一、結(jié)構(gòu)體系及布置

　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)(以下簡(jiǎn)稱《高層混凝土規(guī)程》)中將10層及10層以上或房屋高度超過28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑劃分為高層建筑。

　　(一)結(jié)構(gòu)體系選擇

　　隨著建筑物高度的增加，水平荷載(風(fēng)荷載地震作用)，對(duì)于結(jié)構(gòu)起的影響越來越大。除內(nèi)力增加之外，結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移增加的更大。結(jié)構(gòu)的軸力N與建筑的高度H為線性增長(zhǎng)，彎矩與建筑高度為2次方增長(zhǎng)，而側(cè)向位移則隨H為4次方增長(zhǎng)。

　　因此抗側(cè)力成為高層建筑結(jié)構(gòu)的主要問題。在地震區(qū)，對(duì)高層建筑的危害比多層建筑要大。因此，在選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，除考慮使用要求、施工條件、經(jīng)濟(jì)等因素外，還應(yīng)特別重視各結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用范圍和條件。

　　1.框架體系

　　由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成的承受各種豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為框架體系�？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活、立面也可變化，容易滿足各種工業(yè)與民用建筑的使用要求，其缺點(diǎn)是抗側(cè)向剛度較小，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層以下，高度不超過70m(抗震設(shè)防區(qū)高度不超過35m)。在高層建筑中梁柱必須做成剛節(jié)點(diǎn)。

　　2.剪力墻結(jié)構(gòu)

　　它是由縱橫方向的豎向墻體組成的承重與抗側(cè)力體系。墻體同時(shí)又作為分隔房間和維護(hù)構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比框架結(jié)構(gòu)大很多，側(cè)移小，抵御地震作用的能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)自重大，建筑平面布置局限性大，難以滿足建筑內(nèi)部大空間要求。在10～50層范圍內(nèi)都適用，但從經(jīng)濟(jì)上看，30層左右較適宜。為了滿足首層大空間及中間各層一些大空間的需要，可采用底層部分框支剪力墻與部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)以及跳層剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及框架-簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)

　　在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位布置剪力墻或簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)，即成為框架-剪力墻或框架-簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)集框架與剪力墻及簡(jiǎn)體的優(yōu)點(diǎn)于一身，既具有框架建筑布置靈活，又具有剪力墻與簡(jiǎn)體抗側(cè)移剛度大的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于框-剪結(jié)構(gòu)可用于10—20層，對(duì)于框-筒結(jié)構(gòu)可建造30～40層。

　　4.筒體結(jié)構(gòu)

　　(1)框筒結(jié)構(gòu)：由建筑外圍周邊間距很密的柱與截面很高的窗裙梁組成的簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)。

　　(2)筒中筒結(jié)構(gòu);由外面框筒和內(nèi)部剪力墻圍成的薄壁實(shí)筒組成的結(jié)構(gòu)。

　　(3)多筒結(jié)構(gòu)：在平面內(nèi)將多個(gè)簡(jiǎn)體組合在一起形成多筒結(jié)構(gòu)體系，或者是將幾個(gè)單筒體并聯(lián)成為整體剛度很大的簡(jiǎn)體。

　　簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度大，一般宜用于40層以上。

　　(二)結(jié)構(gòu)布置原則

　　在多層、高層建筑中，除根據(jù)使用要求與建筑高度等選擇合理的結(jié)構(gòu)體系之外，還要合理選擇與布置建筑物的平面、剖面和立面，運(yùn)用下列布置原則：

　　1.結(jié)構(gòu)的最大適用高度及結(jié)構(gòu)適用的最大寬高比

　　為避免建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移過大及可能發(fā)生傾覆，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的最大高度及高寬比B/H應(yīng)加以控制。

　　鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比分為A級(jí)和B級(jí)。B級(jí)高度建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較A級(jí)適當(dāng)放寬，但其結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)、有關(guān)的計(jì)算和構(gòu)造措施應(yīng)相應(yīng)加嚴(yán)，并應(yīng)符合《高層混凝土規(guī)程》有關(guān)條文的規(guī)定。

　　鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度及適用的最大高寬比分別見表17-12～表17-14。

　　2.結(jié)構(gòu)平面與豎向布置要求

　　結(jié)構(gòu)平面與豎向體型應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、質(zhì)量和剛度變化均勻、減少扭轉(zhuǎn)的影響。對(duì)抗震要求應(yīng)從嚴(yán)掌握。高層建筑的開間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)減少規(guī)格，以利建筑工業(yè)化。

　　1)平面布置

　　在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置。高層建筑宜選用風(fēng)作用效應(yīng)較小的平面形狀。抗震設(shè)計(jì)的混凝土高層建筑，其平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，減少偏心;平面長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)(圖17-14)，L/B宜符合表17-15的要求;平面凸出部分的長(zhǎng)度l不宜過大，寬度b不宜過小，l/Bmax、l/b宜符合表17-15的要求;建筑平面不宜采用角部重疊或細(xì)腰形平面布置。

　　2)豎向布置

　　(1)高層建筑的豎向體形宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

　　(2)A級(jí)高度建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗剪承載力不宜小于其上一層抗剪承載力的80%，不應(yīng)小于其上一層抗剪承載力的65%;B級(jí)高度建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗剪承載力不應(yīng)小于其上一層抗剪承載力的75%。

　　(3)抗震設(shè)計(jì)的建筑，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。

　　(4)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面的高度H，與房屋高度H之比大于0.2時(shí)，上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸B，不宜小于下部樓層水平尺寸B的3/4，見圖16-15a)、b);當(dāng)上部結(jié)構(gòu)樓層相對(duì)于下部樓層外挑時(shí)，下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的9/10，且水平外挑尺寸a不宜大于4m，見圖17-15c)、d)。

　　(5)結(jié)構(gòu)頂層取消部分墻、柱形成空曠房間時(shí)，應(yīng)進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析計(jì)算并采取有效構(gòu)造措施。

　　(6)高層建筑宜設(shè)地下室。

　　3.防震縫的設(shè)置

　　抗震設(shè)計(jì)時(shí)，建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，避免結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不設(shè)防震縫。

　　當(dāng)建筑平面形狀復(fù)雜而又無法調(diào)整其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置使之成為較規(guī)則的結(jié)構(gòu)時(shí)，宜設(shè)置防震縫將其劃分為較簡(jiǎn)單的幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元。防震縫的設(shè)置應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定(參見“復(fù)習(xí)教程”P364)。

　　4.樓蓋結(jié)構(gòu)體系選擇

　　樓蓋結(jié)構(gòu)不僅是承重的重要結(jié)構(gòu)體系，而且也是保證高層建筑結(jié)構(gòu)的空間整體性和水平力有效傳遞的結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證在自身平面內(nèi)有足夠大的剛度《高層混凝土規(guī)程》規(guī)定，現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋的適用范圍如下：

　　(1)房屋高度超過50m時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)，剪力墻和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。

　　(2)房屋高度不超過50m時(shí)，8度、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6度、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋。

　　(3)房屋的頂層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)的底盤頂層、平面復(fù)雜或開洞過大的樓層、作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。一般樓層現(xiàn)澆板厚度不應(yīng)小于80mm，當(dāng)板內(nèi)預(yù)埋暗管時(shí)不宜小于100mm;頂層樓板厚度不宜小于120mm，宜雙層雙向配筋;普通地下室頂板厚度不宜小于160mm;作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%。