高层建筑结构设计之结构体系
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高层建筑结构体系
高层建筑的结构体系
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。
在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题。
高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒)、框筒及支撑由这几种单元可以组成多种结构体系。
1、框架结构体系。
由梁、柱构件组成的结构称为框架。
整幢结构都由梁、柱组成就称为框架结构体系(或称纯框架结构)。
2.剪力墙结构体系。
利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体系。
3.框架-剪力墙结构(框架-筒体结构)体系。
在框架结构中,设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷载,这就是框架-剪力墙结构体系。
如果把剪力墙布置成筒体,可称为框架-筒体结构体系。
4.筒中筒结构。
筒体分实腹筒、框筒及桁架筒。
由剪力墙围成的筒体称为实腹筒,在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒;筒体四壁由竖杆和斜杆形成的衍架组成则称为衍架筒。
筒中筒结构由上述筒体单元组合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗水平力作用。
5.多筒体系——成束筒及巨型框架结构。
由两个以上框筒或其他筒体排列成束状,称为成束筒。
巨形框架是利用筒体作为柱子,在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连,这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。
这种多筒结构可更充分发挥结构空向作用,其刚度和强度都有很大提高,可建造层数更多、高度更高的高层建筑。
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高层建筑施工-高层建筑结构体系高层建筑施工高层建筑结构体系在当今城市发展的进程中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起,成为城市天际线的重要组成部分。
高层建筑的施工是一项复杂而艰巨的任务,其中高层建筑结构体系的选择和设计至关重要。
它不仅关系到建筑的安全性、稳定性,还对建筑的使用功能、施工成本和施工周期产生深远影响。
高层建筑结构体系主要包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构是较早出现的一种结构形式,由梁和柱组成框架共同抵抗水平和竖向荷载。
框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可提供较大的室内空间,便于分隔和改造。
然而,其侧向刚度较小,在水平荷载作用下(如风荷载和地震作用),变形较大,限制了其在高层建筑中的应用高度。
一般来说,框架结构在多层建筑中应用较为广泛,对于高层建筑,往往需要与其他结构形式结合使用。
剪力墙结构则是利用钢筋混凝土墙体来承受水平和竖向荷载。
剪力墙的侧向刚度大,在水平荷载作用下变形小,具有良好的抗震性能。
但其建筑平面布置不够灵活,空间受限。
剪力墙结构常用于住宅建筑,因为住宅对房间布局的灵活性要求相对较低。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
在框架剪力墙结构中,框架和剪力墙协同工作,共同抵抗水平和竖向荷载。
框架主要承受竖向荷载,剪力墙主要承受水平荷载。
这种结构形式既保证了建筑平面布置的一定灵活性,又具有较好的侧向刚度,适用于大多数高层建筑。
筒体结构是一种高效的抗侧力结构体系,包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
框筒结构是由周边密集的柱和高跨比很大的窗裙梁组成的空腹筒,具有很大的侧向刚度。
筒中筒结构是由内筒和外筒组成,内筒通常为剪力墙围成的实腹筒,外筒则多为框筒。
束筒结构是由若干个筒体组合在一起形成的空间结构,具有更强的抗侧力能力。
筒体结构适用于超高层建筑,能够有效地抵抗风荷载和地震作用。
在高层建筑施工中,选择合适的结构体系需要综合考虑多个因素。
首先是建筑的功能需求。
高层建筑结构体系一,框架结构体系与多层框架结构体系相似,高层建筑中框架结构体系也由,横向框架所组成,形成空间框架结构体系,以承受竖向荷载和水平力的作用。
优点:框架结构具有布置灵活,造型活泼等优点,容易满足建筑使用功能的要求,如会议厅,餐厅等。
框架结构可以具有较好的延性和抗震性能。
缺点:但框架结构构件断面尺寸较小,结构的抗侧刚度较小,水平位移大,在地震作用下容易由于大变形而引起非结构构件的损坏,因此其建设高度受到限制,一般在非地震区不宜超过60m,在地震区不宜超过50m。
二,剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的外墙和永久性内墙的位置布置钢筋混凝土承重墙的结构,剪力墙既能承受竖向荷载,又能承受水平力。
一般来说,剪力墙的宽度和高度与整个房屋的宽度和高度相同,宽大十几米或更大,高达几十米以上。
而它的厚度侧很薄,一般为160——300mm,较厚的可达500mm。
剪力墙结构常被用于高层住宅和旅馆建筑中,因为这类建筑物的隔墙位置较为固定。
三,框架剪力墙结构框架剪力墙结构体系是由于框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。
它克服了框架结构抗侧力刚度小的缺点,弥补了剪力墙结构开间过小的缺点,即可使建筑平面灵活布置,又能对常见的30层以下的高度建筑提供足够的抗侧刚度。
因而在实际工程中被广泛应用。
四,筒体结构筒体结构体系包括框筒结构,筒中筒结构,框架核心筒结构,多重筒结构和束筒结构等。
1,框筒结构框筒结构是由周边密集柱和高跨比很大的窗裙梁所组成的空腹筒结构。
为保证翼缘框架在抵抗侧向荷载中的作用。
以充分发挥筒的空间工作性能,一般要求墙面上窗洞面积不宜大于墙面总面积的50%,周边柱轴线间距为2.0——3.0m,不宜大于4.5m,窗裙梁截面高度一般为0.6——1.2m,截面宽度为0.3——0.5m,整个结构的高宽比宜大于3,结构平面的长宽比不宜大于2。
为减少楼盖结构的内力和绕度,中间往往要布置一些柱子,以承受楼面竖向荷载,如图2,筒中筒结构在高层建筑中,往往有一定数量的电梯间或楼梯间,及设备井道,这时可把电梯间,楼梯间及设备井道的墙布置成钢筋混凝土墙,它既可以承受竖向荷载,又可承受水平力作用。