2019年岩土工程师结构设计考点冲刺（十一）

　　一、结构体系及布置

　　《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高层混凝土规程》)中将10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑划分为高层建筑。

　　(一)结构体系选择

　　随着建筑物高度的增加，水平荷载(风荷载地震作用)，对于结构起的影响越来越大。除内力增加之外，结构的侧向位移增加的更大。结构的轴力N与建筑的高度H为线性增长，弯矩与建筑高度为2次方增长，而侧向位移则随H为4次方增长。

　　因此抗侧力成为高层建筑结构的主要问题。在地震区，对高层建筑的危害比多层建筑要大。因此，在选择结构体系时，除考虑使用要求、施工条件、经济等因素外，还应特别重视各结构体系的应用范围和条件。

　　1.框架体系

　　由梁、柱构件通过节点连接构成的承受各种竖向和水平作用的结构称为框架体系。框架结构的优点是建筑平面布置灵活、立面也可变化，容易满足各种工业与民用建筑的使用要求，其缺点是抗侧向刚度较小，因梁柱截面不能太大，其使用高度受到限制，一般宜控制在15层以下，高度不超过70m(抗震设防区高度不超过35m)。在高层建筑中梁柱必须做成刚节点。

　　2.剪力墙结构

　　它是由纵横方向的竖向墙体组成的承重与抗侧力体系。墙体同时又作为分隔房间和维护构件。剪力墙结构的侧向刚度比框架结构大很多，侧移小，抵御地震作用的能力强，但结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间要求。在10～50层范围内都适用，但从经济上看，30层左右较适宜。为了满足首层大空间及中间各层一些大空间的需要，可采用底层部分框支剪力墙与部分剪力墙落地的底层大空间剪力墙结构以及跳层剪力墙结构。

　　3.框架-剪力墙结构及框架-简体结构

　　在框架结构中的适当部位布置剪力墙或简体结构，即成为框架-剪力墙或框架-简体结构。这两种结构集框架与剪力墙及简体的优点于一身，既具有框架建筑布置灵活，又具有剪力墙与简体抗侧移刚度大的优点，对于框-剪结构可用于10—20层，对于框-筒结构可建造30～40层。

　　4.筒体结构

　　(1)框筒结构：由建筑外围周边间距很密的柱与截面很高的窗裙梁组成的简体结构。

　　(2)筒中筒结构;由外面框筒和内部剪力墙围成的薄壁实筒组成的结构。

　　(3)多筒结构：在平面内将多个简体组合在一起形成多筒结构体系，或者是将几个单筒体并联成为整体刚度很大的简体。

　　简体结构抗侧力刚度大，一般宜用于40层以上。

　　(二)结构布置原则

　　在多层、高层建筑中，除根据使用要求与建筑高度等选择合理的结构体系之外，还要合理选择与布置建筑物的平面、剖面和立面，运用下列布置原则：

　　1.结构的最大适用高度及结构适用的最大宽高比

　　为避免建筑结构侧移过大及可能发生倾覆，对建筑结构的最大高度及高宽比B/H应加以控制。

　　钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为A级和B级。B级高度建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，但其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合《高层混凝土规程》有关条文的规定。

　　钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度及适用的最大高宽比分别见表17-12～表17-14。

　　2.结构平面与竖向布置要求

　　结构平面与竖向体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀、减少扭转的影响。对抗震要求应从严掌握。高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应减少规格，以利建筑工业化。

　　1)平面布置

　　在高层建筑的一个独立结构单元内，结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。不应采用严重不规则的平面布置。高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。抗震设计的混凝土高层建筑，其平面宜简单、规则、对称，减少偏心;平面长度不宜过长(图17-14)，L/B宜符合表17-15的要求;平面凸出部分的长度l不宜过大，宽度b不宜过小，l/Bmax、l/b宜符合表17-15的要求;建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。

　　2)竖向布置

　　(1)高层建筑的竖向体形宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。

　　(2)A级高度建筑的楼层层间抗侧力结构的抗剪承载力不宜小于其上一层抗剪承载力的80%，不应小于其上一层抗剪承载力的65%;B级高度建筑的楼层层间抗侧力结构的抗剪承载力不应小于其上一层抗剪承载力的75%。

　　(3)抗震设计的建筑，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

　　(4)抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H，与房屋高度H之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B，不宜小于下部楼层水平尺寸B的3/4，见图16-15a)、b);当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸B不宜小于上部楼层水平尺寸B1的9/10，且水平外挑尺寸a不宜大于4m，见图17-15c)、d)。

　　(5)结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，应进行弹性动力时程分析计算并采取有效构造措施。

　　(6)高层建筑宜设地下室。

　　3.防震缝的设置

　　抗震设计时，建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则，不设防震缝。

　　当建筑平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。防震缝的设置应符合有关规定(参见“复习教程”P364)。

　　4.楼盖结构体系选择

　　楼盖结构不仅是承重的重要结构体系，而且也是保证高层建筑结构的空间整体性和水平力有效传递的结构，应保证在自身平面内有足够大的刚度《高层混凝土规程》规定，现浇楼盖和装配整体式楼盖的适用范围如下：

　　(1)房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、简体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结构，剪力墙和框架结构宜采用现浇楼盖结构。

　　(2)房屋高度不超过50m时，8度、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6度、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖。

　　(3)房屋的顶层、结构转换层、大底盘多塔楼结构的底盘顶层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。一般楼层现浇板厚度不应小于80mm，当板内预埋暗管时不宜小于100mm;顶层楼板厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋;普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。