高层建筑结构设计.ppt

1、高层建筑结构设计,孙勇土木工程系,第一章 高层建筑结构概述第二章 高层建筑结构布置第三章 高层建筑结构荷载与作用第四章 高层建筑结构分析第五章 框架结构设计第六章 剪力墙结构设计第七章 框架剪力墙结构设计第八章 筒体结构设计第九章 复杂高层建筑结构设计第十章 高层建筑结构基础第十一章 高层建筑钢-混凝土混合结构第十二章 高层建筑结构性能与控制,第二章 高层建筑结构布置,高层建筑最突出的外部作用是水平荷载，故其结构体系常称为抗侧力体系。基本的抗侧力结构单元有框架、支撑、剪力墙、筒体等，由它们可以组成各种结构体系。在高层建筑结构设计中，正确地选用结构体系和合理地进行结构布置是非常重要的。,第一节

2、结构体系,高层建筑结构是由水平构件和竖向构件组成的空间结构，它们不同的组成方式和荷载传递途径，构成了不同的结构体系。,图2-1 典型平面抗侧力机制,一、框架结构体系框架结构体系是指由梁和柱通过节点连接而成的结构体系。,图2-3 框架结构典型平面,1普通框架结构,图24 框架结构的几种平面布置形式,图25 北京长城饭店平面,图2-6 北京长富宫饭店平面,2异形柱框架结构当框架柱为混凝土异形柱时，结构体系就变为异形柱框架结构。异形柱是指截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。,图2-7 异形柱框架结构平面示例,3支撑框架结构支撑框架结构是指在普通框架中增加斜撑，使结构

3、承载能力增强、抗侧刚度增大、延性改善的结构形式。,图2-8 北京京广中心大厦结构平面示意(a)638层；（b）4052层,根据结构形式和受力性能可分为中心支撑和偏心支撑。,图2-9 深圳发展中心结构平面,二、剪力墙结构体系用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构体系。剪力墙指的是竖向的钢筋凝土墙板，水平方向是一层层的钢筋混凝土楼板，搭在墙上，这样构成一个空间结构体系。当水平荷载作用时，沿每层楼板处产生一个相对的抵抗力，这样在竖向墙体上就会有一对相互作用力，正好相当于受到剪切，因此把这种

4、墙体称为剪力墙。,1普通剪力墙结构,图2-11 北京国际饭店（34层，104m）,图2-12 广州白天鹅宾馆（36层，100m）,图2-13 广州白云宾馆（33层，114.05m）,2短肢剪力墙结构短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙,图2-14 短肢剪力墙较多的剪力墙结构,3框支剪力墙结构为了扩大剪力墙结构的应用范围，在城市临街建筑中，可将剪力墙结构房屋的底层或底部几层做成框架，形成框支剪力墙。,图2-15 部分框支剪力墙结构,图2-16 底部大空间剪力墙结构（a）结构底部；（b）结构上部,图2-17 底部大空间楼层剪力墙的最佳布置方案,图2-18 北京中国大饭店（a）421层

5、结构平面；(b)13层结构平面,三、框架剪力墙结构体系,为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系，称为框架-剪力墙结构。当楼盖为无梁楼盖，由无梁楼板与柱组成的框架称为板柱框架，而由板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构，称为板柱-剪力墙结构，其受力和变形特点与框架-剪力墙结构类似。,1框架剪力墙结构,图2-19 上海宾馆平面布置图,图2-20 北京饭店东楼（19层，87.15m）,2板柱剪力墙结构板柱-剪力墙结构是由楼板、柱、剪力墙共同组成的结构体系，楼板直接搁置在柱或剪力

6、墙上，结构中一般没有梁构件，是一种无梁楼盖体系。,四、筒体结构体系,图2-21 筒体的基本形式（a）实腹筒；（b）框筒；（c）桁架筒,1框筒结构,图2-22 美国纽约世界贸易中心框筒体系示意,图2-23 芝加哥标准石油公司怡安中心框筒体系,2筒中筒结构,图2-24 广东国际大厦主楼标准层结构平面,图2-25 上海国际贸易中心大楼结构示意,（a）平面图（b）剖面图图2-26 广州中信广场,图2-27 香港中环广场（a）标准层平面；（b）底层平面；（c）立面,图2-28 深圳国际贸易中心大厦（50层，158.65m）,3束筒结构,图2-29 束筒平面,图2-68 美国One Magnificent

