建筑結(jié)構(gòu)選型13

第12章多層建筑結(jié)構(gòu)

12.1多層砌體與混合結(jié)構(gòu)

12.1.1多層砌體與混合結(jié)構(gòu)的材料砌體：把塊材（磚、石、混凝土砌塊）用灰漿通過人工砌筑而成。砌體材料的優(yōu)點：1）耐火、保溫、隔聲和抗腐蝕性能好；2）較好的大氣穩(wěn)定性：3）生產(chǎn)和施工簡單；4）造價低，比較經(jīng)濟。第一頁，共六十四頁。缺點：1）自重大；2）強度低；3）抗震差。無筋砌體和配筋砌體兩種混合結(jié)構(gòu)：砌體作為豎向承重結(jié)構(gòu)（墻），其他材料（鋼筋混凝土或者木結(jié)構(gòu)）構(gòu)成水平方向承重結(jié)構(gòu)（樓蓋），組成的房屋結(jié)構(gòu)。第二頁，共六十四頁。12.1.2多層混合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置方案圖12-1-1墻體灰縫圖12-1-2縱墻承重體系第三頁，共六十四頁。圖12-1-3橫墻承重體系圖12-1-4縱橫墻承重體系第四頁，共六十四頁。圖12-1-5內(nèi)框架承重結(jié)構(gòu)第五頁，共六十四頁?？v墻承重1.受力特點：板荷載傳給梁，由梁傳給縱墻縱墻：承重橫墻：滿足房屋剛度和整體性2.優(yōu)點：房屋空間大，房間布置靈活，墻面積小3.缺點：房屋橫向剛度差，縱墻較厚或要加壁柱4.使用范圍：使用上要求有較大空間或隔墻位置可能變化的房屋第六頁，共六十四頁。橫墻承重1.受力特點：主要靠橫墻支撐樓板橫墻：承重縱墻：維護、分隔、維持橫墻的整體作用、承擔(dān)自身重量2.優(yōu)點：（1）橫墻較密，房屋橫向剛度大，整體剛度好（2）外縱墻立面處理方便，可設(shè)較大洞口3.缺點：橫墻較密，房間布置不靈活4.使用范圍：宿舍、住宅第七頁，共六十四頁。縱橫墻承重1.受力特點：縱橫墻共同承重2.優(yōu)點：房間開間和進深能滿足使用要求，房屋橫向剛度比縱墻承重方案大第八頁，共六十四頁。內(nèi)框架承重1.受力特點：外墻和內(nèi)柱共同承重2.優(yōu)點：可獲得較大的使用空間3.缺點：（1）房屋空間剛度差（2）墻柱易發(fā)生不均勻沉降4.適用范圍：使用上要求有較大空間的房屋第九頁，共六十四頁。砌體結(jié)構(gòu)住宅平面示意圖第十頁，共六十四頁。砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求多層砌體房屋的層數(shù)和總高度限值房屋的局部尺寸限值第十一頁，共六十四頁。12.2多層框架結(jié)構(gòu)

12.2.1框架結(jié)構(gòu)組成圖12-2-1框架梁柱布置圖12-2-2框架梁截面形式第十二頁，共六十四頁。

框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和立柱通過節(jié)點連為一體，形成承重結(jié)構(gòu)，將荷載傳至基礎(chǔ)。框架結(jié)構(gòu)第十三頁，共六十四頁。組成：縱、橫梁和立柱組成特點：平面布局靈活，易于設(shè)置大房間的需要，承受豎向荷載很合理。

