建筑力學與結構78章

1、建筑力學與結構 教案 任課老師：楊維英第七章：鋼筋混凝土樓（屋）蓋內(nèi)容提要：鋼筋混凝土樓屋蓋的類型及各自的受力特點學習目標：理解單向板肋形樓蓋，雙向板肋形樓蓋的受力特點和構造 理解鋼筋混凝土現(xiàn)澆板式樓梯，梁式樓梯的構造要求 了解裝配式樓蓋的結構布置，預制梁板的形式及連接的構造要求課前熟悉鋼筋混凝土樓蓋的分類：按形式分：單向板肋形樓蓋、雙向板肋形樓蓋、井式樓蓋、密肋樓蓋和無梁樓蓋按施工分：現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式7.1現(xiàn)澆肋形樓蓋7.11受力特點板一般四邊均有支承，板上的荷載通過雙向受彎傳到四邊支承的構件上。但當區(qū)格板的長邊l1與短邊l2之比較大時，板上的荷載主要沿短邊方向傳遞到支承構件上，而

2、沿長邊方向傳遞的荷載較小，可忽略不計。 混凝土規(guī)范規(guī)定，當l2/l12.0時應按雙向板計算；當2.0<l2/l1<3.0時宜按雙向板計算；當l.2/l13.0時可按單向板計算。單向板肋形樓蓋構造簡單、施工方便；雙向板肋形樓蓋較單向板受力好、板的剛度好，但構造較復雜、施工不夠方便。 7.12單向板肋形樓蓋 7.121結構平面布置（掌握結構平面布置方案）在實際工程中，單向板、次梁、主梁的常用跨度為：單向板1.72.5m，一般不宜超過3m；次梁46m；主梁58m。單向板肋形樓蓋的結構平面布置方案通常有以下三種：（1） 主梁橫向布置，次梁縱向布置（2）主梁縱向布置，次梁橫向布置（3）只布置

3、次梁，不布置主梁7.122板的構造 （1）板厚：單向板板厚一般取l0/35l0/40，懸臂板可取l0/10l0/12（2）板中受力鋼筋：板中受力鋼筋有板面承受負彎矩的板面負筋和板底承受正彎矩的受力鋼筋，選擇板內(nèi)正、負鋼筋時，一般宜使它們的間距相同而直徑不同，但直徑不宜多于兩種。 連續(xù)單向板中受力鋼筋的配筋方式有彎起式和分離式兩種（3）板中構造鋼筋（重點）：分布鋼筋；與主梁垂直的附加負筋；與承重砌體墻垂直的附加負筋；板角附加短鋼筋熟記受力鋼筋和構造鋼筋的種類和伸入支座的要求圖7.6 墻邊和角部附加負筋7.123次梁的構造 次梁的截面高度一般為跨度的1/151/20，梁寬為梁高的1/31/2?？v向

4、鋼筋的配筋率一般為0.61.5。位于次梁下部的縱向鋼筋除彎起外應全部伸入支座次梁的一般構造要求與第3章受彎構件的配筋構造相同7.124主梁的構造主梁的截面高度一般為跨度的1/81/12，梁寬為梁高的1/31/2。主梁的一般構造要求與次梁相同。次梁與主梁相交處，次梁傳來的集中荷載有可能在主梁上產(chǎn)生斜裂縫而引起局部破壞，所以，在主梁與次梁的交接處應設置附加橫向鋼筋。 圖7.9 附加橫向鋼筋布置 7.1.3 雙向板肋形樓蓋 （1） 雙向板的受力特點 ：雙向板沿兩個方向彎曲和傳遞荷載，即兩個方向共同受力，所以兩個方向均需配置受力鋼筋（2） 板底板面裂縫形狀：板底中部裂縫沿45°角向板的四角擴