7、 Mile Building 结构平面,4框架核心筒结构,图2-30 上海联谊大厦,图2-31 北京新世纪饭店,五、巨型结构,巨型框架结构,第二节 结构选型,结构选型就是根据建筑的功能要求，确定一个与其匹配的安全可靠、经济合理的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。高层建筑结构选型的主要内容包括：选择合适的抗侧力体系；选择合适的楼面结构；选择合适的基础形式。,一、抗侧力体系的选择选择结构体系通常应考虑两个主要因素：建筑物的高度及其用途。不同结构体系的刚度和承载力均不相同，它们的适用高度也不一样。,图2-32 各种结构体系可能达到的楼层高度,1适用高度钢筋混凝土高层建筑结构的最

8、大适用高度分为A级和B级两种，其最大高度要求见表2-1：,表2-1 钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),钢结构房屋适用的最大高度（m）表2-2,钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高度（m）续表2-2,钢结构和混合结构房屋的最大适用高度如表2-2。,2高宽比高层建筑中侧向位移控制是结构设计中的主要矛盾，而且随着高度增加，倾覆力矩也将迅速增大。因此，建造宽度很小的建筑物是不适宜的。一般应将结构的高宽比（H/B）控制在56。,表23 钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,钢结构房屋适用的最大高宽比 表2-4,钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高宽比 表2-5,在复杂体型的高层建筑中，如何确定高宽比

9、是比较困难的问题。一般情况，可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，但对于凸出建筑物平面很小的局部结构（电梯间、楼梯间等），一般不应包括在计算宽度之内。对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况，应根据实际情况确定合理的计算方法。对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。,3、结构体系的选用,在建筑师层出不穷的心方案面前，结构工程师必须响应挑战，不能墨守成规，而又必须稳妥可靠的受力合理、规则可行的结构体系。规则结构一般指：体型（平面和立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚

10、度、承载力和质量分布均匀、无突变。实际工程设计中，要使结构方案规则往往比较困难，有时会出现平面或竖向布置不规则的情况。但无论采用何种结构体系，都应使结构：具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；对可能出现的薄弱部位，在设计中应采取有效措施，增强其抗震能力；宜具有多道防线，避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受水平风荷载、地震作用和重力荷载的能力。,重庆万豪国际金融中心建筑平面为方形对称，立面规整，位于重庆市解放碑，建成后为西南第一高楼。因规划变更等原因，先后经过两次设计，两次设计的结构选型各有特点。,图2-33 重庆万豪国际金融中心,第一次设计：地下5层，

11、地上74层，总高319.8m，标准层平面尺寸41m41m，高宽比为7.8，为我国最高的全钢结构。结构体系为框架-核心筒，外框为钢框架，内筒为钢框架支撑结构构成的桁架筒。结构设计主要目标之一是保证适宜的侧向刚度和使用者的舒适条件。为此，采取的措施是：设置了四道伸臂钢桁架和环带腰桁架作为加强层，可改善周期及位移25%。经计算，第一周期T1=8.09s，较长，最大层间位移=1/420；在顶部设置制振水箱，经计算可减少风荷载下位移的1/3；地下5层到8层采用钢骨混凝土柱及梁，增加了结构刚度；核芯筒中部分采用了偏心支撑，提高了结构延性。,第二次设计：地下5层，地上78层，总高352.7m，平面尺寸46m

12、46m，高宽比为7.6，为钢-混凝土混合结构。结构体系为混合框架-混凝土核芯筒结构，外框40层以下采用钢骨混凝土叠合柱，40层以上采用钢管混凝土柱，直径为1400600，内筒采用混凝土核芯筒。设置了四道伸臂桁架和环带腰桁架作为加强层。经计算，第一周期T1=7.30s，最大层间位移=1/688。,（a）(b)图2-34 结构布置（a）钢结构标准层；（b）混合结构标准层,经验算，在罕遇地震作用下，全钢结构及混合结构的主要竖向承重构件均未屈服，仅部分梁及支撑发生屈服，可以保证大震不倒的性能目标。第二次设计侧向刚度比第一次设计有较大提高。工程第一次设计后钢结构安装到地上8层时拆除，后仍在原位置按第二次

