结构选型与布置

1、主讲：张营（建筑学11-1）Page 2目录：目录： 一、结构选型及原因；二、结构布置；三、总结Page 3一、结构选型及原因案例选择：高层综合办公建筑1、结构选型：群房部分框架结构；主体部分框架-剪力墙结构 （结构选型的基本原则：满足使用要求；受力性能好； 施工简便； 经济合理。）2、选型依据： 群房部分：群房部分主要功能是作为开放式商场使用，需要较大的使用空间，从而达到空间使用的灵活性。 （框架结构指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构，其优点是强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。同时因其采用梁柱承重，因此建筑布置灵活，可获得较大的使用空间，使用广泛，主要应用于多层工业厂房、仓库、商场、办公楼等

2、建筑）Page 4主体部分：主体部分主要用于办公使用，其中包括开敞式办公空间和独立式办公空间两种，加裙房部分地上共有18层，总建筑高度77.6m，标准层直径为32.4m，高宽比为2.4，满足设计要求。（框架结构因其受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理的，但在承受水平荷载方面能力很差。因此仅在房屋高度不大、层数不多时采用。因为当房屋层数不多时，风荷载的影响很小，竖向荷载对结构的设计起控制作用，但当层数较多时，水平荷载将起很大的影响，会造成梁、柱的截面尺寸很大，在技术经济上不如其它结构体系合理。在框架剪力墙结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，

3、这样，可以大大减少柱子的截面。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。）Page 5n 框架剪力墙结构分析： 剪力墙结构由于“柱子构件”剪力墙截面巨大，其实说白了就是一种排架结构（弱连梁）或者没有梁的排架结构（整片墙），（只不过为了控制其变形，剪力墙的刚度很大）因此其变形形式为弯曲型。（弯曲型：变形特点与悬臂梁的弯曲变形规律一致，称为弯曲变形。剪切型：变形特点与悬臂梁的剪切变形规律一致，称为剪切变形。）可以将图二（a）中框架看成一根空腹的

4、悬臂柱，截面高度为框架总跨度，在反弯点切开时，空腹悬臂柱的弯矩M和剪力V 各自产生相应的变形。由于轴向方向的截面利用率大于受弯截面利用率（可以试算相同的力用于受压以及用于受弯时的变形值），剪力V产生的变形要远大于弯矩M产生的变形，框架结构的变形特点整体呈现剪切型。图二利用建筑物墙体构成的承受水平作用和竖向作用的结构称为剪力墙结构Page 63、框架结构类型的选用： （1）、按框架构件组成划分：选梁板式结构、 （适用于多层和高层） 梁板式结构（这种框架由板、梁、柱三种基本构件组成，荷载由板传至次梁、次梁传至主梁、再经主梁传至柱及基础。广泛应用于普通居民楼、办公楼以及其他各类建筑。） 无梁结构【无

5、梁结构是将没有梁的等厚度平板直接支承在住上的一种框架形式。由板、柱帽和柱子三种主要基本构件组成，荷载由板经过柱帽直接传递给柱子。适用于楼面荷载较大的公共建筑(如商场、仓库、展览馆等)和多层工业厂房。 】（2）、按框架的施工方法划分，选装配整体式（结构整体性及抗震性能好，同时节省钢材） Page 7二、结构布置；结构布置原则： 1、在满足使用要求的前提下，沿结构的平面和竖向应尽可能简单、规则、均匀、对称，避免发生冲突； 2、荷载传递线路明确，结构计算简图简单并易于确定； 3、结构整体性好，受力可靠； 4、施工简单； 5、经济合理。Page 81、柱网确定： 1）、由于地下车库设在在商业裙房下边，

6、且群房部分为弧形平面，为了施工简便、加强结构稳定性柱网呈扇形布置，同时根据地下室停车场设计规范，柱网设计为角度为5,柱距均为8100mm左右，刚好满足停车需求。结合经济与规范要求，地下车库车行过道最终确定为7500mm。故决定了裙房柱网如下图所示：Page 92）、标准层部分大体为半径是16.2m的圆形。 n 标准层为框架剪力墙结构，中间是交通核，半径为6.3m的交通核由开洞混凝土剪力墙围合而成，与周边框架形成框架剪力墙结构。剪力墙的厚度不应小于160mm，也不应小于h/20（h为层高），由于综合因素（办公层净高要求、参考实例等）层高设定为3.9m（3900/20=195mm） 所以剪力墙厚度

