钢筋砼结构体系.ppt

东北财经大学建设管理学院 张建新,建 筑 结 构 概 论,第6章 钢筋混凝土结构体系,1,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1 建筑结构型式综述 6.2 框架结构 6.3 框架剪力墙与剪力墙结构 6.4 筒体结构 6.5 排架结构,点击直接进入,2,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1 建筑结构型式综述,6.1.1 常见的建筑结构型式,承重墙 结构,框架 结构,剪力墙 结构,框剪 结构,筒体 结构,空间 结构,3,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,2019/1/31,4,桁架结构,拱结构,悬索结构,轴心受力,空间受力,杆件系统,框架、排架,薄壁结构,梁板结构,主要受力,网架结构,上一页,下一页,5,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,刚架结构,伸臂梁结构,6,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,7,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,交叉拱,悬索,基础拉杆,倒V型支架,美国雷里竞技馆,悬索结构和拱式结构的组合,8,2019/1/31,延性,构件、结构或截面在破坏前有较大的变形及明显的破坏征兆； 宏观表现：挠度、倾斜、裂缝,脆性,与延性相反的性质； 宏观表现：突然断裂、失稳、坍塌,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,一种设计思路，不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括分析，采取相应的措施，包括：安全度、力学、材料、荷载、地震、施工、使用等的概念。,9,2019/1/31,构件刚度,构件刚度是指结构构件抵抗其自身变形的能力；,整体刚度,结构整体刚度设计是结构设计的基本工作之一； 整体刚度是指整体结构抵抗变形的能力，主要表现为抵抗风、地震等侧向作用的能力；,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,10,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,随着建筑物高度的增加，侧向作用逐步成为主要影响因素，对结构抗侧移刚度要求越来越高； 多层建筑物的侧向变形以剪切为主，变形量小；高层建筑物的侧向变形以弯曲为主，变形量大；,低层、多层建筑,剪切变形,侧向作用,高层建筑,侧向作用,侧向弯曲,11,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,尺度均衡的体型有利于抵抗侧向作用 立面形体与组合结构立面变化应尽量均匀,平面形体与组合,建筑物的形心与质心重合，侧向作用下建筑物侧向变形,对称形体,侧向作用,建筑物的形心与质心不重合，侧向作用下建筑物发生扭转变形,设缝将建筑物分开，使其产生侧向变形,非对称形体,侧向作用,侧向作用,13,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（1）多层建筑与高层建筑,我国高层建筑混凝土结构技术规程（高规）规定10层及10层以上、或房屋高度超过28m的混凝土结构高层民用建筑物称为高层建筑； 在多层建筑结构中，影响结构内力的主要荷载是竖向荷载，在结构变形方面主要考虑竖向荷载作用下的挠度； 高层建筑结构受力特点与多层建筑结构的主要区别，是侧向力成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素；,14,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（1）多层建筑结构与高层建筑结构,高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系； 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为A级、B级（B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严）；,详见表格,2019/1/31,15,上一页,下一页,16,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（2）大跨度建筑结构,跨度是建筑空间的基本性能之一，梁是最常见的形成跨度的构件，当跨度达到一定程度后，普通的平面结构难于成为合理的选择，而多采用各种空间结构体系； 常见的大跨度建筑结构型式有刚架结构、桁架结构、拱式结构、薄壳结构、网架结构、悬索结构和薄膜结构等； 大跨度建筑应尽量采用轻质高强的建筑材料，钢结构是大跨度建筑结构常采用的建筑材料；,返回目录,17,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2 