建筑结构选型第一章.ppt

建筑结构选型 西南交通大学土木学院刘艳辉 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 自我介绍 姓名 刘艳辉西南交通大学土木学院建工系教师 副教授 工学博士 主要研究方向 结构工程抗震 国家一级注册结构师 国家二级注册建筑师 曾任沈阳铁路局长春分局建筑设计部门负责人 曾任华森建筑设计咨询有限公司 香港与国家建设部联合主办 主要结构设计师 曾任某大型房地产公司研发部门负责人 联系电话子信箱 liuyanhui00 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 请求 手机静音 保持安静与专注的环境 连接你的心灵 保持身心协调与统一你的收获 取决于你的参与和投入 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 我们的课本 陈眼云谢兆鉴许典斌编华南理工大学出版社 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 本课程初步安排 绪论 1周 第一篇多层与高层建筑结构 2 7周 机动周 8周 第二篇钢筋混凝土楼盖设计 9 16周 总复习 17周 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 关于成绩 本门课程的成绩由两部分组成 平时成绩 考试成绩 平时成绩由两部分组成 课后作业 出勤率 考试方式 闭卷考试 课后作业 提交纸质 手写 第一章混合结构体系 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 本课程主要内容 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 第一章混合结构体系 1 1混合结构体系的特点和应用范围 1 2混合结构体系的承重方案 1 3混合结构体系的墙体构造要求 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 混合结构 一般是指采用钢筋混凝土楼 屋 盖和砖或其他块体 如混凝土砌块 砌筑的承重墙组成的结构体系 也称砌体结构体系 1 1混合结构体系的特点和应用范围 1混合结构体系的概念 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 1混合结构体系的特点和应用范围 古埃及金字塔 雅典神庙 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 1混合结构体系的特点和应用范围 万里长城 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 1混合结构体系的特点和应用范围 南京灵谷寺无梁殿 苏州开元寺无梁殿 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 容易就地取材 砖主要用粘土烧制 石材的原料是天然石 砌块可以用工业废料 矿渣制作 来源方便 价格低廉 2混合结构体系的特点和应用范围 1 1混合结构体系的特点和应用范围 砖 石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性 施工简便 砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备 砖墙和砌块墙体能够隔热和保温 所以既是较好的承重结构 也是较好的围护结构 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 与钢和混凝土相比 砌体的强度较低 因而构件的截面尺寸较大 材料用量多 自重大 1 1混合结构体系的特点和应用范围 砌体的砌筑基本上是手工方式 施工劳动量大 砌体的抗拉和抗剪强度都很低 因而抗震性能较差 在使用上受到一定限制 砖石的抗压强度也不能充分发挥 粘土砖需用粘土制造 在某些地区过多占用农田 影响农业生产 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 一般不超过七层 故一般适用于多层住宅 办公楼 学校 小型庭院等 一般不适用于高层建筑及需要大空间的建筑 1 1混合结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1几个名词 凡沿建筑物短轴方向布置的墙称横墙 横向外墙一般称山墙 沿建筑物长轴方向布置的墙称纵墙 纵墙有内纵墙与外纵墙之分 在一片墙上 窗与窗或门与窗之间的墙称窗间墙 窗洞下部的墙称窗下墙 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 横墙承重方案 2 纵墙承重方案 3 纵横墙承重方案 4 内框架承重方案 1 2混合结构体系的承重方案 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 横墙承重方案定义 楼层的荷载通过板 梁传至横墙 横墙作为主要的承重竖向构件 纵墙仅起维护 分隔 自承重及形成整体的作用 特点 横墙承重方案具有横墙布置较密 横向刚度大 整体性好的特点 但房间布置的灵活性差 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 横墙承重方案 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 学生宿舍 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 纵墙承重方案定义 楼层的荷载通过板 梁传至纵墙 横墙的设置主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求 其间距较大 