第五章-多层及高层钢筋混凝土房屋-(第一讲)

1、 1. 多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、 适用范围；适用范围； 2. 框架结构的结构布置及受力特点；框架结构的结构布置及受力特点； 3. 框架结构的构造要求；框架结构的构造要求； 4. 剪力墙结构的受力特点及构造要求；剪力墙结构的受力特点及构造要求； 5. 框架框架剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。 第五章第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋多层及高层钢筋混凝土房屋本章主要内容 1 1. .了解框架结构、剪力墙结构、框架了解框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构及筒体剪力墙结构及筒体 结构的概念及组成结

2、构的概念及组成 ； 上述四种结构体系的适用范围；上述四种结构体系的适用范围； 2.2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体 式框架的含义及其优缺点；式框架的含义及其优缺点； 3.3.掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常 用层高、变形缝的设置要求。用层高、变形缝的设置要求。 第第一讲一讲教学目标： 关于多层与高层建筑的界限，各国有不同的标准。我国不关于多层与高层建筑的界限，各国有不同的标准。我国不同标准也有不同的定义：同标准也有不同的定义：高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结

3、构技术规程JGJ3-2002（以下简称（以下简称高规高规）以）以10层及层及10层以上或高度层以上或高度大于大于28m的房屋为的房屋为高层建筑高层建筑， 29层且高度不大于28m为多层多层建筑建筑。 民用建筑设计通则民用建筑设计通则JGJ37-87和和高层民用建筑设高层民用建筑设计防火规范计防火规范均以均以10层及层及10层以上或高度大于层以上或高度大于24m的房屋为的房屋为高层建筑。高层建筑。 目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层高层房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。混凝土混合结

4、构。 高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起来的，是高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起来的，是商品化、商品化、工业化、城市化工业化、城市化的结果。但是当建筑物高度增加时，水平力（风荷载及地的结果。但是当建筑物高度增加时，水平力（风荷载及地震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外，结构震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外，结构侧向位移增加更快。侧向位移增加更快。 高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力，抗侧力成为高层高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力，抗侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。特别是在地震区，地震作用对高层建

5、筑的威胁建筑结构设计的主要问题。特别是在地震区，地震作用对高层建筑的威胁也比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。也比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。 下图是结构内力（下图是结构内力（V，M）、位移（）、位移（）与高度的关系，弯矩和位移都）与高度的关系，弯矩和位移都随高度呈指数曲线上升。随高度呈指数曲线上升。结构内力、位移与高度的关系：结构内力、位移与高度的关系：V结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有框架框架体系体系、剪力墙体系剪力墙体系、框

6、架框架-剪力墙体系剪力墙体系和和筒体体系筒体体系等。等。 5.1.1 5.1.1 框架结构体系框架结构体系1.1.概念概念主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接组成，一般组成，一般由框架梁、柱与基础形成多个由框架梁、柱与基础形成多个平面框架（一个平面框架（一个框架平面称为榀）框架平面称为榀）作为主要的承重结构，若干榀框架再由作为主要的承重结构，若干榀框架再由联系梁联系起来，形成一个空间结构体系。联系梁联系起来，形成一个空间结构体系。5.1 5.1 常用结构体系常用结构体系5框架结构框架结构2.2.特点特点 将承重结构和围护、分隔构件完全分开

7、，墙只起围护、分隔作用。将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。3.3.优点：优点： （1 1）建筑）建筑平面布置灵活、空间划分方便平面布置灵活、空间划分方便，易于满足生产工艺和使用要求；，易于满足生产工艺和使用要求； （2 2）具有）具有较高的承载力较高的承载力和和较好的整体性较好的整体性。4.4.缺点：缺点： 框架结构在水平荷载下表现出框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小抗侧移刚度小，水平位移大水平位移大的特点，属于的特点，属于柔性结构柔性结构。 5.5.应用应用 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、住宅广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、

