1、第第1111章章 多高层建筑的体型与结构布置多高层建筑的体型与结构布置11.1 11.1 建筑体型建筑体型11.1.111.1.1建筑体型的形成建筑体型的形成v从结合学的概念来分类，建筑平面与立面形状一可分为从结合学的概念来分类，建筑平面与立面形状一可分为凸形凸形与与凹形凹形两大类。两大类。 图图11-1-1 11-1-1 几何图形的分类几何图形的分类 (a)(a)简单图形简单图形;(b);(b)复杂图形复杂图形v在建筑设计中常用的建筑平面可分成在建筑设计中常用的建筑平面可分成简单建筑平面简单建筑平面与与复杂复杂建筑平面建筑平面。 图图11-1-2 11-1-2 建筑平面的形式建筑平面的形式(
2、a)(a)简单建筑平面简单建筑平面; (b); (b)复杂建筑平面复杂建筑平面v建筑立面可如图分成简单建筑立面与复杂建筑立面建筑立面可如图分成简单建筑立面与复杂建筑立面图图11-1-3 11-1-3 建筑立面的形式建筑立面的形式(a)(a)简单建筑立面简单建筑立面;(b);(b)复杂建筑立面复杂建筑立面v从二维转为三维，任何一个建筑体型可归纳为平面上的两从二维转为三维，任何一个建筑体型可归纳为平面上的两个基本类型与立面上的两个基本类型的组合，即一共有四个基本类型与立面上的两个基本类型的组合，即一共有四个基本组合，如图所示。个基本组合，如图所示。 图图11-1 -4 11-1 -4 建筑休型的组
3、合建筑休型的组合 (a)(a)简单平而与简单立面的组合简单平而与简单立面的组合;(b);(b)复杂平面与简单立面的组合复杂平面与简单立面的组合; ; (c)(c)简单平面与复杂立面的组合简单平面与复杂立面的组合;(d);(d)复杂平面与复杂立面的组合复杂平面与复杂立面的组合11.1.2 11.1.2 建筑体型的变化建筑体型的变化v1 1）简单平面与简单立面的组合）简单平面与简单立面的组合图图11-1-5 11-1-5 建筑质心与结构的抗侧稳定性建筑质心与结构的抗侧稳定性v2 2）复杂平面与简单立面的组合）复杂平面与简单立面的组合图图 11-1-6 L11-1-6 L形平面和形平面和U U形平面
4、的体型变化形平面的体型变化(a) L(a) L形平面形平面;(b) U;(b) U形平面形平面图图11-1-7 11-1-7 复杂平面转化成简单平面复杂平面转化成简单平面(a)(a)设悬挑设悬挑;(b);(b)设变形缝设变形缝;(c);(c)设连接梁设连接梁v3 3）简单平而与复杂立而的组合）简单平而与复杂立而的组合图图11-1-8 11-1-8 简单平面与复杂立面的组合简单平面与复杂立面的组合(a)(a)两邻边收进两邻边收进;(b);(b)四边收进四边收进n在地震作用下，在地震作用下，小塔楼由于鞭稍效小塔楼由于鞭稍效应产生较大的惯性应产生较大的惯性力，会造成塔楼根力，会造成塔楼根部的破坏甚至
5、塔楼部的破坏甚至塔楼的倒塌。设计中一的倒塌。设计中一般是控制般是控制b/hb/h值，值，即小塔楼不能突然即小塔楼不能突然内收很多，避免刚内收很多，避免刚度发生突变。度发生突变。图图11-1-9 11-1-9 建筑立面的收进建筑立面的收进v4 4）复杂平面与复杂立面的组合）复杂平面与复杂立面的组合图图11-1-10 11-1-10 复杂平面与复杂立面的组合复杂平面与复杂立面的组合11.2 11.2 结构布置结构布置11.2.1 11.2.1 对称性对称性v最佳的方案是使建筑最佳的方案是使建筑平面形心、质量中心、结构抗侧刚度平面形心、质量中心、结构抗侧刚度中心中心在平面上位于同点上，而在竖向则位于
6、同一铅垂线上，在平面上位于同点上，而在竖向则位于同一铅垂线上，简称简称“三心重合三心重合”。 图图11-2-1 11-2-1 建筑平面的对称性建筑平面的对称性(a)(a)双轴对称双轴对称;(b);(b)单轴对称单轴对称;(c);(c)无轴对称无轴对称11.2.1 11.2.1 对称性对称性v1 1）建筑平面的对称性）建筑平面的对称性v 建筑平面形状最好是双轴对称的，不对称的建筑平面对建筑平面形状最好是双轴对称的，不对称的建筑平面对结构来说有三个问题。结构来说有三个问题。v2)2)质量布置的对称性：若建筑物质量分布较大偏心，当遇质量布置的对称性：若建筑物质量分布较大偏心，当遇到地震作用时，地震惯