13、设计进行重新建设。,二、楼盖结构1楼盖结构选型高层建筑的楼面体系可看成二维的整体构件。在竖直方向，它通过抗弯起着支承楼面和屋面荷载的作用；在水平方向，它起着隔板和连接竖向构件的作用，并成为抗侧力体系中的一部分。,图2-35 楼盖的主要结构形式（a）肋梁楼盖；（b）井式楼盖；（c）无梁楼盖；（d）密肋楼盖,肋梁楼盖由梁和板组成，梁的网格将楼板划分为一个一个的板块，通常为矩形板块。每个板块由周边的梁支承，即楼面荷载由板块传递到梁，再由梁传到柱或墙等竖向承重构件（竖向结构体系）。按照梁格边长的长宽之比，肋梁楼盖又分为单向板肋梁楼盖和双向板肋梁楼盖。,单向板楼盖,双向板楼盖,井式楼盖中两个方向梁的截面

14、相同，且梁的网格基本接近正方形，即板块均为双向板。通常，两个方向梁将板面荷载直接传递给结构周边的墙或柱，中部一般不设柱支承，其跨越的平面空间较大。,无梁楼盖是将楼板直接支承于柱上，荷载由板直接传给柱或墙，柱网尺寸一般接近方形。无梁楼盖的结构高度小，楼板底面平整，支模简单，但楼板厚度大、用钢量较大。因为楼板直接支承于柱上，板柱节点处受力复杂，柱的反力对楼板来说相当于集中力，容易导致楼板的冲切破坏。,密肋楼盖是采用密排布置的小梁（称为肋），由于肋的间距很小，楼板厚度可以做得很薄，一般公3050mm厚，因此楼板重量较轻，有较好的经济性。,表26 高层建筑楼盖结构选型,图2-36 刚性与柔性楼盖,在钢

15、结构的高层建筑中，最常用的楼盖结构是在主、次钢梁上铺设压型钢板，然后在压型钢板上面浇筑轻质混凝土的钢-混凝土组合楼盖体系。它的最大优势是楼盖的自重轻。,图2-37 西尔斯大厦楼盖体系（a）桁架楼盖平面图；（b）复合桁架组件,在大跨度的高层建筑中，采用钢桁架来取代实腹梁是很经济的。虽然桁架的结构高度要比实腹梁高，但由于通风管道等能很方便地从桁架的结构高度（即斜腹杆之间的空隙）内穿越，而不用在桁架的下面再预留空间。所以其所需要的层间结构高度不见得比采用实腹钢梁的大。,2、竖向荷载传递原则楼面结构的一项重要功能是将竖向荷载分配传递到楼板周边的竖向承重构件上。,图2-38 交叉梁的荷载传递（a）集中荷

16、载下的交叉梁；（b）短向L1梁的受力；（c）长向L2梁的受力,（a）（b）（c）,根据两个梁跨中交叉点坚向挠度的变形协调条件有 由此可得代入跨中位置的受力平衡方程P1+P2=P，可以得到,两个荷载传递原则：荷载沿短跨方向的传递大于沿长跨方向的传递，且随长短跨比的增大，荷载沿短跨方向梁传递的荷载与沿长跨方向梁传递的荷载之比P1/P2迅速增长，这就是荷载最短路径传递原则。荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，两个方向荷载传递比例与两个方向梁的抗弯刚度基本成正比，即荷载按刚度分配原则。,（a）（b）图2-39（a）EI1=EI2时，P1/P和P2/P随跨度比L1/L2的变化；（b）L1=L2