特点 纵墙承重方案具有平面布置灵活 房间空间可以较大的特点 但纵墙受力集中 房屋刚度较差 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 纵墙承重方案 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 学校教学楼 1 1混合结构体系的特点和应用范围 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 3 纵横墙承重方案定义 楼层的荷载通过板 梁传至纵横墙 纵横墙同时承重的方案 特点 纵横墙承重方案具有平面布置灵活 房屋双向刚度较好的特点 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 纵横墙承重方案 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 4 内框架承重方案定义 外围用外墙承重 内部用梁 柱承重的结构为内框架承重方案 特点 以柱代替内承重墙 在使用上可取得较大空间 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 内框架承重方案 1 2混合结构体系的承重方案 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 1什么是构造要求 构造要求 detaillingrequirements在建筑结构设计中 为保证结构安全或正常使用 在构造上考虑各种难以分析计算因素 一般不通过计算而必须采取的各种细部措施 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 房屋的空间工作性能 1 3混合结构体系墙体的构造要求 2横墙间距 两端无山墙 两端有山墙 平面受力体系 空间受力体系 us u1 u2 up SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 由于山墙或横墙的存在 改变了水平荷载的传递路线 使房屋有了空间作用 而且 两端山墙的距离越近 或增加越多的横墙 屋盖的水平刚度越大 房屋的空间作用越大 即空间性能越好 则水平侧移us越小 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数 表示 us up 1 1 chks 1 s 横墙间距 us 考虑了空间工作时 外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值 up 在外荷载作用下 平面排架的水平位移 k 弹性系数 取决于屋盖刚度 值愈大 表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近 即房屋空间作用愈小 反之 愈小 房屋的水平侧移愈小 房屋的空间作用愈大 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 房屋的静力计算方案 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 横墙间距 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 刚性方案和刚弹性方案的横墙构造要求 1 2 3 4 横墙中开有洞口时 洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50 横墙厚度不宜小于180mm 单层房屋的横墙长度不宜小于其高度 多层房屋的横墙长度 不宜小于H 2 H为横墙总高度 当横墙不能同时符合上述要求时 应对横墙刚度进行验算 如其最大水平位移umax H 4000 H为横墙总高度 时 仍可视为刚性或刚弹性方案房屋的横墙 符合此刚度要求的一段横墙或其他结构构件 如框架等 也可视为刚性或刚弹性方案房屋的横墙 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 3纵墙尽可能拉通 合理地布置承重墙体 应尽量将纵墙拉通 尽量做到不转折或少转折 避免在中间或某些部位断开 使它能起到调整不均匀沉降的作用 同时每隔一定距离设置一道横墙 与内外纵墙连接 以加强房屋的空间刚度 进一步调整沿纵向的不均匀沉降 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 防止温度和收缩变形引起的墙体裂缝 起因 由于各种材料的温度膨胀系数不同 而房屋中的各部分构件相互联结成为一个空间整体 当温度变化时 各部分必然会因相互制约而产生附加内力 1 3混合结构体系墙体的构造要求 4墙体的伸缩缝 Why 混 砖砌体线膨胀系数 0 5 10 5 C混凝土线膨胀系数 1 0 10 5 C SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity a 1 3混合结构体系墙体的构造要求 b c d e SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 措施 设置伸缩缝 房屋的长度愈长 在墙体中由于温度和收缩引起的拉应力就愈大 因此 当房屋过长时可设置伸缩缝将房屋划分成若干长度较小的单元以减小墙体因温度和收缩产生的拉应力 从而避免或减少墙体开裂 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 为了防止或减轻顶层墙体裂缝 可以采取以下措施 屋面设置有效的保温 隔热层 屋面保温 隔热层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝 采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖 顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁 