第十二章钢筋混凝土房屋结构

1、第十二章 钢筋混凝土房屋结构§12-1 钢筋混凝土多层及高层房屋结构体系一、多层及高层建筑的范围（1）高层建筑混凝土结构技术规程（高规）JGJ3-2002、J186-2002适用于10层及10层以上或高度超过28m的建筑。（2）多层及高层建筑的大致范围多层建筑：<10层且高度不超过28m的建筑；高层建筑：10层或高度超过28m的建筑；习惯上，对其中10-18层的建筑又称为小髙层建筑； 18-40层的建筑称为高层建筑； >40层的建筑称为超高层建筑。二、钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系结构体系：指结构构件受力与传力的结构组成方式。钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系

2、1、框架结构体系框架结构是由梁、柱刚接而构成的结构体系。其主要特点是建筑平面布置灵活，空间划分方便。框架结构是一种常用的结构体系。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、住宅等建筑中。框架结构侧向刚度小，属柔性结构，因而对其建造高度应予以控制。框架的合理建造高度一般为30米左右（615层）。异型柱框架：柱截面为L形、T形、Z形或十字形的框架结构称为异型柱框架结构，目前一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑中。2、剪力墙体系剪力墙是指固结于基础上的钢筋混凝土墙片，它具有很高的抗侧移能力。 剪力墙体系是把钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗水平力的构件的结构体系。剪

3、力墙结构的房屋横墙多，侧向刚度大，整体性好，并可使用大模板、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。但剪力墙结构的房间划分受到很大限制，因而一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，其使用高度为1550层。框支剪力墙体系：把剪力墙体系的底层或底部两层的部分剪力墙改为框架，即为框支剪力墙体系。3、框架-剪力墙体系框架-剪力墙体系是由框架和剪力墙共同承受外加荷载的结构体系。框-剪体系的侧向刚度比框架结构大，大部分水平力由剪力墙承担，而竖向荷载主要由框架承担。与框架结构体系相比，框-剪体系改善了框架结构侧向刚度小的缺点，部分保留了框架结构建筑平面布置灵活的优点；而与剪力墙体系相比，框-剪体系改

4、善了剪力墙结构的房间划分限制的缺点，部分保留了剪力墙结构侧向刚度大的优点。因而，框-剪体系在多层及高层办公楼、旅馆等建筑中得到了广泛应用。框-剪体系的使用高度为1525层，一般不宜超过30层。4、筒体体系筒体体系是指由筒体为主组成的结构体系。主要用于高度很大的高层建筑中。筒体是由若干片剪力墙围合而成的封闭井筒式结构，其受力情况相当于一个固定于基础上的筒形悬臂构件。筒体有实腹筒与空腹筒之分。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，故又称为核心筒。空腹筒又称框筒，由布置在房屋四周的密排立柱（柱距一般为1.223.0m）和截面高度很大的横梁（称为窗裙梁，截面高一般为0.

5、61.22m）组成。筒体体系可布置成框筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、成束筒结构和多重筒结构等。§12-2 框架结构一、框架结构的类型按照施工方法的不同，钢筋混凝土框架结构可分为全现浇式、全装配式、装配整体式及半现浇式四种形式。1、全现浇框架全部构件均为现浇钢筋混凝土构件。对使用要求高，功能复杂或处于地震高烈度区域的框架房屋，宜采用全现浇框架。2、装配式框架指梁、板、柱全部预制，然后在现场通过焊接拼装连接成整体的框架结构。这种形式在地震区不宜采用。3、装配整体式框架将预制的梁、板、柱在现场安装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，在构件连接处现浇混凝土而形成整体框架结构。装配整体式框架

6、是常用的框架形式之一。4、半现浇框架将部分构件现浇、部分预制装配而形成的结构。半现浇框架是目前采用最多的框架形式之一。二、框架结构的结构布置1、承重框架布置方案根据结构上荷载传力的途径不同，主要承重框架有三种结构布置形式。（1）横向布置方案这种布置方案有利于增加房屋的横向刚度，提高抵抗横向水平力的能力，因此在实际中应用较多。（2）纵向布置方案这种布置方案房间布置灵活，采光和通风好，有利于提高楼层净高，需要采用集中通风系统的厂房常采用这种方案。（3）纵横向布置方案采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，因此柱网尺寸为正方形或接近正方形、地震区的多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重的厂

