10)
0.08(0.12)
0.10(0.15)
9
0.15
0.15
0.20
钢筋混凝土屋架
8
0.10(0.15)
0.13(0.19)
0.13(0.19)
9
0.20
0.25
0.25
注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
第3.3.10条 长悬臂和其他大跨度构造的竖向地震浸染标准值,8度和9度可分别取该构造、构件重力荷载代表值的10%和20%,设计基本地震加速度为0.30g时,可取该构造、构件重力荷载代表值的15%。
1.3.4.3构造自振周期
第3.3.11条 对付质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架构造,框架——剪力墙构造和剪力墙构造,当采取底部剪力法时,构造的基本自振周期T1(s)可按下式近似打算:
(3.3.11)
式中
——打算构造基本自振周期的构造顶点假想位移(m),即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值G:作为水平荷载而算得的构造顶点位移。
——构造基本自振周期考虑非承重砖墙的折减系数
框架构造系数0.6~0.7
框架——剪力墙构造取0.7~0.8
剪力墙构造取1.0
采取三维空间构造打算软件算得的构造自振周期时,也应考虑非承重砖墙对各自振周期的影响。
构造基本自振周期也可采取根据实测资料考虑地震影响的履历公式。
1.3.5 高层建筑的其它浸染
1.3.6 高层建筑的浸染效应组合
第3.4.1条 多层建筑和高层建筑构造构件的承载能力极限状态,应采取荷载效应和地震浸染效应的组合进行设计,并采取下列设计表达式
非抗震设计
(3.4.1-1)
抗震设计
(3.4.1-2)
式中
——主要性系数,对安全等级为一级或设计事情寿命为100年及以上的构造构件,不应小于1.1;对安全等级二级或设计事情寿命为50年的构造构件,不应小于1.0;对安全等级三级或设计事情寿命为5年及以下的构造构件,不应小于0.9。构造构件的安全等级,应按附录七采取。
S——荷载效应组合设计值,或地震浸染的组合设计值。
R——构造构件的承载力设计值,按非抗震设计和抗震设计的两种情形分别采取。
——承载力抗震调度系数,除另有规定外,应按表3.4.2采取。
第3.4.2条 考虑地震浸染组合的砌体和钢筋混凝土构造构件,其承载力抗震调度系数应按表3.4.2采取。
承载力抗震调度系数
表3.4.2
材料
构造构件
受力状态
钢
柱、梁
支撑
节点板件、连接螺栓
连接焊缝
0.75
0.80
0.85
0.90
砌体
两端均有布局柱、芯柱的抗震墙
其他抗震墙
受剪
受剪
0.9
1.0
混凝土
梁
轴压比小于0.15的柱
轴压比不小于0.15的柱
抗震墙
各种构件
受弯
偏压
偏压
偏压
受剪、偏拉
0.75
0.75
0.80
0.85
0.85
当仅打算竖向地震浸染时,各种构造构件承载力抗震调度系数均宜采取1.0。
第3.4.3条 非抗震设计时,荷载效应组合的设计值S应按下列公式确定:
一、应从下列组合值中取最不利值确定:
1.由可变荷载效应掌握的组合:
(3.4.3-1)
式中
——永久荷载的分项系数。
——第i个可变荷载的分项系数。
——按永久荷载标准值Gk打算的荷载效应值;
——按可变荷载标准值Qik打算的荷载效应值,个中SQik为诸可变荷载效应中最大者;
——可变荷载Q1的组合值系数,分别按各章的规定采取;
n——参与组合的可变荷载数。
注:当对SQik无法明显判断其效应设计值为诸可变荷载效应设计值中最大者,可轮次以各可变荷载效应为SQik,选个中最不利的荷载效应组合。
2.由永久荷载效应掌握的组合:
(3.4.3-2)
注:当考虑以竖向的永久荷载效应掌握的组合时,参与组合的可变荷载容许仅限于竖向荷载。
二、对付一样平常排架、框架构造,可采取简化规则,按下列组合值中取最不利值确定:
