多层与高层钢筋混凝土建筑结构

多层与高层钢筋混凝土建筑结构 9.1多层及高层建筑结构体系9.1.1　高层建筑结构的特点（１）在相同的建筑场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，可以解决城市用地紧张和地价高涨的问题。（２）在建筑面积与建筑场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层能提供更多的空闲地面，作为绿地和休息场地，美化环境。（３）从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。（４）但高层建筑太多，太密集，也会对城市带来热岛效应，太多的玻璃幕产生光污染。 （５）在结构受力特性方面，水平荷载在高层建筑分析和设计中起重要作用，且设计和计算均复杂。 9.1.2　高层建筑结构分类高层建筑按照材料来分，有钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构。钢筋混凝土造价低，材料防火性好；刚度大，侧移小，而且可塑性好，容易满足建筑造型的要求。钢材强度高，韧性大，易于加工。混合结构有两种组合方式：①结构构件采用钢骨混凝土或钢管混凝土构件。②部分抗侧力结构用钢构件，另一部分采用钢筋混凝土构件。 9.1.3　高层建筑的结构体系１．框架结构框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接组成承重体系的房屋建筑结构。它是由水平承重构件（各层的楼盖即梁、板）和竖向承重构件（柱）组成的空间结构体系。框架结构的特点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间，需要时可用隔断分隔成小房间，或拆除隔断改成大房间。 ２．剪力墙结构利用建筑物钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载的结构，称为剪力墙结构。在这种结构体系中，墙体同时也作为维护及房间分隔构件。 ３．框架—剪力墙结构框架—剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构；若两个方向的剪力墙围成筒体（如电梯间、电梯间和竖向管道的通道），就形成框架—筒体结构，二者统称为框架—剪力墙结构。 ４．筒体结构５．各种结构体系适用的最大高度和适用高度范围 9.2　框架结构9.2.1　结构布置１．柱网布置 ２．框架结构承重体系（１）横向承重体系（２）纵向承重体系（３）混合承重体系 ３．框架结构房屋变形缝的设置变形缝分为伸缩缝、沉降缝和抗震缝三种。当有下列情况之一时应考虑设置沉降缝：１）土质条件变化较大处；２）地基基础处理方法不同处；３）房屋平面形状变化的凹角处；４）房屋高度、重量、刚度有较大变化处；５）新建部分与原有建筑结合处。 9.2.2　框架结构梁、柱的截面尺寸及计算简图１．梁、柱截面尺寸２．框架结构的计算简图框架结构房屋是由横向和纵向框架组成的空间结构，通常近似地按两个方向的平面框架分别计算，计算简图用梁、柱的轴线表示，柱轴线取各自的形心线。 9.2.3　框架结构荷载１．竖向荷载竖向荷载包括恒载——梁、板、柱自重和构造做法自重。活载——包括楼面活荷载、屋面均布活荷载。２．风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按下列公式计算：wｋ＝βｚμｓμｚw０式中：wｋ——风荷载标准值（ｋＮ／ｍ２）；βｚ——风振系数；μｓ——风荷载体型系数；μｚ——风压高度变化系数。 9.2.4　框架结构的内力计算１．竖向荷载作用下框架内力计算２．水平荷载作用下框架内力计算 9.3　剪力墙结构9.3.1　剪力墙的类型、受力特点１．整体墙凡墙面门窗等开孔面积不超过墙面面积１５％，且孔间净距及孔洞至墙边的净距大于孔洞长边尺寸时，可以忽略洞口的影响，按整体墙计算。２．小开口整体墙如果不满足整体墙的条件，为小开口整体墙。小开口整体墙的墙肢内力具有如下特点：（１）正应力在整个截面上基本上是直线分布的，局部弯矩不超过整体弯矩的１５％；（２）在大部分楼层上，墙肢弯矩不应有反弯点。 ３．双肢剪力墙和多肢剪力墙开有一排较大洞口的剪力墙叫双肢剪力墙，开有多排较大洞口的剪力墙叫多肢剪力墙。４．壁式框架开有更大一些规则洞口的剪力墙，称为壁式框架。