7、房常采用这种布置方案。2、柱网布置和层高框架结构房屋的柱网布置和层高，应根据生产工艺、使用要求、建筑材料、施工条件等因素综合考虑，并力求简单规则，有利于装配化、定型化和工业化。工业建筑典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对成不等跨式等。工业建筑底层往往有较大的设备和产品，甚至有起重运输设备，故底层层高一般较大。底层常用层高为4.2m8.4m，楼层常用层高为3.9m7.2m。民用建筑的柱网尺寸和层高因房屋用途不同而变化较大，但一般按300mm进级。常用跨度4.8m6.6m，常用柱距3.9m6m。采用内廊式时，走廊跨度一般为2.4m3m。常用层高为3.0m4.2m。3、变形缝的设置包括伸缩缝、沉降

8、缝和防震缝。（1）伸缩缝的设置钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距结构类别室内或图中露天装配式框架7550装配整体式、现浇式框架5535（2）沉降缝的设置沉降缝一般设置在地基土层压缩性有显著差异，或房屋高度或荷载有较大变化之处。（3）防震缝的设置当建筑平面过长、高度或刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，应考虑设置防震缝。缝宽随房屋高度不同而不同。实际工程中常通过采用合理的结构方案、可靠的构造措施和施工措施（如设置后浇带）减少或避免设置变形缝。在需要同时设置一种以上变形缝时，应合并设置。三、框架结构的受力特点1、框架结构的组成由梁、柱、节点及基础组成，节点构造十分重要。 2、框架结构

9、的荷载及其传递框架结构承受的荷载包括竖向荷载和水平荷载。竖向荷载包括结构自重及楼屋面活荷载，一般为分布荷载，有时有集中荷载。水平荷载主要为风荷载和水平地震作用。框架结构荷载的传递竖向荷载传递路线根据楼屋盖布置方式不同而不同：现浇平板楼屋盖主要向距离较近的梁上传递，预制板楼盖上的荷载传至支承板的梁上。水平荷载分别由纵、横向框架承担。3、框架结构的计算简图除装配式框架外，一般可将框架结构的梁、柱节点视为刚接节点，柱固结于基础顶面。所以框架结构多为高次超静定结构。4、影响框架结构内力的主要因素在多层框架结构中，影响结构内力的主要是竖向荷载。一般不必考虑结构侧移对建筑物使用功能和结构可靠性的影响。随着

10、房屋高度增大，增加最快的是结构位移，弯矩次之。在高层框架结构中，竖向荷载的作用与多层建筑相似，而水平荷载引起的内力和位移将成为控制因素。多层建筑中的框架柱以承受轴力为主，而高层框架中的柱受到压、弯、剪的复合作用，其破坏形态更为复杂。5、框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点框架结构在水平荷载作用下的变形由两部分组成：总体剪切变形和总体弯曲变形。总体剪切变形由柱和梁的弯曲变形引起，相对应的层间侧移下大上小。弯曲型侧移由柱的轴向变形引起，相对应的层间侧移上大下小。在两部分侧移中，剪切型侧移是主要的，随着建筑高度增大，弯曲型侧移所占比例逐渐增大。对层数不多的框架，柱轴向变形引起的侧移很小，可忽略。

11、高层建筑的结构不仅需要较大的承载能力，而且需要较大的侧移刚度。框架结构为柔性结构，由于框架结构层间变形较大，在地震区，高层框架结构容易引起非结构构件的破坏。这是框架结构的主要缺点，也因此而限制了框架结构的使用高度。四、框架结构的一般构造1、梁、柱截面形状及尺寸框架梁的截面形状：现浇框架多做成矩形；装配整体式框架多做成花篮形；装配式框架可作成矩形、T形或花篮形；连系梁的截面可作成T形、L形、倒L形、倒T形、Z形等。框架梁的截面高度hb可按（1/101/18）lb确定，但不宜大于净跨的1/4；梁的截面宽度一般取梁高的1/21/3，但不宜小于hb /4，也不宜小于200mm；框架梁底面通常比连系梁低

12、50mm以上。柱的截面形状一般做成方形或矩形，其截面尺寸不小于400mm×350mm，也不宜大于柱净高的1/4。2、现浇框架节点构造（1）框架梁纵向钢筋节点构造（2）框架柱纵向钢筋节点构造（3）顶层端节点梁上部纵筋和柱外侧纵筋（4）框架节点内的箍筋设置在框架节点内应设置水平箍筋，箍筋应符合柱箍筋的构造规定，但间距不宜大于250mm。对四边均有梁与之相连的中间节点，由于除四角以外的柱纵向钢筋外，均不存在过早压屈的危险，故节点内可只设置沿周边的矩形箍筋，不必设置复合箍筋。当顶层端节点内设有梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接接头时，柱内水平箍筋应符合关于纵向受力钢筋搭接长度范围内箍筋的规