框架结构,6.2.1 框架结构概述,由梁（水平构件）和柱（竖向构件）刚性连接而成的骨架结构体系，既承担竖向荷载，又承担水平荷载,主梁,连系梁,柱,板,（1）框架结构的组成,18,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.1 框架结构概述,结构强度高，自重轻，整体性和抗震性能较好； 建筑平面布置灵活，可提供较大的建筑空间，也可构成丰富多变的立面造型，使用广泛； 框架体系的抗侧刚度较弱，在水平荷载的作用下侧向变形较大，建筑高度受到一定的限制（通常10层） ；,（2）框架结构的分类,按照施工方法分为：现浇式、装配式、装配整体式,（3）框架结构的特点,应用广泛，主要应用于多层工业、民用建筑，如厂房、仓库、商场、办公楼、住宅等；,（4）框架结构的应用,19,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.2 框架结构的布置,（1）柱网布置,方式：等跨布置、不等跨布置 柱网尺寸一般为69m 柱网尽量布置在建筑纵横隔墙的交叉点上 柱网布置尽量简单规则，方便施工,（2）承重框架的布置,横向框架承重 纵向框架承重 混合承重,示意图,横向框架承重,纵向框架承重,混合承重,上一页,下一页,21,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.3 框架结构的主要荷载及传递途径,22,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.4 框架结构的计算简图,单榀框架,框架计算简图,垂直荷载M图,垂直荷载作用下的M图,垂直荷载作用下的V、N图,水平荷载作用下的M图,水平荷载作用下的V、N图,上一页,下一页,剪力V,轴力N,轴力N,剪力V,24,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.5 框架结构的设计要求,（1）主要设计原则,框架结构的开间、进深、层高等尺寸尽量减少规格，以利于生产工业化； 根据抗震等级采取相应的抗震及构造设计，地震区宜优选现浇框架结构体系，符合“强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆、强压弱拉”的框架抗震设计要求； 保证框架结构构件和节点的刚度，以及结构的平面内受力；,25,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.5 框架结构的设计要求,（2）设计及构造要点,框架梁按矩形截面计算； 框架柱的截面尺寸应符合规范剪压比、轴压比（抗震框架）等方面的要求，并宜采用正方形对称配筋； 高层建筑宜采用纵横双向布置的框架体系； 框架结构中的墙体属于填充墙体，墙体既要与框架可靠相连，又要避免连接过密形成整体工作； 框架结构中的节点应满足刚度要求，对于必要区域应进行箍筋加密；,框架梁节点,上一页,下一页,框架梁详图,220,220,222,222,220,218,KL1(3)200x400,220,8100/200(2),220,222,222,220,218,8100,8100,8200,上一页,下一页,框架柱节点一,上一页,下一页,框架柱节点二,上一页,下一页,框架柱箍筋加密,返回目录,上一页,31,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3 框架-剪力墙与剪力墙结构,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（1）框-剪结构的组成及特点,将框架和剪力墙结合，组成框架-剪力墙结构体系； 既能提供较大灵活的建筑空间，又具有良好的抗震性能，应用广泛（如多高层办公楼、住宅等） ；,框 架,剪力墙,32,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（2）框-剪结构的受力及变形特点,框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的结构体系，剪力墙是结构体系中主要的抗侧力构件； 框架以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分的水平荷载；,剪力墙犹如悬臂杆，受侧力变形曲线以弯曲为主； 水平荷载作用下，楼盖可视为一根水平深梁；,33,2019/1/31,剪力墙的受侧力变形 以弯曲为主,框架的受侧力变形 以剪切为主,框架、剪力墙协同工作的变形曲线呈现弯剪型特征,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（2）框-剪结构的受力及变形特点,协同工作变形,墙系自由变形,框架系自由变形,2019/1/31,34,框架-剪力墙结构铰接体系计算图,上一页,下一页,2019/1/31,35,框架 - 剪力墙结构 刚接体系计算图,上一页,下一页,36,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3 框架-剪力墙与剪力墙结构,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（3）剪力墙的布置,布置原则 