建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖-教學(xué)ppt-作者-周暉-主編-第七章-多層與高層

1、《建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與識(shí)圖》,2009年10月,機(jī)械工業(yè)出版社,目錄,第7章 多層及高層鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu),§7-1 多層與高層結(jié)構(gòu)體系,我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002，以 下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）以10層及10層以上或高度大于28m的房屋為 高層建筑，2~9層且高度不大于28m為多層建筑。 《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（JGJ37-1987）和《高層民用建筑 設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB5

2、0045-1995）均以10層及10層以上或高度 大于24m的房屋為高層建筑。,高層的定義,聯(lián)合國(guó)教科文組織建議：1972年按高層建筑的層數(shù)和高度分為四類：,,,一、框架結(jié)構(gòu)體系(由梁柱組成框架來承受垂直和水平荷載的 受力體系) 特點(diǎn) 平面布置靈活、可形成較大的空間；抵抗水平荷載的能力差，抗震性能差，框架結(jié)構(gòu)的適用高度地震區(qū)為6～15層， 非地震區(qū)為15～20層。

3、施工工藝 現(xiàn)澆整體式、預(yù)制裝配式和裝配整體式 。（如圖7-1所示 ）,框架結(jié)構(gòu),,特點(diǎn)：剪力墻體系具有抗側(cè)剛度大，整體性好，整齊美觀，抗震性能好，利于承受水平荷載，并可使用滑模、大模板等先進(jìn)施工方法施工等眾多優(yōu)點(diǎn)，但由于橫墻較多、間距較密，使得建筑平面的空間較小。剪力墻體系的適用高度為15～50層，常用于住宅、旅館等開間較小的高層建筑。（如圖7-2所示）,三、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系,特點(diǎn)：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的

4、側(cè)向剛度較大，抗震性較好，具有平面布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于辦公樓和賓館等公共建筑中，框架-剪力墻體系的適用高度為15～25層，一般不宜超過30層（如圖7-3所示 ）,二、剪力墻結(jié)構(gòu)體系,剪力墻體系,框支-剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻鋼筋網(wǎng),框架-剪力墻,四、筒體結(jié)構(gòu)體系 由單個(gè)或多個(gè)筒體所組成的空間結(jié)構(gòu)體系。一般由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體成為豎向懸臂箱形梁，或由加密柱和剛度較大的裙梁形成框

5、架筒。筒體體系因?yàn)閯偠却?，可形成較大的內(nèi)部空間且平面布置靈活，廣泛應(yīng)用于寫字樓等超高層公共建筑。,框架-核心筒 筒中筒 成束筒,,束筒,,,,,,§7-2 框架結(jié)構(gòu),（一）框架結(jié)構(gòu)類型 框架結(jié)構(gòu)按照施工方法的不同，可分為全現(xiàn)澆式框架、半現(xiàn)澆式框架、裝配式框架和裝配整體式框架四種形式。（二）框架結(jié)構(gòu)布置 在框架結(jié)構(gòu)

6、體系中，主要承受樓面和屋面荷載的梁稱為框架梁，而另一方向的梁稱為連系梁。樓蓋的荷載可傳遞到縱、橫兩個(gè)方向的框架上，其中框架梁和柱組成主要承重框架，連系梁和柱組成非主要承重框架。若采用雙向板，則縱、橫框架都是承重框架。,,一、框架結(jié)構(gòu),承重框架的布置方案有以下三種：,(a) (b) (c)圖7-6 筒體結(jié)構(gòu) (a)橫向布置方案； (b)縱向布置方案； (c)縱橫向混合布置方案,二

7、、框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)（一）框架結(jié)構(gòu)承受的荷載 框架結(jié)構(gòu)承受的作用包括豎向荷載、水平荷載和地震作用。 （二）框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架結(jié)構(gòu)是由橫向框架和縱向框架組成的一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)中為簡(jiǎn)化起見，常忽略結(jié)構(gòu)的空間聯(lián)系，將縱向、橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析和計(jì)算，如圖7-7（a）所示，它們分別承受縱向和橫向水平荷載，分別承受陰影范圍內(nèi)的水平荷載，如圖7-7（b）所示。除裝配式框架外，一般可

