建筑结构_高职4.0

1、第四章第四章 多层及高层钢筋混凝土房屋多层及高层钢筋混凝土房屋4.1 4.1 常用结构体系常用结构体系4.2 4.2 常用结构体系的抗震构造常用结构体系的抗震构造 多层及高层的定义多层及高层的定义 高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3- -2002 将将10层及层及10层以上层以上或或房屋高度房屋高度大于大于28m的建筑物定义为高层建筑，的建筑物定义为高层建筑，29层层且高度不大于且高度不大于28m为多层建筑。为多层建筑。1972年召开的国际高层建筑会议将高层建年召开的国际高层建筑会议将高层建筑分为以下四类：筑分为以下四类：世界最高的高层建世界最高的高层建筑是位于阿拉伯

2、联筑是位于阿拉伯联合酋长国迪拜的合酋长国迪拜的哈哈利 法 塔利 法 塔 ， 建 成 于， 建 成 于2010年年1月，共月，共160层，总高层，总高828米。米。5.1 常用结构体系常用结构体系一、框架结构一、框架结构 由楼板、梁、柱及基础等承重构件组成。主由楼板、梁、柱及基础等承重构件组成。主要要由梁、柱组成的框架来承受竖向和水平荷载作由梁、柱组成的框架来承受竖向和水平荷载作用用的结构体系。适用于地震区的结构体系。适用于地震区615层、非地震层、非地震区区1520层的建筑，广泛应用于各类建筑中。层的建筑，广泛应用于各类建筑中。 结构特点结构特点 平面布置灵活、可形成较大的空间，结构自平面布置

3、灵活、可形成较大的空间，结构自重较轻。侧向刚度较小，受水平荷载作用时的横重较轻。侧向刚度较小，受水平荷载作用时的横向变形较大，因此使用高度受到限制。向变形较大，因此使用高度受到限制。框架结构体系框架结构体系（一）框架结构类型（一）框架结构类型 按照施工方法的不同，框架结构按照施工方法的不同，框架结构主要分为主要分为现浇整体式、装配式现浇整体式、装配式和和装配装配整体式整体式三种形式。三种形式。 框架结构布置框架结构布置 在框架结构体系中，主要承受楼在框架结构体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方向的梁称为连系梁。楼盖的荷载可传递向的梁称为连系梁。

4、楼盖的荷载可传递到纵、横两个方向的框架上，其中框架到纵、横两个方向的框架上，其中框架梁和柱组成梁和柱组成主要承重框架主要承重框架，连系梁和柱，连系梁和柱组成组成非主要承重框架非主要承重框架。1、横向框架承重、横向框架承重 由横向主梁和柱组成主要承重框架，楼由横向主梁和柱组成主要承重框架，楼板沿纵向布置，支承在横向主梁上。结构的板沿纵向布置，支承在横向主梁上。结构的横向刚度较大。横向刚度较大。2、纵向框架承重、纵向框架承重 由纵向主梁和柱组成主要承重框架，楼由纵向主梁和柱组成主要承重框架，楼板沿横向布置支承在纵向主梁上。结构的横板沿横向布置支承在纵向主梁上。结构的横向刚度较小。向刚度较小。3、纵

5、横向框架混合承重、纵横向框架混合承重 纵、横两个方向的梁同时承担楼面荷载，纵、横两个方向的梁同时承担楼面荷载，两个方向的梁截面都比较大。结构的纵、横两个方向的梁截面都比较大。结构的纵、横向刚度都比较大。向刚度都比较大。1、框架结构的荷载、框架结构的荷载 框架结构承受的荷载作用包括框架结构承受的荷载作用包括竖向荷载竖向荷载和和水平荷载水平荷载（主要包括（主要包括风荷载风荷载和和地震作用地震作用）。）。 竖向荷载竖向荷载：包括结构自重、楼（屋）面活荷：包括结构自重、楼（屋）面活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载和施工检修荷载等。载、雪荷载、屋面积灰荷载和施工检修荷载等。 风荷载风荷载：因为风的作用，在建筑

