第七章 多层及高层钢筋混凝土房屋

2. 结构的高宽比
表7.2 高层混凝土结构的高宽比限值 设防烈度 结构类型 框架、板柱－剪力墙 框架－剪力墙 剪力墙 筒中筒、框架－核心筒 非抗震 设计 5 5 6 6 6度、 7度 4 5 6 6 8度 3 4 5 5 9度 2 3 4 4
3. 建筑物的抗震等级
建筑物不仅要按建筑设防类别区别对待，还 要按抗震等级划分。抗震等级是确定结构和构件 抗震计算和构造措施的标准。《建筑抗震设计规 范》根据烈度、结构类型和房屋高度等因素将丙 类建筑的抗震等级划分为四级。
框架
抗震墙 高度（m）
四
三 ≤80 四 ≤80 四 三 二 三 二 三 三 ≤35 三 二
三
四
三
三
二 25~8 0 三 25~8 0 三 二 二 二 二 二 二
二
三
二
二
一 25~8 0 二 25~8 0 二 一 一 一 一 一 一
一
二
一
一
＞80 三 ＞80 三 二
≤24 四 ≤24 四 三
＞80 二 ＞80 二 一 一
4. 筒体体系
筒体是由若干片 剪力墙围合而成的 封闭井筒式结构， 其受力情况相当于 一个固定于基础上 的筒形悬臂构件。
图7-4 筒体结构 （a）实腹筒； （b）空腹筒
筒体结构是框架—剪力墙和剪力墙结构的发 展，它将剪力墙集中到房屋的内部与外部形成空 间封闭体，使结构体系有很大的刚度，又因剪力 墙集中能获得较大的空间。主要用于高度较大的 高层建筑中（图7-4）。筒体有实腹筒与空腹筒 之分。 实腹筒由剪力墙组成，一般由电梯井、楼梯 间、管道井等形成，开孔少，因其常位于房屋中 部，故又称为核心筒。 空腹筒又称框筒，外筒为密柱深梁框架组成 的空间结构，内筒为剪力墙围成的实腹核心筒。
图7-7 框架计算单元及计算简图
（2）计算简图
现浇框架梁与柱、柱与基础均为刚性连接。构件用轴 线表示，荷载的作用点也转移到轴线上。计算简图的主要 尺寸以梁、柱截面几何轴线来确定。 在一般情况下，框架梁的跨度取柱轴线间的距离。柱 高除底层柱外，其余各层柱高为梁中心线至中心线距离， 对底层柱取基础顶面到底层梁中心线距离（图7-7）。 对于不等跨框架，当各跨跨度相差不超过10%时，按 等跨考虑。
2）框架柱。
框架柱的截面高度一般可取 h (1/ 12 ～1 / 15)l 层 高。截面宽度可取 b (1 ～ 2 / 3)h，最小截面尺寸高 度和宽度均不宜小于300mm，一、二、三级且超 过2层时不宜小于400mm；圆柱直径不宜小于 350mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于 450mm 。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大于3。为避免发生剪切破坏， 柱剪跨比宜大于2。
3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结 构类型和较低房屋高度确定缝宽。
当需要同时设置伸缩缝、沉降缝和抗震缝时，应三 缝合一，并均应符合抗震缝要求。
7.1.3
抗震设计的一般规定
1. 房屋适用的最大高度
表7.1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）
结构类型
框架 框架－剪力墙 烈度 6 60 130 7 50 120
0.95
0.95
部分框支抗震墙
0.6
0.7
—
对以承受竖向荷载为主的框架柱，可按负荷面积估算柱轴 力，再按轴心受压柱验算，考虑到弯矩的影响，将轴向力乘以 1.2～1.4的系数截面惯性矩可以按照材料力学的方法计 算，但应考虑楼板与梁的共同工作，一般按下述规 定取值。
表7-5 梁截面惯性矩取值 中框架梁 现 浇 楼 面 装配整体式楼面 边框架梁
框架结构在建筑上能提供较大的空间，平 面布置灵活，适用于多层工业厂房、仓库、商 场、学校、办公楼等建筑。但其侧向刚度较小， 抗震性能较差，故一般不适于超过20层或超过 60m的建筑。
2. 剪力墙结构
剪力墙结构是把 钢 筋混 凝 土墙体作为竖向承重和抵抗水 平力的构件（图7-2）。 剪力墙结构的房屋横墙多， 侧向刚度大，整体性好。但剪 力墙结构的房间划分受到很大 限制，因而一般用于住宅、旅 馆等开间要求较小的建筑，其 使用高度为15～50层。
表7.3 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级
烈度 结构类型 6 高度（m） 框架结构 框架 大跨度框架 高度（m） 框架—抗震墙结构 ≤60 ≤24 四 三 ＞60 ≤24 ＞24 三 ≤24 三 二 25~6 0 ＞60 ≤24 7 ＞24 二 ≤24 二 一 25~6 0 ＞60 ≤24 8 ＞24 一 9 ≤24 一 一 25~50
（2）平面长度L不宜过长，L/B宜小于6，避免两端振动不
一致而使建筑物破坏。 （3）平面的外伸突出部分应尽可能小，平面的凹角部分易 产生应力集中，在凹角和端部不宜设置楼电梯间。
2. 结构的竖向布置
为保证建筑物在水平荷载作用下不发生倾 覆，保证建筑物的整体稳定性，建筑物的 高宽比不宜过大。沿竖向结构的承载力与刚度 宜均匀、连续、避免突变。
＞35 二 一
≤35 一 二
一