并沿内外墙拉通 顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5 女儿墙宜设置构造柱 房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 砌体房屋伸缩缝的最大间距 m 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 5墙体的沉降缝 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 下列情况设置沉降缝 在地基土质有显著差异处 在房屋的相邻部分高差较大或荷载 结构刚度 地基处理方法和基础类型有显著差异处 在平面形状复杂的房屋转角处和过长房屋的适当部位 在分期建造的房屋交接处 1 3混合结构体系墙体的构造要求 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 按施工分 现浇式 装配式 装配整体式 1 4钢筋混凝土楼盖 1楼盖的分类 现浇式楼板 装配式楼板 预制板 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 现浇式楼盖特点 整体性好 抗震性强 防水性强 适用情况 布置有特殊要求的各种楼盖 如多层厂房中需要布置重型机器设备或要求开设较复杂的孔洞 有抗动荷载作用的楼盖 公共建筑的门厅部分 平面布置不规则局部楼盖 防水要求较高的楼盖 如卫生间 厨房等 高层建筑及抗震结构 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 装配式混凝土结构楼盖 优点 便于工业化生产 在多层民用建筑 多层工业厂房广泛应用 缺点 整体性 抗震性 防水性较差 不便于开设孔洞 故对高层建筑有抗震设防要求的建筑及使用要求防水 开设孔洞楼面不宜采用 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 将预制板搁置在承重砖墙或楼面梁上 预制板的宽度视制作 吊装和运输设备而定 可以从300mm到整个房间宽度 长度一般为2 6m 预制板有实心板 空心板 槽形板 单T板 双T板等 其中空心板应用最为广泛 它们可以是预应力的 也可以是非预应力的 预制板的截面型式 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 装配整体式楼盖装配整体式楼盖是将预制构件吊装就位后 再现浇一部分混凝土 使预制构件连成整体的楼盖 这种楼盖所需模板量很少 施工速度快 当为了提高预制装配楼盖的整体性或提高预制楼板的承载能力时 常采用装配整体式楼盖 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 组成 一般由板 次梁 主梁组成 用梁将楼板分成多个区格 从而形成整浇的连续板和连续梁 板厚是梁高的一部分 故梁截面形状为T形 板区格 板的四周支撑在次梁 主梁上 一般将四周由主 次梁支撑的板称为一个板区格 2现浇钢筋混凝土楼盖 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 钢筋混凝土肋梁楼盖 1 4钢筋混凝土楼盖 分类 单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖密肋楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 肋形楼盖的受力特点 肋形楼盖的板一般四边都有支承 板上的荷载通过双向受弯传到支座上 由于板是一个整体 弯曲时板在任意一点处的挠度在两个的竖向平面方向是相等的 因此 在短跨内曲率较大 弯矩也较大 在长跨的竖向平面内都相反 3单向板和双向板 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 单向板的受力特点 单向板上的荷载主要沿短边方向传递 沿长边方向传递的荷载很少 受力钢筋沿短边方向布置 长边方向只布置构造钢筋 单向板肋形楼盖构造简单 施工方便 是整体式楼盖结构中最常用的形式 因板 次梁和主梁为整体现浇 所以将板视为多跨超静定连续板 而将梁视为多跨超静定梁 荷载的传递路线是 板 次梁 主梁 柱或墙 板的支座为次梁 次梁的支座为主梁 主梁的支座为柱或墙 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 双向板的受力特点 1 双向板受荷后第一批裂缝出现在板底中部 然后逐渐沿45 向板四角扩展 当钢筋应力达到屈服点后 裂缝显著增大 板即将破坏时 板面四角产生环状裂缝 这种裂缝的出现促使板底裂缝进一步开展 最后板告破坏 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 2 双向板在荷载的作用下 四角有翘曲的趋势 所以 板传给支承梁的压力 沿板的长边方向是不均匀的 在板的中部较大 两端较小 3 尽管双向板的破坏裂缝并不平行于板边 但由于平行于板边的配筋其板底开裂荷载较大 而板破坏时的极限荷载又与对角线方向配筋相差不大 因此为了施工方便 双向板常采用平行于四边的配筋方式 4 细而密的配筋较粗而疏的有利 采用强度等级高的混凝土较强度等级低的混凝土有利 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 单向板与双向板的主要区别 1 4钢筋混凝土楼盖 SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity 当时 可按双向板设计 当时 可按单向板设计 当时 宜按双向板设计 若按单向板设计 应沿长边方向布置足够的构造钢筋 规范 规定 1 4钢筋混凝土楼盖 S