建筑结构选型13

第12章多层建筑结构12.1多层砌体与混合结构12.1.1多层砌体与混合结构的材料砌体：把块材（砖、石、混凝土砌块）用灰浆通过人工砌筑而成。砌体材料的优点：1）耐火、保温、隔声和抗腐蚀性能好；2）较好的大气稳定性：3）生产和施工简单；4）造价低，比较经济。缺点：1）自重大；2）强度低；3）抗震差。无筋砌体和配筋砌体两种混合结构：砌体作为竖向承重结构（墙），其他材料（钢筋混凝土或者木结构）构成水平方向承重结构（楼盖），组成的房屋结构。12.1.2多层混合结构的结构布置方案图12-1-1墙体灰缝图12-1-2纵墙承重体系图12-1-3横墙承重体系图12-1-4纵横墙承重体系图12-1-5内框架承重结构纵墙承重1.受力特点：板荷载传给梁，由梁传给纵墙纵墙：承重横墙：满足房屋刚度和整体性2.优点：房屋空间大，房间布置灵活，墙面积小3.缺点：房屋横向刚度差，纵墙较厚或要加壁柱4.使用范围：使用上要求有较大空间或隔墙位置可能变化的房屋横墙承重1.受力特点：主要靠横墙支撑楼板横墙：承重纵墙：维护、分隔、维持横墙的整体作用、承担自身重量2.优点：（1）横墙较密，房屋横向刚度大，整体刚度好（2）外纵墙立面处理方便，可设较大洞口3.缺点：横墙较密，房间布置不灵活4.使用范围：宿舍、住宅纵横墙承重1.受力特点：纵横墙共同承重2.优点：房间开间和进深能满足使用要求，房屋横向刚度比纵墙承重方案大内框架承重1.受力特点：外墙和内柱共同承重2.优点：可获得较大的使用空间3.缺点：（1）房屋空间刚度差（2）墙柱易发生不均匀沉降4.适用范围：使用上要求有较大空间的房屋砌体结构住宅平面示意图砌体结构的抗震构造要求多层砌体房屋的层数和总高度限值房屋的局部尺寸限值12.2多层框架结构12.2.1框架结构组成图12-2-1框架梁柱布置图12-2-2框架梁截面形式框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。框架结构组成：纵、横梁和立柱组成特点：平面布局灵活，易于设置大房间的需要，承受竖向荷载很合理。框架的抗侧刚度小，抵抗水平荷载能力较差。框架结构框架结构方案的优点：建筑平面布置灵活，能形成较大的空间（如商场、餐厅等），可以根据生产工艺和建筑使用功能要求比较灵活地布置柱网开间、选定进深梁尺寸及层高；建筑立面也容易处理；结构自重较轻，在一定的高度范围内造价较低；结构整体性和抗震性好。框架结构方案的缺点：本身的柔性较大，抗侧刚度较小，在风荷载作用下水平位移较大，在地震作用下，非结构构件破坏比较严重。宜采用重量轻且又能承受较大变形的隔墙材料。在高烈度地区，由于层间位移和顶点位移的限制，建筑较高时将难以满足要求，或虽能满足但梁柱截面尺寸过大，配筋也较多，不够经济；梁柱节点构造复杂，在装配式框架结构中更为突出。框架结构的应用范围：框架结构不宜用于层数较多的高层建筑，一般多用于办公楼、教学楼、旅馆及工业厂房等多层建筑中；一般在非地震区，钢筋混凝土框架结构可用于15层以下建筑；在一般地震区则以不超过10~12层为宜，8度及8度以上烈度的地震区，一般以8层以下为最佳。框架结构采用钢结构或型钢-混凝土结构时，层数可不受此限制。框架结构柱网平面布置举例（a）缺梁的框架（b）内收的框架（c）有斜梁的框架构件的选型在装配式或装配整体式楼盖中，梁的截面形式有如下几种（可以增大净空，减小总高度）：十字截面梁花篮形截面梁叠合梁现浇梁构件的选型柱截面的形式一般为矩形和方形，也可为T形或圆形。先按轴压估计柱的截面尺寸，在乘以1.2~1.5的放大系数同一平面位置上的上下层框架柱的截面形心宜位于同一铅垂线上12.2.2框架结构分类框架结构按所用材料的不同,可分为钢框架和钢筋混凝土框架。•钢框架–一般是在工厂预制好单个构件–优点：自重轻、抗震(振)性能好、施工速度快–缺点：用钢量大、造价高、及耐水、耐腐蚀性能差•钢筋混凝土框架–优点：造价低廉、取材方便、耐久性好、可模性好按框架的施工方法：•现浇整体式框架–构件均在现场浇注成整体，整体性和抗震性好，–构件尺寸不受限制。对使用功能的适用性大。•装配式框架–框架构件采取预制安装，施工进度快，工业化程度高。–构件节点连接构造应达到刚性节点的要求。–节点连接构造的作法仍在不断研究改进中。–现在未普及应用。半现浇框架–梁柱现浇、楼板预制；或现浇柱、预制梁板。–节点构造简单，比全现浇框架可节约模板20％左右–比全装配框架可以节约钢材和水泥20％左右。–结构整体性强，抗震能力高。•装配整体式框架–将预制梁、柱装配就位后，通过局部现浇混凝土使构件联结成整体的框架。–保证了节点的刚接，结构整体性好，可省去连接件，减少现场浇捣混凝土的工作量，但节点施工复杂–更适合于地震区采用。