多層及高層鋼筋混凝土房屋第一講

多層及高層鋼筋混凝土房屋第一講第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日1.了解框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)及筒體結(jié)構(gòu)的概念及組成；上述四種結(jié)構(gòu)體系的適用范圍；2.理解全現(xiàn)澆框架、半現(xiàn)澆框架、裝配式框架及裝配整體式框架的含義及其優(yōu)缺點；3.掌握框架體系中承重框架的布置方案、柱網(wǎng)布置及常用層高、變形縫的設(shè)置要求。

第一講教學(xué)目標(biāo)：第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

關(guān)于多層與高層建筑的界限，各國有不同的標(biāo)準(zhǔn)?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規(guī)》）以10層及10層以上或高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高層民用建筑。

《民用建筑設(shè)計通則》JGJ37-87和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》均以10層及10層以上或高度大于24m的房屋為高層建筑。目前，多層房屋多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高層房屋常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)。第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日高層建筑是隨著社會生產(chǎn)力、人們生活的需要發(fā)展起來的，是商品化、工業(yè)化、城市化的結(jié)果。但是當(dāng)建筑物高度增加時，水平力（風(fēng)荷載及地震作用）對結(jié)構(gòu)起的作用將愈來愈大。除了結(jié)構(gòu)內(nèi)力將明顯加大外，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移增加更快。高層建筑中，結(jié)構(gòu)要使用更多的材料來抵抗水平力，抗側(cè)力成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題。抗震設(shè)計應(yīng)受到加倍重視。下圖是結(jié)構(gòu)內(nèi)力（V，M）、位移（Δ）與高度的關(guān)系，彎矩和位移都隨高度呈指數(shù)曲線上升。結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度的關(guān)系：V第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力與傳力的結(jié)構(gòu)組成方式稱為結(jié)構(gòu)體系。目前，鋼筋混凝土多層及高層房屋常用的結(jié)構(gòu)體系有框架體系、剪力墻體系、框架-剪力墻體系和筒體體系等。

5.1.1框架結(jié)構(gòu)體系1.概念主要由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)等承重構(gòu)件通過結(jié)點連接組成，一般由框架梁、柱與基礎(chǔ)形成多個平面框架（一個框架平面稱為榀）作為主要的承重結(jié)構(gòu)，若干榀框架再由聯(lián)系梁聯(lián)系起來，形成一個空間結(jié)構(gòu)體系。5.1常用結(jié)構(gòu)體系第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日框架結(jié)構(gòu)第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2.特點將承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)、分隔構(gòu)件完全分開，墻只起圍護(hù)、分隔作用。3.優(yōu)點：

（1）建筑平面布置靈活、空間劃分方便，易于滿足生產(chǎn)工藝和使用要求；（2）具有較高的承載力和較好的整體性。4.缺點：框架結(jié)構(gòu)在水平荷載下表現(xiàn)出抗側(cè)移剛度小，水平位移大的特點，屬于柔性結(jié)構(gòu)。5.應(yīng)用廣泛應(yīng)用于多層工業(yè)廠房及多高層辦公樓、醫(yī)院、旅館、教學(xué)樓、住宅等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的適用高度為6～15層，非地震區(qū)也可建到15～20層。第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

6.異形柱框架的概念柱截面為L形、T形、Z型或十字形（圖8.1.2）的框架結(jié)構(gòu)稱為異形柱框架。其柱截面厚度與墻厚相同，一般為180～300mm。5第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日異形柱框架的優(yōu)點:柱截面寬度等于墻厚，室內(nèi)墻面平整，便于布置。

缺點：但其抗震性能較差。

適用范圍：一般用于非抗震設(shè)計或按6、7度抗震設(shè)計的12層以下的建筑。第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.1.2剪力墻體系1.概念由縱向和橫向鋼筋混凝土墻體互相連接作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻實質(zhì)上是固結(jié)于基礎(chǔ)的鋼筋混凝土墻片，具有很高的抗側(cè)移能力。因其既承擔(dān)豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載—剪力，故名剪力墻。一般情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)樓蓋內(nèi)不設(shè)梁，樓板直接支承在墻上，墻體既是承重構(gòu)件，又起圍護(hù)、分隔作用。第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5

