建筑構(gòu)造之樓蓋選型

1、1高層建筑樓蓋樓蓋結(jié)構(gòu)形式 肋梁樓蓋 無(wú)梁樓蓋 疊合板樓蓋 壓型鋼板組合樓蓋2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 側(cè)重具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 教育問題：缺乏與總體系目標(biāo)有關(guān)的基本知識(shí)，強(qiáng)調(diào)部分而不是總體3 側(cè)重總體空間形式結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì) 教育的優(yōu)點(diǎn)：提供一種總體思路去學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念和體系，并將它們應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，整體決定構(gòu)件4水平體系與結(jié)構(gòu)總體的相互關(guān)系水平體系與結(jié)構(gòu)總體的相互關(guān)系 方案階段一：設(shè)計(jì)者應(yīng)能把基本設(shè)計(jì)方案概念化，總體分析整個(gè)結(jié)構(gòu)的荷載抗力關(guān)系，提出所需要的分體系及并預(yù)估基本分體系的相互關(guān)系 初步設(shè)計(jì)階段二：分層次證明相互作用的分體系的可行性，并確定其主要尺寸 設(shè)計(jì)過程的最后階段三：具體設(shè)計(jì)所有分體系的構(gòu)件

2、和連接、構(gòu)造詳圖567把建筑形式視為空間結(jié)構(gòu)時(shí)，看把建筑形式視為空間結(jié)構(gòu)時(shí)，看水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)置的必要性水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)置的必要性8受荷薄板邊緣的橫向受荷薄板邊緣的橫向剛度很小，易向里局剛度很小，易向里局部彎曲，受剪薄板向部彎曲，受剪薄板向內(nèi)扭曲，對(duì)面薄板發(fā)內(nèi)扭曲，對(duì)面薄板發(fā)生很小變形生很小變形9影響樓屋蓋體系的因素影響樓屋蓋體系的因素 建筑空間功能所要求的開間大小及其跨度的長(zhǎng)寬比 活荷載的大小 規(guī)劃設(shè)計(jì)所限定的結(jié)構(gòu)層間容許高度 所需對(duì)結(jié)構(gòu)總體系整體剛度的貢獻(xiàn)大小 允許的邊支承條件10高層結(jié)構(gòu)樓蓋布置 平板或無(wú)梁樓板（flat plate）體系 梁-板（slab and beam）體系 主-次梁（

3、joist and girder）體系 雙向密肋或井字梁（waffle）體系 空間桁架體系（space truss system）1112131415 對(duì)于雙向作用的板，全部荷載由兩個(gè)正交方向各承受一半 荷載通過板的抗剪和抗彎沿水平方向傳給墻，并通過墻直接傳到基礎(chǔ) 假設(shè)墻的剛度很大，能阻止邊緣板帶向下位移 用剛度很大的梁代替墻時(shí)，體系的整體作用和設(shè)計(jì)方法與墻支承類似1617有梁板和無(wú)梁板有梁板和無(wú)梁板受力狀態(tài)比較受力狀態(tài)比較梁在一個(gè)方向梁在一個(gè)方向承受全部彎矩承受全部彎矩時(shí)的單向板受時(shí)的單向板受力狀態(tài)力狀態(tài)（1）有梁簡(jiǎn)支板的）有梁簡(jiǎn)支板的受力狀態(tài)受力狀態(tài)18（2）無(wú)梁簡(jiǎn)支）無(wú)梁簡(jiǎn)支雙向板的受力

4、雙向板的受力狀態(tài)狀態(tài)19（3） 支承在等間距柱網(wǎng)上的大平板20柱上板帶和柱上板帶和跨中板帶跨中板帶單開間板帶單開間板帶的荷載分配的荷載分配21板-梁體系用于一個(gè)方向?yàn)榇罂缍葧r(shí)用于一個(gè)方向?yàn)榇罂缍葧r(shí)22支座負(fù)彎矩支座負(fù)彎矩跨中正彎矩跨中正彎矩162422wlwl初步設(shè)計(jì)內(nèi)力分析建議初步設(shè)計(jì)內(nèi)力分析建議23梁和板結(jié)合成一體形成T形梁共同抵抗彎矩作用24251）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 所有梁的跨度和剛度都相等。應(yīng)考慮兩個(gè)方所有梁的跨度和剛度都相等。應(yīng)考慮兩個(gè)方向的抗彎向的抗彎 這是一種剛度較大的雙向板，每個(gè)方向的總這是一種剛度較大的雙向板，每個(gè)方向的總荷載和彎矩由荷載和彎矩由每個(gè)每個(gè)方向的梁及其相應(yīng)的板