17、时，P1/P和P2/P随抗弯刚度比EI1=EI2的变化,两条重要结论：楼板短跨方向及楼面结构刚度较大方向的竖向承重构件将承担较大的竖向荷载，对主要竖向承重构件应予加强，并控制轴压比，以保证结构在水平力作用下具备必要的延性变形能力。通过调整楼板跨度和楼面结构刚度来调整竖向荷载在竖向承重构件中的分配，使抗倾覆力矩较大的竖向构件承受较多的竖向荷载，这样就能以预压力来平衡（或减小）倾覆力矩所产生的轴向拉力，结构受力更趋均匀合理。,3、水平刚度构造要求在高层建筑结构计算中，一般都假定楼板在自身平面内刚度无限大，在水平荷载作用下楼盖只有刚性位移而不变形，楼板的刚性可保证建筑物的空间整体性能和水平力的有效传

18、递。所以在构造设计上，要使楼盖具有较大的平面内刚度。,图2-40 楼盖刚度对剪力墙地震作用分配的影响,基础承托房屋的全部重量和外部作用力，并将其传到地基；抗震房屋的基础直接受到地震的作用，并将地震作用传到上部结构，使结构产生震动。基础底面积的大小、基础的形式和埋深，取决于上部结构的类型、重量、作用力和地基土的性质。,三、基础形式,图2-41 高层建筑结构基础（a）箱形基础；（b）筏形基础；（c）桩基础,柱下条形基础,十字交叉条形基础,筏板基础,桩基础,单桩承台,双桩承台,三桩承台,第三节 结构总体布置原则,结构的总体布置包括平面布置和竖向布置两部分，合理的结构布置对于高层建筑的受力特别是抗震作

19、用起着决定作用；高层建筑结构的总体布置应综合考虑建筑使用功能、建筑美观、结构安全及经济合理性和施工技术以及场地选择、基础形式、变形缝的设置与处理等因素。,一、结构的平面布置,1、结构平面形状高层建筑按外形的不同可以分为板式和塔式两大类。塔式是指平面的长度和宽度（指房屋外轮阔的总长和总宽）相近的建筑，如圆形、方形、正多边形、L/B不大的矩形等。板式是指房屋宽度较小，但长度较大的建筑。,图2-42 不规则平面示例,图2-44 角部重叠和细腰形的结构平面及连接部位楼板的加强,角部重迭或细腰形的平面图形，在中央部位形成狭窄部分，在地震中容易产生震害，尤其在凹角部位，因为应力集中容易使楼板开裂、破坏，不

20、宜采用。如采用，这些部位应采取加大楼板厚度、增加板内配筋、设置集中配筋的边梁、配置45o斜向钢筋等方法予以加强。,平面形状过于狭长的建筑物在地震时，由于两端的地震波输入有相位差而容易产生不规则的振动。因为它不符合楼板在平面内无限刚性的假定，楼板具有的高阶振型在柔而细长的平面中影响较大。在实际工程中，L/B在6、7度抗震设计时最好不超过4；8、9度抗震设计时最好不超过3。为了增大短方向的抗侧刚度，避免一字形建筑，可以将建筑平面做成折线形或曲线形。,图2-1 长条形平面的高振型,图2-45 曲线形或折线形结构平面（a）上海华亭宾馆（总高90m）；（b）北京昆仑饭店（总高99.9m）,(a）(b)(

21、c)图2-46 L形平面结构的局部扭转(a)高振型；(b)扭转变形；(c)端部加强措施,平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振动而引发凹角处破坏，例如L形、T形、H形的平面，即使总体平面对称，高阶振型还是会引起局部扭转。因此，一般不宜采用突出部分过长的平面布置，外伸段较大时可在其端部设置较大的剪力墙或井筒，以减少突出部分端部的侧向位移。在实际工程中最好控制l/b不大于1。,例1-4 结构的平面布置已知：拟建于8度区、II类场地上的高度为60m的框架-剪力墙结构，其平面布置有四个方案，各平面示意如下图所示（长度单位：m）；该建筑竖向体型无变化。问：仅从结构布置方面考虑，比较方案的合理性？,图2