1.由可变荷载效应掌握的组合:
(3.4.3-3)
(3.4.3-4)
2.由永久荷载效应掌握的组合按(3.4.3-2)式采取。
第3.4.4条 非抗震设计时,荷载分项系数按下列规定采取。进行承载力打算时:
一、永久荷载的分项系数:
1.当其效应对构造不利时
对由可变荷载效应掌握的组合,取1.2;
对由永久荷载效应掌握的组合 取1.35;
2.当其效应对构造有利时。
一样平常情形下取1.0;
对构造的倾覆,滑移或漂浮验算,取0.9。
二、可变荷载的分项系数:
一样平常情形下取1.4。
对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面构造的活荷载取1.3。
三、风荷载为可变荷载,分项系数为1.4。
第3.4.5条 非抗震进行位移打算时,式3.3.4中的各分项系数均取1.0。
无地震浸染的效应组合时,风荷载组合值系数
应取1.0。
第3.4.6条 抗震设计时,考虑荷载效应与地震浸染效应的基本组合应按下列公式打算:
(3.4.6)
式中S——构造构件内力组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
——重力荷载分项系数,一样平常情形应采取1.2,当重力荷载效应对构件承载能力有利时,不应大于1.0。
、
——分别为水平、竖向地震浸染分项系数,应按表3.4.7采取;
——风荷载分项系数,应采取1.4;
——重力荷载代表值的效应,有吊车时,尚应包括悬吊物重力标准值的效应;
——水平地震浸染标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调度系数;
——竖向地震浸染标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调度系数;
——风荷载标准值的效应;
——风荷载组合值系数,一样平常构造取0.0,风荷载起掌握浸染的高层建筑应采取0.2。
第3.4.7条 抗震设计时,考虑荷载效应和地震浸染效应的分项系数按下列规定采取。进行承载力打算时:
地震浸染分项系数 表3.4.7
地震浸染
仅打算水平地震浸染
1.3
0.0
仅打算竖向地震浸染
0.0
1.3
同时打算水平与竖向地震浸染
1.3
0.5
进行位移打算时,全部分项系数取1.0。
第3.4.8条 地基根本设计时,对荷载效应组合、荷载分项系数,尚应符合下列规定:
一、按地基承载力确定根本底面积及埋深时,传至根本底面上的荷载应按基本组合,土体自重按实际的重力密度打算,其分项系数为1.0。
二、打算地基变形时,传至根本底面上的荷载应按长期效应组合,不应计入风荷载和地震浸染。
三、打算挡土墙的压力,地基稳定及滑坡推力时,荷载应按基本组合,但其荷载分项系数均为1.0。
第3.4.9条 对付抗倾覆和滑移有利的永久荷载,其分项系数取0.8。
当活荷载的存在对构造有利时(例如对付抗倾覆验算中,抗力部分的活荷载),其活荷载的分项系数应取为零,即不考虑活荷载的浸染。
1.4 高层建筑的构造体系
1.3.1 框架构造
1.3.2 剪力墙构造
1.3.3 框架-剪力墙构造
1.3.4 筒体构造
1.5 框架构造的方案设计
1.6 剪力墙构造的方案设计
1.7 框架-剪力墙构造的方案设计
1.8 筒体构造的方案设计
表2 培植部系统国有建筑企业1984~1995年10层以上竣工建筑构造比重(%)
年 份
1984
1986
1991
1993
1995
混凝土构造
91.7
95.7
94.7
91.1
87.3
钢构造及钢混构造
1.1
1.3
2.5
3.9
6.1
砌体构造
6.1
3.0
2.7
3.8
6.5
其他
1.1
0
0.7
1.2
0.1
2.4 高层钢构造方案设计基本原则和方法