框架的抗側(cè)剛度小，

抵抗水平荷載能力較差?？蚣芙Y(jié)構(gòu)第十四頁，共六十四頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點：建筑平面布置靈活，能形成較大的空間（如商場、餐廳等），可以根據(jù)生產(chǎn)工藝和建筑使用功能要求比較靈活地布置柱網(wǎng)開間、選定進深梁尺寸及層高；建筑立面也容易處理；結(jié)構(gòu)自重較輕，在一定的高度范圍內(nèi)造價較低；結(jié)構(gòu)整體性和抗震性好。第十五頁，共六十四頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)方案的缺點：本身的柔性較大，抗側(cè)剛度較小，在風(fēng)荷載作用下水平位移較大，在地震作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴重。宜采用重量輕且又能承受較大變形的隔墻材料。在高烈度地區(qū)，由于層間位移和頂點位移的限制，建筑較高時將難以滿足要求，或雖能滿足但梁柱截面尺寸過大，配筋也較多，不夠經(jīng)濟；梁柱節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，在裝配式框架結(jié)構(gòu)中更為突出。第十六頁，共六十四頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：框架結(jié)構(gòu)不宜用于層數(shù)較多的高層建筑，一般多用于辦公樓、教學(xué)樓、旅館及工業(yè)廠房等多層建筑中；一般在非地震區(qū)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)可用于15層以下建筑；在一般地震區(qū)則以不超過10~12層為宜，8度及8度以上烈度的地震區(qū)，一般以8層以下為最佳?？蚣芙Y(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)或型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)時，層數(shù)可不受此限制。第十七頁，共六十四頁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱網(wǎng)平面布置舉例第十八頁，共六十四頁。

（a）缺梁的框架（b）內(nèi)收的框架（c）有斜梁的框架第十九頁，共六十四頁。構(gòu)件的選型在裝配式或裝配整體式樓蓋中，梁的截面形式有如下幾種（可以增大凈空，減小總高度）：十字截面梁花籃形截面梁疊合梁現(xiàn)澆梁第二十頁，共六十四頁。構(gòu)件的選型柱截面的形式一般為矩形和方形，也可為T形或圓形。先按軸壓估計柱的截面尺寸，在乘以1.2~1.5的放大系數(shù)同一平面位置上的上下層框架柱的截面形心宜位于同一鉛垂線上第二十一頁，共六十四頁。12.2.2框架結(jié)構(gòu)分類框架結(jié)構(gòu)按所用材料的不同,可分為鋼框架和鋼筋混凝土框架。?鋼框架–一般是在工廠預(yù)制好單個構(gòu)件–優(yōu)點：自重輕、抗震(振)性能好、施工速度快–缺點：用鋼量大、造價高、及耐水、耐腐蝕性能差?鋼筋混凝土框架–優(yōu)點：造價低廉、取材方便、耐久性好、可模性好第二十二頁，共六十四頁。按框架的施工方法：?現(xiàn)澆整體式框架–構(gòu)件均在現(xiàn)場澆注成整體，整體性和抗震性好，–構(gòu)件尺寸不受限制。對使用功能的適用性大。?裝配式框架–框架構(gòu)件采取預(yù)制安裝，施工進度快，工業(yè)化程度高。–構(gòu)件節(jié)點連接構(gòu)造應(yīng)達到剛性節(jié)點的要求。–節(jié)點連接構(gòu)造的作法仍在不斷研究改進中。–現(xiàn)在未普及應(yīng)用。第二十三頁，共六十四頁。

