建筑構(gòu)造之樓蓋選型PPT課件

.,1,高層建筑樓蓋,樓蓋結(jié)構(gòu)形式肋梁樓蓋無梁樓蓋疊合板樓蓋壓型鋼板組合樓蓋,.,2,結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介,側(cè)重具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計教育問題：缺乏與總體系目標有關(guān)的基本知識，強調(diào)部分而不是總體,構(gòu)件教育方法,.,3,總體設(shè)計思想,側(cè)重總體空間形式結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計教育的優(yōu)點：提供一種總體思路去學習結(jié)構(gòu)概念和體系，并將它們應(yīng)用于建筑設(shè)計中，整體決定構(gòu)件,加利福尼亞州某劇場的構(gòu)思,.,4,水平體系與結(jié)構(gòu)總體的相互關(guān)系,方案階段一：設(shè)計者應(yīng)能把基本設(shè)計方案概念化，總體分析整個結(jié)構(gòu)的荷載抗力關(guān)系，提出所需要的分體系及并預(yù)估基本分體系的相互關(guān)系初步設(shè)計階段二：分層次證明相互作用的分體系的可行性，并確定其主要尺寸設(shè)計過程的最后階段三：具體設(shè)計所有分體系的構(gòu)件和連接、構(gòu)造詳圖,整體性假設(shè),分體系基本形式,（1）結(jié)構(gòu)作用的層次,.,5,三維結(jié)構(gòu)方案構(gòu)思,例,.,6,二維結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,.,7,把建筑形式視為空間結(jié)構(gòu)時，看水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)置的必要性,四片豎向薄板連接成敞口筒,板太薄時，會被壓屈,.,8,受荷薄板邊緣的橫向剛度很小，易向里局部彎曲，受剪薄板向內(nèi)扭曲，對面薄板發(fā)生很小變形,增加頂端截面剛性，將荷載分配到兩片受剪的豎向分體系,.,9,影響樓屋蓋體系的因素,建筑空間功能所要求的開間大小及其跨度的長寬比活荷載的大小規(guī)劃設(shè)計所限定的結(jié)構(gòu)層間容許高度所需對結(jié)構(gòu)總體系整體剛度的貢獻大小允許的邊支承條件,.,10,高層結(jié)構(gòu)樓蓋布置,平板或無梁樓板（flatplate）體系梁-板（slabandbeam）體系主-次梁（joistandgirder）體系雙向密肋或井字梁（waffle）體系空間桁架體系（spacetrusssystem）,.,11,支承在墻上平板的性能,總的設(shè)計彎矩,(1)單向（簡支）,.,12,(2)雙向（允許四角撓起）,.,13,(3)雙向（四角壓?。?.,14,(4)雙向（板與墻連接）,.,15,對于雙向作用的板，全部荷載由兩個正交方向各承受一半荷載通過板的抗剪和抗彎沿水平方向傳給墻，并通過墻直接傳到基礎(chǔ)假設(shè)墻的剛度很大，能阻止邊緣板帶向下位移用剛度很大的梁代替墻時，體系的整體作用和設(shè)計方法與墻支承類似,雙向受力板的受力特征,.,16,剛度很大的梁近似于理想支承狀態(tài),雙向板梁必須設(shè)計成至少能承受跨度方向總彎矩的一半,單向板梁必須承受跨中的全部彎矩,.,17,有梁板和無梁板受力狀態(tài)比較,梁在一個方向承受全部彎矩時的單向板受力狀態(tài),（1）有梁簡支板的受力狀態(tài),.,18,（2）無梁簡支雙向板的受力狀態(tài),.,19,（3）支承在等間距柱網(wǎng)上的大平板,板的整體抗彎在兩個正交方向同時和同樣出現(xiàn),.,20,柱上板帶和跨中板帶,單開間板帶的荷載分配,.,21,板-梁體系,（1）單向板-梁體系,用于一個方向為大跨度時,.,22,支座負彎矩,跨中正彎矩,初步設(shè)計內(nèi)力分析建議,.,23,梁和板結(jié)合成一體形成T形梁共同抵抗彎矩作用,.,24,（2）雙向板-梁體系,.,25,1）結(jié)構(gòu)特點所有梁的跨度和剛度都相等。