高层建筑钢构造设计中,构造工程师应与建筑师紧密合营,要考虑建筑特点、功能、荷载性子、材料供应、制作安装等多种成分,择优选取利于抗震、抗风又经济合理的构造体系和平立面支配。常用的高层建筑钢构造体系有框架体系、双重抗侧体系(钢框架—支撑或剪力墙板体系、钢框架—混凝土剪力墙体系、钢管混凝土框架—剪力墙体系、钢框架—混凝土核心筒体系)、筒系统统(框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、框筒束体系)和巨型框架体系。
无论采取什么构造体系,详细设计中都应使构造具有明确的打算简图、合理的传力路子、多道抗震防线,力求形成立体构件或只管即便使构造能趋向于实现总体屈从机制。构造支配和设计中应只管即便使构造具有以下几方面的特点,或把稳考虑到以下一些原则。
⑴ 使构造构件能形成立体化,在竖向构件支配时,只管即便使由墙或密柱与深梁能组成筒体或巨型柱,使构造单元形身分歧力学特性的立体构件,构成在任何方向都具有较大的刚度与抵抗力矩的能力。
⑵ 使柱或巨型柱周边支配,将柱沿平面周边设置使构造整体具有更大的抗侧和抗扭刚度。
⑶ 使构造支撑化。在框筒构造体系中由于水平力浸染下存在固有的剪力滞后效应,当功能须要加大柱间距时剪力滞后效应更易削弱构造的抗侧刚度,影响水平承载力,因此在框筒中增设支撑能强化框筒;当房屋四角有巨柱采取支撑使其形成立体支撑体系更有利于抵抗各向力,发挥其材料潜力。
(4)园锥形能减小风载体型系数和增大抗侧抗扭刚度,特殊在非地震区由风荷载起掌握浸染的高层建筑,采取园锥体型能节约材料经济性好。
(5)选用高强、轻质材料,有条件时设置安装传感器、质量驱动装置等减振设置使其动力反应智能化。
(6)应积极磋商将目前的整体构造剖析、单个构件设计向整体构造剖析、整体构造构件设计方向发展考虑,使各构件的承载力可靠度只管即便同等。
(7)用增大构造阻尼方法以减小构造加速度;用合理的几何平、剖面图形合理的墙板及构件连接方法来减小侧向位移,而不要随意采取加大柱截面的方法来提高抗侧抗弯刚度。实践证明外柱支配阔别平面重心或芯筒,或使外柱沿建筑物全高向内全高度倾斜等方法均能有效地减小侧向位移值,用增加主梁的线刚度EI/L在框架中也能起到减少侧向位移的浸染;而采取加大柱截面的方法来提高框架抗侧刚度厥后果将很小且不经济。一样平常框架刚度常日取决于大梁刚度而不是柱的刚度,由于一样平常跨度和层高的建筑中柱的刚度比梁刚度已大很多。
(8)在构造的平面与剖面设计中应只管即便避免涌现不规则体型。建筑的开间进深应只管即便统一,框筒、墙、支撑的支配只管即便对称。常用的框筒构造中为充分发挥框筒浸染应严格掌握房屋的高宽比,且内筒边长不宜小于相应外筒边长的1/3,框筒柱跨不宜大于层高,框筒裙梁高度不宜小于800mm,框筒构造为矩形平面时其长宽比不宜大于1.5:1,否则应改用框筒束体系。筒的墙面开洞面积宜小于50%墙面积,内外筒之间的间距一样平常可取10~16m,为了担保角柱具有足够的承载力,角柱宜为中央柱截面积的1.5~2倍。一样平常还该当根据详细情形选用支撑,型钢混凝土墙板、竖缝钢筋混凝土墙板或钢板剪力墙等作为紧张抗侧构件。把稳应使支撑、剪力墙能沿高度竖向同等连续支配。边柱外柱应只管即便使其参与构造整体抗弯以增加全体构造的抗侧刚度和承载力。在抗震设计中应把稳使构造形式强节点弱杆件、强竖弱平、强压弱拉。柱的超载必须避免,屈从应掌握在梁和支撑上,要多道传力路子,多道设防,适当增多构造的超静定次数。要避免水平刚度产生偏幸和竖向刚度、强度的突变。节点连接应刚强。
高层建筑钢构造的构造类型紧张有以下三种:
1. 钢构造
2. 钢-混凝土构造
3. 钢管混凝土构造
高层建筑钢构造的构造体系紧张有以下几种:
一、 框架体系
二、 双重抗侧力体系
1. 钢框架-支撑(剪力墙板)体系
2. 钢框架-混凝土剪力墙体系
3. 钢框架-混凝土核心筒体系
三、 筒系统统
1. 框-筒体系
2. 桁架筒体系
3. 筒中筒体系
4. 束筒体系
钢构造和有混凝土剪力墙的钢构造高层建筑的适用高度(m)