6、物的迎风面：因为风的作用，在建筑物的迎风面产生风压力，在背风面产生风吸力。产生风压力，在背风面产生风吸力。 地震作用地震作用 ：一般在抗震设防烈度：一般在抗震设防烈度6度以上时需度以上时需要考虑。要考虑。（二）框架结构的受力特点（二）框架结构的受力特点2、框架结构的计算简图、框架结构的计算简图 框架结构是由框架结构是由横向框架横向框架和和纵向框架纵向框架组成的组成的空间结构体系。在设计计算时，常忽略结构的空间结构体系。在设计计算时，常忽略结构的空间联系，将空间联系，将纵向框架和横向框架分别按平面纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析和计算框架进行分析和计算。 横向框架横向框架和和纵向框架纵向

7、框架分别承受阴影范分别承受阴影范围内的水平荷载，竖向荷载需按楼盖结构围内的水平荷载，竖向荷载需按楼盖结构布置方案确定。布置方案确定。 除装配式框架外，一般可除装配式框架外，一般可将梁、柱节点看将梁、柱节点看成刚性节点，认为柱固结于基础成刚性节点，认为柱固结于基础顶面，所以框顶面，所以框架结构多为架结构多为高次超静定高次超静定结构。结构。a、横向框架、横向框架b、纵向框架、纵向框架框架的计算简图框架的计算简图3、框架结构在荷载作用下的内力、框架结构在荷载作用下的内力 （1）竖向荷载作用下的内力）竖向荷载作用下的内力计算简图计算简图（2）水平荷载作用下的内力）水平荷载作用下的内力计算简图计算简图(

8、a)直线锚固直线锚固 (b)向内弯折锚固向内弯折锚固 (c)向外弯折锚固向外弯折锚固（三）现浇框架节点构造（三）现浇框架节点构造（1）顶层中间节点）顶层中间节点(a) 位于节点外侧和梁端顶部的弯折搭接接头；位于节点外侧和梁端顶部的弯折搭接接头；(b) 位于柱顶部外侧的直线搭接接头位于柱顶部外侧的直线搭接接头（2）顶层端节点）顶层端节点(a) 直线锚固直线锚固 (b) 90弯折锚固弯折锚固（3）中间层端节点）中间层端节点 (a) 直线锚固直线锚固 (b) 90弯折锚固弯折锚固 (c)节点外锚固节点外锚固（4）中间层中间节点）中间层中间节点 主要主要由钢筋混凝土墙体承受竖向和水平荷由钢筋混凝土墙体

9、承受竖向和水平荷载载的结构体系。剪力墙体系的适用高度可达的结构体系。剪力墙体系的适用高度可达30层，应用于住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。层，应用于住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。 结构特点结构特点 剪力墙体系具有刚度大，整体性好，抗震剪力墙体系具有刚度大，整体性好，抗震性能好，对承受水平荷载有利，可使用滑模等性能好，对承受水平荷载有利，可使用滑模等先进施工工艺等优点。但由于横墙较多、间距先进施工工艺等优点。但由于横墙较多、间距较密，使得建筑平面的空间布置不够灵活。较密，使得建筑平面的空间布置不够灵活。二、剪力墙结构二、剪力墙结构剪力墙结构体系剪力墙结构体系框支框支- -剪力墙结构剪力墙结构剪

10、力墙的钢筋网剪力墙的钢筋网整截面剪力墙整截面剪力墙 整体小开口墙整体小开口墙 联肢墙联肢墙 壁式框架壁式框架1、剪力墙结构的基本概念、剪力墙结构的基本概念 根据墙体的开洞大小和截面应力的分布特点，剪根据墙体的开洞大小和截面应力的分布特点，剪力墙可分为四类：力墙可分为四类： 整截面剪力墙整截面剪力墙（不开洞或洞口面积小于墙体总面积（不开洞或洞口面积小于墙体总面积的的15%）；）； 整体小开口剪力墙整体小开口剪力墙（洞口面积超过墙体总面积的（洞口面积超过墙体总面积的15% ，但洞口较小，剪力墙整体性较好）；，但洞口较小，剪力墙整体性较好）； 联肢剪力墙联肢剪力墙（开洞规则且洞口面积较大）；（开洞规