5、展，板頂面四角產(chǎn)生環(huán)狀裂縫（3） 厚度：雙向板的板厚不宜小于80mm。為滿足板的剛度要求，簡支板板厚應l01/45，連續(xù)板應l01/50（4） 支撐梁的受力特點：沿短跨方向的支承梁承受板面?zhèn)鱽淼娜切魏奢d，沿長跨方向的支承梁承受板面?zhèn)鱽淼奶菪魏奢d。 7.2 裝配式樓蓋7.2.1 結構平面布置方案 ：（1）橫墻承重（2）縱墻承重（3）縱橫墻承重（4）內(nèi)框架承重7.2.2 預制板的形式 ：常用的預制板有實心板、空心板、槽形板、T形板、夾心板7.2.3 預制梁 一般混合結構房屋中的樓蓋梁往往是簡支梁或帶懸挑的簡支梁，也常采用連續(xù)梁7.2.4 裝配式樓蓋的連接 （1）板與板的連接（2）板與墻或板與梁的

6、連接（3）梁與墻的連接（4）對于抗震設防區(qū)的多層砌體房屋，當圈梁設在板底時，預制板應相互拉結，并與梁、墻或圈梁拉結7.3 鋼筋混凝土樓梯（重點）1. 現(xiàn)澆板式樓梯形式及適用范圍：由踏步板、平臺板和平臺梁組成，一般用于跨度在3m以內(nèi)的小跨度樓梯較為經(jīng)濟。板式樓梯的下表面平整，施工支模方便，外觀也較輕巧，但斜板較厚（為樓段板水平長度的1/251/30），當跨度較大時，材料用量較多。受力特點：板式樓梯斜板承受均布面荷載作用，兩端支承在平臺梁上；平臺板承受均布面荷載作用，兩端支承在平臺梁或墻上；平臺梁承受樓梯斜板和平臺板傳來的均布線荷載作用，并傳至墻體，由墻體再傳給建筑物的基礎。平臺梁計算簡圖：見書上

7、圖7.29 板式樓梯的配筋：見書上圖7.262.現(xiàn)澆梁式樓梯形式及適用范圍：由在斜板兩側或中間設置的斜梁、踏步板、平臺板和平臺梁組成。用于梯段較長時較為經(jīng)濟，但梁式樓梯的支模及施工均較板式樓梯復雜，且外觀也顯得笨重。受力特點：梁式樓梯的平臺梁承受斜梁傳來的集中荷載和平臺板傳來的均布荷載及平臺梁自重。平臺梁一般按簡支梁計算平臺梁計算簡圖：見書上圖7.32梁式樓梯斜梁的配筋見書上圖7.313.裝配式樓梯的構造常用的裝配式樓梯有懸臂式樓梯、板式樓梯、小型分件裝配式樓梯等。裝配式樓梯一般各地均編有通用圖，可根據(jù)制作、運輸、吊裝等條件選用。作業(yè)布置：課后思考題7.2，7.3，7.6第八章多層及高層鋼筋混

8、凝土房屋內(nèi)容提要：介紹鋼筋混凝土多層及高層房屋的結構體系，以及框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構的受力特點、構造要求和抗震措施。學習目標：了解鋼筋混凝土多層及高層房屋的常用結構體系的特點及適用高度；理解框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構的受力特點、構造要求框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構抗震設計的一般規(guī)定和抗震構造措施。 課前：掌握高層建筑和多層建筑的定義； 結構內(nèi)力，位移與高度的關系8.1 常用結構體系多層及高層鋼筋混凝土房屋的常用結構體系可分為四種類型：框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構，各有不同的適用高度和優(yōu)缺點。8.1.1 框架結構體系