第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2.優(yōu)點（1）鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)橫墻多，側(cè)向剛度大，整體性好，對承受水平力有利；（2）無凸出墻面的梁柱，整齊美觀，特別適合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、滑升模板等先進(jìn)施工方法，利于縮短工期，節(jié)省人力。3.缺點剪力墻間距太小，房間劃分受到較大限制，結(jié)構(gòu)自重較大。4.應(yīng)用一般用于住宅、旅館等開間要求較小的建筑，適用高度為15～50層。第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日當(dāng)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部要求有較大空間時，可將底部一層或幾層部份剪力墻設(shè)計為框支剪力墻，形成部份框支剪力墻體系。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)屬豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，上、下層不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形通過轉(zhuǎn)換層傳遞，抗震性能較差，烈度為9度的地區(qū)不應(yīng)采用。

5第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.1.3框架-剪力墻體系1.概念框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度差，抵抗水平荷載能力較低，地震作用下變形大，但它具有平面靈活、有較大空間、立面處理易于變化等優(yōu)點。而剪力墻結(jié)構(gòu)則相反，抗側(cè)力剛度、強度大，但限制了使用空間。把兩者結(jié)合起來，取長補短，

在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土剪力墻，形成的框架和剪力墻結(jié)合在一起共同承受豎向和水平力的體系叫做框架-剪力墻體系簡稱框-剪體系。5第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2.特點框架-剪力墻體系大部分水平力由剪力墻承擔(dān)，而豎向荷載主要由框架承受，因而用于高層房屋比框架結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì)合理；同時由于它只在部份位置上有剪力墻，因而，框架-剪力墻體系有易于分割空間（平面布置靈活）、立面易于變化、抗震性能好、側(cè)向剛度較大等優(yōu)點。3.應(yīng)用框-剪體系廣泛應(yīng)用于多層及高層辦公樓、旅館等建筑中。適用高度為15～25層，一般不宜超過30層。第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.1.4筒體體系1.概念由剪力墻體系和框架體系演變發(fā)展而成，是將剪力墻或密柱框架圍合而成一個或多個封閉的筒體（或框筒），組成承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)體系。第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日筒體根據(jù)開孔的多少，筒體有空腹筒和實腹筒之分。5.1.6實腹筒一般由電梯井、樓梯間、管道井等形成，開孔少，因其常位于房屋中部，故又稱核心筒?？崭雇灿址Q框筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的橫梁組成。筒體體系就是由核心筒、框筒等基本單元組成的。第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2.類型根據(jù)房屋高度及其所受水平力的不同，筒體體系可以布置成核心筒結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)和多重筒結(jié)構(gòu)等形式。筒中筒結(jié)構(gòu)通常用框筒作外筒，實腹筒作內(nèi)筒。5第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日筒體結(jié)構(gòu)第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.1.15.1.1第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日除上述四種常用結(jié)構(gòu)體系外，高層建筑中尚有懸掛結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)、巨型桁架結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)等新的豎向承重結(jié)構(gòu)體系（圖5.1.8），但目前應(yīng)用較少。