8、將梁、柱節(jié)點(diǎn)看成剛性節(jié)點(diǎn)，認(rèn)為柱固結(jié)于基礎(chǔ)頂面，所以框架結(jié)構(gòu)多為高次超靜定結(jié)構(gòu)，如圖7-7（c）（d）所示。,圖7-7 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算單元,（三）框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力 1.豎向及水平荷載及作用下的內(nèi)力,圖7-8 豎向及水平荷載下框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖 (a)計(jì)算簡(jiǎn)圖；(b) 豎向荷載下框架的內(nèi)力圖；(c)水平荷載下框架的內(nèi)力圖,2.控制截面及內(nèi)力組合（1）框架梁 梁的內(nèi)力主要為彎矩M和剪力V

9、?？蚣芰旱目刂平孛媸橇旱目缰薪孛婧土憾酥ё孛?，跨中截面產(chǎn)生最大正彎矩（+Mmax），有時(shí)也可能出現(xiàn)負(fù)彎矩；支座截面產(chǎn)生最大負(fù)彎矩（－Mmax）、最大正彎矩（＋Mmax）和最大剪力（Vmax）。 按梁跨中的+Mmax計(jì)算確定梁的下部縱向受力鋼筋；按－Mmax、＋Mmax計(jì)算確定梁端上部及下部的縱向受力鋼筋；按Vmax計(jì)算確定梁中的箍筋及彎起鋼筋。同時(shí)須符合構(gòu)造要求。,（2）框架柱 框架柱的內(nèi)力主要是彎

10、矩M和軸力N?？蚣苤目刂平孛媸侵纳?、下端截面，其中彎矩最大值出現(xiàn)在柱的兩端，而軸力最大值位于柱的下端。一般的柱都是偏心受壓構(gòu)件。根據(jù)柱的Mmax和Nmax，確定出柱中縱向受力鋼筋的數(shù)量，并配置相應(yīng)的箍筋。,三、現(xiàn)澆框架構(gòu)造要求（非抗震設(shè)防要求）（一）一般構(gòu)造 1.框架柱,框架柱縱向鋼筋的接頭可采用綁扎搭接、機(jī)械連接或焊接連接等方式，宜優(yōu)先采用焊接或機(jī)械連接。柱相鄰縱筋連接接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，在同一截面內(nèi)的鋼筋接頭面積百分率：對(duì)于

11、綁扎搭接和機(jī)械連接不宜大于50%，對(duì)于焊接連接不應(yīng)大于50%。 圖7-9為縱筋連接構(gòu)造。在綁扎搭接接頭中，縱筋搭接長(zhǎng)度不得小于ll（ll=ξ la，ξ為搭接長(zhǎng)度修正系數(shù)，與接頭面積百分率有關(guān)），且不應(yīng)小于300mm；相鄰接頭間距：機(jī)械連接時(shí)為35d，搭接時(shí)不得小于600mm。焊接時(shí)不得小于500mm且不小于35d。當(dāng)上、下柱中縱筋的直徑或根數(shù)不相同時(shí)，其連接構(gòu)造如圖7-10所示。,圖7-9 縱筋搭接連接,圖7-1

12、0 上、下柱中縱筋的直徑或根數(shù)不相同時(shí)縱筋連接構(gòu)造,2.框架梁 框架梁除應(yīng)滿足一般梁的有關(guān)構(gòu)造規(guī)定外，在跨中上部至少應(yīng)配置212的鋼筋與橫梁支座的負(fù)彎矩鋼筋搭接，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.2la（la為縱向受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度）。 3.現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 （1）頂層中間節(jié)點(diǎn)，如圖7-11所示。,(a) (b) (c)