均匀、分散；对称、周边；,恒载较大处 建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围 房屋各区段的两端或周边 剪力墙的间距宜4倍的建筑物宽度（现浇楼盖） 若楼板有较大洞口，剪力墙的间距予以减小,利于提高建筑的整体刚度,保证刚度的均匀性，有效抵抗建筑物在地震作用下的扭转效应,常见的布置部位,37,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,剪力墙作为竖向承重结构的结构体系； 剪力墙既承受竖向、水平荷载，同时又起围护和分隔作用；,（1）剪力墙结构的组成,38,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,（2）剪力墙结构的特点及应用,剪力墙集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理的利用了结构材料； 结构整体性好，抗侧刚度大，侧向变形小，适于高层建筑； 抗震性能好，适于抗震要求较高的建筑； 由于墙片的约束，内部空间划分狭小，不利于形成开敞性的空间，适于隔墙较多的高层住宅、公寓和旅馆建筑等； 对于下部设置大空间公共设施的高层建筑，可以使用框支剪力墙结构体系；,上部标准层采用剪力墙，底层大空间采用框架的结构体系，这种结构体系抗震性能稍差,39,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,（3）剪力墙结构的受力特点,剪力墙结构体系中的墙体既承受重力荷载，又承受水平荷载； 剪力墙犹如底部嵌固于基础的直立悬臂深梁，受到压、弯、剪复合受力状态； 随着墙体上开洞方式、开洞大小的不同，可以划分不同类型的剪力墙，并具有不同的受力状态和特点； 剪力墙结构体系分为：整体墙、小开口整体墙、联肢墙、壁式框架等类型；,示意图,2019/1/31,40,上一页,下一页,整体墙,小开口整体墙,联肢墙,壁式框架,剪力墙结构的分类,返回目录,41,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.4 筒体结构,6.4.1 筒体体系,筒体结构是由一个或多个筒体作为承重结构的高层建筑体系； 筒体可以是由剪力墙构成的薄壁筒、或由密排柱及深群梁组成的框筒； 筒体结构的形式：单筒、筒中筒、组合(成束)筒、桁架筒等；,剪力墙构成的薄壁筒,密排柱及深群梁组成的框筒,示意图,桁架筒 体系,成束筒 体系,筒中筒体系,43,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.4.2 框架筒体体系,由若干个框架和筒体共同承重的结构体系,类型：框架和实腹筒体、框架和空腹筒体,返回目录,44,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5 排架结构,6.5.1 排架结构的组成,排架结构是单层厂房中最普遍的一种结构形式； 常用于一些机器设备较重，且轮廓尺寸较大的厂房；,吊车梁,排架柱,独立基础,屋架,吊车,排架承重结构由屋架或屋面梁、柱和基础组成,45,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,柱网布置即为确定跨度和柱距。,（1）柱网布置,柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件尺寸(跨度)的依据，并涉及结构构件的布置。,跨度,柱距,抗风柱,排架柱,46,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,下弦水平支撑,上弦水平支撑,垂直支撑,水平系杆,下弦水平支撑：防止下弦振颤；并提高建筑物整体刚度；传递并分布水平荷载,上弦横向水平支撑：增强屋架上弦的稳定性；传递山墙抗风柱传来的纵向水平荷载；增强屋面结构的纵向刚度,纵向垂直支撑与系杆：保证屋架安装与使用的整体稳定性；减小下弦的振颤,47,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,作用:提高厂房纵向刚度和稳定性,48,2019/1/31,主要竖向荷载：结构自重、屋面活荷载、雪荷载、吊车竖向荷载,（1）竖向荷载,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.3 排架结构的主要荷载和传递途径,屋面荷载,吊车荷载,排架示意图,（2）水平作用,主要水平作用：吊车水平荷载、风荷载、地震作用,风荷载,排架结构竖向荷载的传递,屋面结构,排架柱,基础,地基,吊车梁,墙体 重量,墙梁,连系梁,基础梁,吊车,屋面荷载,荷载传递,吊车荷载,排架结构水平荷载的传递,吊车梁,排架柱,基础,地基,柱间支撑,吊车水平荷载,抗风柱,纵墙墙梁,风荷载,横向,纵向,风荷载,吊车荷载,吊 车,52,2019/1/31,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.4 排架结构的计算简图,柱与屋架或屋面梁为铰接、与基础为刚接 横梁为没有轴向变形的刚性杆,铰