5第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.2.1框架結(jié)構(gòu)的類型框架結(jié)構(gòu)按施工方法可分為全現(xiàn)澆式框架、半現(xiàn)澆式框架、裝配式框架和裝配整體式框架四種形式。1.全現(xiàn)澆框架：全部構(gòu)件均在現(xiàn)場澆筑。(1)特點整體性及抗震性能好，預(yù)埋鐵件少，較其它形式的框架節(jié)省鋼材，建筑平面布置較靈活等；但是模板消耗量大，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。5.2鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2.全裝配式框架：將梁、板、柱全部預(yù)制，然后在現(xiàn)場進(jìn)行裝配、焊接而成的框架。(1)特點裝配式框架的構(gòu)件可采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝在工廠進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，在現(xiàn)場以先進(jìn)的組織管理方式進(jìn)行機械化裝配，但其結(jié)構(gòu)整體性差，節(jié)點預(yù)埋件多，總用鋼量較全現(xiàn)澆框架多，施工需要大型運輸和吊裝機械，在地震區(qū)不宜采用。第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日3.裝配整體式框架(1)概念裝配整體式框架是將預(yù)制梁、柱和板在現(xiàn)場安裝就位后，再在構(gòu)件連接處現(xiàn)澆混凝土使之成為整體而形成框架。(2)特點與全裝配式框架相比，裝配整體式框架保證了節(jié)點的剛性，提高了框架的整體性，省去了大部分的預(yù)埋鐵件，節(jié)點用鋼量減少，故應(yīng)用較廣泛。缺點是增加了現(xiàn)場澆筑混凝土量。第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日4.半現(xiàn)澆框架(1)概念半現(xiàn)澆框架是將房屋結(jié)構(gòu)中的梁、板和柱部份現(xiàn)澆，部份預(yù)制裝配而形成的框架。常見的做法有兩種，一種是梁、柱現(xiàn)澆，板預(yù)制；另一種是柱現(xiàn)澆，梁、板預(yù)制。第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5.2.2框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置1．承重框架布置方案在框架體系中，主要承受樓面和屋面荷載的梁稱為框架梁，另一方向的梁稱為連系梁。框架梁和柱組成主要承重框架，連系梁和柱組成非主要承重框架。若采用雙向板，則雙向框架都是承重框架。承重框架有以下三種布置方案：第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日（1）橫向布置方案1)概念：框架主梁（或主要承重框架）沿房屋橫向布置，連系梁和樓（屋）面板沿縱向布置。2)特點：采用這種布置方案有利于增加房屋的橫向剛度，提高抵抗水平作用的能力，因此在實際工程中應(yīng)用較多。缺點是由于主梁截面尺寸較大，當(dāng)房屋需要較大空間時，其凈空較小。

下一頁5.2.1第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日（2）縱向布置方案1)概念：框架主梁沿房屋縱向布置，樓板和連系梁沿橫向布置（圖5.2.2）。2)特點：房間布置靈活，采光和通風(fēng)好，利于提高樓層凈高，需要設(shè)置集中通風(fēng)系統(tǒng)的廠房常采用這種方案。但因其橫向剛度較差，在民用建筑中一般采用較少。5.2.2框架主梁第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日（3）縱橫向布置方案1)概念：沿房屋的縱向和橫向都布置承重框架。2)特點：采用這種布置方案，可使兩個方向都獲得較大的剛度，有利于滿足來自兩個不同方向的抗風(fēng)和抗震要求。因此，柱網(wǎng)尺寸為正方形或接近正方形、地震區(qū)多層框架房屋，以及由于工藝要求需雙向承重的廠房常用這種方案。5第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日2．柱網(wǎng)布置和層高(1)民用建筑其柱網(wǎng)尺寸和層高一般按300mm進(jìn)級。平面框架的跨度是4.8m、6.4m、6m、6.6m等，常用柱距為3.9m、4.5m、4.8m、6.1m、6.4m、6.7m、6m。采用內(nèi)廊式時，走廊跨度一般為2.4m、2.7m、3m。常用層高為3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日(2)工業(yè)建筑其典型的柱網(wǎng)布置形式有內(nèi)廊式、等跨式、對稱不等跨式等。5第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日采用內(nèi)廊式布置時，常用跨（房間進(jìn)深）為6m、6.6m、6.9m，走廊寬度常用2.4m、2.7m、3m，開間方向柱距為3.6~8m。等跨式柱網(wǎng)的跨度常用6m、7.5m、9m、12m，柱距一般為6m。對稱不等跨柱網(wǎng)一般用于建筑平面寬度較大的廠房，常用柱網(wǎng)尺寸有（5.8m＋6.2m+6.2m+5.8m）×6.0m、（8.0m+12.0m+8.0m）×6.0m、（7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m）×6.0m等。第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日工業(yè)建筑底層往往有較大設(shè)備和產(chǎn)品，甚至有起重運輸設(shè)備，故底層層高一般較大。底層常用層高為4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m，樓層常用層高為3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.6m、6.0m、7.2m等。3.變形縫變形縫包括伸縮縫、沉降縫、防震縫。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距見表8.2.1。

第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)類別室內(nèi)或土中露天裝配式框架7550裝配整體式現(xiàn)澆式框架5535表8.2.1鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距（mm）

(1)變形縫設(shè)置原則鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的沉降縫一般設(shè)置在地基土層壓縮性有顯著差異，或房屋高度或荷載有較大變化等處。第三十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日