9結(jié)構(gòu)概念體系

獨(dú)立思考、學(xué)以致用1

重點(diǎn)內(nèi)容回顧

當(dāng)橋梁的跨度很大時(shí)，為什么要采用斜拉

懸索混合體系？

當(dāng)橋梁跨度很大時(shí)，單純采用懸索橋會(huì)使主

鋼纜拉力過大，錨碇處理困難，因此提出斜

拉-懸索混合體系2

重點(diǎn)內(nèi)容回顧

薄殼是由殼面和（）構(gòu)成的

邊緣構(gòu)件3

重點(diǎn)內(nèi)容回顧

圓形的索網(wǎng)體系和薄殼穹頂都需要環(huán)梁作

為屋面的邊界，二者的環(huán)梁在受力狀態(tài)上

有什么不同？

索網(wǎng)體系環(huán)梁受壓，薄殼穹頂?shù)沫h(huán)梁受

拉，通常需要施加預(yù)應(yīng)力4系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：基本概念

一棟建筑，不同樓層有不同的功能要求

上下層的柱網(wǎng)差距比較大

在結(jié)構(gòu)布置不同的樓層間設(shè)置轉(zhuǎn)換層

轉(zhuǎn)換層可以看成是上部墻、柱的基礎(chǔ)

轉(zhuǎn)換層可以是厚板、大梁、箱梁、桁架等

轉(zhuǎn)換層可以利用一個(gè)或幾個(gè)樓層高度，相

當(dāng)于一根巨大的梁

設(shè)置轉(zhuǎn)換層后應(yīng)注意避免使上下層的剛度

相差太大，地震時(shí)容易破壞5

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：框支剪力墻6

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：底框磚混7

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：轉(zhuǎn)換層類型8

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

系-9桁架轉(zhuǎn)換層

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

系-10世貿(mào)中心斜柱轉(zhuǎn)換層

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：拱式轉(zhuǎn)換層11

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義

框架：統(tǒng)稱，單層或多層

排架：一般為單層，梁柱節(jié)點(diǎn)鉸接12框架、排架和剛架

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義

剛架：一般為單層，梁柱節(jié)點(diǎn)剛接13框架、排架和剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-14兩鉸門式剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-15三鉸門式剛架：相當(dāng)于懸臂梁對(duì)接

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義16現(xiàn)澆混凝土門式剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-17鋼結(jié)構(gòu)門式剛架構(gòu)成

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-18鋼結(jié)構(gòu)門式剛架

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點(diǎn)剛接措施19設(shè)加勁肋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點(diǎn)剛接措施20加斜撐

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點(diǎn)剛接措施21加腋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點(diǎn)剛接措施22加節(jié)點(diǎn)板

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

豎向體系的功能

系-23

將水平體系傳來(lái)的力傳至基礎(chǔ)

具有足夠的抗側(cè)移剛度，以抵抗水平荷載

約翰.漢考克大廈，湖點(diǎn)大廈：風(fēng)吹壞玻璃

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計(jì)算長(zhǎng)度

桿件的計(jì)算長(zhǎng)度相當(dāng)于荷載

下桿件彈性變形曲線的半波

長(zhǎng)

獨(dú)立柱的計(jì)算長(zhǎng)度L01=

2h24

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計(jì)算長(zhǎng)度

豎向荷載作用下排架側(cè)

移很小

上端鉸接，下端固接

排架柱的計(jì)算長(zhǎng)度

L02=

0.7h25

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計(jì)算長(zhǎng)度

框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度與橫

梁剛度有關(guān)

橫梁剛度很小時(shí)，與排

架相同L03=

0.7h

橫梁剛度很大時(shí)，相當(dāng)

于兩端固接，L03=

0.5h

故真實(shí)情況中

0.5h＜

L03＜

0.7h26

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

獨(dú)立柱像懸臂梁一樣工作

排架柱頂部鉸接，無(wú)約束

固端彎矩:M

1

=M2=(H/2)×

h

柱頂側(cè)移:Δ

1=Δ

2=

(

H/2

)×

h3

/

3EI27

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

框架柱在水平力作用下，

柱頂轉(zhuǎn)角受到橫梁約束

柱對(duì)橫梁作用一個(gè)力矩，

使橫梁中產(chǎn)生彎矩和剪力

橫梁對(duì)柱有一個(gè)反向力矩，

使柱內(nèi)形成反彎點(diǎn)，從而

減小了柱的計(jì)算長(zhǎng)度

橫梁剛度越大，此反向力

矩也越大28

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

反彎點(diǎn)上部取隔離體：梁剪力引起柱軸力，

形成力偶Vd

反彎點(diǎn)下部取隔離體：反彎點(diǎn)處彎矩為0

固端彎矩：M3=H/2

×h1＜M1=M2=

H/2

×h29

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

橫梁剛度越大，橫梁剪力(柱軸力)也越大，可以抵消更多的傾覆力矩

當(dāng)