9、 概念：采用梁、柱組成的框架體系作為建筑豎向承重結構，并同時承受水平荷載優(yōu)點：建筑平面布置靈活，可做成需要較大空間的會議室、餐廳、辦公室及工業(yè)車間、實驗室等，加隔墻后，也可做成小房間缺點：框架結構的側向剛度較小，水平位移大適用層數(shù)：615層，非地震區(qū)也可建到1520層。8.1.2 剪力墻結構體系 概念：將房屋的內(nèi)、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結構優(yōu)點：整體性好，剛度大，在水平力作用下側向變形很小。缺點：剪力墻間距太小，平面布置不靈活，結構自重較大適用層數(shù)：1050層8.1.3 框架剪力墻體系 概念：在框架中設置一些剪力墻，就成了框架剪力墻(簡稱框剪)體系優(yōu)點：結構總體剛度加大，側移減小。同時，通

10、過框架和剪力墻協(xié)同工作，通過變形協(xié)調(diào)，使各種變形趨于均勻，改善了純框架或純剪力墻結構中上部和下部層間變形相差較大的缺點適用層數(shù)：1525層，一般不宜超過30層8.1.4 簡體體系 概念：由筒體為主組成的承受豎向和水平作用的結構8.2 框架結構8.2.1 框架結構類型 （1）全現(xiàn)澆框架優(yōu)點;整體性及抗震性能好，預埋鐵件少，較其他形式的框架節(jié)省鋼材等。缺點:模板消耗量大，現(xiàn)場濕作業(yè)多，施工周期長，在寒冷地區(qū)冬季施工困難等。（2）裝配式框架優(yōu)點：構件質(zhì)量容易保證，并可節(jié)約大量模板，改善施工條件，加快施工進度，缺點：結構整體性差，節(jié)點預埋件多，總用鋼量較全現(xiàn)澆框架多，施工需要大型運輸和拼裝機械，在地震

11、區(qū)不宜采用。（3）裝配整體式框架優(yōu)點：保證了節(jié)點的剛性，提高了框架的整體性，省去了大部分預埋鐵件，節(jié)點用鋼量減少缺點：增加了現(xiàn)場澆筑混凝土量（4）半現(xiàn)澆框架優(yōu)點：全現(xiàn)澆簡單，而整體受力性能比全裝配優(yōu)越。梁、柱現(xiàn)澆，節(jié)點構造簡單，整體性較好；而樓板預制，又比全現(xiàn)澆框架節(jié)約模板，省去了現(xiàn)場支模的麻煩8.2.2 框架結構的受力特點 框架結構承受的荷載包括豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括結構自重及樓（屋）面活荷載，一般為分布荷載，有時有集中荷載。水平荷載主要為風荷載。 在高層框架結構中，豎向荷載的作用與多層建筑相似，柱內(nèi)軸力隨層增加而增加，而水平荷載的內(nèi)力和位移則將成為控制因素。 側移由2部分組成：第

12、一部分側移由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生；第二部分側移由柱的軸向變形產(chǎn)生 框架抗側剛度主要取決于梁、柱的截面尺寸。通常梁柱截面慣性較小，側向變形較大，所以稱框架結構為柔性結構。 豎向活荷載具有不確定性。梁、柱的內(nèi)力將隨豎向活荷載的位置而變化。風荷載也具有不確定性，梁、柱可能受到反號的彎矩作用，所以框架柱一般采用對稱配筋。8.2.3 現(xiàn)澆框架節(jié)點構造 具體有四點要求，見書上164頁8.3 剪力墻結構了解幾點要求：（1） 為保證墻體的穩(wěn)定及澆灌混凝土的質(zhì)量，鋼筋混凝土剪力墻的截面厚度不應小于樓層凈高的1/25，也不應小于140mm。（2） 采用裝配式樓板時，樓板擱置不能切斷或過多削弱剪力墻沿高度的連續(xù)性，