11、则且洞口面积较大）； 壁式框架壁式框架（开洞多且面积大，受力接近于框架）。（开洞多且面积大，受力接近于框架）。2、剪力墙结构构件的受力特点、剪力墙结构构件的受力特点 （1）墙肢）墙肢 剪力墙结构中的墙肢处于受压、受弯和受剪力墙结构中的墙肢处于受压、受弯和受剪的状态。剪的状态。（2）连梁）连梁 剪力墙结构中的连梁承受弯矩、剪力的作剪力墙结构中的连梁承受弯矩、剪力的作用，属于受弯构件。用，属于受弯构件。（1）材料）材料 钢筋混凝土剪力墙中，钢筋混凝土剪力墙中，混凝土强度混凝土强度等级等级不宜低于不宜低于C20。墙内。墙内分布钢筋分布钢筋和和箍筋箍筋宜采用宜采用HPB235级钢筋，级钢筋，纵向钢筋纵

12、向钢筋可用可用HRB335级或级或HRB400级钢筋。级钢筋。（2）剪力墙的最小厚度）剪力墙的最小厚度 为保证墙体平面的刚度和稳定性以及浇为保证墙体平面的刚度和稳定性以及浇筑混凝土的质量，混凝土筑混凝土的质量，混凝土剪力墙的厚度剪力墙的厚度不应不应小于小于140mm，且不应小于楼层高度的，且不应小于楼层高度的1/25。3、剪力墙的一般构造要求、剪力墙的一般构造要求 （3）墙身分布钢筋的连接构造）墙身分布钢筋的连接构造 (a) 丁字节点丁字节点 (b) 转角节点转角节点(c) 墙体水平钢筋连接墙体水平钢筋连接(沿高度每隔一根错开搭接沿高度每隔一根错开搭接)剪力墙水平分布钢筋在墙体端部配筋连接构造

13、剪力墙水平分布钢筋在墙体端部配筋连接构造 在框架体系中加设剪力墙，主要在框架体系中加设剪力墙，主要由框架由框架承受竖向荷载，由剪力墙承受水平荷载承受竖向荷载，由剪力墙承受水平荷载的结的结构体系。广泛应用于办公楼、宾馆等公用建构体系。广泛应用于办公楼、宾馆等公用建筑，建筑层数一般宜小于筑，建筑层数一般宜小于25层。层。 结构特点结构特点 框架框架- -剪力墙结构的侧向刚度较大，抗震剪力墙结构的侧向刚度较大，抗震性较好，具有平面布置灵活、使用方便的特性较好，具有平面布置灵活、使用方便的特点。点。三、框架三、框架- -剪力墙结构剪力墙结构框架框架- -剪力墙结构体系剪力墙结构体系 框架框架- -剪力

14、墙结构布置原则剪力墙结构布置原则 在框架在框架- -剪力墙结构中，剪力墙应沿平面的剪力墙结构中，剪力墙应沿平面的主轴方向布置，并遵循主轴方向布置，并遵循“均匀、对称、分散、均匀、对称、分散、周边周边”的布置原则。的布置原则。 横向剪力墙宜均匀对称地设置在建筑物的横向剪力墙宜均匀对称地设置在建筑物的端部附近、楼（电）梯间、平面形状变化处以端部附近、楼（电）梯间、平面形状变化处以及恒载较大的部位。纵向剪力墙宜布置在单元及恒载较大的部位。纵向剪力墙宜布置在单元的中间区段。的中间区段。 框架框架- -剪力墙结构中的楼盖结构是框架和剪剪力墙结构中的楼盖结构是框架和剪力墙能够协同工作的基础，宜采用现浇楼盖

