二建：建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備講義.-第六章第二節(jié)-多層建筑結(jié)構(gòu)體系至第四節(jié)-木屋蓋的結(jié)構(gòu)形式與布置

第二節(jié)多層建筑結(jié)構(gòu)體系9層及9層以下為多層建筑，10層及10層以上或高度超過28m的住宅建筑和高度大于24m的其他高層民用建筑為高層建筑。一、多層砌體結(jié)構(gòu)（一）概述1．混合結(jié)構(gòu)房屋是指同一房屋結(jié)構(gòu)體系中，采用兩種或兩種以上不同材料組成的承重結(jié)構(gòu)體系。2．磚砌體結(jié)構(gòu)是指由鋼筋混凝土樓（屋）蓋和磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系（亦稱磚混結(jié)構(gòu)）。3．砌體結(jié)構(gòu)一般是指采用鋼筋混凝土樓（屋）蓋和用磚或其他塊體（如混凝土砌塊）砌筑的承重墻組成的結(jié)構(gòu)體系。4．過去曾有過用木樓（屋）蓋與磚墻承重組成的結(jié)構(gòu)體系，稱為磚木結(jié)構(gòu)。目前已很少采用。(二)砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍1．主要優(yōu)點(1)主要承重結(jié)構(gòu)(承重墻)是用磚(或其他塊體)砌筑而成的，這種材料任何地區(qū)都有，便于就地取材。常用的墻體材料有：a．燒結(jié)普通磚：黏土磚、煤矸石磚、頁巖磚、煤矸石頁巖磚；b．燒結(jié)多孔磚：黏土多孔磚(P型、M型)、煤矸石多孔磚、頁巖多孔磚；c．蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚；d．混凝土小型空心砌塊。(2)墻體既是圍護(hù)和分隔的需要，又可作為承重結(jié)構(gòu)，一舉兩得。(3)多層房屋的縱橫墻體布置一般很容易達(dá)到剛性方案的構(gòu)造要求，故砌體結(jié)構(gòu)的剛度較大。(4)施工比較簡單，進(jìn)度快，技術(shù)要求低，施工設(shè)備簡單。2．主要缺點(1)砌體強度比混凝土強度低得多，故建造房屋的層數(shù)有限，一般不超過7層。(2)砌體是脆性材料，抗壓能力尚可，抗拉、抗剪強度都很低，因此抗震性能較差。(3)多層砌體房屋一般宜采用剛性方案，故其橫墻間距受到限制，因此不可能獲得較大的空間，故一般只能用于住宅、普通辦公樓、學(xué)校、小型醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑。(三)磚砌體房屋的墻體布置方案1．橫墻承重方案樓層的荷載通過板梁傳至橫墻，橫墻作為主要承重豎向構(gòu)件，縱墻僅起圍護(hù)、分隔、自承重及形成整體作用。優(yōu)點：橫墻較密，房屋橫向剛度較大，整體剛度好。外縱墻不是承重墻，因此立面處理比較方便，可以開設(shè)較大的門窗洞口。抗震性能較好。缺點：橫墻間距較密，房間布置的靈活性差，故多用于宿舍、住宅等居住建筑。2．縱墻承重方案其受力特點是：板荷載傳給梁，再由梁傳給縱墻。這時縱墻是主要承重墻。橫墻只承受小部分荷載，橫墻的設(shè)置主要為了滿足房屋剛度和整體性的需要，其間距比較大。優(yōu)點：房間的空間可以較大，平面布置比較靈活。缺點：房屋的剛度較差，縱墻受力集中，縱墻較厚或要加壁柱。適用于：教學(xué)樓、實驗室、辦公樓、醫(yī)院等。3．縱橫墻承重方案根據(jù)房間的開間和進(jìn)深要求，有時需采取縱橫墻同時承重的方案。橫墻的間距比縱墻承重方案小。但一般可比橫墻承重方案大，房屋的剛度介于前兩者之間。4．內(nèi)框架承重方案在外墻承重的同時，有一部分內(nèi)墻采用鋼筋混凝土柱代替，以取得較大的空間。內(nèi)框架承重方案的特點：(1)橫墻較少，房屋的空間剛度較差；(2)墻的帶形基礎(chǔ)與柱的單獨柱基沉降不容易一致；(3)鋼筋混凝土柱與磚墻的壓縮性能不一樣，容易造成不均勻變形而產(chǎn)生次應(yīng)力，當(dāng)層數(shù)較多時，在設(shè)計上應(yīng)給予考慮；(4)以柱代替內(nèi)承重墻，在使用上可以取得較大的空間。適用于：教學(xué)樓、醫(yī)院、商店、旅館等建筑物。5．底部框架抗震墻結(jié)構(gòu)方案在砌體結(jié)構(gòu)的底部1～2層砌體墻不落地，而采用框架一抗震墻支承上部砌體承重墻。適用于：住宅帶底商的建筑。(四)砌體房屋的構(gòu)造要求1．