22、-47 平面布置四个方案,方案A：，可以。方案B：，不可。方案C：方案D：细腰形，不可以。,2、平面扭转效应结构平面布置应减少扭转的影响。国内、外历次大地震震害表明，平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭刚度太弱的结构，其震害严重。国内一些复杂体型高层建筑振动台模型试验结果也表明，扭转效应会导致结构的严重破坏。对结构的扭转效应从位移比和周期比两个方面加以控制。,图2-48 平面扭转不规划图例,（1）位移比控制位移比的目的是限制结构平面布置的不规则性，避免质心与刚心存在过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。,图2-49,当1.8后，max/min急剧增大呈发散状态，整个结构变形受力不均匀

23、性急剧增大，结构易在地震作用下被“一点突破”而引发破坏，结构抗震性能较差。,A级高度高层建筑宜满足，应满足；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑宜满足，应满足。,（2）周期比控制周期比的目的是限制结构的抗扭刚度不能太弱。当结构扭转为主的第一自振周期Tt为平动为主的第一自振周期T1之比接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应会明显增大。,图2-50 r/u Tt/T1关系曲线,图中 Tt结构扭转为主的第一自振周期；T1结构平动为主的第一自振周期；u质心水平位移；e/r偏心率；扭转角；r扭转响应；e偏心距；r结构回转半径。,Tt/T1小于0.5，则相对扭转振动效应一般较小，即使结构的

24、刚度偏心较大，偏心距e达到0.6r，其相对扭转变形值r/u亦仅为0.2。当周期比Tt/T1大于0.85以后，相对扭振效应值r/u急剧增加。即使刚度偏心很小，偏心距e仅为0.1r，相对扭转变形值r/u亦可达0.25；当周期比接近1时，相对扭转变形值r/u可达0.5。当结构扭转为主的第一自振周期Tt为平动为主的第一自振周期T1之比接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应会明显增大。,结构以扭转为主的第一自振周期Tt与以平动为主的第一自振周期T1之比应符合下列规定：A级高度高层建筑：Tt/T1 0.9B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑：Tt/T1 0.85如周期比Tt/T1不满足本条

25、规定的限值时，应调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。,3、楼板凹凸与开洞为改善房间的通风、采光等性能，高层建筑的楼板经常有较大的凹入或开有较大面积的洞口。楼板开口后，楼盖的整体刚度减弱，结构各部分可能出现局部振动，降低了结构的抗震性能。,当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响，楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。,图2-51 楼板净宽度要求示意图,l2不宜小于0.5l1，a1+a2不宜小于

26、0.5l2且不宜小于5m，a1和a2均不应小于2m，开洞面积不宜超过楼面面积的30%。,艹形、井字形等外伸长度较大的建筑，当中央部分楼、电梯间使楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，将楼电梯间周边的剩余楼板加厚，并加强配筋。外伸部分形成的凹槽可加拉梁或拉板，拉梁宜宽扁放置并加强配筋，拉梁和拉板宜每层均匀设置。楼板开大洞削弱后，宜采取以下构造措施予以加强：加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率；采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋；洞口边缘设置边梁、暗梁；在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。,设置拉梁a，为美观也可以设置厚度为250300mm的拉板，拉梁、拉板内配置受拉钢筋；增设不上人的外

27、挑板或可以使用的阳台b，在板内配置双层双向钢筋，每层、每方向配筋率可取0.25%。,图2-52 井字形平面建筑,二、结构的竖向布置从结构受力及对抗震性能要求而言，高层建筑结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、连续，不应突变。在实际工程中，往往由于建筑需要或使用要求，出现一些竖向不规则建筑。这些建筑由于抗侧力结构（框架、剪力墙和筒体等）沿竖向布置不当或侧向刚度突然改变，或采用悬挂、悬挑结构等，使结构的抗震性能降低。,(a)(b)(c)(d)(e)(f),图2-53 对抗震不利的结构竖向布置(a)体形收进；(b)多塔型；(c)错层；(d)悬挂结构；(e)悬挑结构；(f)框支转换,1、结

28、构竖向体形震害经验表明，结构的侧向刚度沿竖向突变，结构沿竖向出现外挑或内收等，均会使某些楼层的变形过分集中，出现严重破坏甚至倒塌。高层建筑的竖向体型宜规则、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，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。理论分析及试验研究结果表明，当结构上部楼层相对于下部楼层收进时，收进的部位越高，收进后的水平尺寸越小，其高振型地震反应越明显；当结构上部楼层相对于下部楼层外挑时，结构的扭转效应和竖向地震作用效应明显。,当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1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B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的0.75倍