EI

=∞，柱頂沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于一個(gè)可以側(cè)移的固定端，柱的反彎點(diǎn)位于柱高中點(diǎn)

固端彎矩

M4=(H/2)×h/2

，為

獨(dú)立柱的一半

柱頂側(cè)移=兩段懸臂短柱側(cè)移30之和:

Δ4=2×

(H/2)×(h/2)3/3EI

=

Δ1/4

，即剛度增加到4倍

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

實(shí)際工程中，橫梁剛度不可能∞

用橫梁和柱的線剛度（

i

=

EI/L）比λ

=

ib

/ic來(lái)描述橫梁對(duì)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束程度

λ≥4時(shí)

，可近似認(rèn)為橫梁已能可靠地約束

節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，按EI=∞處理，稱為“完全框

架作用”

完全框架作用將使柱內(nèi)彎矩減半，使框架

的抗側(cè)移剛度提高到獨(dú)立柱的四倍31

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

自覺作業(yè)（寫在紙上，不用提交）：

根據(jù)上面的講述內(nèi)容概括出什么是“框架

作用”，什么是“完全框架作用”

語(yǔ)言表達(dá)能力訓(xùn)練32

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：框架作用應(yīng)用33紐約維拉扎諾海峽大橋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：框架作用應(yīng)用將框架轉(zhuǎn)90o，利用框架作用提高懸挑結(jié)構(gòu)的剛度。34懸挑框架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增設(shè)內(nèi)柱

柱的抗側(cè)剛度成倍增加

橫梁縮短，更接近于剛性橫梁35

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-36帕臺(tái)農(nóng)神殿的密柱是為了形成框架作用嗎？

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增設(shè)橫梁

與柱鉸接的橫梁不產(chǎn)生彎矩，沒效果

與柱剛接的橫梁使柱出現(xiàn)多個(gè)反彎點(diǎn)，減

小了柱的計(jì)算長(zhǎng)度，減小框架側(cè)移37增設(shè)橫梁→完全框架作用（減弱）

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：增強(qiáng)框架作用38

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-39工程中的大量應(yīng)用

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增大柱截面，柱的抗側(cè)剛度成三次方增加

增加柱截面后，框架作用減弱

梁柱截面同時(shí)增大40增大梁柱截面

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

單層框架

多層多跨框

架

框筒

開口剪力墻

實(shí)體剪力墻41框架到剪力墻的轉(zhuǎn)換

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻類型

系-

整體墻，與懸

臂柱類似

帶很小開口的

整體墻，只在

開口處有應(yīng)力

集中，仍與懸

臂柱類似

小開口整體墻42

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻類型

系-

聯(lián)肢墻，相當(dāng)

于截面很大的

多層框架

組合整體墻，

相當(dāng)于兩根懸

臂柱之間設(shè)橫

梁鉸接

壁式框架，相

當(dāng)于帶剛域的

框架43

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：砌體

8層（08）→7層

粘土磚禁用，以

蒸壓灰砂磚，陶

粒混凝土砌塊等

代替

砌體結(jié)構(gòu)幾乎沒

有抗拉能力，抗

震能力差→圈梁、

構(gòu)造柱44

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)

系-

橫墻承重，縱橫向剛度

較均勻，布置受限

縱墻承重，大開間，橫

向剛度不好

內(nèi)框架，抗震性能更不

好，10抗震規(guī)范已不再

推薦使用45

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國(guó)內(nèi)

內(nèi)18層46上海南園小區(qū)，哈爾濱阿繼科技園小區(qū)

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國(guó)外

外28層47拉斯維加斯Excalibur

hotel

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國(guó)外

外28層48拉斯維加斯Excalibur

hotel

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：配筋砌塊49

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-

屋架和柱鉸接，對(duì)吊車和不均勻沉降不敏感

預(yù)制構(gòu)件，施工速度快

平面內(nèi)計(jì)算，平面外設(shè)支撐50

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-51

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-52

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-53板、梁、柱構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-

由于框架作用，框架比獨(dú)立柱剛度增大

梁柱均受彎，高,不能建太高鋼混框架≤60m54系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

上海國(guó)際飯店

24層，78m

鋼框架結(jié)構(gòu)

解放初國(guó)內(nèi)最

高55

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-56鋼框架結(jié)構(gòu)≤110m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系：最高框架？57橫濱標(biāo)志大廈296m

芝加哥偉基河畔南311號(hào)293m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：平面內(nèi)外剛度

平面外剛度很

小，常忽略

縱橫向均需設(shè)

置一定數(shù)量的

剪力墻

盡可能縱橫相

關(guān)58

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：適用高度59一般情況下≤140m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實(shí)例60廣州白云賓館，33層115m，1976

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實(shí)例61北京國(guó)際飯店，31層104m，1987