要滿足墻體的高厚比(1)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2011（以下簡稱《砌體規(guī)范》）磚柱）的允許高厚比應(yīng)按下式驗算（《砌體規(guī)范》，6.1.1式）：公式略(2)當(dāng)高厚比不能滿足要求時，可采取以下措施：1)增加墻體厚度；2)加設(shè)壁柱(即墻垛)；3)加設(shè)構(gòu)造柱；4)減小橫墻間距。2．要注意控制橫墻的間距磚砌體房屋的靜力計算有三種計算方案（表6-1）：(1)剛性方案。在荷載作用下，樓層視為墻、柱的不動鉸支座。即認(rèn)為房屋不產(chǎn)生水平位移（圖6-11）。房屋靜力計算方案確定表表6-1‘屋蓋或樓蓋類別剛性方案剮彈性方案彈性方案1整體式、裝配整體式和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋s<3232≤s≤72s>722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s<2020≤s≤48s>483瓦材屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋s<1616≤s≤36s>36注：s為房屋橫墻間距，單位為m。(2)剛彈性方案。在荷載作用下，樓層視為墻柱可動鉸支座，樓蓋平面較大，可考慮空間工作的平面排架或框架計算。其空間影響系數(shù)可按《砌體規(guī)范》表4.2.4采用。(3)彈性方案。房屋在水平力作用下將產(chǎn)生水平位移，房屋的靜力計算可按屋架、大梁與墻（柱）為鉸接的不考慮空間工作的平面排架或框架計算(圖6-12)。3．縱墻盡可能貫通。4．預(yù)制鋼筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承長度不應(yīng)小于80mm，板端伸出的鋼筋應(yīng)與圈梁可靠連接，且同時澆筑；預(yù)制鋼筋混凝土板在墻上的支承長度不應(yīng)小于100mm，并應(yīng)按下列方法進(jìn)行連接：(1)板支承于內(nèi)墻時，板端鋼筋伸出長度不應(yīng)小于70mm，且與支座處沿墻配置的縱筋綁扎，用強度等級不應(yīng)低于C25的混凝土澆筑成板帶；圖2-1砌體房屋的計算方案(2)板支承于外墻時，板端鋼筋伸出長度不應(yīng)小于100mm，且與支座處沿墻配置的縱筋綁扎，并用強度等級不應(yīng)低于C25的混凝土澆筑成板帶；(3)預(yù)制鋼筋混凝土板與現(xiàn)澆板對接時，預(yù)制板端鋼筋應(yīng)伸入現(xiàn)澆板中進(jìn)行連接后，再澆筑現(xiàn)澆板。5．墻體轉(zhuǎn)角處和縱橫墻交接處應(yīng)沿豎向每隔400～500mm設(shè)拉結(jié)鋼筋，其數(shù)量為每120mrn~-厚不少于1根直徑6mm的鋼筋；或采用焊接鋼筋網(wǎng)片，埋人長度從墻的轉(zhuǎn)角或交接處算起，對實心磚墻每邊不小于500mm，對多孔磚墻和砌塊墻不小于700mm。6．填充墻、隔墻應(yīng)分別采取措施與周邊主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠連接，連接構(gòu)造和嵌縫材料應(yīng)能滿足傳力、變形、耐久和防護(hù)要求。7．在砌體中留槽洞及埋設(shè)管道時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：(1)不應(yīng)在截面長邊小于500mm的承重墻體、獨立柱內(nèi)埋設(shè)管線；(2)不宜在墻體中穿行暗線或預(yù)留、開鑿溝槽，當(dāng)無法避免時應(yīng)采取必要的措施或按削弱后的截面驗算墻體的承載力。8-30條略(五)多層磚砌體房屋的樓蓋1．裝配式樓蓋包括預(yù)制板和預(yù)制梁，構(gòu)件在工廠制造，現(xiàn)場拼裝。（1）預(yù)制板實心樓板，槽形板。預(yù)應(yīng)力空心樓板：短向板，長向板。預(yù)應(yīng)力空心大樓板。雙鋼筋疊合板。預(yù)應(yīng)力疊合板。優(yōu)點：節(jié)約模板，施工速度快，有利于建筑工業(yè)化，節(jié)約鋼材。缺點：樓層整體性較差，抗震性能不如現(xiàn)澆樓蓋，必須有起重設(shè)備，開間尺寸受限制。（2）預(yù)制梁。其優(yōu)缺點同預(yù)制板。2．現(xiàn)澆樓蓋(1)單向板肋形樓蓋或平板樓蓋[圖6-15（a）]。(2)雙向板肋形樓蓋。(3)主梁、次梁[圖6—15(b)～(e)]。(4)梁、板的經(jīng)濟跨度：單向板：2～3m雙向板：3～6m次梁：3～5m主梁：5～8m(5)梁、板常用截面尺寸參考值(表6-4)：（6）現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的厚度不應(yīng)小于表6-5規(guī)定的數(shù)值。