建筑结构_高职40

第四章多层及高层钢筋混凝土房屋4.1常用结构体系4.2常用结构体系的抗震构造多层及高层的定义《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002将10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物定义为高层建筑，2~9层且高度不大于28m为多层建筑。1972年召开的国际高层建筑会议将高层建筑分为以下四类：世界最高的高层建筑是位于阿拉伯联合酋长国迪拜的哈利法塔，建成于2010年1月，共160层，总高828米。5.1常用结构体系一、框架结构由楼板、梁、柱及基础等承重构件组成。主要由梁、柱组成的框架来承受竖向和水平荷载作用的结构体系。适用于地震区6～15层、非地震区15～20层的建筑，广泛应用于各类建筑中。结构特点平面布置灵活、可形成较大的空间，结构自重较轻。侧向刚度较小，受水平荷载作用时的横向变形较大，因此使用高度受到限制。框架结构体系（一）框架结构类型按照施工方法的不同，框架结构主要分为现浇整体式、装配式和装配整体式三种形式。框架结构布置在框架结构体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方向的梁称为连系梁。楼盖的荷载可传递到纵、横两个方向的框架上，其中框架梁和柱组成主要承重框架，连系梁和柱组成非主要承重框架。1、横向框架承重由横向主梁和柱组成主要承重框架，楼板沿纵向布置，支承在横向主梁上。结构的横向刚度较大。2、纵向框架承重由纵向主梁和柱组成主要承重框架，楼板沿横向布置支承在纵向主梁上。结构的横向刚度较小。3、纵横向框架混合承重纵、横两个方向的梁同时承担楼面荷载，两个方向的梁截面都比较大。结构的纵、横向刚度都比较大。1、框架结构的荷载框架结构承受的荷载作用包括竖向荷载和水平荷载（主要包括风荷载和地震作用）。竖向荷载：包括结构自重、楼（屋）面活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载和施工检修荷载等。风荷载：因为风的作用，在建筑物的迎风面产生风压力，在背风面产生风吸力。地震作用：一般在抗震设防烈度6度以上时需要考虑。（二）框架结构的受力特点2、框架结构的计算简图框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构体系。在设计计算时，常忽略结构的空间联系，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析和计算。横向框架和纵向框架分别承受阴影范围内的水平荷载，竖向荷载需按楼盖结构布置方案确定。除装配式框架外，一般可将梁、柱节点看成刚性节点，认为柱固结于基础顶面，所以框架结构多为高次超静定结构。a、横向框架b、纵向框架框架的计算简图3、框架结构在荷载作用下的内力（1）竖向荷载作用下的内力计算简图（2）水平荷载作用下的内力计算简图(a)直线锚固(b)向内弯折锚固(c)向外弯折锚固（三）现浇框架节点构造（1）顶层中间节点(a)位于节点外侧和梁端顶部的弯折搭接接头；(b)位于柱顶部外侧的直线搭接接头（2）顶层端节点(a)直线锚固(b)90°弯折锚固（3）中间层端节点(a)直线锚固(b)90°弯折锚固(c)节点外锚固（4）中间层中间节点主要由钢筋混凝土墙体承受竖向和水平荷载的结构体系。剪力墙体系的适用高度可达30层，应用于住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。结构特点剪力墙体系具有刚度大，整体性好，抗震性能好，对承受水平荷载有利，可使用滑模等先进施工工艺等优点。但由于横墙较多、间距较密，使得建筑平面的空间布置不够灵活。二、剪力墙结构剪力墙结构体系框支-剪力墙结构剪力墙的钢筋网整截面剪力墙整体小开口墙联肢墙壁式框架1、剪力墙结构的基本概念根据墙体的开洞大小和截面应力的分布特点，剪力墙可分为四类：①整截面剪力墙（不开洞或洞口面积小于墙体总面积的15%）；②整体小开口剪力墙（洞口面积超过墙体总面积的15%，但洞口较小，剪力墙整体性较好）；③联肢剪力墙（开洞规则且洞口面积较大）；④壁式框架（开洞多且面积大，受力接近于框架）。2、剪力墙结构构件的受力特点（1）墙肢剪力墙结构中的墙肢处于受压、受弯和受剪的状态。（2）连梁剪力墙结构中的连梁承受弯矩、剪力的作用，属于受弯构件。（1）材料钢筋混凝土剪力墙中，混凝土强度等级不宜低于C20。