多层及高层房屋

第三章多层及高层房屋第四节剪力墙结构ShearWallstructure一、剪力墙与剪力墙结构•剪力墙：能够承受水平荷载的钢筋砼墙体（或承受剪力的墙体）。•剪力墙结构：承重主体结构全部为剪力墙时，即形成剪力墙结构。剪力墙结构设计是以水平荷载为主。剪力墙承受：垂直荷载及水平荷载。减小柱的截面尺寸。剪力墙结构1.特点缺点：（1）自重大。（2）平面布置不灵活，不利于大空间形成。（1）40～50层，国外有60层的，理论计算可达100-120层。（2）一般用于高层住宅、公寓、旅馆等居住性建筑。优点：（1）抗侧力刚度大，水平位移小。（2）承载力要求比较容易满足。（3）整体性好，抗震性能好。2.应用：1986年设计基地面积4160平方米，总建筑面积21800平方米；建筑22层，高度78.8米上海江苏饭店（1）部分剪力墙框支—框支剪力墙：将墙的底层做成框架柱时，形成框支剪力墙。在地震区，不允许单独采用框支剪力墙结构。3.剪力墙结构形式框支剪力墙结构（2）部分剪力墙落地—底层大空间剪力墙结构。首层平面图标准层平面图二.剪力墙结构分类按施工特点分为三类：（1）现浇剪力墙结构（2）装配式大型墙板结构（3）盒子结构三、剪力墙结构的平面布置（一）横墙承重1、小开间横墙承重方案横墙间距较小：2.70、3.30、3.90米等，预制板支承在横墙上。在垂直荷载作用下为横墙承重剪力墙结构。•特点：结构构造简单，整体性好；主体结构墙体数量多，但隔断墙的施工量小；楼板跨度短，用钢量少；例：北京前三门2、大开间横墙承重方案横墙间距较大：6.00、6.30米，预应力楼板支承在横墙上。•特点：在水平荷载作用下，具有足够的强度和刚度；结构自重轻，水泥用量低；施工工序和现场手工操作量大。例：北京骡马市高层住宅（二）纵横墙混合承重•应用：点式大板房屋和塔式高层建筑的剪力墙体系。在这种建筑中，双向均需布置承重于抗侧力墙体。•楼板采用：双向承重大块楼板，或单向板沿纵横向双向布置。•一般：长宽比2时，单向板，沿短边方向弯曲，荷载沿短边方向传到梁上。长宽比2时，双向受弯，板上荷载沿两个方向传到梁上第五节框架—剪力墙结构及筒体结构一、框架—剪力墙结构1.概念：所谓框架—剪力墙体系是指由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平荷载的高层建筑结构承重体系。2.特点：（1）在受力上，剪力墙将负担大部分的水平荷载，而框架负担竖向荷载，达到了合理分工。（2）兼有框架、剪力墙结构两者的优点：抗剪强度大，刚度大；建筑平面布置灵活；抗震性能较好；框—剪协同工作，非结构性破坏少。（3）在计算上，要有协同工作方程较困难。3.应用：常用于20层左右的高层公寓、高层旅馆、高层办公楼以及底层为商店的高层住宅。剪力墙梁柱北京饭店东楼：地上实际结构层为20层北京饭店平面图。（一）剪力墙的布置：剪力墙的数量和位置1.剪力墙宜放在恒载较大处，并且尽量使其均匀分布在房屋中间，尽量对称，可减少结构的扭转。2.剪力墙布置在建筑物的两端、楼梯间、电梯间，平面刚度有变化处，同时以能纵横向相互连在一起为有利。如：3.剪力墙应贯通全高，使结构上下刚度连续而均匀。4.剪力墙尽量布置短、多（在剪力墙相同时），不要集中在某一地方。如：剪力墙5.剪力墙的中心线应通过框架柱网轴线，即通过柱截面重心线。6.剪力墙之间的距离应满足L60m（现浇）,L50m（装配整体式），且厚度不应小于楼层高度的二十分之一。二、筒体结构（一）概述筒体结构是指由一个或几个筒体作竖向承重结构的高层房屋结构体系。深圳华联大厦武汉国际贸易大厦：建筑面积131900M2，高206。5m，53层。•特点：具有极大的刚度；可提供很大的建筑空间与建筑高度。•应用：适用于办公楼等各种公共与商业建筑；40~50层以上的超高层建筑；平面最好是正方形或者接近正方形。上海中国金融大厦1994年设计，基地面积7004m2建筑面积56666m2，建筑41层，地下2层，高度144米。（二）实腹筒体与空腹筒体1.实腹筒体：整体钢筋砼墙组成的剪力墙集中形成空间封闭筒体。空腹筒体（外筒）实腹筒体（内筒）2.