注： 1) 建筑场地为I类时，除6度外可按表内降低一度所对应 的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应 降低。 2) 接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度 及场地、地基条件确定抗震等级。 3)大跨度框架指跨度不小于18m的框架 。
7.2 框架结构
7.2.1 框架结构的种类
图7-2 剪力墙结构
3. 框架-剪力墙体系
框架-剪力墙体系 是由框架和剪力墙共同 承受外加荷载的结构体 系（图7-3）。 框-剪体系的侧向 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 框架承担。
图7-3 框架—剪力墙结构
与框架结构体系相比，框-剪体系改善了框 架结构侧向刚度小的缺点，部分保留了框架结构 建筑平面布置灵活的优点；而与剪力墙体系相比， 框-剪体系改善了剪力墙结构的房间划分限制的 缺点，部分保留了剪力墙结构侧向刚度 大的优点。因而，框-剪体系在多层及高层办公 楼、旅馆等建筑中得到了广泛应用。 框-剪体系的使用高度为15～25层，一般不宜 超过30层。
框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比 （柱的组合轴压力设计值与混凝土轴心抗压强 度的比值）估算，估算公式为
N A f c
（7-1）
式中：
－－柱轴压比限值。
表7.4 柱轴压比限值
抗震等级 结构类型 一 二 三 四
框架结构
0.65
0.75
0.85
0.9
框架—抗震墙，板柱—抗震墙及筒体
0.75
0.85
钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系 有：框架体系、框架－剪力墙体系、剪力墙结构、 筒体结构。
1. 框架结构
框架结构是由梁、柱、 节点、基础组成的结构体 系，横梁和立柱通过节点 连接在一起作为竖向承重 结构，同时承受水平荷载， 并将其传至基础。内、外 墙只起分隔和维护作用 （图7-1）。
图7-1 框架结构
7.2.4. 多层框架结构的荷载、内力和侧移计算
1. 多层框架结构的荷载
多层结构房屋上的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两类。
（1）竖向荷载 竖向荷载包括恒载（结构自重）和活载。 1) 竖向荷载中的恒载按相应材料和构件的自重计算。 2) 活荷载按《建筑结构荷载规范》选用，当有特殊要求 时，应按实际考虑。
2. 0 I 0
1 .5 I 0
1 .5 I 0
2. 0 I 0
注：I 0 －－为矩形截面梁惯性矩。
框架柱的抗弯刚度按实际截面计算。
3. 框架计算简图
（1）计算单元
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，其空间作用不明显。 为了简化计算，可从各榀纵向框架和横向框架中 选出一榀或几榀有代表性的框架作为计算单元， 按平面框架进行计算（图7-7）。
8(0.2g) 8(0.3g)
9 24 50
40 100
35 80
抗震墙
部分框支抗震墙 框架－核心筒 筒中筒
140
120 150 180
120
100 130 150
100
80 100 120
80
50 90 100
60
不应采用 70 80
板柱－剪力墙
80
70
55
40
不应采用
注：1）房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不 包括局部突出屋顶部分）。 2）框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构。 3）部分框支抗震墙结构指首层或两层框支抗震墙结构，不包括仅个别框支 墙的情况。 4）乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度。 5）超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采用有效地加强措施。
7.1.2 多层及高层房屋结构布置
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。
1. 结构的平面布置
结构平面布置应有利于抵抗竖向和水平荷载，平面 形状和刚度应均匀对称，以减少结构的扭转影响。结构 布置时，应考虑以下几点： （1）建筑及其抗侧力结构的平面布置宜简单，规则，均匀 对称，并应具有良好的整体性，以减少震害影响。
3. 变形缝的设置
变形缝包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝。
（1）伸缩缝
伸缩缝是为了避免由于温度变化和混凝土收 缩使房屋产生裂缝而设置的。伸缩缝将基础顶面 以上的结构分开，其间距与施工方法和房屋长度 有关。 （2）沉降缝 沉降缝是为了避免因房屋产生过大的不均匀 沉降导致结构拉裂而设置的。沉降缝将基础至屋 顶全部分开。
≤24 三 ≤24 三 二
＞80 一
≤24 二
25~60 一
抗震墙结构 抗震墙 高度（m） 部分框支抗震墙结 构 一般部位 抗震墙 加强部位 框支层框架 框架 框架—核心筒 核心筒 外筒 筒中筒结构 内筒 高度（m） 板柱—抗震墙结构 框架、板柱的柱 抗震墙