7、性力的合力将会对结构抗侧刚度中到地震作用时，地震惯性力的合力将会对结构抗侧刚度中心产生心产生扭矩扭矩，这时也会引起，这时也会引起建筑物的扭转建筑物的扭转及破坏。及破坏。v3)3)结构抗侧刚度的对称性：抗侧力构件的布置对结构受力结构抗侧刚度的对称性：抗侧力构件的布置对结构受力有十分重要的影响。常常会遇到这样的情况，有十分重要的影响。常常会遇到这样的情况，即在对称的即在对称的建筑外形中进行了不对称的建筑平面布置建筑外形中进行了不对称的建筑平面布置，从而导致了结，从而导致了结构刚度的不对称布置。构刚度的不对称布置。图图11-2-2 11-2-2 抗侧墙体抗侧墙体的不均匀布置之一的不均匀布置之一图图1
8、1-2-3 11-2-3 抗侧墙体抗侧墙体的不均匀布置之二的不均匀布置之二v在矩形的建筑平面中，一侧集中布置了实心填充外墙及两在矩形的建筑平面中，一侧集中布置了实心填充外墙及两个核心筒，而另三边则采川了空旷的密柱框架，楼盖结构个核心筒，而另三边则采川了空旷的密柱框架，楼盖结构为单向密肋板。结构的抗侧刚度中心明显地与建筑质量中为单向密肋板。结构的抗侧刚度中心明显地与建筑质量中心偏离，该建筑己在一次地震中倒塌。心偏离，该建筑己在一次地震中倒塌。图图11-2-4 11-2-4 马拿瓜国家银行结构平面马拿瓜国家银行结构平面v布置楼梯间、电梯间四周的墙体所形成的核芯井筒往往能布置楼梯间、电梯间四周的墙体
9、所形成的核芯井筒往往能提高较大的抗侧刚度，因此核芯井筒的位置对结构受力有提高较大的抗侧刚度，因此核芯井筒的位置对结构受力有较大的影响。较大的影响。图图11-2-5 11-2-5 核心井筒的布置核心井筒的布置11.2.2 11.2.2 连续性连续性v续性是结构布置中的重要方面，而又常常与建筑布置相矛续性是结构布置中的重要方面，而又常常与建筑布置相矛盾。建筑师往往希望从平面到立面都丰富多变，而合理的盾。建筑师往往希望从平面到立面都丰富多变，而合理的结构布置却应该是结构布置却应该是连续的、均匀的，不应该过度发生突变连续的、均匀的，不应该过度发生突变。图图11-2-6 11-2-6 框架结构的薄弱层框
10、架结构的薄弱层图图11-2-7 剪力墙的不连续布置剪力墙的不连续布置11.2.3 11.2.3 周边作用周边作用v由于墙体具有较大抗侧力刚度，因此墙体位置的变化对由于墙体具有较大抗侧力刚度，因此墙体位置的变化对 整个结构的抗倾覆和抗扭转能力有明显的影响。整个结构的抗倾覆和抗扭转能力有明显的影响。图图11-2-8 11-2-8 抗侧力墙体的布置抗侧力墙体的布置11.2.4 11.2.4 角部构件角部构件图图11-2-9 11-2-9 在筒体结构四角布置角筒在筒体结构四角布置角筒11.2.5 11.2.5 多道防御多道防御v多道防御的设计概念对抵抗未能预测的灾害有重要意义。多道防御的设计概念对抵抗
11、未能预测的灾害有重要意义。图图11-2-10 11-2-10 框架结构的破坏形式框架结构的破坏形式图图11-2-11 11-2-11 美洲银行结构布置图美洲银行结构布置图11.3 11.3 结构构造结构构造11.3.1 11.3.1 温差及混凝土收缩对结构布置的要求温差及混凝土收缩对结构布置的要求图图11-3-1 11-3-1 后浇带构造后浇带构造11.3.2 11.3.2 沉降的要求沉降的要求图图11-3-1 11-3-1 后浇带构造后浇带构造(a)(a)钢筋搭接钢筋搭接;(b);(b)钢筋加弯钢筋加弯图图11-3-3 11-3-3 北京昆仑饭店基础处理方案北京昆仑饭店基础处理方案11.3.
