多層及高層鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)培訓(xùn)講義.ppt

第5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,我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：10層及10層以上的住宅建筑和高度大于24m的其他民用建筑房屋定義為高層建筑，29層的住宅建筑和高度不大于24m的其他建筑定義為多層建筑。 超過100m的無論住宅還是其他民用建筑均稱為超高層建筑。,高層的定義,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615層， 非地震區(qū)為1520層。 施工工藝 現(xiàn)澆整體式、預(yù)制裝配式和裝配整體式。,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30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1525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 筒體體系是由剪力墻體系和框架剪力墻體系演變發(fā)展而成，是將剪力墻或密柱框架圍合成一個(gè)或多個(gè)封閉的筒體，以筒體承受房屋的大部分或全部豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。 筒體體系剛度大，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,5-2 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，可分為現(xiàn)澆式框架、裝配式框架和裝配整體式框架三種形式。 （二）框架結(jié)構(gòu)布置 在框架結(jié)構(gòu)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。根據(jù)框架樓板布置方案和荷載傳遞線路的不同，框架的布置方案可分為：橫向框架承重方案、縱向框架承重方案、縱橫向框架混合承重方案。,一、框架結(jié)構(gòu),承重框架的布置方案有以下三種：,(a) (b) (c) (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、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，它們分別承受縱向和橫向水平荷載。除裝配式框架外，一般可將梁、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)算簡圖和內(nèi)力圖 (a)計(jì)算簡圖；(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?？蚣芰旱目刂平孛媸橇旱目缰薪孛婧土憾酥ё孛妫缰薪孛娈a(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)力主要是彎矩M和軸力N?？蚣苤目刂平孛媸侵纳稀⑾露私孛?，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。,四、現(xiàn)澆框架抗震構(gòu)造要求 （1）框架抗震設(shè)計(jì)一般概念 1）震害 柱的震害重于梁，柱頂?shù)恼鸷χ赜谥?，角柱的震害重于?nèi)柱，短柱的震害重于一般柱。 2）抗震等級(jí) 將框架柱分為4個(gè)抗震等級(jí)，其中一級(jí)抗震要求最高。 （2）框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施,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。,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，箍筋宜選用不低于HRB335級(jí)鋼筋。 3.鋼筋錨固 縱向受力鋼筋最小抗震錨固長度的選用： 上式中為縱向受拉鋼筋的最小錨固長度，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)配置兩根通長的縱向鋼筋， 一、二級(jí)框架不應(yīng)少于214，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212；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。,框架節(jié)點(diǎn),3.梁的箍筋,表7-1 梁端箍筋最大間距、最小直徑和加密區(qū)長度,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， 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)長度,注:d為縱筋的最小直徑,h為矩形截面的長邊尺寸,Hn為柱的凈高，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)?，框架梁上部縱向鋼筋應(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，但鋼筋的錨固長度應(yīng)滿足相應(yīng)的縱向受拉鋼筋抗震錨固長度 。,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)。在墻肢中，其彎矩和剪力均在基底部位達(dá)到最大值，因此基底截面是剪力墻設(shè)計(jì)的控制截面。 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。,四、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施 1.混凝土的強(qiáng)度 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，如圖所示。 （2）構(gòu)造邊緣構(gòu)件 ，如圖所示 。 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，如圖所示。 （3）連梁的配筋構(gòu)造,剪力墻分布筋（雙層）,(a) (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、平面形狀變化處以及恒載較大的部位。縱向剪力墻宜布置在單元的中間區(qū)段內(nèi)，當(dāng)房屋縱向較長時(shí)，不宜集中在房屋的兩端布置縱向剪力墻。（why？）,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。,一、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),(a) (b) (c) (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