13、定。3、混凝土强度等级和填充墙的构造（1）混凝土强度等级柱的混凝土强度宜高一些，一般采用C30-C50（C60）；梁的混凝土强度不宜过高，一般采用C30左右，预应力梁一般采用C40及以上；节点区混凝土浇注要特别注意。（2）填充墙的构造砌体填充墙必须与框架牢固地连接。砌体填充墙上部与框架梁底之间必须用块材“塞紧”；砌体填充墙与框架柱之间设置拉结筋。五、框架结构的抗震构造措施现浇框架结构的震害特点现浇框架结构的抗震等级：按设防烈度、结构类型和房屋高度划分为四个抗震等级，其中一级抗震要求最高。一般构造要求混凝土的强度等级；钢筋种类；钢筋锚固；钢筋的接头；箍筋框架梁抗震构造要求截面尺寸；纵向钢筋；箍筋

14、框架柱抗震构造要求截面尺寸；纵向钢筋；箍筋框架结点构造节点内箍筋的设置上部梁纵向钢筋应贯穿中间节点。框架梁柱纵向受拉钢筋的抗震锚固长度。§12-3 现浇框架结构施工图钢筋混凝土框架结构施工图包括结构平面布置图、立面结构布置图、框架梁及框架柱的配筋图和模板图等。结构平面布置图主要反映柱网的布置与轴线尺寸，柱截面尺寸以及柱截面与轴线的关系。框架柱施工图主要反映柱的起止标高，柱内纵向钢筋的种类、数量与布置情况，箍筋的种类、形状、直径与间距等。框架梁施工图主要反映梁在平面中的位置，梁的截面类型和尺寸，以及截面配筋等内容。框架结构施工图的识读举例。§12-4 框架剪力墙结构框架-剪力

15、墙结构的受力特点剪力墙的变形以弯曲型为主，框架的变形以剪切型为主。框架-剪力墙结构协同工作时，由于剪力墙的刚度比框架大得多，因此剪力墙负担大部分水平力。框架和剪力墙分担水平力的比例：在下部剪力墙担负更多剪力，而框架担负的剪力较少；在上部，情况恰好相反。框架的层间变形在下部小于纯框架结构，在上部小于纯剪力墙，因此各层的层间变形趋于均匀化。剪力墙的构造要求剪力墙的厚度不应小于160mm，也不应小于层高的1/20。剪力墙中的竖向和水平方向分布钢筋的配置双排筋的拉结暗梁和端柱的设置洞口配筋构造§12-5 钢筋混凝土单层厂房结构一、单层厂房结构的组成1、单层厂房结构的类型单层厂房按承重结构的材

16、料不同可分为混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构三种类型。单层厂房承重结构的形式有排架和钢架两种。本节介绍单层厂房最基本的结构形式装配式钢筋混凝土排架结构。单层与多层；单跨与多跨；等高与不等高；排架与刚架。2、单层厂房结构的组成屋盖结构横向排架纵向排架吊车梁支撑系统基础围护结构5.2二、单层厂房的结构布置1、柱网考虑：工艺、经济、模数。柱网的布置应符合厂房建筑模数协调标准 GBJ6-68跨度在 18 M 和 18 M 以下时，采用 30 M 的模数；跨度在 18 M 以上时，采用 60 M 的模数；在厂房端部横向定位轴线与山墙边缘重合, 将山墙内侧第一排柱中心内移 500 毫米；伸缩缝两边的中心线

17、向两边移动 500 毫米。2、变形缝变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。伸缩缝 ： 结构体系很长时，温度应力过大通过设置伸缩缝来解决。最大伸缩缝间距：处于室内或土中 100 M 处于露天时 70 M沉降缝: 解决不均匀沉降问题。高度、吊车吨位、 土质相差较大时采用，基础全部分开。防震缝: 当建筑物平面, 立面复杂，结构高度或刚度相差很大时，解决复杂体型振型不一致造成的影响，稍宽一些。3、支撑（1）单层厂房的支撑体系支撑体系是联系屋架、柱等主要构件，并使其构成整体的重要部分，对单层厂房抗震设计尤为重要单层厂房的支撑体系分为屋盖支撑体系和柱间支撑体系两部分。屋盖支撑：柱间支撑屋架上、下弦横向水平