15、。力墙能够协同工作的基础，宜采用现浇楼盖。（一）框架（一）框架- -剪力墙结构的受力特点剪力墙结构的受力特点(a) (b) (c) (d) (a) 剪力墙的变形剪力墙的变形 (b) 框架的变形框架的变形 (c) 框架框架- -剪力墙的变形剪力墙的变形 (d) 框架框架- -剪力墙的协同变形剪力墙的协同变形 在框架在框架- -剪力墙结构中，由于剪力墙结构中，由于框架和剪力墙之间的框架和剪力墙之间的变形协调作用变形协调作用，使结构沿高度方向的水平变形得到调，使结构沿高度方向的水平变形得到调整，剪力墙的刚度较大，承担了整，剪力墙的刚度较大，承担了70%90%的剪力。的剪力。（1）剪力墙的剪力墙的厚度

16、厚度不应小于不应小于160mm，且不应小于楼层，且不应小于楼层净高的净高的1/20。剪力墙内。剪力墙内竖向和水平竖向和水平方向方向分布钢筋分布钢筋的配筋的配筋率均不应小于率均不应小于0.2%，直径不应小于，直径不应小于8mm，间距不应大，间距不应大于于300mm，并应至少双排布置。各排分布钢筋间应设置，并应至少双排布置。各排分布钢筋间应设置直径不小于直径不小于6mm，间距不大于，间距不大于600mm的的拉筋拉筋进行拉结。进行拉结。（2）剪力墙周边应设置梁（或暗梁）和端柱围成边框。剪力墙周边应设置梁（或暗梁）和端柱围成边框。（3）剪力墙的水平分布钢筋应全部锚入边框柱内，锚剪力墙的水平分布钢筋应全

17、部锚入边框柱内，锚固长度不应小于固长度不应小于la（或（或laE）。）。（4）剪力墙内的洞口周边应按要求进行补强。剪力墙内的洞口周边应按要求进行补强。（二）框架剪力墙结构的构造要求（二）框架剪力墙结构的构造要求 筒体结构筒体结构 由剪力墙或加密柱和刚度较大的横梁围成由剪力墙或加密柱和刚度较大的横梁围成一个或多个封闭的筒体或框筒，一个或多个封闭的筒体或框筒，以筒体承受房以筒体承受房屋的大部分或全部竖向荷载和水平荷载屋的大部分或全部竖向荷载和水平荷载的结构的结构体系。广泛应用于写字楼等超高层公共建筑。体系。广泛应用于写字楼等超高层公共建筑。 结构特点结构特点 筒体体系因为刚度大，可形成较大的内部筒

18、体体系因为刚度大，可形成较大的内部空间，因此平面布置比较灵活。空间，因此平面布置比较灵活。 筒体结构体系的分类筒体结构体系的分类框架框架- -筒体筒体 筒中筒筒中筒 成束筒成束筒5.2 常用结构体系的抗震构造常用结构体系的抗震构造一、建筑抗震的基本知识一、建筑抗震的基本知识 地震是指由于人工爆破、矿山开采、工程地震是指由于人工爆破、矿山开采、工程活动以及火山爆发、地壳的运动所引起的地面活动以及火山爆发、地壳的运动所引起的地面震动。震动。 地震震级地震震级表示地震本身能量大小的一种度表示地震本身能量大小的一种度量，通常用里氏震级来表示。量，通常用里氏震级来表示。 地震烈度地震烈度是指某一区域的地