表1.0.2
构造种类
构造体系
非抗震设防
抗震设防烈度
6、7
8
9
钢构造
框架
框架-支撑(剪力墙板)
各种筒体
110
260
360
110
220
300
90
200
260
70
140
180
有混凝土剪力墙的钢构造
钢框架-混凝土剪力墙
钢框架-混凝土核心筒
220
220
180
180
100
100
70
70
钢框筒-混凝土核心筒
220
180
150
70
高宽比的限值
表3.1.5
构造种类
构造体系
非抗震设防
抗震设防烈度
6、7
8
9
钢构造
框架
框架-支撑(剪力墙板)
各种筒体
5
6
6.5
5
6
6
4
5
5
3
4
5
有混凝土剪力墙的钢构造
钢框架-混凝土剪力墙
钢框架-混凝土核心筒
5
5
5
5
4
4
4
4
钢框筒-混凝土核心筒
6
5
5
4
5. 框架-支撑体系
6. 带伸臂
7. 外筒
钢筋混凝土构造抗侧刚度大,防火性能较好,造价低,也符合现行规范关于适用高度的规定。但同时钢筋混凝土构造延性差,自重大,施工周期长,构造所占面历年夜等,限定了在超高层建筑中的利用;钢构造抗震性能好,自重轻,施工周期短,构造所占面积小等,因此在8°抗震设防的北京等地区超高层建筑中比重较大。但相对钢筋混凝土构造,钢构造抗侧刚度小,防火性能较差,造价较高。钢-混凝土构造则具有上述两种构造的优点:抗侧刚度大于钢构造,用钢量小,造价介于钢构造和钢筋混凝土构造之间,施工速率比钢筋混凝土构造快,构造面积小于钢筋混凝土构造,并能发挥钢管混凝土柱的强度和刚度浸染。我国已建和在建的29项钢构造和钢-混凝土构造中,2/3的工程及5栋最高的建筑都是钢-混凝土构造。但钢-混凝土构造也存在不少问题:两种不同构造材料的变形不折衷。表现在竖向荷载下钢筋混凝土内筒和外钢框架变形差异过大,严重的会导致根本的不屈均沉降,混凝土的徐变更加重了这种征象。在地震浸染下,由于两种材料抗侧刚度的过大差异,使得钢框架和钢筋混凝土内筒水平侧移严重不一致;当构造进入弹塑性阶段,内筒产生裂痕,抗侧刚度将大幅降落,使得钢框架会承担更多的水平地震剪力和倾覆力矩。国外一些资料表明钢梁和混凝土节点毁坏较多。此外,关于地震浸染、风载的打算,对构造层间位移、特殊是罕遇地震下构造弹塑性位移的限值,关于建筑构造的适宜高度和高宽比特殊是核心筒部分的高宽比等问题,现行混凝土高规及钢构造高规都没有涉及此规定(有上海地方规程«上海市超高层钢-混凝土稠浊构造设计规程»可供参考—笔者注)。这些都是须要我们剖析研究并加以办理的。总之,钢-混凝土构造理论问题有待进一步研究和系统化,抗震性能有待改进,工程设计有待完善。可以相信,经由大家的共同努力,钢-混凝土构造将会有广阔的运用前景。
一、框架体系
框架构造的抗侧力体系由梁柱组成,其优点是构造平面支配灵巧,可以供应较大的利用空间。钢构造框架具有较好的延性,根据高层钢构造规程,其建筑高度可达,对付20层以下的办公楼、酒店、阛阓、公寓住宅等公共建筑,具有很好的适应性。
1. 受力及变形特点
框架底部柱M、N、V最大,往上逐渐减小,底部柱小偏压,顶部几层则为大偏压;梁各层M、V较为均匀。
侧移分梁柱波折变形产生的位移(底层层间变形最大,向上逐渐减小,剪切型变形,为主)和柱轴向变形产生的位移(波折型变形)两部分。抗侧力刚度小。
2. 工程实例
北京长富宫中央:
酒店建筑。地下2层、地上25层。地上构造高度91.0m,标准层层高3.3m。建筑平面为25.8mX48m的矩形,见图1。紧张柱网尺寸为8mX9.8m,按88抗震设防。
方案阶段曾进形两种构造方案的比较,紧张比较结果如下:
全钢框架构造体系:构造基本周期为3.6s,地震浸染小,布局大略,便于施工;地震浸染最大层间位移较大,为1/340。
框架-支撑构造体系:构造基本周期为2.4s,地震浸染大,布局较繁芜,施工较繁;地震浸染最大层间位移小,为1/1400。