12、3 11.3.3 防震的要求防震的要求图图11-3-4 11-3-4 建筑平面建筑平面图图11-3-5 11-3-5 防震缝的设置防震缝的设置变形缝的定义变形缝的定义v变形缝的定义变形缝的定义v 沿房屋的某些部位，将其垂直断开，分成若沿房屋的某些部位，将其垂直断开，分成若干独立的单元，各单元能够自由变形或沉降而不干独立的单元，各单元能够自由变形或沉降而不互相影响，房屋的这些断缝，称为互相影响，房屋的这些断缝，称为“变形缝变形缝”，根据变形的类型和性质，变形缝分为伸缩缝、沉根据变形的类型和性质，变形缝分为伸缩缝、沉降缝、防震缝等几种。降缝、防震缝等几种。v伸缩缝伸缩缝v沉降缝沉降缝v抗震缝抗震缝
13、伸缩缝的定义伸缩缝的定义: : 房屋因环境温度的变化，会产生热胀冷缩房屋因环境温度的变化，会产生热胀冷缩的变形。如果房屋过长，这种变形就会受到较大的约束，的变形。如果房屋过长，这种变形就会受到较大的约束，那么房屋的墙身、屋面等构件内部将产生较大的温度应力，那么房屋的墙身、屋面等构件内部将产生较大的温度应力，致使房屋发生不规则的破坏。致使房屋发生不规则的破坏。伸缩缝的位置：伸缩缝的位置：将长度较大的房屋沿适当的位置断开，使整将长度较大的房屋沿适当的位置断开，使整个房屋成为若干个不连续单元的组合，各单元能够自由地个房屋成为若干个不连续单元的组合，各单元能够自由地热胀冷缩，由此而产生的变形缝，称为热
14、胀冷缩，由此而产生的变形缝，称为“伸缩缝伸缩缝”，又称，又称“温度缝温度缝”。 伸缩缝一般把房屋的墙体、楼板、屋面等构件，全部伸缩缝一般把房屋的墙体、楼板、屋面等构件，全部沿一个位置断开，而基础在地表以下，受强度的影响较小，沿一个位置断开，而基础在地表以下，受强度的影响较小，不必断开，因此整个建筑的若干单元仍在一个完整的基础不必断开，因此整个建筑的若干单元仍在一个完整的基础上。上。 二、伸缩缝的构造二、伸缩缝的构造（一）墙体伸缩缝（一）墙体伸缩缝 形式：平缝、错口缝、企口缝形式：平缝、错口缝、企口缝（二）楼地层伸缩缝（二）楼地层伸缩缝（三）屋顶伸缩缝（三）屋顶伸缩缝v 在建筑物高度、荷载或结构
15、类型明显不同的位置上，或在建筑物高度、荷载或结构类型明显不同的位置上，或在地基条件发生较大差异处，将建筑物断开，使相邻各单元在地基条件发生较大差异处，将建筑物断开，使相邻各单元可以自由沉降，从而消除了因此可能产生的不均匀沉降带来可以自由沉降，从而消除了因此可能产生的不均匀沉降带来的结构破坏。这种将建筑物断开的缝，称为的结构破坏。这种将建筑物断开的缝，称为“沉降缝沉降缝”。v 沉降缝必须从基础到屋面将建筑物在构造上垂直分开，沉降缝必须从基础到屋面将建筑物在构造上垂直分开，使之成为真正独立的单元。凡设沉降缝处需设伸缩缝者，沉使之成为真正独立的单元。凡设沉降缝处需设伸缩缝者，沉降缝可兼作伸缩缝，而伸
16、缩缝则不能代替沉降缝的作用。降缝可兼作伸缩缝，而伸缩缝则不能代替沉降缝的作用。 一、沉降缝的设置一、沉降缝的设置 （一）须设置沉降缝的情况：（一）须设置沉降缝的情况： 1 1、当建筑物建造在不同的地基土壤上，两部分之间。、当建筑物建造在不同的地基土壤上，两部分之间。 2 2、当同一建筑物的相邻部分高度相差两层以上或部、当同一建筑物的相邻部分高度相差两层以上或部分高度差超过分高度差超过1010米时。米时。 3 3、当同一建筑相邻基础的结构体系、宽度和埋置深、当同一建筑相邻基础的结构体系、宽度和埋置深度相差悬殊时。度相差悬殊时。 4 4、原有建筑物和新建建筑物紧相毗连时。、原有建筑物和新建建筑物紧
