建筑結(jié)構(gòu)-高職4.0

第四章多層及高層鋼筋混凝土房屋4.1常用結(jié)構(gòu)體系4.2常用結(jié)構(gòu)體系的抗震構(gòu)造

多層及高層的定義《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002將10層及10層以上或房屋高度大于28m的建筑物定義為高層建筑，2~9層且高度不大于28m為多層建筑。1972年召開(kāi)的國(guó)際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為以下四類：世界最高的高層建筑是位于阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)迪拜的哈利法塔，建成于2010年1月，共160層，總高828米。5.1常用結(jié)構(gòu)體系一、框架結(jié)構(gòu)由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)等承重構(gòu)件組成。主要由梁、柱組成的框架來(lái)承受豎向和水平荷載作用的結(jié)構(gòu)體系。適用于地震區(qū)6～15層、非地震區(qū)15～20層的建筑，廣泛應(yīng)用于各類建筑中。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

平面布置靈活、可形成較大的空間，結(jié)構(gòu)自重較輕。側(cè)向剛度較小，受水平荷載作用時(shí)的橫向變形較大，因此使用高度受到限制。框架結(jié)構(gòu)體系（一）框架結(jié)構(gòu)類型按照施工方法的不同，框架結(jié)構(gòu)主要分為現(xiàn)澆整體式、裝配式和裝配整體式三種形式。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，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。1、橫向框架承重由橫向主梁和柱組成主要承重框架，樓板沿縱向布置，支承在橫向主梁上。結(jié)構(gòu)的橫向剛度較大。2、縱向框架承重由縱向主梁和柱組成主要承重框架，樓板沿橫向布置支承在縱向主梁上。結(jié)構(gòu)的橫向剛度較小。3、縱橫向框架混合承重縱、橫兩個(gè)方向的梁同時(shí)承擔(dān)樓面荷載，兩個(gè)方向的梁截面都比較大。結(jié)構(gòu)的縱、橫向剛度都比較大。1、框架結(jié)構(gòu)的荷載框架結(jié)構(gòu)承受的荷載作用包括豎向荷載和水平荷載（主要包括風(fēng)荷載和地震作用）。

豎向荷載：包括結(jié)構(gòu)自重、樓（屋）面活荷載、雪荷載、屋面積灰荷載和施工檢修荷載等。風(fēng)荷載：因?yàn)轱L(fēng)的作用，在建筑物的迎風(fēng)面產(chǎn)生風(fēng)壓力，在背風(fēng)面產(chǎn)生風(fēng)吸力。

地震作用：一般在抗震設(shè)防烈度6度以上時(shí)需要考慮。（二）框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)2、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空間結(jié)構(gòu)體系。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，常忽略結(jié)構(gòu)的空間聯(lián)系，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析和計(jì)算。橫向框架和縱向框架分別承受陰影范圍內(nèi)的水平荷載，豎向荷載需按樓蓋結(jié)構(gòu)布置方案確定。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)。a、橫向框架b、縱向框架框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖3、框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力

（1）豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖（2）水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖(a)直線錨固(b)向內(nèi)彎折錨固(c)向外彎折錨固（三）現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（1）頂層中間節(jié)點(diǎn)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)(a)直線錨固(b)90°彎折錨固（3）中間層端節(jié)點(diǎn)

(a)直線錨固(b)90°彎折錨固(c)節(jié)點(diǎn)外錨固（4）中間層中間節(jié)點(diǎn)主要由鋼筋混凝土墻體承受豎向和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻體系的適用高度可達(dá)30層，應(yīng)用于住宅、旅館等開(kāi)間較小的高層建筑。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)剪力墻體系具有剛度大，整體性好，抗震性能好，對(duì)承受水平荷載有利，可使用滑模等先進(jìn)施工工藝等優(yōu)點(diǎn)。但由于橫墻較多、間距較密，使得建筑平面的空間布置不夠靈活。二、剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)體系框支-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻的鋼筋網(wǎng)整截面剪力墻整體小開(kāi)口墻聯(lián)肢墻壁式框架1、剪力墻結(jié)構(gòu)的基本概念根據(jù)墻體的開(kāi)洞大小和截面應(yīng)力的分布特點(diǎn)，剪力墻可分為四類：①

整截面剪力墻（不開(kāi)洞或洞口面積小于墻體總面積的15%）；②

整體小開(kāi)口剪力墻（洞口面積超過(guò)墻體總面積的15%，但洞口較小，剪力墻整體性較好）；③聯(lián)肢剪力墻（開(kāi)洞規(guī)則且洞口面積較大）；④壁式框架（開(kāi)洞多且面積大，受力接近于框架）。2、剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)（1）墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)中的墻肢處于受壓、受彎和受剪的狀態(tài)。（2）連梁剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁承受彎矩、剪力的作用，屬于受彎構(gòu)件。（1）材料