19、表和各类建筑是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度，我国物遭受某一次地震影响的平均强弱程度，我国使用使用12度烈度表划分。度烈度表划分。2008年年5月月12日汶川大地震照片日汶川大地震照片汶川大地震中倒塌的建筑物汶川大地震中倒塌的建筑物（震级每相差震级每相差1.0级，地震能量大约相差级，地震能量大约相差30倍倍）名名 称称发生时间发生时间震震 级级死亡人数死亡人数唐山大地震唐山大地震1976.7.28里氏里氏7.8级级24万多人万多人四川（汶川）大地震四川（汶川）大地震2008.5.12里氏里氏8.0级级约约7万人万人东日本大地震东日本大地震2011.3.11里氏里氏

20、9.0级级1万万4千多人千多人曾经发生的大地震（例）曾经发生的大地震（例） 地震所造成的伤亡和损失主要是由于建筑物地震所造成的伤亡和损失主要是由于建筑物的破坏而导致的，因此，提高建筑物的抗震性能，的破坏而导致的，因此，提高建筑物的抗震性能，对于确保建筑物的安全使用具有重要意义。对于确保建筑物的安全使用具有重要意义。1、抗震设防的依据、抗震设防的依据 一个地区在一定时期（我国取一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国取场地条件下按一定的概率（我国取10）可能遭遇）可能遭遇到的最大地震烈度称为到的最大地震烈度称为基本烈度基本烈度。抗震设防烈度抗震设防烈度是

21、是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般取基本烈度。据的地震烈度。一般取基本烈度。2、建筑抗震设防分类、建筑抗震设防分类 建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。丙类、丁类四个抗震设防类别。3、抗震设防标准、抗震设防标准 抗震设防标准是指衡量抗震设防要求的尺度，抗震设防标准是指衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。4、抗震设防的目的、抗震设防的目的 抗震设防目标：抗震设防目标：小震不坏、

22、中震可修、大震不小震不坏、中震可修、大震不倒倒 。 建筑抗震概念设计的基本内容和要求：建筑抗震概念设计的基本内容和要求： （1）场地和地基的要求；）场地和地基的要求； （2）建筑设计和建筑结构的规则性；）建筑设计和建筑结构的规则性； （3）结构体系的要求。）结构体系的要求。二、框架结构抗震构造二、框架结构抗震构造（一）框架结构抗震的一般规定（一）框架结构抗震的一般规定 延性框架结构设计原则：延性框架结构设计原则：强柱弱梁、强剪强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固弱弯、强节点、强锚固。 （1）混凝土的强度等级）混凝土的强度等级 抗震等级为一级的框架梁、柱和节点核芯抗震等级为一级的框架梁、柱和节点核

23、芯区，混凝土等级不应低于区，混凝土等级不应低于C30，其它各类构件，其它各类构件不应低于不应低于C20。（2）钢筋种类）钢筋种类 框架梁、柱中的受力钢筋宜选用框架梁、柱中的受力钢筋宜选用HRB335和和HRB400级钢筋，箍筋宜选用级钢筋，箍筋宜选用HPB235、HRB335和和HRB400级钢筋。级钢筋。（3）钢筋锚固）钢筋锚固 纵向受力钢筋纵向受力钢筋最小抗震锚固长度最小抗震锚固长度laE的取用：的取用： 一、二级抗震等级时一、二级抗震等级时 laE =1.15 la 三级抗震等级时三级抗震等级时 laE =1.05 la 四级抗震等级时四级抗震等级时 laE =1.0 la la：纵向受

24、拉钢筋最小锚固长度。：纵向受拉钢筋最小锚固长度。（4）钢筋的接头钢筋的接头 柱纵向受力钢筋的接头柱纵向受力钢筋的接头宜优先采用焊接或宜优先采用焊接或机械连接机械连接。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端箍。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端箍筋加密区范围内，且接头面积百分率不应超过筋加密区范围内，且接头面积百分率不应超过50%。（5）箍筋）箍筋 箍筋须做成封闭式，端部设箍筋须做成封闭式，端部设135弯钩弯钩，弯钩端头弯钩端头平直段长度不应小于平直段长度不应小于10d（d为箍筋直为箍筋直径），箍筋应与纵向钢筋紧贴。设置附加拉结径），箍筋应与纵向钢筋紧贴。设置附加拉结钢筋时，钢筋时，拉结钢筋拉结钢筋必须同时钩住