5、來(lái)方向的梁及其相應(yīng)的板來(lái)共同承擔(dān)，梁和板分擔(dān)的比例取決于梁和板共同承擔(dān)，梁和板分擔(dān)的比例取決于梁和板的相對(duì)剛度的相對(duì)剛度 結(jié)構(gòu)性能實(shí)際上界于剛性邊支承和無(wú)邊支承結(jié)構(gòu)性能實(shí)際上界于剛性邊支承和無(wú)邊支承的結(jié)構(gòu)特性之間的結(jié)構(gòu)特性之間262）雙向板-梁體系初步設(shè)計(jì)假定每個(gè)方向的跨中2/3板帶約承擔(dān)總彎矩的1/3，梁約承擔(dān)該方向總彎矩的2/3梁的設(shè)計(jì)可以考慮與板的組合作用，也可以不考慮，但T形梁能承受更多的總荷載和彎矩對(duì)板的設(shè)計(jì)，跨中板帶是決定性的27（3）雙向密肋-板樓蓋體系井字梁井字梁28 雙向密肋體系的性能與平板相似 一個(gè)開間的整個(gè)寬度范圍實(shí)際上都參與承受荷載，且靠近或通過柱的梁要比離柱較遠(yuǎn)的梁分

6、擔(dān)更多的荷載，故常將緊靠支承柱的梁設(shè)計(jì)成剛度比較大 施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)雙向密肋體系作彈性分析，以確定不同梁的實(shí)際承載比例 初步設(shè)計(jì)時(shí)，可假定：如果一個(gè)開間里所有梁的剛度都接近相等，他們所分擔(dān)的荷載也都相同；如果沿柱帶的梁剛度只比離柱較遠(yuǎn)的梁大12倍，則它們所分擔(dān)的荷載至少是后者的兩倍；如果這些梁的剛度非常大，那么它們所分擔(dān)的荷載將會(huì)更多（3/4）29雙向密肋體系 對(duì)象：無(wú)邊支承、由正交密肋所構(gòu)成的樓蓋 荷載傳遞：沿兩正交方向同時(shí)作用，雙向密肋的梁格構(gòu)是一種雙向網(wǎng)格 使用條件：柱網(wǎng)開間接近正方形，L1/L21.5 最大優(yōu)勢(shì)：經(jīng)濟(jì)適用跨度是四種體系中最大的，平均混凝土折算厚度也是所有體系中最小的，

7、不用吊頂 受力性能：當(dāng)每跨內(nèi)有4根或以上的密肋時(shí)，樓蓋的整體性能和彎矩分配接近于平板樓蓋。30肋梁樓蓋尺度與適應(yīng)范圍雙向密肋樓蓋 普通砼適于9m以下，預(yù)應(yīng)力砼12m以下 肋梁間距0.91.5m 肋梁高1/201/30，肋寬150200mm單向密肋樓蓋 跨度不大于6m 肋梁間距500700mm 肋梁高1/181/20，肋寬80120mm3132（4）豎向支承構(gòu)件周圍的沖剪柱上平板柱上平板33板的局部加厚提高抗沖切能力板的局部加厚提高抗沖切能力柱上梁柱上梁柱上密肋板填實(shí)柱上密肋板填實(shí)34平板體系354.57.3m7.310m15023036鋼筋混凝土彎曲到一定程度后鋼筋才開始起作用37預(yù)應(yīng)力混凝土

8、預(yù)應(yīng)力筋的抗彎是主動(dòng)的38 對(duì)于跨度為7.210.5m的預(yù)應(yīng)力混凝土平板，板厚可按45的跨高比取，即取200mm 板內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線沿兩個(gè)正交方向呈拋物線鋪設(shè) 使拋物線預(yù)應(yīng)力束的向上分力能平衡百分之百的板自重 恒載為0.2 25 kN/m3 9=45kN/m200mm301409m3039板內(nèi)的鋼筋束沿兩個(gè)方向呈拋物線鋪設(shè)，所以常規(guī)板內(nèi)的鋼筋束沿兩個(gè)方向呈拋物線鋪設(shè)，所以常規(guī)的設(shè)計(jì)方法是對(duì)每一個(gè)方向的鋼筋束都施加足夠的的設(shè)計(jì)方法是對(duì)每一個(gè)方向的鋼筋束都施加足夠的預(yù)應(yīng)力，使其向上分力能平衡板的自重。預(yù)應(yīng)力，使其向上分力能平衡板的自重。40建議 試驗(yàn)表明，雙向預(yù)應(yīng)力混凝土平板的抗彎強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度受

