混凝土结构与砌体结构第2版教学课件作者赵维霞项目7PPT文档格式.ppt
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.剪力墙结构当房屋层数更多时,水平荷载的影响进一步加大,这时可将房屋的内、外墙做成剪力墙,形成剪力墙结构图-()。
剪力墙一般采用现浇钢筋混凝土墙,它既承担竖向荷载,又承担水平荷载剪力,“剪力墙”由此得名。
上一页,下一页,返回,任务.结构体系认识,因剪力墙是一整片高大实体墙,侧面又有刚性楼盖支撑,故有很大的刚度,属于刚性结构。
在水平荷载作用下侧向变形较小,加之抗震性能好,是高层建筑中常见的一种结构形式。
但由于受实体墙的限制,剪力墙结构平面布置不灵活,故适用于住宅、公寓、旅馆等小开间的民用建筑,在工业建筑中很少采用。
.框架剪力墙结构为了弥补框架结构随房屋层数增加,水平荷载迅速增大而抗侧移刚度不足的缺点,可在框架结构中增设钢筋混凝土剪力墙形成框架剪力墙结构图-()。
上一页,下一页,返回,任务.结构体系认识,框架剪力墙结构的侧向刚度比框架结构大,大部分水平力由剪力墙承担,而竖向荷载主要由框架承受,因而用于高层房屋比框架结构更为经济合理。
同时,由于它只在部分位置上有剪力墙,保持了框架结构易于分割空间、立面易于变化等优点。
另外,这种体系的抗震性能也较好。
所以,框架剪力墙体系多用于工业与民用建筑(如办公楼、旅馆、公寓、住宅及工业厂房)中。
.筒体结构筒体结构是将剪力墙集中到房屋的内部和外围形成空间封闭筒体,使整个结构体系既具有极大的抗侧移刚度,又能因剪力墙的集中而获得较大的空间,使建筑平面获得良好的灵活性。
上一页,下一页,返回,任务.结构体系认识,由于抗侧移刚度较大,适用于更高的高层房屋。
根据开孔的多少,筒体有空腹筒和实腹筒之分。
实腹筒一般由电梯井、楼梯间、管道井等组成,开孔少,因其常位于房屋中部,又称核心筒。
空腹筒又称框筒,由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。
筒体体系可以布置成单筒体结构(包括框架核心筒和框架外框筒)、筒中筒结构和成束筒结构(图-)。
除上述四种常用结构体系外,还有悬挂结构、巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挑结构等新的竖向承重结构体系,但目前应用较少。
上一页,返回,任务.框架结构内力分析,结构设计流程遵循以下步骤:
结构布置荷载计算结构分析内力组合构件配筋。
下面就框架结构的设计做简单介绍。
.框架结构的布置.结构布置原则结构布置的任务是设计和选择建筑物的平面、剖面、立面、基础以及变形缝。
结构布置应满足建筑使用要求,便于施工;
增强结构的整体刚度,减少侧移;
满足地震区的抗震要求;
合理布置和处理沉降缝、伸缩缝、防震缝。
结构布置基本原则为传力简捷、受力明确、安全可靠。
下一页,返回,任务.框架结构内力分析,()平、立面宜简单,平面尽量均匀对称,以使形心与质心重合,减小地震的扭转作用。
()竖向质量和刚度尽量均匀,以避免刚度突变而产生应力集中。
()控制结构单元长度以减小温度应力,否则应设置伸缩缝。
()在地基可能产生不均匀沉降的部位及有抗震设防要求的房屋,应根据需要设置沉降缝和防震缝。
()控制层间位移,以防止非结构构件破坏。
()框架柱高宽比宜大于,以防止脆性剪切破坏。
()构件尺寸和类型尽可能少,以利于施工,节约模板。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,.柱网及层高框架柱在平面纵横两个方向排列,即形成柱网,结构的框架布置主要是确定柱网尺寸,即平面框架的跨度(进深)及其间距(开间)。
柱网布置方式主要取决于建筑使用要求,同时,兼顾结构的经济合理性和施工条件,并应符合一定的模数要求,力求做到平面形状规整统一,均匀对称,体形简单,最大限度地减少构件的种类、规格。
柱网形式有等跨式和内廊式。
民用建筑柱网和层高一般以为模数。
开间可采用、和三种;
进深可采用、和五种;
层高为、和五种。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,.承重框架布置方案框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而形成的空间结构体系,在这个体系中,平面框架是基本的承重结构,按其布置方向的不同,框架体系可以分为下列三种。
.横向框架承重框架主梁沿建筑物横向布置,楼板和连系梁沿纵向布置,形成以横向框架为主要承重框架。
荷载通过楼(屋)面板传到框架横梁,然后传给柱。
纵向框架梁仅承担自重和可能的隔墙重,截面可以做得比较小,其作用主要是联系各横向框架梁(框架横梁),故称连系梁。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,横向框架梁除承受自重和隔墙重量以外,还承担楼、屋面荷载,荷载比较大,截面也要做得大些,称为框架主梁,如图-()所示。
其优点为对加强横向抗侧刚度有利,纵梁小,便于开大窗洞、采光;
缺点是由于主梁截面尺寸较大,当房屋需要较大空间时,其净空较小。
.纵向框架承重框架主梁沿建筑物的纵向布置,楼板和连系梁沿横向布置,形成以纵向框架为主要承重框架。
楼(屋)面荷载通过楼(屋)面板传到纵向框架梁上,纵向框架为主框架,横向框架梁主要起联系作用,故其截面无须做得很大,有利于室内空间的利用、纵向管道的铺设,如图-()所示。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,但由于横向刚度差,只适合层数不多的房屋。
因此,在民用建筑中一般较少采用。
.纵、横向框架混合承重纵、横向框架混合承重布置方案是沿房屋的纵、横向布置承重框架,如图-()所示。
纵、横向框架共同承担竖向荷载与水平荷载。
当柱网平面尺寸为正方形或接近正方形时,或当楼面活荷载较大时,则常采用这种布置方案。
纵、横向框架混合承重方案,多采用现浇钢筋混凝土整体式框架。
.变形缝的设置,上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,变形缝是为了防止建筑物在外界因素(温度变化、地基不均匀沉降及地震)作用下产生变形,导致开裂甚至破坏而人为设置的适当宽度的缝隙。