13、剪力墻至少應有60%面積與上層相連。（3） 鋼筋混凝土剪力墻中，混凝土不宜低于C20級（4） 剪力墻上開洞時，洞口邊緣必須配置鋼筋，必要時應配斜筋以抵抗洞口角部的應力集中。 熟讀書上166頁的圖8.12 剪力墻截面的配筋形式和圖8.13洞口配筋8.4 框架剪力墻結構簡介8.4.1 框架剪力墻結構的受力特點 剪力墻的變形以彎曲型為主，框架的變形以剪切型為主。在框-剪結構中，框架和剪力墻由樓蓋連接起來而共同變形。剪力墻負擔大部分水平力；另外，框架和剪力墻分擔水平力的比例，房屋上部、下部是變化的。在房屋下部，由于剪力墻變形增大，框架變形減小，使得下部剪力墻擔負更多剪力，而框架下部擔負的剪力較少。在上

14、部，情況恰好相反，剪力墻擔負外載減小，而框架擔負剪力增大。8.4.2 框架剪力墻的構造要求 （1）剪力墻是主要的抗側力構件，承擔著大部分剪力，因此構造上應加強。（2）剪力墻的厚度不應小于160mm，也不應小于h/20（h為層高）。（3）剪力墻墻板的豎向和水平方向分布鋼筋的配筋率均不應小于0.2%，直徑不應小于8mm，間距不應大于300mm，并至少采用雙排布置。（4）剪力墻周邊應設置梁（或暗梁）和端柱組成邊框。（5）剪力墻水平和豎向分布鋼筋的搭接長度不應小于1.2la。（6）剪力墻洞口上、下兩邊的水平縱向鋼筋不應少于2根直徑12mm的鋼筋，鋼筋截面面積分別不宜小于洞口截斷面的水平分布鋼筋總截面面

15、積的1/2。（7）當剪力墻墻面開有非連續(xù)小洞口，且在整體計算中不考慮其影響時，應將洞口處被截斷的分布筋量分別集中配置在洞口上、下和左、右兩邊，且鋼筋直徑不應小于12mm，穿過連系梁的管道宜預埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小于梁高的1/3，且不宜小于200mm，洞口處宜配置補強鋼筋，熟讀書上168頁圖8.16 洞口補強配筋示意8.5 多層及高層鋼筋混凝土房屋措施8.5.1 地震基本知識 (1)地震及其破壞作用地震是指由于人工爆破、礦山開采、工程活動以及火山爆發(fā)、地殼的運動所引起的地面震動。地震破壞的主要表現(xiàn)有：1）地表破壞現(xiàn)象；2）房屋結構破壞8.5.1.2 地震震級和烈度掌握幾個定義（1）地

16、震震級：表示地震本身能量大小的一種度量，其數(shù)值是根據(jù)地震儀記錄到的地震波圖表確定。震級用M表示。（2）地震烈度:指某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響的平均強弱程度。一次地震，表示地震大小的震級只有一個。(3)震中烈度：震中區(qū)的烈度并了解表8.1中國地震烈度表的內(nèi)容8.5.1.3 建筑地震設防（1）抗震設防的依據(jù)一個地區(qū)在一定時期（我國取50年）內(nèi)在一般場地條件下按一定的概率（我國取10%）可能遭遇到的最大地震烈度稱為基本烈度?？拐鹪O防烈度是指按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。一般取基本烈度。（2）建筑抗震設防分類建筑應根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、

17、丁類四個抗震設防類別。（3）抗震設防標準抗震設防標準是指衡量抗震設防要求的尺度，由抗震設防烈度和建筑使用功能的重要性確定。具體的4個標準見書上170頁（4）抗震設防的目的（重點）抗震設防的目的是在一定的經(jīng)濟條件下，最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)的安全。三個基本水準原則：小震不壞、中震可修、大震不倒8.5.1.4 抗震設計的基本要求所謂建筑抗震概念設計指根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程?；緝?nèi)容和要求如下：（1）場地和地基的要求（2）建筑設計和建筑結構的規(guī)則性（3）結構體系的要求8.5.2 多層及高層鋼筋混

