筒中筒结构布置

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第12讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置


结构平面布置
应规则地布置柱网，避免零乱; 将抗侧力构件沿房屋纵、横主轴方向布置，尽可能做到“分散、均匀、 对称”，使结构各层的抗侧力构件中心（刚心）与水平作用力合力的 中心（质心）重合或接近，以避免或减小扭转振动 ； 处于抗震设防地区的多层钢结构，宜采用由刚接框架和支撑结构共同 抵抗地震作用的双重抗侧力体系； 遵循高层钢结构平面布置的一般原则。
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置


结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
1）扭转不规则结构：
K
x
y
X向偏心率： x
ey rex
K
楼层各抗侧力构 件在x、y方向的 侧向刚度之和。
Y向偏心率： y ex rey X向抗扭弹性半径： rex ( KT Y向抗扭弹性半径： rey ( KT

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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置

房屋材料的影响：
采用轻质维护体系材料时，需要的抗侧刚度也较低。 工程造价的影响：

在地质条件较差的地区，应优先选用纯钢结构体系，如纯框架体系、框架支撑体系或框架-支撑芯筒体系，以降低基础造价。

b<0.5B B
B
A0>0.3A A=B· L
L
建筑结构平面的局部不连续示例（大开洞及错层）
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置

结构平面布置（一般原则）（续）
需抗震设防时平面尺寸关系
平面的长宽比 L/ B ≤5 L / Bmax ≤4
凹凸部分的长宽比 l/b ≤1.5 l '/ Bmax ≥1
大洞口宽度比 B ' / Bmax ≤0.5


荷载及抗震设防等级的影响： 考虑抗侧刚度的要求； 对于层数不多、设防等级不高的房屋，应优先采用框架体系； 设防等级较高时，宜优先考虑框架-支撑体系； 5～6层以下的，可采用纯框架体系或框架-支撑体系； 6层以上的可采用框架-支撑体系或框架-混凝土剪力墙（核心筒）体系。 房屋的尺寸和体型的影响： 考虑抗侧刚度的要求； 建筑平面简单规则时，可采用纯框架体系或框架-支撑体系 ； 建筑立面有突变或结构存在薄弱层时，常采用钢框架-混凝土剪力墙体系。
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置


结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
1）扭转不规则结构： 任一层的偏心率大于0.15； 楼层最大弹性层间位移大于该楼层两端弹性层间位移平均值的1.2倍（但不 超过1.5倍）。
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K ) K )
x
12
12
y
2 2 楼层抗扭刚度： KT (Kx y ) (Ky x )
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置


结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
2）凹凸不规则结构： 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过 该方向建筑总尺寸的30％，应采取相应的构造措施。


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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置



结构平面布置（一般原则） 应首选由光滑曲线构成的平面形式，以减少风压作用。 圆形、椭圆形等流线型平面，与矩形平面比较，风荷载体型系数大约 减少30%。 尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；以减小或避免在风荷 载作用下的扭转振动。 常用截面形式：方形、圆形、椭圆形、矩形、正多边形。 需抗震设防时平面尺寸关系应符合表5-2的要求。 进行平面设计时，应尽量避免以下平面不规则结构： 扭转不规则；凹凸不规则；楼面不连续或刚度突变：
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置


结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
3）楼面不连续或刚度突变： 包括开洞面积超过该层总面积的30％，应采取相应的计算模型合理确
定薄弱部位以及复杂传力途径中各构件的内力；也包括较大错层。
4）斜交抗水平力构件： 既不平行又不对称于 抗侧力体系的两个互 相垂直的主轴，应计 算结构的扭转影响。
300 6.5
300 6.5
280 6.5
260 6.0
240 6.0
180 5.5
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
选择合理的结构体系的重要性:



1931，帝国大厦（102层，381m），框架结构，用钢量206kg/m2 。 1974，Sears大厦（108层，442m），束筒结构，用钢量161kg/m2， 若改用框架结构，用钢量290～338kg/m2。 1961，纽约蔡斯曼哈顿广场大楼（60层，248m），框架结构，用钢 量270kg/m2。 1973，IDS中心（57层，235m），框架-支撑结构，用钢87.5kg/m2。

施工条件的影响： 当施工工期要求较短时，宜采用纯钢结构体系。
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
钢结构高层建筑的适用高度（m）（GB50011-2010）
结 构 体 系 框架 框架-中心支撑 框架-偏心支撑 (延性墙板) 筒体 ( 框筒 , 筒中筒 , 桁 架筒 , 束筒 , 不含混凝 土筒)和巨型框架 高宽比 6度 0.10g 110 220 240 110 220 240 7 度 0.15g 90 200 220 8度 0.20g 90 180 200 0.30g 70 150 180 9度 0.40g 50 120 160
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置 多（高）层房屋钢结构的结构体系选用 多（高）层房屋钢结构的结构布置
荷载及抗震设防等级 房屋尺寸和体型 如何选用结构体系？ 房屋材料
工程造价
施工条件
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置