18、支撑纵向水平支撑垂直支撑纵向水平系杆天窗架支撑。 支撑（2）屋架上、下弦横向水平支撑作用：构成刚性框、增强屋面的整体刚度，保证屋架（屋面梁）的侧向稳定，同时将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上。（3）屋架纵向水平支撑作用：加强屋盖结构在横向水平面内的刚度，保证横向水平荷载的纵向分布，增强排架的空间工作。 （4）屋架间的垂直支撑及水平系杆 （5）天窗架支撑 （6）柱间支撑柱间支撑的主要作用是增强厂房的纵向刚度和稳定性，以下情况设置：厂房内设置有悬臂吊车，或有起重量 3 吨的悬挂吊车，或有较大吨位的吊车，或厂房跨度在 18 米及 18 米以上，或厂房柱高在 8 米以上；或纵向柱的总数每排在

19、 7 根以下。4、抗风柱抗风柱一般与基础刚接，与屋架上弦铰接。抗风柱一般应满足两个要求：一是在水平方向上必须与屋架有可靠的连接以保证有效传递风荷载；二是保证在竖向应允许两者之间有一定相对位移的可能性。5、圈梁、连系梁、过梁和基础梁圈梁的作用是将墙体与排架柱、抗风柱等连接在一起，以增加厂房的整体刚度；连系梁的作用是联系纵向柱列，以增强厂房的纵向刚度并传递风荷载到纵向排架。过梁的作用是承受门窗洞口上的墙体重量。基础梁的作用承受围护墙体的重量。三、排架结构的受力特点单层厂房结构所承受的荷载主要包括屋盖等构件的自重、屋面均布活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载、积灰荷载、施工荷载等。横向排架主要荷载传递路

20、径纵向排架主要荷载传递路径横向排架是厂房的基本受力体系。横向排架上主要荷载的传递路径纵向排架上主要荷载的传递路径四、单层厂房柱的主要构造要求柱的形式（a）矩形截面柱；（b）形截面柱；（c）（d）双肢柱；（e）管柱。 柱截面配筋构造柱受力筋构造牛腿牛腿是支承吊车荷载的重要构件（承受很大的集中荷载和动力作用）应保证其承载力和抗裂性要求；时称为长牛腿，按悬臂梁设计；时称为短牛腿（悬臂深梁），按牛腿设计。五、单层厂房常用节点连接六、单层钢筋混凝土柱厂房的抗震措施1、单层钢筋混凝土柱厂房在地震作用下的受力特点（1）受力特点单层厂房结构一般只考虑水平地震作用。水平地震作用可视为集中在屋盖和吊车梁顶标高处的

21、水平力。横向水平地震作用由横向排架结构承担。纵向水平地震作用由纵向柱间支撑、纵向柱列以及纵向维护墙承担。（2）震害的主要现象屋盖是厂房结构最易遭受地震破坏的部位。而突出屋面的天窗架则是厂房抗震最薄弱的部位（地震作用的“鞭梢效应”） 。无檩屋盖的震害主要为屋面板支座错动移位，甚至从屋架上塌落；屋架部分杆件局部破坏或屋架整体倒塌。有檩屋盖的震害主要是屋面板（瓦）下滑和塌落。排架柱是单层钢筋混凝土柱厂房的主要抗侧力构件。排架柱以局部震害为主，其震害包括阶形柱的上柱根部和吊车梁顶标高处出现水平裂缝，下柱靠近地面处开裂，不等高厂房高低跨交接处支承低跨屋盖的中柱牛腿上部柱截面处出现水平裂缝等。柱与屋架的连

22、接处受力复杂，易发生裂缝、混凝土压碎、锚筋拔出等震害。柱间支撑是单层钢筋混凝土柱厂房纵向抗震的主要抗侧力构件。柱间支撑易发生杆件压曲、支撑与柱连接节点拉脱等震害。甚至有可能在支撑下端点处柱子被支撑作用力剪断。2、抗震设计一般规定单层钢筋混凝土柱厂房的结构布置和选型是影响结构抗震性能的重要因素。（1）厂房的总体布置：平面和竖向布置都应简单、规则、对称、均匀。（2）天窗的选型与布置：尽量采用下沉式天窗或突出屋面较小的避风型天窗；突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；6-8度时，可采用钢筋混凝土天窗架；天窗屋盖、端壁板和侧板宜采用轻型板材。（3）屋架的选型：宜采用钢屋架或重心较低的预应力混凝土、钢筋混凝土屋架。跨度15m时，可采用钢筋混凝土屋面梁；跨度>24m或8度、类场地何9度时应优先采用钢屋架；有突出屋面天窗架的屋盖不宜采用预应力混凝土或钢筋混凝土空腹屋架。（4）厂房柱的选型：矩形、普通工字形柱的抗震性能优于双肢柱，斜腹杆双肢