13、 圖7-11 頂層中間節(jié)點(diǎn)柱的縱向鋼筋錨固(a)直線錨固；(b)向內(nèi)彎折錨固；(c)向外彎折錨固,圖7-12 梁上部縱筋與柱外側(cè)縱筋在頂層端節(jié)點(diǎn)的錨固 (a) 位于節(jié)點(diǎn)外側(cè)和梁端頂部的彎折搭接接頭；(b)位于柱頂部外側(cè)的直線搭接接頭,（2）頂層端節(jié)點(diǎn)梁上部縱向鋼筋和柱外側(cè)縱向鋼筋,(a) (b) (c) 圖7-13 中間層中間

14、節(jié)點(diǎn)梁下部鋼筋的錨固 (a) 直線錨固；(b) 90°彎折錨固；(c)節(jié)點(diǎn)外錨固,（3）中間層中間節(jié)點(diǎn),(a) (b) 圖7-14中間層端節(jié)點(diǎn)梁上部鋼筋的錨固 (a) 直線錨固；(b) 90°彎折錨固,（4）中間層端節(jié)點(diǎn)，如圖7-14所示 。,（5）高層框架梁、柱縱向鋼筋在框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固和搭接,框架節(jié)點(diǎn),4.填充墻的構(gòu)造要求

15、 在框架結(jié)構(gòu)中常采用砌體填充墻起分隔作用。砌體填充墻必須與框架牢固連接，其上部與框架梁底之間必須用塊材填實(shí)；砌體填充墻與框架柱連接時(shí)，柱與墻之間應(yīng)緊密接觸。應(yīng)在墻、柱交接處，沿高度每隔若干皮磚，用26的拉結(jié)筋拉結(jié)以提高整體性能。 四、現(xiàn)澆框架抗震構(gòu)造要求 （一）一般要求,抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱和節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，混凝土等級(jí)不應(yīng)低于C30,其它各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20；在烈度9度時(shí)不宜超過C60，8度時(shí)不宜超C70

16、。,1.混凝土等級(jí),2.鋼筋種類 框架梁、柱中的受力鋼筋宜選用HRB400和HRB335級(jí)鋼筋，箍筋宜選用HPB235、HRB335和HRB400級(jí)鋼筋。 3.鋼筋錨固 縱向受力鋼筋最小抗震錨固長(zhǎng)度的選用：上式中為縱向受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度，按規(guī)范要求取用。 4.鋼筋的接頭 柱縱向受力鋼筋的接頭宜優(yōu)先采用焊接或機(jī)械連接。鋼筋接頭不宜設(shè)置在梁端和柱端箍

17、筋加密區(qū)范圍內(nèi)。當(dāng)柱每側(cè)主筋超過4根時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)或兩個(gè)以上的水平面上搭接。,5.箍筋,,箍筋須做成封閉式，端部設(shè)135°彎鉤；彎鉤端頭平直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于10d（d為箍筋直徑）；箍筋應(yīng)與縱向鋼筋緊貼；設(shè)置附加拉結(jié)鋼筋時(shí)，拉結(jié)鋼筋必須同時(shí)鉤住箍筋和縱筋。,（二）框架梁的抗震構(gòu)造要求 1.梁的截面尺寸 截面寬度不宜小于200mm，截面高寬比不宜大于4，凈跨與截面 高度之比不宜小于4。 2.梁的縱向鋼

18、筋 框架梁端截面的底面和頂面配筋量的比值，一級(jí)不應(yīng)小于0.5，二、 三級(jí)不應(yīng)小于0.3；梁的頂面和底面至少應(yīng)配置兩根通長(zhǎng)的縱向鋼筋， 一、二級(jí)框架不應(yīng)少于214，且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向 配筋中較大截面面積的1/4。三、四級(jí)框架不應(yīng)少于212；一、二級(jí)框 架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱筋直徑，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20。,3.梁的箍筋,表7-1

