建筑力学课件：第十讲 多高层钢筋混凝土房屋

1、10层及10层以上或高度大于28 m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑为高层建筑。高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起来的。 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，结构侧向位移增加更快。第十讲 多层及高层钢筋混凝土房屋高层建筑中，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，地震作用对高层建筑的威胁也比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。 下图是结构内力（N，M）、位移（）与高度的关系。本 章 内 容1 常用结构体系 2 框架结构 3 剪力墙结构4 框架剪力墙结构简介

2、5 多层及高层钢筋混凝土房屋措施 1 常用结构体系多层及高层钢筋混凝土房屋的常用结构体系可分为四种类型：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构，各有不同的适用高度和优缺点。框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构当采用梁、柱组成的框架体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称其为框架结构体系。其中，连系平面框架以组成空间体系结构的梁称为连系梁，框架结构中承受主要荷载的梁称之为框架梁，如下图所示。2 框架结构体系 下图为框架结构柱网布置的几种常见形式。 特点： 框架结构的建筑平面布置灵活，可做成需要较大空间，也可做成小房间。框架结构的承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、

3、分隔作用。框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小、水平位移大的特点，属于柔性结构。2.1 框架结构的常用结构形式 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。框架结构是一个空间结构体系，沿房屋的长向和短向可分别视为纵向框架和横向框架。纵、横向框架分别承受纵向和横向水平荷载在高层框架结构中，竖向荷载的作用与多层建筑相似，柱内轴力随层增加而增加，而水平荷载的内力和位移则将成为控制因素。2.2 框架结构的受力特点 通常，框架结构的梁、柱断面尺寸都不能太大，否则影响使用面积。 框架结构的适用层数为615层，非地

4、震区也可建到1520层。 框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列规定（1）避免形成上、下层刚度变化过大；（2）避免形成短柱；（3）减少因抗侧刚度偏心而造成的结构扭转。 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合结构形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。2.3 框架结构设计的一般规定 混凝土墙（剪力墙）组成的承受竖向和水平作用的结构体系为剪力墙结构体系。下图为剪力墙结构的平面：3 剪力墙结构体系 现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形很小

5、。墙体截面积大，承载力要求也比较容易满足。剪力墙的抗震性能也较好。 剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的，主要是剪力墙间距太小，平面布置不灵活，结构自重较大。 剪力墙的间距受到楼板跨度的限制，一般为38m，因而剪力墙结构适用于具有小房间的高层住宅、旅馆等建筑，此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材料，如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法，施工速度很快。3.1 剪力墙结构的特点剪力墙的配筋有单排及双排配筋两种形式，见下图。单排配筋施工方便，但当墙厚度较大时，表面易出现温度收缩裂缝。在山墙及楼梯间一侧的剪力墙，常常有墙体平面外的偏心。因此在多数情况下剪力墙都宜配置双排钢筋，双排钢筋之间要设置拉结筋

6、。3.2 剪力墙结构的配筋简介1剪力墙墙肢截面宜简单、规则，宜沿主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大；2剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。3剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。4为了避免剪力墙脆性破坏较长的剪力墙宜开设洞口(用砌体填充)。墙段长度不宜大于8m。3.3 剪力墙结构设计的一般规定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，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，在框架中设置一些剪力墙，就成了框架剪力墙(简称框剪)。4

7、框架剪力墙体系 框架-剪力墙结构由框架和剪力墙两类抗侧力单元构成，在水平荷载作用下的受力和变形特点是不同的。1、剪力墙以弯曲型变形为主，随着楼层的增加，总侧移和层间侧移增长很快。2、框架以剪切型变形为主，随着楼层的增加，总侧移与层间侧移增加减慢。 在同一的结构中，通过楼板把两者联系起来。在结构的下部剪力墙承担大部分剪力，框架承担小部分剪力。在结构上部，剪力墙变形减小，框架变形加大，承担剪力也增大。4.1 框架剪力墙结构的受力特点 1. 框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。2. 剪力墙宜布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的

8、部位，剪力墙间距不宜过大；3. 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；4. 纵、横剪力墙宜组成L形、T形等形式；5. 剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。4.2 框架剪力墙设计的一般规定 由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构体系。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。它是由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。 筒体结构体系将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。5 筒体体系 筒体结构可分为：单筒结构、筒中筒结构、框架核心筒结构和束筒结构。5.1 筒体结

9、构的分类 筒中筒结构的高度不宜低于80m，高宽比不宜小于3。对于不高于60m的框架核心筒结构，可按框架剪力墙结构设计；框架-核心筒结构的周边柱间必须设置框架梁；筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中。矩形平面的长宽比不宜大于2.5.2 筒体结构设计的一般规定 1. 在我国，把10层及10层以上或高度大于28 m的房屋称为高层建筑。2. 多层与高层房屋常用的结构类型有混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。3. 多、高层建筑承受的竖向荷载较大，同时还承受控制作用水平力。结构布置的合理性对多、高层结构的经济性及施工的合理性影响较大。所以，多、高层建筑设计应该注重概念设计，重视结构选型与建筑平面、立面布置的规律性，选择最佳结构体系，加强构造措施以保证建筑结构的整体性，使整个结构具有必要的强度、刚度和变形能力。本章小结4. 利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构称为剪力墙结构。剪力墙实质上是固结于基础的钢筋混凝