9、總的預(yù)應(yīng)力筋的承載能力和非預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量及其所鋪設(shè)的位置所控制，而不受預(yù)應(yīng)力筋的分布位置所控制 必須有一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在柱上板的剪切周邊內(nèi) 雙向無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋的最佳布置方法是將計(jì)算板帶所需的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)，在一個(gè)方向形成帶狀集中布置在柱上及柱子兩邊的板帶中，在另一個(gè)方向則均勻布置 兩個(gè)正交方向至少應(yīng)該有兩根預(yù)應(yīng)力筋布置在柱上板的剪切周邊內(nèi)41無(wú)梁樓蓋體系 所占有的結(jié)構(gòu)空間高度在所有體系中最小（綜合效益不錯(cuò)），施工最方便，水密性好 對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)在所有體系中是最小的 混凝土平均折算厚度比主-次梁和雙向密肋體系大，與同等跨度的雙向梁-板體系相當(dāng)4243無(wú)梁樓蓋尺度44 無(wú)柱帽樓板厚

10、:（1/361/30)L2 L2為短邊長(zhǎng),最小板厚150mm 有柱帽樓板厚:（1/401/33)L2 L2為短邊長(zhǎng),最小板厚150mm 空心無(wú)梁樓板厚（1/301/20)L2 L2為短邊長(zhǎng),樓板最小厚度250mm45普通肋梁樓蓋體系 1） 單向板-梁樓蓋 2） 雙向板-梁樓蓋 3） 現(xiàn)澆梁板共同作用的設(shè)計(jì)概念461） 單向板-梁樓蓋 1221m7.510.5m69m4.56mh 1/30L472 ） 雙向板-梁樓蓋 例題：某機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓樓蓋的內(nèi)力分析板厚板厚 h 1/40L248無(wú)梁樓板的最大正、負(fù)彎矩峰無(wú)梁樓板的最大正、負(fù)彎矩峰值都在柱軸線上值都在柱軸線上無(wú)梁樓板和雙向板無(wú)梁樓板和雙向板-梁樓

11、蓋的彎矩梁樓蓋的彎矩493） 現(xiàn)澆梁板共同作用的設(shè)計(jì)概念 現(xiàn)澆樓板的共同作用增加了框架梁的截面剛度（EI） 提高了梁端負(fù)屈服彎矩的承載力 梁柱形成的框架作用對(duì)框架側(cè)向剛度的影響 現(xiàn)澆梁板的共同作用對(duì)框架的內(nèi)力、變形及自振周期的影響504） 主-次梁體系主-次梁體系的特點(diǎn) 缺點(diǎn)： 相對(duì)于平板和雙向密肋體系，結(jié)構(gòu)高度大 相對(duì)于平板和雙向板-梁體系，模板制作復(fù)雜51 優(yōu)點(diǎn) 平均折算厚度小，可與雙向密肋一樣，重量較輕 開間大，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋可達(dá)（912）m（13.518）m 承載力大，活荷載可達(dá)1020kN/mm2 對(duì)框架結(jié)構(gòu)的整體剛度貢獻(xiàn)比平板和雙向密肋大得多 結(jié)構(gòu)受力清楚，傳力途徑簡(jiǎn)單明確5

12、25）柱網(wǎng)與主、次梁的合理布局 荷載傳遞途徑：?jiǎn)蜗虬?次梁 主梁 柱 設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)空間高度越小越好 主、次梁受力所需的結(jié)構(gòu)高度宜相同535455以長(zhǎng)跨為主梁的主-次梁樓蓋存在的問題 主、次梁的截面高度相差懸殊，因而增加了層高和建筑物的總高度 主梁的豎向變形加大，作為次梁的支座的剛性和穩(wěn)定性相對(duì)較差 樓蓋混凝土的平均折算厚度增大，材料用量和結(jié)構(gòu)自重相應(yīng)加大 預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的用量增多，費(fèi)用增大56邊支承縱向框架梁的設(shè)計(jì)要求 邊支承框架應(yīng)具有較大的整體剛度，避免在地震或風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生過大的變形，以保證單向密肋的平面外穩(wěn)定 要求邊支承框架梁具有足夠的抗彎剛度，以控制單向密肋的跨中彎矩和撓度在合理的范圍內(nèi)。 要求具有足夠的抗扭剛度來(lái)約束密肋端部的轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)成梁的寬度稍大于柱截面寬度 框架梁的截面接近方形，梁柱的線剛度比為2357平面或空間桁架組合樓蓋582） 空間桁架每一根腹桿對(duì)兩個(gè)方每一根腹桿對(duì)兩個(gè)方向的上下弦同時(shí)起著向的上下弦同時(shí)起著對(duì)角斜撐的作用對(duì)角斜撐的作用59雙向空間桁架體系的幾種布置方案單開間（支承在四單開間（支承在四個(gè)角柱上）個(gè)角柱上）懸臂式懸臂式60帶懸臂的開間帶懸臂的開間矩形（單向）矩形（單向）61有邊支承的單開間有邊支承的