12.2.3框架结构的布置1）柱网的布置图12-2-3多层工业厂房中的柱网布置（1）柱网布置满足生产工艺流程要求柱网的布置原则多层工业厂房的柱网布置内廊式等跨式对称不等跨式柱网尺寸分类内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨式柱网多层厂房的柱网尺寸：柱距6m，等跨式柱网：6m，7.5m，9m，12m多层民用房屋的柱网尺寸：柱距3.3-6m，6-12m（2）柱网布置满足建筑平面布置的要求旅馆建筑多层办公楼建筑跨度组合式内廊式图12-2-4多层旅馆建筑的柱网布置图12-2-5多层办公楼建筑中的柱网布置对称三跨。房间进深：6m、6.6m、6.9m走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m开间方向柱距：3.6~8m适用范围：旅馆、教学、办公、医院内廊式5000700039005000750020007500客房与卫生间客房与卫生间走道3900教室走道6000600039002400教室240060006000走道78006000400050002000700060004000不对称等跨式柱网：常用跨度为6米、7.5米、9米、12米开间方向柱距：6m适用范围：厂房、仓库、商店等跨式柱网对称不等跨式柱网民用建筑柱网布置（3）柱网布置满足结构受力合理的要求•结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）（4）柱网布置满足施工方便的要求注意：无论是工业或民用建筑的柱网布置，当房屋长度较大（55米）时，均需设置伸缩缝，在缝的两侧应各自设置框架2)承重框架的布置图12-2-7承重框架的布置横向布置特点：横向梁为主梁，纵向梁为次梁（连系梁）优点：承重框架横向布置可有效提高房屋横向的抗侧力强度和刚度；有利于立面处理和室内采光荷载的主要传递路线：屋（楼）面荷载横墙基础地基纵向布置特点：纵向梁为主梁，横向梁为次梁（连系梁）优点：有利于楼层净高的有效利用，房屋的使用划分比较灵活；缺点：横向很差刚度；适用范围：层数不多的无抗震要求的厂房荷载的主要传递路线：板梁（或屋架）纵向承重墙基础地基框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖双向板楼盖两个方向均有较好的抗侧刚度。纵横向承重荷载的传递路线：屋（楼）面荷载纵墙横墙基础地基12.2.4框架结构的受力特点1)普通框架的受力特点图12-2-8框架结构的受力特点2）底层大空间框架1.转换大梁受力复杂2.底层落地柱刚度应增大3）带小塔楼框架带小塔楼框架鞭梢效应指当建筑物受地震作用时，它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移,就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。《工程抗震术语标准》规范：在地震作用下，高层建筑或其他建（构）筑物顶部细长突出部分振幅剧烈增大的现象。越是细高的建筑，突出部分越细长，占整个房屋重量的比重越小，鞭梢效应越大，破坏越重。1920年12月16日宁夏海原发生了8．5级的强烈地震，死亡20余万人。汾阳文峰塔就在这次地震波及下，从顶上11层至13层，出现宽大的裂缝，部分倒塌。沿着南北向在窗洞拱券上下开裂、分离、倾出，东半部倒塌较重。从地图上量测，海原距汾阳直线距离约550公里，即千里之外，地震波是从西向东传来，砖塔在顺着东西方向摆动，因之出现南北向的裂缝。洞上方拱券是受地震惯性力的薄弱部位，所以窗肚墙震害很重。98年开始维修，2000年12月维修结束。其维修后84．93米（原高度为80．12米）的高度，在中国古代砖塔中是位列第一的。2006年05月25日，文峰塔作为明至清时期古建筑，被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。山西汾阳文峰塔4）错层框架错层框架对抗震不利，设计中应避免。新加坡滨海湾金沙酒店40亿英镑新加坡滨海湾金沙酒店世界上最高的室外游泳池新加坡滨海湾金沙酒店花园原本应该与三座塔楼保持中心对称的位置,但设计团队在和一个风水专家讨论后决定把花园向北侧移动,把一部分花园在北面的塔楼上悬挑出去。这个悬挑接近747米,目前是世界上公共建筑中最大的悬挑结构。萨伏伊别墅位于巴黎郊区，1928年设计，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”，它们是：1、底层的独立支柱；2、屋顶花园；3、自由平面；4、自由立面；5、横向长窗。萨伏伊别墅正是勒·柯布西耶提出的这“五要素”的具体体现，甚至可以说是最为恰当的范例，对建立和宣传现代主义建筑风格影响很大。钢筋混凝土框架结构