8、旅馆、教学楼、住宅等。框架结构的等。框架结构的适用高度为适用高度为6 61515层层，非地震区也可建到非地震区也可建到15152020层层。 6.6.异形柱框架的概念异形柱框架的概念 柱截面为柱截面为L形、形、T形、形、Z型或十字形（图型或十字形（图8.1.2）的）的框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为一般为180300mm。5 异形柱框架的异形柱框架的优点优点: :柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平整，便于布置。整，便于布置。 缺点：缺点：但其抗震性能较差。但其抗震性能较差。 适用范围：适用范围：一般

9、用于非抗震设计或按一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计度抗震设计的的12层以下的建筑。层以下的建筑。5.1.2 5.1.2 剪力墙体系剪力墙体系1.1.概念概念由由纵向和横向钢筋混凝土墙体纵向和横向钢筋混凝土墙体互相连接互相连接作为竖向承作为竖向承重和抵抗侧力的结构重和抵抗侧力的结构称为称为剪力墙结构剪力墙结构。剪力墙实质上是。剪力墙实质上是固结于基础的钢筋混凝土墙片，具有很高的抗侧移能力。固结于基础的钢筋混凝土墙片，具有很高的抗侧移能力。因其既承担竖向荷载，又承担水平荷载因其既承担竖向荷载，又承担水平荷载剪力，故名剪力，故名剪剪力墙力墙。一般情况下，剪力墙结构楼盖内不设梁，楼板直。一般情况

10、下，剪力墙结构楼盖内不设梁，楼板直接支承在墙上，墙体既是承重构件，又起围护、分隔作接支承在墙上，墙体既是承重构件，又起围护、分隔作用。用。5 2.2.优点优点（1 1）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承受水平力有利；受水平力有利；（2 2）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。3.3.缺点缺点剪力墙间距太小，房间划分受到较

11、大限制，结构自重较大。剪力墙间距太小，房间划分受到较大限制，结构自重较大。4.4.应用应用一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为15155050层。层。 当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成部份框支剪部份框支剪力墙体系力墙体系。 部分框支剪力墙结构部分框支剪力墙结构属竖向不规则结构，上、下层不同属竖向不规则结构，上、下层不同结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为结构的内力和变形

12、通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为9度的地区不应采用。度的地区不应采用。 55.1.3 5.1.3 框架框架- -剪力墙体系剪力墙体系1.概念概念 框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易于变平面灵活、有较大空间、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，者结合起来，取长补短， 在框架结构中的在框架结构中的适当部位增设一定数量的钢

13、筋混凝土剪力适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力的体系承受竖向和水平力的体系叫做叫做框架框架-剪力墙剪力墙体系简称框体系简称框-剪体系剪体系。5 2. 2.特点特点 框架框架- -剪力墙体系大部分水平力由剪力墙承担，而竖剪力墙体系大部分水平力由剪力墙承担，而竖向荷载主要由框架承受，因而用于高层房屋比框架结构向荷载主要由框架承受，因而用于高层房屋比框架结构更为经济合理；同时由于它只在部份位置上有剪力墙，更为经济合理；同时由于它只在部份位置上有剪力墙，因而，框架因而，框架- -剪力墙体系有剪力墙体系有易于分割空

14、间（平面布置灵易于分割空间（平面布置灵活）、立面易于变化、抗震性能好、侧向刚度较大活）、立面易于变化、抗震性能好、侧向刚度较大等优等优点。点。 3.3.应用应用 框框- -剪体系广泛应用于多层及高层办公楼、旅馆等剪体系广泛应用于多层及高层办公楼、旅馆等建筑中。适用高度为建筑中。适用高度为15152525层，一般不宜超过层，一般不宜超过3030层。层。5.1.4 5.1.4 筒体体系筒体体系1.概念概念由剪力墙体系和框架体系演变发展而成，是将剪力由剪力墙体系和框架体系演变发展而成，是将剪力墙或密柱框架围合而成一个或多个封闭的筒体（或框筒），墙或密柱框架围合而成一个或多个封闭的筒体（或框筒），组成