應(yīng)考慮兩個方向的抗彎這是一種剛度較大的雙向板，每個方向的總荷載和彎矩由每個方向的梁及其相應(yīng)的板來共同承擔，梁和板分擔的比例取決于梁和板的相對剛度結(jié)構(gòu)性能實際上界于剛性邊支承和無邊支承的結(jié)構(gòu)特性之間,.,26,2）雙向板-梁體系初步設(shè)計假定每個方向的跨中2/3板帶約承擔總彎矩的1/3，梁約承擔該方向總彎矩的2/3梁的設(shè)計可以考慮與板的組合作用，也可以不考慮，但T形梁能承受更多的總荷載和彎矩對板的設(shè)計，跨中板帶是決定性的,.,27,（3）雙向密肋-板樓蓋體系,井字梁,.,28,雙向密肋體系的性能與平板相似一個開間的整個寬度范圍實際上都參與承受荷載，且靠近或通過柱的梁要比離柱較遠的梁分擔更多的荷載，故常將緊靠支承柱的梁設(shè)計成剛度比較大施工圖設(shè)計時，應(yīng)對雙向密肋體系作彈性分析，以確定不同梁的實際承載比例初步設(shè)計時，可假定：如果一個開間里所有梁的剛度都接近相等，他們所分擔的荷載也都相同；如果沿柱帶的梁剛度只比離柱較遠的梁大12倍，則它們所分擔的荷載至少是后者的兩倍；如果這些梁的剛度非常大，那么它們所分擔的荷載將會更多（3/4）,.,29,雙向密肋體系,對象：無邊支承、由正交密肋所構(gòu)成的樓蓋荷載傳遞：沿兩正交方向同時作用，雙向密肋的梁格構(gòu)是一種雙向網(wǎng)格使用條件：柱網(wǎng)開間接近正方形，L1/L21.5最大優(yōu)勢：經(jīng)濟適用跨度是四種體系中最大的，平均混凝土折算厚度也是所有體系中最小的，不用吊頂受力性能：當每跨內(nèi)有4根或以上的密肋時，樓蓋的整體性能和彎矩分配接近于平板樓蓋。,.,30,.,31,肋梁樓蓋尺度與適應(yīng)范圍,雙向密肋樓蓋普通砼適于9m以下，預(yù)應(yīng)力砼12m以下肋梁間距0.91.5m肋梁高1/201/30，肋寬150200mm單向密肋樓蓋跨度不大于6m肋梁間距500700mm肋梁高1/181/20，肋寬80120mm,.,32,（4）豎向支承構(gòu)件周圍的沖剪,柱上平板,.,33,板的局部加厚提高抗沖切能力,柱上梁,柱上密肋板填實,.,34,平板體系,（1）混凝土無梁平板的鋼筋布置,.,35,鋼筋混凝土是兩種材料之間的一種被動結(jié)合，因為只有結(jié)構(gòu)撓曲變形到一定程度后鋼筋才開始起作用預(yù)應(yīng)力混凝土使這兩種材料達到主動結(jié)合，以控制應(yīng)力、平衡荷載和減少撓度。憑借預(yù)應(yīng)力束的曲率效應(yīng)，預(yù)應(yīng)力束將承擔很大部分直接傳給支座的荷載，從而可以消除絕大部分的沖切剪力。,.,36,鋼筋混凝土彎曲到一定程度后鋼筋才開始起作用,.,37,預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力筋的抗彎是主動的,.,38,對于跨度為7.210.5m的預(yù)應(yīng)力混凝土平板，板厚可按45的跨高比取，即取200mm板內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線沿兩個正交方向呈拋物線鋪設(shè)使拋物線預(yù)應(yīng)力束的向上分力能平衡百分之百的板自重恒載為0.225kN/m39=45kN/m,200mm,30,140,9m,30,.,39,板內(nèi)的鋼筋束沿兩個方向呈拋物線鋪設(shè)，所以常規(guī)的設(shè)計方法是對每一個方向的鋼筋束都施加足夠的預(yù)應(yīng)力，使其向上分力能平衡板的自重。,建議,.,40,建議,試驗表明，雙向預(yù)應(yīng)力混凝土平板的抗彎強度和剪切強度受總的預(yù)應(yīng)力筋的承載能力和非預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量及其所鋪設(shè)的位置所控制，而不受預(yù)應(yīng)力筋的分布位置所控制必須有一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在柱上板的剪切周邊內(nèi)雙向無梁樓板結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋的最佳布置方法是將計算板帶所需的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)，在一個方向形成帶狀集中布置在柱上及柱子兩邊的板帶中，在另一個方向則均勻布置兩個正交方向至少應(yīng)該有兩根預(yù)應(yīng)力筋布置在柱上板的剪切周邊內(nèi),.,41,無梁樓蓋體系,所占有的結(jié)構(gòu)空間高度在所有體系中最?。