25、箍筋和纵筋。必须同时钩住箍筋和纵筋。（二）框架梁的构造措施（二）框架梁的构造措施（3）梁的箍筋梁的箍筋注：注：d为纵向钢筋的直径；为纵向钢筋的直径；hb为梁截面高度。为梁截面高度。梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径抗震抗震等级等级箍筋加密区长度箍筋加密区长度(mm)（取较大值）（取较大值）箍筋最大间距箍筋最大间距(mm)（取最小值）（取最小值）箍筋最小直径箍筋最小直径(mm)一一2hb ，500hb/4 ，6d ，10010二二1.5hb ， 500hb/4 ， 8d ，1008三三1.5hb ， 500hb/4 ， 8d ，1508四

26、四1.5hb ， 500hb/4 ， 8d ，1506（三）框架柱的构造措施（三）框架柱的构造措施（1）柱截面尺寸柱截面尺寸 柱的截面宽度和高度均不宜小于柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于圆柱直径不宜小于350mm；柱的剪跨比；柱的剪跨比 宜大宜大于于2，截面的长边和短边之比不宜大于，截面的长边和短边之比不宜大于3。（2）柱中纵向钢筋）柱中纵向钢筋 柱中纵向钢筋宜对称配置；柱中纵向钢筋宜对称配置； 当截面尺寸大于当截面尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大时，纵向钢筋间距不宜大于于200mm； 柱中全部纵向钢筋的最小配筋率应满足下表规定，柱中全部纵向钢筋的最小配筋率应满

27、足下表规定，同时每一侧配筋率不应小于同时每一侧配筋率不应小于0.2%； 柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%，一级且剪跨比，一级且剪跨比 2的的柱，每侧纵向钢筋不宜大于柱，每侧纵向钢筋不宜大于1.2%； 边柱、角柱在地震作用组合下产生拉力时，柱内纵边柱、角柱在地震作用组合下产生拉力时，柱内纵筋截面面积应增加筋截面面积应增加25%。框架柱的全部纵向钢筋的最小配筋百分率（框架柱的全部纵向钢筋的最小配筋百分率（%）类别类别抗震等级抗震等级一一二二三三四四边柱、中柱边柱、中柱1.00.80.70.6角柱、框支柱角柱、框支柱1.21.00.90.8 框架柱纵筋连接构造框架柱纵筋连接构造 在 绑

28、扎 搭 接 接 头 中 ， 纵 筋 搭 接 长 度 不 得 小 于在 绑 扎 搭 接 接 头 中 ， 纵 筋 搭 接 长 度 不 得 小 于 ll （ll= la， 为搭接长度修正系数，与接头面积百分率有为搭接长度修正系数，与接头面积百分率有关），且不应小于关），且不应小于300mm；相邻接头间距：焊接时不得小；相邻接头间距：焊接时不得小于于500mm且不小于且不小于35d，机械连接时为，机械连接时为35d，搭接时不得小，搭接时不得小于于600mm。 柱中纵筋直径或根数变化时的连接构造柱中纵筋直径或根数变化时的连接构造柱箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径柱箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径抗震抗震等级等级箍筋最大间距箍筋最大间距(mm)(取较小值取较小值)箍筋最小直径箍筋最小直径(mm)箍筋加密区长度箍筋加密区长度(mm)(取较大值取较大值)一一6d, 10010h,Hn/6,500(D, Hn/3,500)二二8d, 1008三三8d, 150(柱根柱根100)8四四8d, 150(柱根柱根100)6(柱根为柱根为8)注注: d 为纵筋的最小直径，为纵筋的最小直径，h 为矩形截面的长边尺寸，为矩形截面的长边尺寸，Hn 为柱的净为柱的净高；柱根