墙内分布钢筋和箍筋宜采用HPB235级钢筋，纵向钢筋可用HRB335级或HRB400级钢筋。（2）剪力墙的最小厚度为保证墙体平面的刚度和稳定性以及浇筑混凝土的质量，混凝土剪力墙的厚度不应小于140mm，且不应小于楼层高度的1/25。3、剪力墙的一般构造要求（3）墙身分布钢筋的连接构造(a)丁字节点(b)转角节点(c)墙体水平钢筋连接(沿高度每隔一根错开搭接)剪力墙水平分布钢筋在墙体端部配筋连接构造在框架体系中加设剪力墙，主要由框架承受竖向荷载，由剪力墙承受水平荷载的结构体系。广泛应用于办公楼、宾馆等公用建筑，建筑层数一般宜小于25层。结构特点框架-剪力墙结构的侧向刚度较大，抗震性较好，具有平面布置灵活、使用方便的特点。三、框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构布置原则在框架-剪力墙结构中，剪力墙应沿平面的主轴方向布置，并遵循“均匀、对称、分散、周边”的布置原则。横向剪力墙宜均匀对称地设置在建筑物的端部附近、楼（电）梯间、平面形状变化处以及恒载较大的部位。纵向剪力墙宜布置在单元的中间区段。框架-剪力墙结构中的楼盖结构是框架和剪力墙能够协同工作的基础，宜采用现浇楼盖。（一）框架-剪力墙结构的受力特点(a)(b)(c)(d)(a)剪力墙的变形(b)框架的变形(c)框架-剪力墙的变形(d)框架-剪力墙的协同变形在框架-剪力墙结构中，由于框架和剪力墙之间的变形协调作用，使结构沿高度方向的水平变形得到调整，剪力墙的刚度较大，承担了70%～90%的剪力。（1）剪力墙的厚度不应小于160mm，且不应小于楼层净高的1/20。剪力墙内竖向和水平方向分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%，直径不应小于8mm，间距不应大于300mm，并应至少双排布置。各排分布钢筋间应设置直径不小于6mm，间距不大于600mm的拉筋进行拉结。（2）剪力墙周边应设置梁（或暗梁）和端柱围成边框。（3）剪力墙的水平分布钢筋应全部锚入边框柱内，锚固长度不应小于la（或laE）。（4）剪力墙内的洞口周边应按要求进行补强。（二）框架－剪力墙结构的构造要求筒体结构由剪力墙或加密柱和刚度较大的横梁围成一个或多个封闭的筒体或框筒，以筒体承受房屋的大部分或全部竖向荷载和水平荷载的结构体系。广泛应用于写字楼等超高层公共建筑。结构特点筒体体系因为刚度大，可形成较大的内部空间，因此平面布置比较灵活。筒体结构体系的分类框架-筒体筒中筒成束筒5.2常用结构体系的抗震构造一、建筑抗震的基本知识地震是指由于人工爆破、矿山开采、工程活动以及火山爆发、地壳的运动所引起的地面震动。地震震级表示地震本身能量大小的一种度量，通常用里氏震级来表示。地震烈度是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度，我国使用12度烈度表划分。2008年5月12日汶川大地震照片汶川大地震中倒塌的建筑物（震级每相差1.0级，地震能量大约相差30倍）名称发生时间震级死亡人数唐山大地震1976.7.28里氏7.8级24万多人四川（汶川）大地震2008.5.12里氏8.0级约7万人东日本大地震2011.3.11里氏9.0级1万4千多人曾经发生的大地震（例）地震所造成的伤亡和损失主要是由于建筑物的破坏而导致的，因此，提高建筑物的抗震性能，对于确保建筑物的安全使用具有重要意义。1、抗震设防的依据一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国取10％）可能遭遇到的最大地震烈度称为基本烈度。抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般取基本烈度。2、建筑抗震设防分类建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。3、抗震设防标准抗震设防标准是指衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。4、抗震设防的目的抗震设防目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。建筑抗震概念设计的基本内容和要求：（1）场地和地基的要求；（2）建筑设计和建筑结构的规则性；（3）结构体系的要求。二、框架结构抗震构造（一）框架结构抗震的一般规定延性框架结构设计原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固。