由于连梁刚度很大，而墙肢刚度较弱，已接近框架的受力特性。 9.3.2　剪力墙结构的结构布置１．平面布置矩形、Ｌ形和Ｔ形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置。２．竖向布置（１）剪力墙应在整个建筑的竖向延续，中间楼层不应中断。剪力墙部连续会造成刚度突变，对抗震不利。（２）顶层取消部分剪力墙时，其余剪力墙应在构造上予以加强。（３）底层取消部分剪力墙时应设置转换层。 （４）为避免刚度突变，剪力墙的厚度应按阶段变化，每次厚度减小宜为５０～１００ｍｍ。厚度变化时宜两侧同时内收。（５）剪力墙洞口宜上下对齐，并列布置，这样传力直接，受力明确。 9.3.3　剪力墙的构造要求１．剪力墙的数量２．剪力墙厚度 9.4框架—剪力墙结构9.4.1　框架—剪力墙结构布置１．剪力墙的数量２．剪力墙的布置（１）平面布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则。（2）周边是指剪力墙尽可能靠近结构外围布置，可以加强结构的抗扭作用。（３）剪力墙应贯通全高，使结构上下刚度连贯而均匀。门窗洞口应尽量做到上下对齐，大小相同。 （４）剪力墙布置的位置。剪力墙宜布置在竖向荷载较大处、平面形状变化处、楼电梯间处。（５）剪力墙的长度不宜太长，总高度与长度之比宜大于２。（６）剪力墙的最大间距。 9.4.2　框架—剪力墙结构的受力特点（１）框架—剪力墙结构是由框架和剪力墙两种不同的结构组成，而这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。（２）框架—剪力墙结构在水平力作用下，由于框架和剪力墙协同工作，在下部楼层剪力墙担大部分剪力，而在上部框架承担剪力较纯框架多些。（３）框架—剪力墙结构在水平力作用下，框架上下各楼层的剪力比较均匀，梁柱的弯矩值变化较小，使得梁柱构件规格少，有利于施工。 （４）框架—剪力墙结构，由延性较好的框架，抗侧力刚度较大的剪力墙和有良好性能的连梁所组成，具有多道设防，是一种抗震性能很好的结构体系。 9.4.3　构造要求１．剪力墙的厚度不应小于１６０ｍｍ，且不应小于层高的１／２０，其混凝土等级宜与边柱相同。２．有边柱但边梁做成暗梁时，暗梁的高度取墙厚的２倍，暗梁的配筋按框架梁的构造要求设置。３．边柱的配筋应符合一般框架柱的配筋规定；４．剪力墙端部的纵向受力钢筋应配置在边柱截面内。 ５．抗震设计时剪力墙水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25％，并应双排布置，拉筋间距不应大于600ｍｍ。６．剪力墙的水平钢筋应全部锚入边柱内，锚固长度不应小于lａ（非抗震）和lａＥ（抗震）。 9.5筒体结构9.5.1　概述筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒，由剪力墙围成的筒体称为实腹筒，在实腹筒的墙上开出许多规则排列的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒。筒体的四壁是由竖杆和斜杆形成的桁架组成，则成为桁架筒。筒中筒结构是上述筒体单元的组合，通常由实腹筒做内核心筒，框筒或桁架筒作外筒，两个筒共同抵抗水平荷载。束筒体系是将两个以上框筒排列在一起成束状，称为束筒。 9.5.2　筒体结构的受力性能和工作特点１．筒体的主要特点是在水平力作用下是空间受力，可看成是固定于基础上的箱形悬臂构件，它就像竹子一样，比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。２．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。理想筒体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹板框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是不均匀分布。 9.5.3　筒体结构的布置（１）以方形、圆形平面为好。（２）可用对称性的三角形或人字形。（３）外框筒柱的柱距以不大于3.0ｍ为好。（４）矩形平面时，长宽比不宜大于1.5ｍ。（５）四角的柱子宜加大，截面比中间柱大２～３倍。（６）筒体结构只有在细高的情况下才能近似于竖向悬臂箱形截面梁，发挥其空间整体作用。（７）裙梁的截面，宜采用窄而高的梁。 谢谢！