ňC合效益不錯），施工最方便，水密性好對結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻在所有體系中是最小的混凝土平均折算厚度比主-次梁和雙向密肋體系大，與同等跨度的雙向梁-板體系相當,.,42,由于預(yù)應(yīng)力平托板或錐形柱帽起著加腋的作用，故能使預(yù)應(yīng)力混凝土平板的使用跨度增大至10.513.7m,.,43,.,44,無梁樓蓋尺度,無柱帽樓板厚:（1/361/30)L2L2為短邊長,最小板厚150mm有柱帽樓板厚:（1/401/33)L2L2為短邊長,最小板厚150mm空心無梁樓板厚（1/301/20)L2L2為短邊長,樓板最小厚度250mm,.,45,普通肋梁樓蓋體系,1）單向板-梁樓蓋2）雙向板-梁樓蓋3）現(xiàn)澆梁板共同作用的設(shè)計概念,.,46,1）單向板-梁樓蓋,1221m,7.510.5m,69m,4.56m,某一方向梁所承擔的板面荷載小于或總荷載的20%,h1/30L,.,47,2）雙向板-梁樓蓋,例題：某機場候機樓樓蓋的內(nèi)力分析,圖為12m12m柱網(wǎng)開間的無梁平板和梁-板式樓板用SAP分析得到的單向彎矩圖,板厚h1/40L2,.,48,無梁樓板的最大正、負彎矩峰值都在柱軸線上,無梁樓板和雙向板-梁樓蓋的彎矩,.,49,3）現(xiàn)澆梁板共同作用的設(shè)計概念,現(xiàn)澆樓板的共同作用增加了框架梁的截面剛度（EI）提高了梁端負屈服彎矩的承載力梁柱形成的框架作用對框架側(cè)向剛度的影響現(xiàn)澆梁板的共同作用對框架的內(nèi)力、變形及自振周期的影響,.,50,4）主-次梁體系,主-次梁體系的特點缺點：相對于平板和雙向密肋體系，結(jié)構(gòu)高度大相對于平板和雙向板-梁體系，模板制作復雜,.,51,優(yōu)點平均折算厚度小，可與雙向密肋一樣，重量較輕開間大，對于預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋可達（912）m（13.518）m承載力大，活荷載可達1020kN/mm2對框架結(jié)構(gòu)的整體剛度貢獻比平板和雙向密肋大得多結(jié)構(gòu)受力清楚，傳力途徑簡單明確,.,52,5）柱網(wǎng)與主、次梁的合理布局,荷載傳遞途徑：單向板次梁主梁柱設(shè)計要點：結(jié)構(gòu)空間高度越小越好主、次梁受力所需的結(jié)構(gòu)高度宜相同,.,53,.,54,柱網(wǎng)宜設(shè)計成矩形（短跨為主梁，短跨與長跨的比例小于0.75較經(jīng)濟）主、次梁的剛度（主梁的彎曲變形控制在次梁彎曲變形的（1/21/3）內(nèi)）抗扭剛度的要求（邊跨主梁）,.,55,以長跨為主梁的主-次梁樓蓋存在的問題,主、次梁的截面高度相差懸殊，因而增加了層高和建筑物的總高度主梁的豎向變形加大，作為次梁的支座的剛性和穩(wěn)定性相對較差樓蓋混凝土的平均折算厚度增大，材料用量和結(jié)構(gòu)自重相應(yīng)加大預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的用量增多，費用增大,.,56,邊支承縱向框架梁的設(shè)計要求邊支承框架應(yīng)具有較大的整體剛度，避免在地震或風荷載作用下產(chǎn)生過大的變形，以保證單向密肋的平面外穩(wěn)定要求邊支承框架梁具有足夠的抗彎剛度，以控制單向密肋的跨中彎矩和撓度在合理的范圍內(nèi)。要求具有足夠的抗扭剛度來約束密肋端部的轉(zhuǎn)動，設(shè)計成梁的寬度稍大于柱截面寬度框架梁的截面接近方形，梁柱的線剛度比為23,.,57,平面或空間桁架組合樓蓋,1）主-次桁架體系類似于主-次梁體系,.,58,2）空間桁架,每一根腹桿對兩個方向的上下弦同時起著對角斜撐的作用,.,59,雙向空間桁架體系的幾種布置方案,單開間（支承在四個角柱上）,懸臂式,.,60,帶懸臂的開間,矩形（單向）,.,61,有邊支承的單開間,帶懸臂的有邊支承單開間,.,62,實例希爾斯大樓的樓蓋結(jié)構(gòu)：方形框筒開間為22.86m22.86m，框筒柱距為4.572m，桁架截面高度1016mm，跨高比為22.5。在平面桁架上鋪設(shè)壓型鋼板，然后澆筑140mm厚的輕質(zhì)混凝土樓面，形成平面桁架-混凝土組合樓蓋。,.,63,.,64,復合桁架組件,.,65,空間桁架-混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu),Cat