建筑结构基础知识简介-多层及高层钢筋混凝土房屋

多层及高层钢筋混凝土房屋1.了解框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构及筒体结构的概念及组成；上述四种结构体系的适用范围；

2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体式框架的含义及其优缺点；

3.掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常用层高、变形缝的设置要求。教学目标：

关于多层与高层建筑的界限，各国有不同的标准。我国不同标准也有不同的定义：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002（以下简称《高规》）以10层及10层以上或高度大于28m的房屋为高层建筑，2~9层且高度不大于28m为多层建筑。《民用建筑设计通则》JGJ37-87和《高层民用建筑设计防火规范》均以10层及10层以上或高度大于24m的房屋为高层建筑。目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。

高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起来的，是商品化、工业化、城市化的结果。但是当建筑物高度增加时，水平力（风荷载及地震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外，结构侧向位移增加更快。高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力，抗侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。特别是在地震区，地震作用对高层建筑的威胁也比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。

下图是结构内力（V，M）、位移（Δ）与高度的关系，弯矩和位移都随高度呈指数曲线上升。结构内力、位移与高度的关系：V结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系和筒体体系等。

2.6.1框架结构体系1.概念主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接组成，一般由框架梁、柱与基础形成多个平面框架（一个框架平面称为榀）作为主要的承重结构，若干榀框架再由联系梁联系起来，形成一个空间结构体系。1常用结构体系2.6.1框架结构2.特点将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。3.优点：

（1）建筑平面布置灵活、空间划分方便，易于满足生产工艺和使用要求；（2）具有较高的承载力和较好的整体性。4.缺点：框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小，水平位移大的特点，属于柔性结构。

5.应用广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等。框架结构的适用高度为6～15层，非地震区也可建到15～20层。

6.异形柱框架的概念柱截面为L形、T形、Z型或十字形（图2.6.2）的框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为180～300mm。2.6.2

异形柱框架的优点:柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平整，便于布置。

缺点：但其抗震性能较差。

适用范围：一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑。2.6.2剪力墙体系1.概念由纵向和横向钢筋混凝土墙体互相连接作为竖向承重和抵抗侧力的结构称为剪力墙结构。剪力墙实质上是固结于基础的钢筋混凝土墙片，具有很高的抗侧移能力。因其既承担竖向荷载，又承担水平荷载—剪力，故名剪力墙。一般情况下，剪力墙结构楼盖内不设梁，楼板直接支承在墙上，墙体既是承重构件，又起围护、分隔作用。

剪力墙体系2.优点（1）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承受水平力有利；（2）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。3.缺点剪力墙间距太小，房间划分受到较大限制，结构自重较大。4.应用一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为15～50层。

当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成部份框支剪力墙体系。

部分框支剪力墙结构属竖向不规则结构，上、下层不同结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为9度的地区不应采用。

2.6.42.6.3框架-剪力墙体系1.概念框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，

在框架结构中的适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力的体系叫做框架-剪力墙体系简称框-剪体系。2.6.52.特点框架-剪力墙体系大部分水平力由剪力墙承担，而竖向荷载主要由框架承受，因而用于高层房屋比框架结构更为经济合理；同时由于它只在部份位置上有剪力墙，因而，框架-剪力墙体系有易于分割空间（平面布置灵活）、立面易于变化、抗震性能好、侧向刚度较大等优点。

3.应用框-剪体系广泛应用于多层及高层办公楼、旅馆等建筑中。适用高度为15～25层，一般不宜超过30层。2.6.4筒体体系1.概念由剪力墙体系和框架体系演变发展而成，是将剪力墙或密柱框架围合而成一个或多个封闭的筒体（或框筒），组成承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构体系。筒体根据开孔的多少，筒体有空腹筒和实腹筒之分。2.6.6实腹筒一般由电梯井、楼梯间、管道井等形成，开孔少，因其常位于房屋中部，故又称核心筒。空腹筒又称框筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。这些横梁称为窗裙梁，梁高一般0.6～1.22m。筒体体系就是由核心筒、框筒等基本单元组成的。2.类型根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置成核心筒结构、框筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、成束筒