半現(xiàn)澆框架–梁柱現(xiàn)澆、樓板預(yù)制；或現(xiàn)澆柱、預(yù)制梁板。–節(jié)點構(gòu)造簡單，比全現(xiàn)澆框架可節(jié)約模板20％左右–比全裝配框架可以節(jié)約鋼材和水泥20％左右。–結(jié)構(gòu)整體性強，抗震能力高。?裝配整體式框架–將預(yù)制梁、柱裝配就位后，通過局部現(xiàn)澆混凝土使構(gòu)件聯(lián)結(jié)成整體的框架。–保證了節(jié)點的剛接，結(jié)構(gòu)整體性好，可省去連接件，減少現(xiàn)場澆搗混凝土的工作量，但節(jié)點施工復(fù)雜–更適合于地震區(qū)采用。第二十四頁，共六十四頁。12.2.3框架結(jié)構(gòu)的布置1）柱網(wǎng)的布置圖12-2-3多層工業(yè)廠房中的柱網(wǎng)布置第二十五頁，共六十四頁。（1）柱網(wǎng)布置滿足生產(chǎn)工藝流程要求柱網(wǎng)的布置原則多層工業(yè)廠房的柱網(wǎng)布置內(nèi)廊式等跨式對稱不等跨式第二十六頁，共六十四頁。柱網(wǎng)尺寸分類內(nèi)廊式柱網(wǎng)、等跨式柱網(wǎng)、對稱不等跨式柱網(wǎng)多層廠房的柱網(wǎng)尺寸：柱距6m，等跨式柱網(wǎng)：6m，7.5m，9m，12m多層民用房屋的柱網(wǎng)尺寸：柱距3.3-6m，6-12m第二十七頁，共六十四頁。（2）柱網(wǎng)布置滿足建筑平面布置的要求旅館建筑多層辦公樓建筑跨度組合式內(nèi)廊式第二十八頁，共六十四頁。圖12-2-4多層旅館建筑的柱網(wǎng)布置圖12-2-5多層辦公樓建筑中的柱網(wǎng)布置第二十九頁，共六十四頁。對稱三跨。

房間進深：6m、6.6m、6.9m

走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m

開間方向柱距：3.6~8m

適用范圍：旅館、教學(xué)、辦公、醫(yī)院內(nèi)廊式第三十頁，共六十四頁。5000700039005000750020007500客房與衛(wèi)生間客房與衛(wèi)生間走道3900第三十一頁，共六十四頁。教室走道6000600039002400教室240060006000走道7800第三十二頁，共六十四頁。6000400050002000700060004000不對稱第三十三頁，共六十四頁。等跨式柱網(wǎng)：常用跨度為6米、7.5米、9米、12米開間方向柱距：6m適用范圍：廠房、倉庫、商店等跨式柱網(wǎng)第三十四頁，共六十四頁。對稱不等跨式柱網(wǎng)第三十五頁，共六十四頁。民用建筑柱網(wǎng)布置第三十六頁，共六十四頁。（3）柱網(wǎng)布置滿足結(jié)構(gòu)受力合理的要求第三十七頁，共六十四頁。

結(jié)構(gòu)受力合理（均勻、對稱、對直、貫通，盡量避免缺梁抽柱）第三十八頁，共六十四頁。（4）柱網(wǎng)布置滿足施工方便的要求第三十九頁，共六十四頁。第四十頁，共六十四頁。第四十一頁，共六十四頁。第四十二頁，共六十四頁。注意：無論是工業(yè)或民用建筑的柱網(wǎng)布置，當(dāng)房屋長度較大（55米）時，均需設(shè)置伸縮縫，在縫的兩側(cè)應(yīng)各自設(shè)置框架第四十三頁，共六十四頁。2)承重框架的布置圖12-2-7承重框架的布置第四十四頁，共六十四頁。第四十五頁，共六十四頁。橫向布置特點：橫向梁為主梁，縱向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：承重框架橫向布置可有效提高房屋橫向的抗側(cè)力強度和剛度；有利于立面處理和室內(nèi)采光荷載的主要傳遞路線：屋（樓）面荷載橫墻基礎(chǔ)地基第四十六頁，共六十四頁?？v向布置特點：縱向梁為主梁，橫向梁為次梁（連系梁）優(yōu)點：有利于樓層凈高的有效利用，房屋的使用劃分比較靈活；缺點：橫向很差剛度；適用范圍：層數(shù)不多的無抗震要求的廠房荷載的主要傳遞路線：板梁（或屋架）縱向承重墻基礎(chǔ)地基第四十七頁，共六十四頁?？蚣艹兄胤桨概c樓蓋布置有關(guān)單向板樓蓋雙向板樓蓋兩個方向均有較好的抗側(cè)剛度?？v橫向承重荷載的傳遞路線：屋（樓）面荷載縱墻