7、我取200mm。剪力墙材料选择强度等级不低于C25的混凝土，综合考虑结构、施工、经济等因素，这里选择C35。Page 102、柱子截面尺寸估算：n 1）、竖向荷载作用下柱轴力标准值： N=nAq 其中：n-柱承受楼层数 （本方案主体n=18+2=20、裙房n=3+2=5） A-柱子从属面积 （通过计算得单根柱子的受荷面积为主体约为57.85平方米、 裙房约为60.20平方米。） q-竖向荷载标准值（已包含活载） （本方案中选择轻质砖，数值为12） 【框架结构：1012（轻质砖）、1214（机制砖） 框剪结构：1214（轻质砖）、1416（机制砖）】 单位：KN/（M*M） 求得：N主=20*5

8、7.85*12=13884KN/（M*M） N群=5*60.20*12=3612KN/（M*M） 2）、柱轴力设计值：Nc=1.25CN 其中：N-竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包括活载） -水平力作用对柱轴力的放大系数 （七度地震：=1.05、八度地震：=1.10） C-中柱C=1、边柱C=1.1、角柱C=1.2 求得：Nc主边=1.25*1.1*1.05*13884=20045.025 Nc群边=1.25*1.1*1.05*3612=4966.5 Nc群中=1.25*1*1.05*3612=4515 Page 11 3）、估算公式：Ac=Nc/(a*fc) 其中：a-轴压比（一级0.7、二

9、级0.8、三级0.9，短柱减0.05） （在不计算梁柱自重情况下 按二级抗震等级柱最大轴压比0.8。） fc-砼轴心抗压强度设计值 （本设计混凝土等级取C35， 所以fc=16.7） Nc-估算柱轴力设计值 求得：Ac主=20045.025/（0.8*16.7)1500.38 d主=2*r874mm （取d=900mm）圆柱 Ac裙边=4966.5/（0.8*16.7)372.8 d主=2*r435mm （取d=500mm）圆柱 Ac裙中=4515/（0.8*16.7)338 d主=2*r420mm （取d=500mm）圆柱 4）、验证柱截面尺寸是否合理，代入公式可得出柱截面尺寸满足要求。Pa

10、ge 123、梁截面尺寸估算：n 框架的梁、柱截面常采用方形或炬形，其截面尺寸可以近似预估如下：n 梁高 h=(1/81/12)l, l为梁的计算跨度；梁宽b=(1/21/3)h,切不小于250mm。本方案主体的部分的梁的计算跨度为9m 所以： h主=（1/12）*9000=750mm b主=（1/3）*750=250mm h群=（1/12）*8100700mm b主=（1/3）*700233mm （取250mm）Page 134、变形缝的设置：（1）、伸缩缝的布置： 为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置伸缩缝，在设置伸缩缝的地方基础顶面以上的结构与建筑全部分开，而且在伸缩缝处

11、设置双柱Page 14（2）、沉降缝 / 沉降后浇带的正确设置 适用范围： 同一建筑物高低相差悬殊，上部荷载分布不均匀，或体型复杂，各部分之间高度、荷载、刚度和地基差异较大，采取结构和施工措施难以解决各部分之间的沉降差异时，为避免不均匀沉降使墙体或其它结构部位开裂需考虑在下列部位设置沉降缝或沉降后浇带： （ 建筑平面的转折处； 高度差异或荷载差异处，最常见的为主楼与裙楼之间； 建筑结构体系或地基类型不同处； 地基土的压缩性有显著差异处； 分期建造房屋的交界处；） Page 15（3）、防震缝的正确设置： 平面不规则又没有采取加强措施； 各部分刚度相差悬殊，采用不同材料和结构； 体型复杂，各部分质量相差很大；防震缝宽度的确定： 最终确定为 120mm由于防震缝宽度设置过小，在小规模地震作用下，防震缝两侧住宅结构已发生碰撞破坏。 有很多建筑物对这三种接缝进行了综合考虑，即所谓的“三缝合 一”。 三缝合一：缝宽按照抗震缝宽度处理；基础按沉降缝断开。Pag