变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝三种类型,如图-所示。
在多高层建筑结构中,应尽量少设缝或不设缝,可简化构造,方便施工,降低造价,增强结构整体性和空间刚度。
.伸缩缝伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的,根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑,其最大间距应满足表-的规定。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,伸缩缝应从基础顶面至屋顶沿结构断开,一般为缝宽,如图-()所示。
.沉降缝沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝而设置的,当房屋因上部荷载不同或因地基存在差异而有可能产生过大的不均匀沉降时,应设沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开,使各部分能够自由沉降,不致在结构中引起过大内力,避免混凝土构件出现裂缝。
在建筑物的下列部位宜设置沉降缝:
土层变化较大处;
地基基础处理方法不同处;
房屋在高度、质量、刚度有较大变化处;
建筑平面的转折处;
新建部分与原有建筑的交界处。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,.防震缝当房屋平面复杂、立面高低悬殊、各部分质量和刚度截然不同时,在地震作用下会产生扭转振动加重房屋的破坏,或在薄弱部位产生应力集中导致过大变形。
为避免上述现象发生,必须设置防震缝,把复杂不规则结构变为若干简单规则结构,如图-()所示。
防震缝应有足够的宽度,以免地震作用下相邻房屋发生碰撞。
根据高层建筑混凝土结构技术规程()的规定,防震缝宽度应分别符合下列要求:
框架结构房屋,高度不超过的部分,可取;
超过的部分,度、度、度和度相应每增加高度、和,宜加宽。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,框架剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的采用,剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的采用,但二者均不宜小于。
防震缝两侧结构体系不同时,防震缝宽度应按不利的结构类型确定;
防震缝两侧的房屋高度不同时,防震缝宽度应按较低的房屋高度确定。
房屋既需设沉降缝又需设伸缩缝时,沉降缝可兼作伸缩缝,两缝合并设置。
对有抗震设防要求的房屋,其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求,并尽可能三缝合并设置。
.框架结构设计与计算.截面形状及尺寸,上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,.框架梁承受主要竖向荷载的框架主梁,如图-所示。
其截面形式在全现浇的整体式框架中以形图-()为多;
在装配式框架中可做成矩形、形、梯形和花篮形图-()至()等。
不承受主要竖向荷载的连系梁,常采用形、形、矩形、形、形等截面形式,如图-所示。
.框架柱框架柱的截面形式一般为圆形、矩形或正方形。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,矩形框架柱的最小截面尺寸高度和宽度均不宜小于,圆柱直径不宜小于。
在两个主轴方向上,刚度不宜相差太大,矩形截面的边长比不宜大于。
.梁截面的抗弯刚度的计算在设计中可采用下列方法计算框架梁的惯性矩:
()现浇楼面的整体框架,中部框架梁II,边框架梁II,其中I为矩形截面梁的惯性矩图-()。
()装配整体式框架,中部框架梁II,边框架梁I图-()。
()装配式框架梁的惯性矩可按本身的截面计算,II图-()。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,.计算简图一般情况下,框架是均匀布置的,各榀框架刚度相同,荷载分布均匀,通常不考虑房屋的空间作用,可按纵、横两个方向的平面框架进行计算,每个框架按其负荷面积单独承担外荷载。
如图-所示,在计算简图中,框架的杆件一般用其截面形心轴线表示;
杆件之间的连接用节点表示;
等截面轴线取截面形心位置,当上下柱截面尺寸不同时,取上层柱形心线作为柱轴线;
框架柱支座可分为固定支座和铰支座;
当为现浇钢筋混凝土柱时,一般设计成固定支座,如图-()所示;
当为预制杯形基础时,应视构造措施不同分别简化为固定支座和铰支座。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,柱高也可偏安全地取层高,底层则取基础顶面至二层楼面梁顶面。
.框架上的荷载多层结构房屋一般受到竖向荷载和水平荷载的作用。
竖向荷载包括结构自重、楼层使用活荷载、雪荷载及施工活荷载等。
水平荷载包括风荷载和水平地震作用,一般简化成节点水平集中力。
.楼(屋)面活荷载作用于多层住宅、办公楼、旅馆等建筑物上的楼面活荷载,不可能以规范所给的标准值布满在所有的楼面上,计算活荷载可乘折减系数。
上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,设计楼面梁时的折减系数需满足的要求:
当楼面梁的负荷从属面积超过时,应取;
对于墙、柱、基础,其折减系数按表-的规定采用。
.风荷载风荷载的大小主要与建筑物体型和高度以及所在地区地形地貌有关。
作用于多层框架房屋外墙的风荷载标准值按下式计算:
.地震作用,上一页,下一页,返回,任务.框架结构内力分析,按建筑抗震设计规范()规定,抗震设防的烈度为度以上,度设防时一般不必计算地震作用,只需采取必要的抗震构造措施即可;
度时要计算地震作用,并采取相应的构造措施。
地震作用及相应的构造措施均按建筑抗震设计规
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- 混凝土结构 结构 教学 课件 作者 赵维霞 项目