第9章钢筋混凝土多层与高层结构

第9章钢筋混凝土多层与高层结构
思考题答案
1.高层建筑混凝土结构的结构体系有哪几种？其优缺点及适用范围是什么？
答：高层建筑混凝土结构的结构体系有：框架结构体系；剪力墙结构体系；框架-剪力墙体系；筒体结构体系。

框架结构体系的优点：能适应较大空间的建筑平面要求，结构构件类型少，设计、施工简单。

框架结构缺点：抗侧移刚度小，在水平荷载作用下，水平侧移大，故不适应于高度太大的建筑。

剪力墙结构优点：抗侧移刚度大，空间整体性强，在水平荷载作用下，水平位移小，适用于高度大，开间较小的建筑。

剪力墙结构缺点：不能满足大空间房屋的需要，平面布置不灵活。

框架-剪力墙结构优点：综合了框架和剪力墙结构的优点，抗侧移刚度大，平面布置灵活。

2、为什么要限制高层建筑的高宽比？
答：为了保证高层建筑的稳定、控制侧移、防止倾覆。

3、随着房屋高度的增加，竖向荷载与水平荷载对结构设计所起的作用是如何变化的？
答：随着建筑物高度的增加，竖向荷载作用下在结构中产生的内力中仅轴力N随高度H呈线性关系增长，弯矩M和剪力V并不增加；而水平荷载作用下在结构中产生的弯矩M和剪力V却随着房屋高度的增加呈现快速增长的趋势。

4、按照施工方法的不同，钢筋混凝土框架有哪几种形式？
答：可分为现浇整体式框架、装配式框架和装配整体式框架三种。

5.在竖向荷载作用下，在框架梁、柱截面中分别产生哪些内力？其内力分布规律如何？
答：在竖向荷载作用下，框架梁跨中截面产生的正弯矩最大，支座截面产生的负弯矩及剪力均
为最大；框架柱在每层柱高范围内弯矩呈线性变化，在柱的上、下端部分别产生最大正弯矩或最大
负弯矩，同一柱中自上而下轴力（压力）逐层增大。

6.在水平荷载作用下，在框架梁、柱截面中主要产生哪些内力？其内力分布规律如何？
答：水平荷载作用下框架梁、柱弯矩图均呈直线分布，在框架梁、柱的支座端部截面将分别产
生最大正弯矩和最大负弯矩，且在同一根柱中由上而下逐层增大；剪力在梁的各跨长度范围内呈均
匀分布，愈往下层剪力愈大；从轴力图中可看出，靠近水平集中力一侧的框架柱呈受拉状态，愈远
离水平集中力一侧的框架柱则受压愈大，在同一根柱中由上而下轴力逐层增大。

7.如何确定框架梁、柱的控制截面？其最不利内力是什么？
答：框架梁的控制截面是梁端支座截面和跨中截面。

其最不利内力：
①梁端支座截面：－M max、+M max和V max
②梁跨中截面：+M max、－M max（可能出现）
框架柱的控制截面在柱的上、下端截面。

其最不利内力：
①|M max|及相应的N、V；
②N max及相应的M、V；
③N min及相应的M、V；
④| M|比较大（不是绝对最大），但N比较小或N比较大。

渐减小，弯矩图沿墙体高度无突变、无反弯点；
整体小开口剪力墙，其受力状态与整截面剪力墙相接近，截面正应力分布仍以弯曲变形为主，沿水平截面呈线性分布。

联肢墙，整个剪力墙截面中正应力已不再呈线性分布，在墙肢
截面中正应力仍基本呈线性分布，在墙肢两端部达较大值，但局部弯曲正应力的比例加大了，在水平荷载作用下，沿墙肢高度上的弯矩图在连梁处有突变、个别楼层中会出现反弯点。

壁式框架，在水平荷载作用下，墙肢弯矩沿高度在连梁处有突变，几乎在所有连梁之间的墙肢都有反弯点出现。

沿水平截面的正应力已不再呈线性分布，在墙肢截面中产生较大的局部弯曲正应力。

11.剪力墙的配筋构造有何要求？
答：在非抗震设防时：
在剪力墙两端和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。

边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙。

边缘构件（暗柱）内：每端竖筋不宜少于4根直径12mm或2根直径为16mm的钢筋；沿竖筋方向宜配置直径不小于6mm、间距为250mm的拉筋。

竖筋宜采用HRB335或HRB400级钢筋。

墙身分布钢筋：在剪力墙的重要部位或厚度大于160mm时，应采用双排分布钢筋网；双排分布钢筋网应布置在墙的两侧表面。

采用直径不小于6mm、间距不大于600mm的拉筋连系，拉筋应与外皮钢筋钩牢。

对重要部位的剪力墙，拉筋数量还应增加。

剪力墙中水平和竖向分布钢筋的配筋率分别不应小于0.20%，直径不应小于8mm，间距不
应大于300mm；拉筋直径不应小于6mm，间距不宜大于600mm。

无翼墙时，水平分布钢筋应伸至墙端并向内水平弯折10d后截断当剪力墙端部有翼墙或转
角墙时，内墙两侧的水平分布钢筋和外墙内侧的水平分布钢筋应伸至外墙边，并分别向两侧水
平弯折15d后截断；在转角墙处，外墙外侧的水平分布钢筋应在墙端外角处弯入翼墙，并与翼
墙外侧水平分布钢筋互相搭接，搭接长度l l≮1.2la；
剪力墙中水平分布钢筋的搭接长度l l ≮1.2la；接头应错开，错开距离≮500mm。