表格內(nèi)容略(7)混凝土板應(yīng)按下列原則進(jìn)行計算：1)兩對邊支承的板應(yīng)按單向板計算；2)四邊支承的板應(yīng)按下列規(guī)定計算：①當(dāng)長邊與短邊長度之比小于或等于2.0時，應(yīng)按雙向板計算；②當(dāng)長邊與短邊長度之比大于2.0，但小于3．0時，宜按雙向板計算；向受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。二、框架結(jié)構(gòu)體系(一)框架結(jié)構(gòu)的特點與優(yōu)點1．基本概念(1)框架是由梁和柱剛性連接的骨架結(jié)構(gòu)。(2)框架結(jié)構(gòu)采用的材料：1)型鋼；2)鋼筋混凝土。2．框架結(jié)構(gòu)的特點(1)框架的連接點是剛節(jié)點，是一個幾何不變體。(2)在豎向荷載作用下，梁、柱互相約束，從而減少橫梁的跨中彎矩，圖見圖6-16。(3)在水平力作用下，梁柱的剛接可提高柱子的抗推剛度減小水平變形，成為很好的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（圖6-17）。3．框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(1)框架結(jié)構(gòu)所用的鋼筋混凝土或型鋼有很好的抗壓和抗彎能力，因此，可以加大建筑物的空間和高度。(2)可以減輕建筑物的重量。(3)有較好的抗震能力。(4)有較好的延性。(5)有較好的整體性。4．框架結(jié)構(gòu)的缺點因構(gòu)件截面尺寸不可能太大，故承載力和剛度受到一定限制，因此房屋的高度受到限制。(二)框架結(jié)構(gòu)的類型1．按構(gòu)件組成劃分為兩種類型(1)梁板式結(jié)構(gòu)。由梁、板、柱三種基本構(gòu)件組成骨架形成的框架結(jié)構(gòu)。(2)無梁式結(jié)構(gòu)。由板和柱子組成的結(jié)構(gòu)。2．按框架的施工方法劃分為四種類型(1)現(xiàn)澆整體式框架框架全部構(gòu)件均在現(xiàn)場現(xiàn)澆成整體。1)整體性和抗震性能好；2)構(gòu)件尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件限制。(2)裝配式框架框架全部構(gòu)件采用預(yù)制裝配：1)可加速施工進(jìn)度，提高建筑工業(yè)化程度。2)節(jié)點構(gòu)造剛性差，抗震性能差。(3)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。1)梁、柱整體性較好，適用于抗震建筑。2)樓板預(yù)制可節(jié)約模板，約20％。(4)裝配整體式框架預(yù)制梁、柱，裝配時通過局部現(xiàn)澆混凝土使構(gòu)件連接成整體。1)保證了節(jié)點的剛接，結(jié)構(gòu)整體性好；2)可省去連接件；3)增加了后澆混凝土工序；4)比全現(xiàn)澆可節(jié)省模板及加快進(jìn)度。(三)框架結(jié)構(gòu)的平面布置方式1．橫向為主要承重框架，縱向為連系梁，只適用于非地震區(qū)。2．縱向為主要承重框架，橫向為連系梁。(1)有利于提高樓層凈高的有效利用(2)房間的使用和劃分比較靈活。(3)不適用于地震區(qū)。3．主要承重框架縱橫兩個方向布置：(1)當(dāng)兩個方向的水平力相差不大時，則必須采用這種布置。(2)適用于地震區(qū)及平面為正方形的房屋。各種框架布置方式見圖2-13(四)框架結(jié)構(gòu)的受力特性1．框架結(jié)構(gòu)在豎向力作用下的變形和彎矩見圖6-192．框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形和彎矩見圖6-20。三、剪力墻結(jié)構(gòu)(一)剪力墻的概念和結(jié)構(gòu)效能（1）剪力墻是一種抵抗豎向荷載引起的軸向作用以及風(fēng)、地震等水平荷載引起的剪力、彎曲作用的結(jié)構(gòu)單元。（2）剪力墻既可以做建筑物的承載結(jié)構(gòu)，又可以作為建筑物的分隔墻和圍護(hù)墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。（3）剪力墻結(jié)構(gòu)體系承載能力強，整體性和空間作用好，比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力，因此，可建造較高的建筑物。