19、 梁端箍筋最大間距、最小直徑和加密區(qū)長(zhǎng)度,注：hb為梁截面高度；d為縱向鋼筋的直徑,2.柱中縱向鋼筋,（三）框架柱的抗震構(gòu)造要求,1.柱截面尺寸,3.柱中箍筋,柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，剪跨比 宜大于2，截面的長(zhǎng)邊和短邊之比不宜大于3。,柱中縱向鋼筋宜對(duì)稱配置；當(dāng)截面尺寸大于400mm時(shí)，縱向鋼筋間距 不宜大于200mm；柱中全部縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)滿足表7-2的規(guī)定，

20、 同時(shí)每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%；柱的總配筋率不應(yīng)大于5%，一級(jí)且 剪跨比 ≤2的柱，每側(cè)縱向鋼筋不宜大于1.2%；邊柱、角柱在地震作用組 合下產(chǎn)生拉力時(shí)，柱內(nèi)縱筋截面面積應(yīng)增加25%。,按表7-2，7-3選用。,表7-2 框架柱的全部縱向鋼筋的最小配筋百分率(%),表7-3 柱箍筋最大間距、最小直徑和加密區(qū)長(zhǎng)度,注:d為縱筋的最小直徑,h為矩形截面的長(zhǎng)邊尺寸,Hn為柱的凈高，

21、柱底指底層柱的嵌固部位。,（四）框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)應(yīng)設(shè)箍筋，箍筋的最大間距和最小直徑與柱加密區(qū)相同。柱中的縱向受力鋼筋不宜在節(jié)點(diǎn)區(qū)截?cái)啵蚣芰荷喜靠v向鋼筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點(diǎn)?？蚣芰?、柱中鋼筋在節(jié)點(diǎn)的配筋構(gòu)造參照非抗震設(shè)防要求的現(xiàn)澆框架，但鋼筋的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足相應(yīng)的縱向受拉鋼筋抗震錨固長(zhǎng)度 。,,§7-3 剪力墻結(jié)構(gòu),一、剪力墻結(jié)構(gòu)的布置 開洞剪力墻由墻肢和連梁

22、兩種構(gòu)件組成，不開洞的剪力墻僅有墻肢。根據(jù)墻面的開洞情況，剪力墻可分為四類：整截面剪力墻、整體小開口剪力墻、聯(lián)肢剪力墻和壁式框架四類，如圖7-16所示。,(a)整截面剪力墻 (b)整體小開口剪力墻 (c)聯(lián)肢剪力墻 (d)壁式框架,二、剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn) 1.墻肢 在整截面剪力墻中，墻肢處于壓、彎、剪的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)；開洞剪力墻 的墻肢處于壓（拉）、彎、剪的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)

23、。 2.連梁 剪力墻中的連梁承擔(dān)彎矩、剪力、軸力的共同作用，是受彎構(gòu)件。配筋時(shí)應(yīng)選擇內(nèi)力最大的連梁作為計(jì)算對(duì)象。通過正截面承載力計(jì)算確定連梁的縱向受力鋼筋（上、下配筋），通過斜截面承載力計(jì)算確定箍筋用量。 一般情況下，連梁常采用對(duì)稱配筋。,鋼筋混凝土剪力墻中，混凝土等級(jí)不宜低于C20。墻內(nèi)分布鋼筋和箍筋宜采用HPB235級(jí)鋼筋，縱向鋼筋可用HRB335級(jí)或HRB400級(jí)

24、鋼筋。,三、剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求,1.材料選擇,2.剪力墻的最小厚度 為保證墻體平面的剛度和穩(wěn)定性以及澆筑混凝土的質(zhì)量，混凝土剪力墻 的厚度不應(yīng)過小，應(yīng)不小于160mm及樓層高度的1/25。3.墻肢配筋構(gòu)造,（1）墻肢端部的縱向鋼筋。（2）墻身內(nèi)分布鋼筋,如圖7-18所示。（3）連梁的配筋構(gòu)造,如圖7-19所示。 （4）墻面和連梁開洞時(shí)的構(gòu)造，如圖7-20所示。,(a)丁字形節(jié)點(diǎn)