（1）混凝土的强度等级抗震等级为一级的框架梁、柱和节点核芯区，混凝土等级不应低于C30，其它各类构件不应低于C20。（2）钢筋种类框架梁、柱中的受力钢筋宜选用HRB335和HRB400级钢筋，箍筋宜选用HPB235、HRB335和HRB400级钢筋。（3）钢筋锚固纵向受力钢筋最小抗震锚固长度laE的取用：一、二级抗震等级时laE=1.15la三级抗震等级时laE=1.05la四级抗震等级时laE=1.0lala：纵向受拉钢筋最小锚固长度。（4）钢筋的接头柱纵向受力钢筋的接头宜优先采用焊接或机械连接。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端箍筋加密区范围内，且接头面积百分率不应超过50%。（5）箍筋箍筋须做成封闭式，端部设135°弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于10d（d为箍筋直径），箍筋应与纵向钢筋紧贴。设置附加拉结钢筋时，拉结钢筋必须同时钩住箍筋和纵筋。（二）框架梁的构造措施（3）梁的箍筋注：d为纵向钢筋的直径；hb为梁截面高度。梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径抗震等级箍筋加密区长度(mm)（取较大值）箍筋最大间距(mm)（取最小值）箍筋最小直径(mm)一2hb，500hb/4，6d，10010二1.5hb，500hb/4，8d，1008三1.5hb，500hb/4，8d，1508四1.5hb，500hb/4，8d，1506（三）框架柱的构造措施（1）柱截面尺寸柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于350mm；柱的剪跨比λ宜大于2，截面的长边和短边之比不宜大于3。（2）柱中纵向钢筋①柱中纵向钢筋宜对称配置；②当截面尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大于200mm；③柱中全部纵向钢筋的最小配筋率应满足下表规定，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；④柱的总配筋率不应大于5%，一级且剪跨比≤2的柱，每侧纵向钢筋不宜大于1.2%；⑤边柱、角柱在地震作用组合下产生拉力时，柱内纵筋截面面积应增加25%。框架柱的全部纵向钢筋的最小配筋百分率（%）类别抗震等级一二三四边柱、中柱1.00.80.70.6角柱、框支柱1.21.00.90.8框架柱纵筋连接构造在绑扎搭接接头中，纵筋搭接长度不得小于ll（ll=la，为搭接长度修正系数，与接头面积百分率有关），且不应小于300mm；相邻接头间距：焊接时不得小于500mm且不小于35d，机械连接时为35d，搭接时不得小于600mm。柱中纵筋直径或根数变化时的连接构造柱箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级箍筋最大间距(mm)(取较小值)箍筋最小直径(mm)箍筋加密区长度(mm)(取较大值)一6d,10010h,Hn/6,500(D,Hn/3,500)二8d,1008三8d,150(柱根100)8四8d,150(柱根100)6(柱根为8)注:d为纵筋的最小直径，h为矩形截面的长边尺寸，Hn为柱的净高；柱根指底层柱的嵌固部位。（3）柱中箍筋柱的上下端箍筋应加密，加密区的范围和构造要求应满足下表规定。一、二级抗震的框架角柱、框支柱和剪跨比不大于2的柱，应沿柱全高加密箍筋。底层柱柱根处不小于1/3柱净高范围内应按加密区的要求配置箍筋。（四）框架节点框架柱在节点内应设箍筋，箍筋的最大间距和最小直径与柱加密区相同。柱中的纵向受力钢筋不宜在节点内截断，框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间节点。框架梁、柱在节点的配筋构造可参照非抗震设防要求的现浇框架，但钢筋的锚固长度应满足相应的纵向钢筋抗震锚固长度laE。（五）框架中的砌体填充墙在框架结构中常采用砌体填充墙进行分隔。砌体填充墙必须与框架牢固连接，其上部与框架梁底之间必须用块材塞紧；砌体填充墙与框架柱连接时，柱与墙之间应紧密接触；在填充墙与柱交接处，沿高度每隔若干皮砖，设置2φ6拉结筋拉结，以提高整体性。在剪力墙两端的洞口两侧边缘应力较大的部位，采用竖向钢筋和箍筋组成边缘构件，以提高墙肢端部