剪力墙竖向分布钢筋可在同一高度上全部搭接，当分布钢筋直径大于28mm时，不宜采用
搭接接头。

在抗震设防时：
一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位及相邻的上一层墙肢端部应设置约束边缘构件。

约束边缘构件的形式可以是暗柱（矩形端）、端柱和翼墙。

一、二级抗震等级剪力墙的其他部位和三、四级抗震等级的剪力墙墙肢端部，均应设置构
造边缘构件。

⑴墙肢端部纵筋的构造要求：
端部竖筋应位于由箍筋或水平分布钢筋和拉筋约束的边缘构件（暗柱）内。

剪力墙纵筋的
最小锚固长度应取l a E。

⑵剪力墙中的分布钢筋：
剪力墙厚度大于140mm时，竖向和水平方向分布钢筋应双排布置；当剪力墙厚度大于400 mm，但不大于700mm时，宜采用三排配筋；当厚度大于700mm时，宜采用四排配筋。

各排分
布钢筋网之间应采用拉筋连系。

抗震剪力墙中竖向和水平方向分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.25%（一～三级）和0.20% （四级）；最大间距不应大于300mm，直径不应小于8mm，但直径不宜大于墙厚的1/10。

拉筋直径不应小于6mm，间距不应大于600mm；在底部加强部位，约束边缘构件以外的拉筋间距应适
当加密。

剪力墙水平分布钢筋应伸至墙端。

当剪力墙端部无翼墙时，分布钢筋应伸至墙端并向内弯折15d后截断。

当墙厚度较小时，也可采用在墙端附近搭接。

当剪力墙端部有翼墙或转角墙时，内
墙两侧的水平分布钢筋和外墙内侧的水平分布钢筋应伸至翼墙或转角墙外边，并分别向两侧水平
弯折不小于15d后截断。

当剪力墙有端柱时，内墙两侧水平分布钢筋和外墙内侧水平分布钢筋应伸入端柱内进行锚固，其锚固长度不应小于la E，且必须伸至端柱对边；当伸至端柱对边的长度不满足la E时，应伸至
端柱对边后分别向两侧水平弯折不小于15d，其中弯前长度不应小于0.4la E。

剪力墙水平分布钢筋的搭接长度不应小于1.2la E搭接接头之间沿水平方向的净间距不宜小于500mm。

剪力墙内竖向分布钢筋的直径小于等于28mm时，可采用搭接连接。

一、二级抗震等级剪力墙竖向分布钢筋接头应分两批相互错开搭接，接头间隔距离应≥ 0.3la E；
三、四级抗震等级剪力墙竖向分布钢筋接头可在同一高度搭接。

当剪力墙内竖向分布钢筋直径大于28mm时，应分两批采用机械连接，接头间隔距离应≥35d。

12.剪力墙结构中，分布钢筋的作用是什么？
答：①使剪力墙有一定的延性，破坏前有明显的位移和预兆，防止突然脆性破坏；②当混凝土受剪破坏后，钢筋仍有足够的抗剪能力，剪力墙不会突然倒塌；③减少和防止产生温度裂缝；
④当因施工拆模或其他原因使剪力墙产生裂缝时，能有效地控制裂缝继续发展。

13.比较框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构的水平位移曲线，各类结构的变形有什
么特点？
答：框架结构：下部层间侧移较大，愈到上部层间侧移愈小，总体呈剪切变形。

剪力墙结构：上部层间侧移较大，愈到底部层间侧移愈小，其变形以弯曲变形为主。

框架-剪力墙结构：使剪力墙的下部变形加大而上部变形减小，使框架下部变形减小而上部变形加大。

两者的协同工作使结构的层间变形趋于均匀。

当剪力墙数量相对较少时，结构的变形将以框架结构的剪切变形为主；当剪力墙数量相对较多且设置合理时，结构的变形将以剪力墙结构的弯曲变形为主。

14.简述框架—剪力墙结构的受力特点。

答：⑴在水平荷载作用下，结构的上部分剪力墙被框架推进，框架被剪力墙拉出，使两者具有统一的侧移；而在结构的下部分，则是剪力墙被框架拉出，框架被剪力墙推进，达到两者变形相互协调。

⑵由于框架和剪力墙之间的变形协调作用，剪力墙负担了大部分剪力（约70～90%），框架只负担小部分剪力，使得框架上部和下部各层柱所受的剪力趋于均匀而受力更合理。