橫墻基礎(chǔ)地基第四十八頁，共六十四頁。12.2.4框架結(jié)構(gòu)的受力特點1)普通框架的受力特點圖12-2-8框架結(jié)構(gòu)的受力特點第四十九頁，共六十四頁。2）底層大空間框架1.轉(zhuǎn)換大梁受力復(fù)雜2.底層落地柱剛度應(yīng)增大第五十頁，共六十四頁。3）帶小塔樓框架第五十一頁，共六十四頁。帶小塔樓框架鞭梢效應(yīng)指當(dāng)建筑物受地震作用時，它頂部的小突出部分由于質(zhì)量和剛度比較小，在每一個來回的轉(zhuǎn)折瞬間，形成較大的速度，產(chǎn)生較大的位移,就和鞭子的尖一樣，這種現(xiàn)象稱為鞭梢效應(yīng)?！豆こ炭拐鹦g(shù)語標準》規(guī)范：在地震作用下，高層建筑或其他建（構(gòu)）筑物頂部細長突出部分振幅劇烈增大的現(xiàn)象。

越是細高的建筑，突出部分越細長，占整個房屋重量的比重越小，鞭梢效應(yīng)越大，破壞越重。第五十二頁，共六十四頁。1920年12月16日寧夏海原發(fā)生了8．5級的強烈地震，死亡20余萬人。汾陽文峰塔就在這次地震波及下，從頂上11層至13層，出現(xiàn)寬大的裂縫，部分倒塌。沿著南北向在窗洞拱券上下開裂、分離、傾出，東半部倒塌較重。從地圖上量測，海原距汾陽直線距離約550公里，即千里之外，地震波是從西向東傳來，磚塔在順著東西方向擺動，因之出現(xiàn)南北向的裂縫。洞上方拱券是受地震慣性力的薄弱部位，所以窗肚墻震害很重。98年開始維修，2000年12月維修結(jié)束。其維修后84．93米（原高度為80．12米）的高度，在中國古代磚塔中是位列第一的。2006年05月25日，文峰塔作為明至清時期古建筑，被國務(wù)院批準列入第六批全國重點文物保護單位名單。山

西

汾

陽

文

峰

塔第五十三頁，共六十四頁。4）錯層框架錯層框架對抗震不利，設(shè)計中應(yīng)避免。第五十四頁，共六十四頁。新加坡濱海灣金沙酒店40億英鎊第五十五頁，共六十四頁。新加坡濱海灣金沙酒店世界上最高的室外游泳池第五十六頁，共六十四頁。新加坡濱海灣金沙酒店第五十七頁，共六十四頁?；▓@原本應(yīng)該與三座塔樓保持中心對稱的位置,但設(shè)計團隊在和一個風(fēng)水專家討論后決定把花園向北側(cè)移動,把一部分花園在北面的塔樓上懸挑出去。這個懸挑接近747米,目前是世界上公共建筑中最大的懸挑結(jié)構(gòu)。第五十八頁，共六十四頁。第五十九頁，共六十四頁。第六十頁，共六十四頁。第六十一頁，共六十四頁。第六十二頁，共六十四頁。

薩伏伊別墅位于巴黎郊區(qū)，1928年設(shè)計，1930年完工。在1926年出版的《建筑五要素》中，柯布西耶曾提出了新建筑的“五要素”，它們是：1、底層的獨立支柱；2、屋頂花園；3、自由平面；4、自由立面；5、橫向長窗。薩伏伊別墅正是勒·柯布西耶提出的這“五要素”的具體體現(xiàn)，甚至可以說是最為恰當(dāng)?shù)姆独瑢⒑托麄鳜F(xiàn)代主義建筑風(fēng)格影響很大。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)

第六十三頁，共六十四頁。內(nèi)容總結(jié)第12章多層建筑結(jié)構(gòu)

12.1多層砌體與混合