综合考虑,末了采取全钢框架构造体系。二层以下和地下室为钢骨混凝土构造。梁板体系为压型钢板上浇筑混凝土板。外墙采取带面砖的预制混凝土挂板。
紧张构件截面尺寸如下:
框架柱采取焊接箱形截面柱,自下而上柱截面尺寸均为450mmX450mm等截面柱,箱形柱钢板厚度自下而上为42mm~19mm。
框架梁为焊接H型钢,梁高650mm,宽200mm~250mm,翼缘板厚度自下而上为32mm~19mm,腹板厚度为12mm,多数为变截面梁,支座段翼缘宽度和厚度大于中间段。次梁采取轧制H型钢。钢骨混凝土梁截面为500mmX950mm及500mmX1100mm,钢骨梁为截面高度650mm及850mm的工字形截面。钢骨混凝土柱截面为1200mmX120mm及850mmX850mm,其钢骨截面为450mmX450mm 即同上部钢柱截面。
压型钢板厚1.2mm,板跨小于3m,板下不设临时支撑,但在钢梁上焊栓钉。外墙板200mm厚。
构造钢材采取日本钢材,柱及主梁为SM50A,次梁、压型钢板为SS41,高强螺栓为F10T。
紧张布局方法:框架梁与框架柱采取常用的栓焊法。主次之梁间采取高强度螺栓的铰接相连法。地下室钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接,是在钢骨混凝土柱上焊一段长2m的工字形截面短梁段,该梁段焊栓钉,然后将钢筋混凝土梁的纵向钢筋锚入钢骨混凝土柱内。外墙板仅与高下真个现浇板及钢梁连接,不与柱相连,见图2。
北京某医院门急诊病房大楼:
地下2层,地上10层,构造总高度,平面大致为形。由于本工程做事工具的分外性,建筑设计哀求在空间和构造布局上尽可能为今后利用创造良好的室底细况和空间效果,框架柱网尺寸以7.2m×10.80m、9.3m×10.80m为主,远大于一样平常医院工程柱网,4层以上根据内中庭须要隔层抽空较多楼板;而该医院属三级甲等医院,工程抗震种别为乙类,故地震浸染按8度打算,抗震布局按9度考虑。
初步设计在门急诊病房楼上部构造选型设计进行了两种不同构造方案的技能经济比较,方案一为钢框架构造体系为提高抗震性能和整体刚度,在构造四角增设部分支撑。楼板采取以压形钢板为底模的现浇钢筋混凝土楼板构造形式,板厚为80。方案二则为钢骨砼框架-剪力墙构造。楼盖体系为有粘结预应力宽扁梁板体系。
方案二采取钢骨混凝土构造虽然可行,但为了知足建筑利用功能的哀求剪力墙支配不对称,导致建筑刚度偏幸过大,构造在地震浸染下会产生旋转,对构造抗震不利;其余在梁柱交卸处梁筋支配困难,施加预应力筋须在钢骨上开孔,造成节点施工难度大,质量难以担保。
与混凝土比较,钢材的抗拉、抗压、抗剪强度和延性都很高,不仅能减弱地震反应,而且属于较空想的弹塑性材料,使钢构造具有抵抗强烈地震的变形能力。其余钢构造的构造自重较低,使地震对构造所产生的地震浸染大为减小,从而使构造得到了良好的抗震性能,同时由于基底反力较低,使根本造价也降落了。
钢构造还有可以有效减小建筑中构造所占面积和施工周期较短的优点,在投资增加不多的情形下我们选择方案一——钢构造方案为终极构造方案。
总重量(t)
53742.5
周期(s)
T1=2.365s, T2=2.200s, T3=2.083s
位移(mm)
X向地震浸染下
总位移D, D/H
75.04,1/612
最大层间位移⊿,⊿/h
10.62,1/376
Y向地震浸染下
总位移D, D/H
85.43,1/538
最大层间位移⊿,⊿/h
11.41,1/332
位移(mm)
X向风栽浸染下
总位移D,D/H
8.18,1/5624
最大层间位移⊿,⊿/h
1.52,1/2502
Y向风栽浸染下
总位移D, D/H
22.36,1/2056
最大层间位移⊿,⊿/h
4.92,1/772
倾覆弯矩(kN.m)
X、Y向地震浸染
450610.44,459849.06
基底剪力(kN)
X、Y向地震浸染
13531.17,13591.65
剪压比
X、Y向地震浸染
2.52%,2.53%