空腹筒体：由间距很密的柱和截面很高的梁（称为窗裙梁）组成，也称框筒。（三）筒体结构的分类筒体形式、布置和数目上的不同分为：单筒、框筒、筒中筒、多筒（成束筒）等。1.框架—筒体结构：指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。•竖向荷载主要由框架承受，水平荷载主要由筒体承受。•分为：框架内单筒框架外单筒•四周框架，利用电梯间、楼梯间、管道间、服务间等，在平面中心部位形成一个筒体核心（内筒），作为抵抗水平力的主要结构，外墙、框架则承受垂直荷载或者承受很小水平力，可称为内筒单筒结构。•应用：20—40层办公楼、旅馆、住宅、商场等高层建筑。框架柱实腹筒体（内筒）（1）框架内单筒晴川饭店：高88.8米，25层，建筑面积21216平方米。（2）框架外单筒•四周外墙设计成外筒以作为抵抗水平力的结构，内部刚度很小而不能作为抵抗水平力的结构，或者内部仅为承受垂直荷载时，则形成框架外单筒。•应用：适用于建筑平面接近正方形、圆形或正多边形的高层点式（塔式）建筑。框架柱空腹筒体（外筒）2.筒中筒结构•当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒体系此时，楼盖把内、外筒连接成一个抵抗水平力的整体。筒中筒结构为内外筒协同工作体系。沿建筑物高度方向，上部水平力主要由外筒承受，底部水平力主要由内筒承受。内筒外筒•应用：筒中筒结构一般用于超高层建筑物。厦门国际广场：1995年设计，基地面积40050平方米，建筑46层、地下3层，高度199米。3.成束筒结构（多筒结构）是由若干个单元筒集成一体，从而形成空间刚度极大的结构。•每个单元筒能够单独形成一个筒体结构。•如：目前世界上最高的建筑之一—美国芝加哥Sears（西尔斯）大厦就是成束筒结构。高443m，110层，钢结构。平面尺寸：68.70mx68.70m沿建筑物高度方向，在三个不同标高处中断了某些单元筒。美国芝加哥的西尔斯塔楼（1974），地上110层，地下3层，高443m，包括两根TV天线高475.18m，采用钢结构成束筒体系。1～50层由9个小方筒连组成一个大方形筒体，在51～66层截去一个对角线上的二个筒，67～90层又截去另一对角线上的另两个筒，91层及以上只保留二个筒，形成立面的参差错落，使立面富有变化和层次，简洁明快。西尔斯塔楼筒体不同高度的截面奥地利维也纳联合国办公大厦4个筒组成框架结构因其受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理的，在承受水平荷载方面能力很差。因此仅在房屋高度不大、层数不多时采用。因当房屋层数不多时，风荷载的影响很小，竖向荷载对结构的设计起控制作用，但当层数较多时，水平荷载将起很大的影响，会造成梁、柱的截面尺寸很大，在技术经济上不如其它结构体系合理。在框架－剪力墙结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以大大减少柱子的截面。剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对结构设计起控制作用，如仍采用框架－剪力墙结构，剪力墙将需布置得非常密集，这时，宜采用，即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受垂直荷载。剪力墙结构因剪力墙的存在，其空间分隔固定，建筑布置极不灵活，所以一般用于住宅、旅馆等建筑。剪力墙结构四.框支剪力墙结构框支剪力墙体系现代城市的土地日趋紧张，为合理利用基地，建筑商常常采用上部为住宅楼或办公楼，而下部开设商店。为满足这种建筑功能的要求，必须将这剪力墙结构和框架结构两种结构组合在一起。为完成这两种体系的转换，需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的力传至下部柱子上。这种结构体系，我们称之为框支剪力墙体系。•各种结构体系适用范围适用层数可建层数筒中筒框架剪力墙框剪框筒框筒层数010203040506070