（4）受剪力墻的間距的限制，建筑物的開間布置不夠靈活，對需要大空間時就不太適用。一般適用住宅、公寓和旅館。（5）由于開間不大，剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板，可以不設(shè)梁，所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。(二)剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型及適用范圍1．普通剪力墻結(jié)構(gòu)。全部由剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。2．框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。是由框架與剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系，適用于需要有局部大空間的建筑，這時在局部大空間部分采用框架結(jié)構(gòu)，同時又可用剪力墻來提高建筑物的抗側(cè)能力，從而滿足高層建筑的要求。3．框支剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)的底部需要有大空間，剪力墻無法全部落地時，就需要采用底部框支剪力墻的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)于伸縮縫、沉降縫、防震縫的要求（一）伸縮縫1．為防止由于溫差和混凝土干縮引起鋼筋混凝土的開裂，應(yīng)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距宜符合表6-6的規(guī)定。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距(m)表6-6結(jié)構(gòu)類別室內(nèi)或土中露天排架結(jié)構(gòu)裝配式10070裝配式7550框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆式5535裝配式6540剪力墻結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆式4530續(xù)表結(jié)構(gòu)類別室內(nèi)或土中露天裝配式4030擋土墻、地下室墻壁等類結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆式3020注：①裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距宜按表中現(xiàn)澆式的數(shù)值取用，②框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或框架一核心筒結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體布置情況取表中框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)之間的數(shù)值；③當(dāng)屋面無保溫或隔熱措施時，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距宜按表中露天欄的數(shù)值取用；④現(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距不宜大于12m。2．對下列情況，表6-6中的伸縮縫最大間距宜適當(dāng)減小：(1)柱高（從基礎(chǔ)頂面算起）低于8m的排架結(jié)構(gòu)；(2)屋面無保溫或隔熱措施的排架結(jié)構(gòu)；(3)位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)；(4)采用滑模類施工工藝的剪力墻結(jié)構(gòu)；(5)材料收縮較大、室內(nèi)結(jié)構(gòu)因施工外露時間較長等。3．對下列情況，如有充分依據(jù)和可靠措施，表6-6中的伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大：(1)混凝土澆筑采用后澆帶分段施工；后澆帶的間距30～40m，后澆帶的位置，應(yīng)設(shè)置于溫度應(yīng)力較大的部位，構(gòu)件受力較小的部位，一般在跨距的1/3處；帶寬800～1000mm；鋼筋采用搭接接頭，后澆帶混凝土宜在兩個月后澆灌，混凝土強度等級應(yīng)提高一級；(2)采用專門的預(yù)應(yīng)力措施；(3)采用減小混凝土溫度變化或收縮的措施。