29、；当结构上部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0.9倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。,图2-54 结构竖向收进和外挑示意,2、侧向软弱层抗震设计的高层建筑结构，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%。否则，水平地震作用下结构的变形会集中于侧向刚度小的下部楼层而形成结构刚度柔软层，出现严重震害。,图2-55 沿竖向侧向刚度不规则（有柔软层）,抗侧力结构层间受剪承载力的突变将导致薄弱层出现严重破坏甚至倒塌。为防止结构出现薄弱层，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80

30、%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的75%。,图2-56 承载力突变,汶川地震中，底部软弱层破坏，建筑整体减少一层。,结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，其楼层侧向刚度和承载力可能与其下部楼层相差较多，形成刚度和承载力突变，使结构顶层的地震反应增大很多，所以应进行详细的计算分析，并采取有效的构造措施。如用弹性动力时程分析进行补充计算、沿柱子全长加密箍筋、大跨度屋面构件要考虑竖向地震作用效应等。,3、竖向传力构件底层或底部若干层取消一部分剪力墙或柱子或中部楼层剪力墙中断等，造成结构竖向抗侧力构件上下不连续，形成局部

31、柔软层或薄弱层。抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。,汶川地震中，框支结构底层坍塌。,高层建筑设置地下室，可利用土体的侧压力防止水平力作用下结构的滑移、倾覆，减轻地震作用对上部结构的影响；还可降低地基的附加压力，提高地基的承载能力。震害经验也表明，有地下室的高层建筑，其震害明显减轻。因此，高层建筑宜设地下室，而且同一结构单元应全部设置地下室，不宜采用部分地下室，地下室应有相同的埋深。,例1-6 结构的竖向布置已知：某一拟建于8度区，II类场地的框-剪结构房屋，高度为72m，其平面为矩形，长40m，在建筑物的宽度方向有3个方案，如图2-57所示（单位：m）。问：仅从结构布置相对合理角度

32、考虑，选择最合理的方案。解：根据，可知方案A：，可以方案C：，但外挑使房屋抗侧刚度下小、上大，计算时，需考虑竖向地震作用影响。最合理结构方案为方案A。,图2-57 建筑物的宽度方向的3个方案,三、变形缝的设置,在结构总体布置中，降低地基沉降、温度变化和复杂体型对结构的不利影响的措施，除了采用调整平面形状与尺寸，加强构造措施，设置后浇带等方法外，还可以采用设置沉降缝、伸缩缝和防震缝，将结构分成若干平面形状简单、刚度均匀分布的独立结构单元。沉降缝、伸缩缝和防震缝通称为变形缝。,1、伸缩缝建筑结构通常为超静定结构，温度变化时会发生热胀冷缩，在结构内部产生温度应力。当建筑物的长度超过一定限度，下部结构

33、温差变化较小且受到很强的约束，其伸缩变形较小，而上部结构直接受到日照的作用而伸缩变形较大。,（a）（b）（c）图2-58 裂缝（a）屋盖裂缝；（b）内纵墙裂缝；（c）横墙裂缝,当二者伸缩程度相差较大时，就会在结构中引起较大的内力，严重时可能使构件开裂。建筑平面变化较多、结构类型变化较大时，还会进一步加重建筑物因热胀冷缩而产生的开裂。新浇混凝土在硬化的过程中会发生收缩，当结构受到很强的约束而不能白由变形时也可能引起结构开裂。,图2-59 北京昆仑饭店地下室墙控制缝,为预防这些情况的发生，一种做法是沿建筑物长度方向每隔一定距离或结构变化较大处预留缝隙，以释放这种内应力。这种为避免温度变化或混凝土收缩在结构中产生过大内力而设置的缝隙就称为伸缩缝或温度缝。伸缩缝要求将建筑物的墙体、楼盖和屋盖等基础顶面以上的部分全部断开，基础部分因受温度变化影响较小而不需要断开。伸缩缝的最大间距，应根据不同的建筑材