鋼筋混凝土剪力墻中，混凝土強(qiáng)度等級(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)鋼筋。（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)小于140mm，且不應(yīng)小于樓層高度的1/25。3、剪力墻的一般構(gòu)造要求（3）墻身分布鋼筋的連接構(gòu)造(a)丁字節(jié)點(diǎn)(b)轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)(c)墻體水平鋼筋連接(沿高度每隔一根錯(cuò)開(kāi)搭接)剪力墻水平分布鋼筋在墻體端部配筋連接構(gòu)造在框架體系中加設(shè)剪力墻，主要由框架承受豎向荷載，由剪力墻承受水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。廣泛應(yīng)用于辦公樓、賓館等公用建筑，建筑層數(shù)一般宜小于25層。結(jié)構(gòu)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)。三、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架-剪力墻結(jié)構(gòu)布置原則在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻應(yīng)沿平面的主軸方向布置，并遵循“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)置在建筑物的端部附近、樓（電）梯間、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?？蚣?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)(a)剪力墻的變形(b)框架的變形(c)框架-剪力墻的變形(d)框架-剪力墻的協(xié)同變形在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于框架和剪力墻之間的變形協(xié)調(diào)作用，使結(jié)構(gòu)沿高度方向的水平變形得到調(diào)整，剪力墻的剛度較大，承擔(dān)了70%～90%的剪力。（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。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0.2%，直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于300mm，并應(yīng)至少雙排布置。各排分布鋼筋間應(yīng)設(shè)置直徑不小于6mm，間距不大于600mm的拉筋進(jìn)行拉結(jié)。（2）剪力墻周邊應(yīng)設(shè)置梁（或暗梁）和端柱圍成邊框。（3）剪力墻的水平分布鋼筋應(yīng)全部錨入邊框柱內(nèi)，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于la（或laE）。（4）剪力墻內(nèi)的洞口周邊應(yīng)按要求進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。（二）框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求筒體結(jié)構(gòu)由剪力墻或加密柱和剛度較大的橫梁圍成一個(gè)或多個(gè)封閉的筒體或框筒，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。廣泛應(yīng)用于寫(xiě)字樓等超高層公共建筑。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)筒體體系因?yàn)閯偠却?，可形成較大的內(nèi)部空間，因此平面布置比較靈活。筒體結(jié)構(gòu)體系的分類框架-筒體筒中筒成束筒5.2常用結(jié)構(gòu)體系的抗震構(gòu)造一、建筑抗震的基本知識(shí)地震是指由于人工爆破、礦山開(kāi)采、工程活動(dòng)以及火山爆發(fā)、地殼的運(yùn)動(dòng)所引起的地面震動(dòng)。

地震震級(jí)表示地震本身能量大小的一種度量，通常用里氏震級(jí)來(lái)表示。

地震烈度是指某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度，我國(guó)使用12度烈度表劃分。2008年5月12日汶川大地震照片汶川大地震中倒塌的建筑物（震級(jí)每相差1.0級(jí)，地震能量大約相差30倍）名稱發(fā)生時(shí)間震級(jí)死亡人數(shù)唐山大地震1976.7.28里氏7.8級(jí)24萬(wàn)多人四川（汶川）大地震2008.5.12里氏8.0級(jí)約7萬(wàn)人東日本大地震2011.3.11里氏9.0級(jí)1萬(wàn)4千多人曾經(jīng)發(fā)生的大地震（例）地震所造成的傷亡和損失主要是由于建筑物的破壞而導(dǎo)致的，因此，提高建筑物的抗震性能，對(duì)于確保建筑物的安全使用具有重要意義。1、抗震設(shè)防的依據(jù)一個(gè)地區(qū)在一定時(shí)期（我國(guó)取50年）內(nèi)在一般場(chǎng)地條件下按一定的概率（我國(guó)取10％）可能遭遇到的最大地震烈度稱為基本烈度?？拐鹪O(shè)防烈度是指按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。一般取基本烈度。2、建筑抗震設(shè)防分類建筑根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。3、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是指衡量抗震設(shè)防要求的尺度，由抗震設(shè)防烈度和建筑使用功能的重要性確定。4、抗震設(shè)防的目的抗震設(shè)防目標(biāo)：小震不壞、中震可修、大震不倒。建筑抗震概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和要求：（1）場(chǎng)地和地基的要求；（2）建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；（3）結(jié)構(gòu)體系的要求。二、框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造（一）框架結(jié)構(gòu)抗震的一般規(guī)定延性框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固。

（1）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)

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。（2）鋼筋種類

框架梁、柱中的受力鋼筋宜選用HRB335和HRB400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laE的取用：一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)laE=1.15la三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)laE=1.05la四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)laE=1.0lala：縱向受拉鋼筋最小錨固長(zhǎng)度。（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)，且接頭面積百分率不應(yīng)超過(guò)50%。（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）框架梁的構(gòu)造措施（3）梁的箍筋注：d為縱向鋼筋的直徑；hb為梁截面高度。梁端箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度、箍筋的最大間距和最小直徑抗震等級(jí)箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度(mm)（取較大值）箍筋最大間距(mm)（取最小值）箍筋最小直徑(mm)一2hb，500hb/4，6d，10010二1.5hb，500hb/4，8d，1008三1.5hb，500hb/4，8d

，1508四1.5hb，500hb/4，8d

，1506（三）框架柱的構(gòu)造措施（1）柱截面尺寸柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱直徑不宜小于350mm；柱的剪跨比λ宜大于2，截面的長(zhǎng)邊和短邊之比不宜大于3。（2）柱中縱向鋼筋

①柱中縱向鋼筋宜對(duì)稱配置；②當(dāng)截面尺寸大于400mm時(shí)，縱向鋼筋間距不宜大于200mm；③柱中全部縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)滿足下表規(guī)定，同時(shí)每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%；④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%；⑤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%。框架柱的全部縱向鋼筋的最小配筋百分率（%）類別抗震等級(jí)一二三四邊柱、中柱1.00.80.70.6角柱、框支柱1.21.00.90.8框架柱縱筋連接構(gòu)造

在綁扎搭接接頭中，縱筋搭接長(zhǎng)度不得小于ll（ll=

la，

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：焊接時(shí)不得小于500mm且不小于35d，機(jī)械連接時(shí)為35d，搭接時(shí)不得小于600mm。柱中縱筋直徑或根數(shù)變化時(shí)的連接構(gòu)造柱箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度、箍筋最大間距和最小直徑抗震等級(jí)箍筋最大間距(mm)(取較小值)箍筋最小直徑(mm)箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度(mm)(取較大值)一6d,10010h,Hn/6,500(D,Hn/3,500)二8d,1008三