25、 (b)轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn),(c)水平鋼筋的搭接(沿高度每隔一根錯(cuò)開搭接),圖7-18 剪力墻水平分布鋼筋的連接構(gòu)造,圖7-19 采用現(xiàn)澆樓板時(shí)連梁配筋構(gòu)造 (a)樓層剪力墻連梁 (b)頂層剪力墻連梁,圖7-20 洞口補(bǔ)強(qiáng)配筋示意 (a)剪力墻洞口補(bǔ)強(qiáng) (b)連梁洞口補(bǔ)強(qiáng),剪力墻分布筋（雙層）,剪力墻水平分布鋼筋在墻體端部配筋連接構(gòu)造,四、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施 1.混凝土的強(qiáng)度

26、 剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；帶有筒體及短 肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。 2.邊緣構(gòu)件,（1）約束邊緣構(gòu)件，如圖7-21所示。 （2）構(gòu)造邊緣構(gòu)件 ，如圖7-22所示 。3.剪力墻的配筋構(gòu)造 （1）墻肢端部縱向鋼筋的構(gòu)造要求 （2）剪力墻中的分布鋼筋，如圖7-23所示。 （3）連梁的配筋構(gòu)造,(a)

27、 (b) (c) 圖7-23 剪力墻端水平分布鋼筋的錨固 (a)無翼墻時(shí)錨固 (b)無翼墻時(shí)搭接 (c)有翼墻時(shí)錨固,§7-4 框架－剪力墻結(jié)構(gòu),在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻應(yīng)沿平面的主軸方向布置，一般應(yīng)遵循“均勻、對(duì)稱、分散、周邊”的布置原則。橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ地設(shè)置在樓（電）梯間、建筑物的端部附近、平

28、面形狀變化處以及恒載較大的部位。橫向剪力墻的間距應(yīng)滿足表7-4的規(guī)定 。,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的樓蓋結(jié)構(gòu)是框架和剪力墻能夠協(xié)同工作的基礎(chǔ)，宜采用現(xiàn)澆樓蓋。,表7-4 橫向剪力墻的間距要求,注：B為樓面寬度；現(xiàn)澆部分厚度大于60mm的預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力疊合樓板可視作現(xiàn)澆板。,一、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),(a) (b) (c)

29、 (d) 圖7-24 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn) （a）剪力墻的彎曲變形；(b)框架的剪切變形；(c)框架－剪力墻的共同變形；(d) 框架－剪力墻的變形曲線,（1）剪力墻的厚度不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于樓層凈高的1/20；底部加 強(qiáng)部位的剪力墻墻厚不應(yīng)小于200mm，且不應(yīng)小于

30、樓層高度的1/16。（2）剪力墻內(nèi)豎向和水平方向分布鋼筋的配筋率均不應(yīng)小于0.20%，直徑不 應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于300mm，至少應(yīng)雙排布置。各排分布鋼筋 間應(yīng)設(shè)置直徑不小于6mm，間距不應(yīng)大于600mm的拉筋拉結(jié)。（3）剪力墻周邊應(yīng)設(shè)置梁(或暗梁)和端柱圍成邊框。梁寬不宜小于2bw（bw 為剪力墻厚度），梁高不宜小于3bw；柱截面寬度不宜小于2.5 bw，截

31、 面高度不應(yīng)小于截面寬度。邊框梁或暗梁的上、下縱筋的配筋率均不應(yīng) 小于0.2%，箍筋不應(yīng)少于6@200。,二、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造,（4）剪力墻的水平分布鋼筋應(yīng)全部錨入邊框柱內(nèi)，其錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于la （或laE）。（5）剪力墻端部的縱向受力筋應(yīng)配置在邊框柱截面內(nèi)。剪力墻底部加強(qiáng)部 位處，邊框柱內(nèi)箍筋宜沿全高加密；當(dāng)帶邊框剪力墻上的洞口緊靠邊 框