15、承受竖向和水平作用的结构组成承受竖向和水平作用的结构称为称为筒体结构体系筒体结构体系。筒体根据开孔的多少，筒体有筒体根据开孔的多少，筒体有空腹筒空腹筒和和实腹筒实腹筒之分。之分。5.1.6实腹筒实腹筒一般由电梯井、楼梯间、一般由电梯井、楼梯间、管道井等形成，开孔少，因其常位于管道井等形成，开孔少，因其常位于房屋中部，故又称房屋中部，故又称核心筒核心筒。空腹筒空腹筒又称又称框筒框筒，由布置在房屋四，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。这些横梁称为这些横梁称为窗裙梁窗裙梁，梁高一般，梁高一般0.61.22m。筒体体系就是由核心筒、。筒体体系就是

16、由核心筒、框筒等基本单元组成的。框筒等基本单元组成的。 2.类型类型 根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置成布置成核心筒结构核心筒结构、框筒结构框筒结构、筒中筒结构筒中筒结构、框架框架-核心筒核心筒结构结构、成束筒结构成束筒结构和和多重筒结构多重筒结构等形式。筒中筒结构通常等形式。筒中筒结构通常用框筒作外筒，实腹筒作内筒。用框筒作外筒，实腹筒作内筒。5筒体结构筒体结构5.1.15.1.1除上述四种常用结构体系外，高层建筑中尚有悬挂除上述四种常用结构体系外，高层建筑中尚有悬挂结构、巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挑结构等新的结构、巨型框架

17、结构、巨型桁架结构、悬挑结构等新的竖向承重结构体系（图竖向承重结构体系（图5.1.85.1.8），但目前应用较少。），但目前应用较少。 55.2.1 5.2.1 框架结构的类型框架结构的类型框架结构按施工方法可分为全现浇式框架、半现浇式框架结构按施工方法可分为全现浇式框架、半现浇式框架、装配式框架和装配整体式框架四种形式。框架、装配式框架和装配整体式框架四种形式。1.全现浇框架：全现浇框架：全部构件均在现场浇筑。全部构件均在现场浇筑。(1)特点特点整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其它形式的框整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其它形式的框架节省钢材，建筑平面布置较灵活等；但是模板消耗量大，架节

18、省钢材，建筑平面布置较灵活等；但是模板消耗量大，现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。 5.2 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构2.2.全装配式框架：全装配式框架：将梁、板、柱全部预制，然后在现场进将梁、板、柱全部预制，然后在现场进行装配、焊接而成的框架。行装配、焊接而成的框架。(1)(1)特点特点装配式框架的构件可采用先进的生产工艺在工厂进装配式框架的构件可采用先进的生产工艺在工厂进行大批量的生产，在现场以先进的组织管理方式进行机行大批量的生产，在现场以先进的组织管理方式进行机械化装配，但其结构整体性差，节点预埋件多，总用

19、钢械化装配，但其结构整体性差，节点预埋件多，总用钢量较全现浇框架多，施工需要大型运输和吊装机械，在量较全现浇框架多，施工需要大型运输和吊装机械，在地震区不宜采用。地震区不宜采用。3.3.装配整体式框架装配整体式框架(1) 概念概念装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安装就装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安装就位后，再在构件连接处现浇混凝土使之成为整体而形成位后，再在构件连接处现浇混凝土使之成为整体而形成框架。框架。(2) 特点特点与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁的刚性，提高了框架的整

20、体性，省去了大部分的预埋铁件，节点用钢量减少，故应用较广泛。缺点是增加了现件，节点用钢量减少，故应用较广泛。缺点是增加了现场浇筑混凝土量。场浇筑混凝土量。 4.4.半现浇框架半现浇框架(1) 概念概念半现浇框架是将房屋结构中的梁、板和柱部份现浇，半现浇框架是将房屋结构中的梁、板和柱部份现浇，部份预制装配而形成的框架。常见的做法有两种，一种部份预制装配而形成的框架。常见的做法有两种，一种是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。(2) 特点特点施工方法比全现浇简单，而整体受力性能比全装配施工方法比全现浇简单，而整体受力性能比全装配优越优越