17、相毗连时。 5 5、建筑平面形状复杂，高度变化较多时。、建筑平面形状复杂，高度变化较多时。（二）设置位置：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即（二）设置位置：将建筑物从基础到屋顶全部贯通，即基础部分必须断开。基础部分必须断开。二、沉降缝构造二、沉降缝构造（一）墙体、楼地层、屋顶沉降缝与伸缩缝基本相同（一）墙体、楼地层、屋顶沉降缝与伸缩缝基本相同（二）基础沉降缝（二）基础沉降缝 1 1、双墙基础方案、双墙基础方案 2 2、悬挑式方案、悬挑式方案 3 3、交叉式方案、交叉式方案v 在抗震设防烈度为在抗震设防烈度为7979度地区建房，须把结构刚度、房度地区建房，须把结构刚度、房屋型体明显不同的各部分，或
18、房屋立面高度差别屋型体明显不同的各部分，或房屋立面高度差别6m6m以上的各以上的各部分，划分成几个独立的结构单元，以防止在地震力的作用部分，划分成几个独立的结构单元，以防止在地震力的作用下由结构刚度和型体差异而引起的结构破坏。这种划分结构下由结构刚度和型体差异而引起的结构破坏。这种划分结构单元而产生的变形缝，称为单元而产生的变形缝，称为“防震缝防震缝” ” 。v 防震缝一般是从基础以上将建筑物垂直断开。防震缝一般是从基础以上将建筑物垂直断开。v 防震缝的宽度为：对多层砖混结构的房屋，缝宽可取防震缝的宽度为：对多层砖混结构的房屋，缝宽可取50l00mm50l00mm。防震烈度大者取大值，防震烈度
19、小者取较小值。防震烈度大者取大值，防震烈度小者取较小值。对于钢筋混凝土结构的房屋，房屋高度小于对于钢筋混凝土结构的房屋，房屋高度小于15m15m时取缝宽时取缝宽70mm70mm；当房屋高度大干；当房屋高度大干15m15m时，抗震烈度为时，抗震烈度为7 7度，房屋高度每度，房屋高度每增加增加4m4m，抗震烈度为，抗震烈度为8 8度，房屋高度每增加度，房屋高度每增加3m3m；抗震烈度为；抗震烈度为9 9度，房屋高度每增加度，房屋高度每增加2m2m时，沉降缝宽度均增加时，沉降缝宽度均增加20mm20mm。 一、防震缝的设置一、防震缝的设置（一）设置防震缝的情况（一）设置防震缝的情况 1 1、建筑物立
20、面高差大于、建筑物立面高差大于6 6米米 2 2、建筑物有错层，且楼板错层高差较大、建筑物有错层，且楼板错层高差较大 3 3、建筑物各部分结构刚度、质量截然不同、建筑物各部分结构刚度、质量截然不同（二）设置位置：一般基础可不设防震缝，但与震动有关的建（二）设置位置：一般基础可不设防震缝，但与震动有关的建筑各相连部分的刚度差别很大时，也须将基础分开。筑各相连部分的刚度差别很大时，也须将基础分开。（三）设置宽度：（三）设置宽度：50100mm50100mm二、防震缝的构造二、防震缝的构造 在墙体、楼地层、屋顶等部位的构造与伸缩缝、在墙体、楼地层、屋顶等部位的构造与伸缩缝、沉降缝构造基本相同，只是宽度较大。沉降缝构造基本相同，只是宽度较大。1 1、伸缩缝主要考虑建筑物上部的变形，缝宽最小、伸缩缝主要考虑建筑物上部的变形，缝宽最小2 2、沉降缝主要考虑垂直方向的变形，但缝两侧建筑在沉降、沉降缝主要考虑垂直方向的变形，但缝两侧建筑在沉降过程中有可能发生微量倾斜，因而缝较伸缩缝宽，且宽过程中有可能发生微量倾斜，因而缝较伸缩缝宽，且宽度随建筑高度的增加而加大度随建筑高度的增加而加大3 3、防震缝考虑地震时建筑物的摇摆，缝最宽、防震缝考虑地震时建筑物的摇摆，缝最宽4 4、在抗震设防地区，设缝的宽度均按防震缝设置、在抗震设防地区，设缝的宽度均按防震缝设置各类不同各类不同的盖缝板的盖缝板