當(dāng)增大伸縮縫間距時，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響。（二）沉降縫1．當(dāng)建筑物體形比較復(fù)雜，地基土比較軟弱或壓縮性不均勻時，宜根據(jù)其平面形狀和高度差異情況，在適當(dāng)部位用沉降縫將其劃分成若干個剛度較好的單元；當(dāng)高度差異或荷載差異較大時，可將兩者隔開二定距離。當(dāng)拉開距離后的兩單元必須連接時，應(yīng)采用能自由沉降的連接構(gòu)造。2．建筑物的下列部位，宜設(shè)置沉降縫：(1)建筑平面的轉(zhuǎn)折部位；(2)高度差異或荷載差異處；(3)長高比過大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位；(4)地基土的壓縮性有顯著差異處；(5)建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處；(6)分期建造房屋的交界處。沉降縫應(yīng)有足夠的寬度，縫寬可按表6-7選用。房屋沉降縫的寬度表6-7房屋層數(shù)沉降縫寬度(mm)50～80四～五80～120五層以上不小于1203．相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距，可按表6-8選用。相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距(m)表6-8略（三）防震縫鋼筋混凝土房屋宜避免采用《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第3.4節(jié)規(guī)定的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫；當(dāng)需要設(shè)置防震縫時，應(yīng)符合下列規(guī)定：1．防震縫最小寬度應(yīng)符合下列要求：(1)框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度不超過15m時可采用100mm;超過15m時，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。(2)框架一抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用(1)項規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用(1)項規(guī)定數(shù)值的50%;且均不宜小于100mm。(3)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。2.8度、9度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時，可在縫兩側(cè)房屋的盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻，每一側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于兩道，宜分別對稱布置，墻肢長度可不大于一個柱距，框架和抗撞墻的內(nèi)力應(yīng)按設(shè)置和不設(shè)置抗撞墻兩種情況分別進(jìn)行分析，并按不利情況取值。防震縫兩側(cè)抗撞墻的端柱和框架的邊柱，箍筋應(yīng)沿房屋全高加密。3．有抗震設(shè)防要求的建筑物，當(dāng)需要設(shè)置伸縮縫或沉降縫時，其縫寬及結(jié)構(gòu)布置均應(yīng)滿足防震縫的要求。4．防震縫兩側(cè)應(yīng)形成各自獨立的結(jié)構(gòu)單元，即在防震縫處，應(yīng)設(shè)置雙柱（雙墻）。5．防震縫只需設(shè)置于上部結(jié)構(gòu)。第三節(jié)單層廠房的結(jié)構(gòu)體系略第四節(jié)木屋蓋的結(jié)構(gòu)形式與布置略例：1.在層數(shù)、房屋高度、平面尺寸、重量相同的情況下，在三種不同結(jié)構(gòu)體系的房屋：I．框架結(jié)構(gòu)；Ⅱ．框一剪結(jié)構(gòu)；Ⅲ．剪力墻結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)的基本自振周期，按從長到短排列為()。AI、Ⅱ、ⅢBⅡ、Ⅲ、ICⅢ、I、ⅡDⅢ、Ⅱ、I答案：A[提示]當(dāng)房屋層數(shù)、高度、平面尺寸、重量相同時，框架結(jié)構(gòu)的基本自振周期最長，框一剪結(jié)構(gòu)次之，剪力墻