21、。梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好；而楼板。梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好；而楼板预制，又比全现浇框架节约模板，省去了现场支模的麻预制，又比全现浇框架节约模板，省去了现场支模的麻烦。半现浇框架是目前采用较多的框架型式之一，特别烦。半现浇框架是目前采用较多的框架型式之一，特别是在地震区应用较多。是在地震区应用较多。5.2.2 框架结构的结构布置框架结构的结构布置1承重框架布置方案承重框架布置方案在框架体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为在框架体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方向的梁称为连系梁。框架梁和柱组成主框架梁，另一方向的梁称为连系梁。框架梁和柱组成主要承重框架，连

22、系梁和柱组成非主要承重框架。若采用要承重框架，连系梁和柱组成非主要承重框架。若采用双向板，则双向框架都是承重框架。承重框架有以下三双向板，则双向框架都是承重框架。承重框架有以下三种布置方案：种布置方案：（1）横向布置方案）横向布置方案1)概念：概念：框架主梁（或主要承重框架）沿房屋横向布框架主梁（或主要承重框架）沿房屋横向布置置，连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置。 2)特点：采用这种布置方案特点：采用这种布置方案有利于增加房屋的横向刚有利于增加房屋的横向刚度，提高抵抗水平作用的能力，度，提高抵抗水平作用的能力，因此在实际工程中应用较多。因此在实际工程中应用较多。缺点

23、是由于缺点是由于主梁截面尺寸较大主梁截面尺寸较大，当房屋需要较大空间时，其，当房屋需要较大空间时，其净空较小净空较小。 下一页5.2.1（2）纵向布置方案）纵向布置方案1)概念：概念：框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横向布置向布置（图（图5.2.2 ）。）。2)特点：特点：房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层净高净高，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。但因其但因其横向刚度较差横向刚度较差，在民用建筑中一般采用较少。，在民用建筑中一般采用较少。5.2.2框

24、架主梁框架主梁（3）纵横向布置方案）纵横向布置方案1)概念：概念：沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。n2)特点：特点：n 采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，有利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。因此，柱网尺寸有利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。因此，柱网尺寸为正方形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求为正方形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重的厂房常用这种方案。需双向承重的厂房常用这种方案。 52 2柱网布置和层高柱网布置和层高(1)(1)民用建

25、筑民用建筑其柱网尺寸和层高一般按其柱网尺寸和层高一般按300mm300mm进级。常用跨度是进级。常用跨度是4.8m4.8m、6.4m6.4m、6m6m、6.6m6.6m等，常用柱距为等，常用柱距为3.9m3.9m、4.5m4.5m、4.8m4.8m、6.1m6.1m、6.4m6.4m、6.7m6.7m、6m6m。采用内廊式时，走廊跨度一般为。采用内廊式时，走廊跨度一般为2.4m2.4m、2.7m2.7m、3m3m。常用层高为。常用层高为3.0m3.0m、3.3m3.3m、3.6m3.6m、3.9m3.9m、4.2m4.2m。(2)(2)工业建筑工业建筑 其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对

26、称不其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等。等跨式等。5 采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为6m6m、6.6m6.6m、6.9m6.9m，走廊宽度常用，走廊宽度常用2.4m2.4m、 2.7m2.7m、 3m3m，开间，开间方向柱距为方向柱距为3.68m3.68m。等跨式柱网的跨度常用。等跨式柱网的跨度常用6m6m、7.5m7.5m、9m9m、12m12m，柱距一般为，柱距一般为6m6m。对称不等跨柱网一般用于建。对称不等跨柱网一般用于建筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（5.8m5.8m6.2m+6.2m+5.8m6.2m+6.2m+5.8m）6.0m6.0m、（、（8.0m+12.0m+8.0m8.0m+12.0m+8.0m）6.0m6.0m、（、（7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m）6.0m6.0m等。等。工业建筑底层往往有较大设备和产品，甚至有起重工