18、凝土房屋抗震措施 8.5.2.1 震害特點（1）鋼筋混凝土框架房屋的震害結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層 柱端與節(jié)點的破壞較為突出砌體填充墻的破壞較為普遍防震縫的震害也很普遍（2）高層鋼筋混凝土抗震墻結構和鋼筋混凝土框架抗震墻結構房屋的震害 設有抗震墻的鋼筋混凝土結構有良好的抗震性能 連系梁和墻肢底層的破壞是抗震墻的主要震害具體的震害特點見書上172頁8.5.2.2 抗震設計的一般規(guī)定(1)鋼筋混凝土高層建筑房屋的適用高度和高寬比（2）抗震等級框架抗震墻結構，在基本震型地震作用下，若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等級應按框架結構確定，裙房與主樓相連，

19、除應按裙房本身確定外，不應低于主樓的抗震等級；主樓結構在裙房頂層及相鄰上下各一層應適當加強抗震構造措施。裙房與主樓分離時，應按裙房本身確定抗震等級當?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級?？拐鹪O防類別為甲、乙、丁類的建筑，應按表8.3確定抗震等級（3）防震縫框架結構房屋的防震縫最小寬度，當高度不超過15m時，可采用70mm；超過15m時，6度、7度、8度和9度相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。 框架抗震墻結構房屋的防震縫寬度可用項規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用項規(guī)定數(shù)

20、值的50%，且均不宜小于70mm。 防震縫兩側結構類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結構類型和較低房屋高度確定縫寬。 (4) 抗撞墻（5）縱向鋼筋錨固和連接現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁、柱的縱向受力鋼筋的連接方法，一、二級框架柱的各部位及三級框架柱的底層宜采用機械連接接頭，也可采用綁扎搭接或焊接接頭；三級框架柱的其他部位和四級框架柱可采用綁扎搭接或焊接接頭。（6）箍筋的要求箍筋末端應作135°的彎鉤，彎鉤的平直部分的長度不應小于10d（d為箍筋直徑），高層建筑中尚不應小于75mm8.5.2.3 抗震構造措施(1)框架結構的抗震措施1)梁的截面尺寸宜符合下列各項要求：截面寬度不宜小于200mm；

21、截面高寬比不宜大于4；凈跨與截面高度之比不宜小于4。2)梁的縱向鋼筋配置應符合下列各項要求：梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%，且計入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比，一級不應大于0.25，二、三級不應大于0.35；梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配置筋量的比值，除按計算確定外，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3。3)梁端箍筋加密區(qū)的長度，箍筋的最大間距和最小直徑應按表8.9 （詳見P177）采用，當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，表中箍筋最小直徑應增大2mm。4)柱的截面尺寸宜符合下列各項要求：截面的寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱直徑不宜小于350mm；剪跨比宜

22、大于2；截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。5)柱的縱向鋼筋配置應符合下列各項要求：宜對稱配置；截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm；柱總配筋率不應大于5%；一級且剪跨比不大于2的柱，每側縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%；邊柱、角柱及抗震墻端柱在地震作用組合產(chǎn)生小偏心受拉時，柱內(nèi)縱筋總截面面積應比計算值增加25%；6)柱的箍筋加密范圍應按下列規(guī)定采用：柱端，取截面高度（圓柱直徑）、柱凈高的1/6和500mm三者的最大值；底層柱，柱根不小于柱凈高的1/3。當有剛性地面時，除柱端外尚應取剛性地面上下各500mm；剪跨比不大于2的柱和因設置填充墻等形成的柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。一般情況下，加密區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑應按表8.12 （詳見P178）采用。7）框架梁、柱縱向鋼筋在節(jié)點核心區(qū)的錨固和搭接(2)抗震墻結構抗震構造措施1)抗震墻的厚度，一、二級不應小于160mm且不應小于層高的1/20，三、四級不應小于140mm且不應小于層高的1/25。2)抗震墻豎、橫向分布鋼筋的配筋，應符合下列要求：一、二、三級抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率均不應小于0.25%；四級抗震墻不應小