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實(shí)例62曲線外形，提高抗傾覆能力

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實(shí)例63上海華亭飯店

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實(shí)例64剪力墻主要沿徑向布置

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻

柱：截面高寬比

≤4

短肢剪力墻，截

面厚度≤300mm，

4＜hw

/

bw≤8

（墻肢長(zhǎng)度/墻

厚）

普通剪力墻hw

/

bw＞865短肢剪力墻布置靈活→小高層住宅

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻66短肢剪力墻住宅

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻

墻肢短，剛度小，

僅適用于小高層

要求有一半以上

數(shù)量的普通剪力

墻67

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：構(gòu)成

框架布置靈活

剪力墻剛度大

二者結(jié)合形成

框剪體系

一般≤130m68

懸臂柱在均布水形

僅考慮彎曲變形型向上變形越大線時(shí)，變形曲線越向上變形越小第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系系-

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：彎曲型與剪切型剪切型平荷載作用下

變彎曲時(shí)，變形曲線越曲變

僅考慮剪切變形

形曲線69

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：剪力墻彎曲變形

一般情況，剪力

墻的高寬比較大

剪切變形和彎曲

變形相比較小

剪力墻的變形曲

線是彎曲型

低矮剪力墻的變

形曲線是什么類

型的？

70

系-71

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：框架剪切變形

在水平荷載作用下，框架

中的桿件（梁、柱）以彎

曲變形為主

層間剪力從上到下逐漸增

大，各層剛度接近，所以

層間變形從上到下也逐漸

增大

變形曲線是剪切變形框架的總體剪切變形是由各個(gè)桿件的彎曲變形引起的

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：彎剪型變形

框架和剪力墻通過樓蓋連接在一起，因?yàn)闃前逶谄矫鎯?nèi)的剛度很大，二者變形協(xié)調(diào)

變形曲線的為彎剪型

框架更強(qiáng)，更象剪切型；剪力墻更強(qiáng)，更象彎曲型。72

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：協(xié)同工作73

結(jié)構(gòu)底部框架

側(cè)移大，剪力

墻側(cè)移小，剪

力墻拉框架

結(jié)構(gòu)頂部剪力

墻側(cè)移大，框

架側(cè)移小，剪

力墻推框架

總框架與總剪力墻之間的內(nèi)力分布

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：樓蓋剛度

樓蓋是協(xié)調(diào)框架和剪力墻變形的載體，必須具有足夠的平面內(nèi)剛度（現(xiàn)澆、裝配整體）

保證橫墻間距不過大74

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：多道設(shè)防

鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻剛度較大，承擔(dān)80%左右的地震剪力

框架剛度也不宜過小，承擔(dān)20%的地震剪力

地震時(shí)，形成連梁→剪力墻→框架“三道防線”75

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：多道設(shè)防76墻都開裂了，可見是垃圾工程？

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：開豎縫剪力墻

鋼框架-砼剪力墻結(jié)構(gòu)

中，剪力墻剛度過大

→承擔(dān)絕大多數(shù)的水

平荷載，甚至在風(fēng)荷

載作用下開裂

開豎縫減小剛度

提高剪力墻的延性：

剪切破壞→彎曲破壞77

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：內(nèi)藏鋼板支撐

鋼板支撐在節(jié)點(diǎn)處與

鋼框架焊接，預(yù)制混

凝土墻板與鋼框架留

縫

風(fēng)荷載：鋼板支撐發(fā)

揮作用，剛度不過大

罕遇地震：混凝土剪

力墻發(fā)揮作用，提供

剛度78

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：開豎縫剪力墻

北京：京城大

廈

182m，52層

鋼框架--內(nèi)藏鋼

板支撐剪力墻

結(jié)構(gòu)79

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：剪力墻集中布置

剪力墻集中布置在中部

外圍辦公區(qū)，中部交通區(qū)80

形-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的剛度和變形

提高剛度的方法

獨(dú)立剪力墻，豎向的兩

片墻平面外受彎，抗彎

能力可以忽略不計(jì)

連成筒體后，豎向的兩

片墻承受拉壓力，因?yàn)?/p>

力臂很大，所以效果明

顯

縱橫向剪力墻之間的連

接構(gòu)造很重要81

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

上海希爾頓酒

店

鋼框架-混凝土

核心筒82

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-83

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-84箱型截面柱、工字鋼梁

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

樓板配筋

樓板模板

鋼梁支撐85壓型鋼板

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-86樓蓋系統(tǒng)

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

南京：金陵

飯店

框架-核心筒

37層

110m

83年中國(guó)最

高樓87

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框筒

系-

密柱深梁框

架形成筒體：

框筒

靠柱軸力抵

抗傾覆彎矩88

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框筒

系-

臺(tái)北世界貿(mào)

易中心

38層，146m

鋼筋混凝土

框筒89

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

筒中筒

系-

外部框筒

內(nèi)部剪力墻

核心筒

＞200m高的

建筑多采用

這種類型90

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

筒中筒

香港康樂中