5 多层及高层钢筋混凝土房屋结构

建筑结构
任课教师：胡长威 机械工业出版社 邮箱：hu_changwei@126.com
第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋
本章主要内容
1. 多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、
适用范围；
2. 框架结构的结构布置及受力特点；
3. 框架结构的构造要求； 4. 5. 剪力墙结构的受力特点及构造要求； 框架—剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。
能力较低，地震作用下变形大，但它具有 平面灵活、有较大空间、立面处理易于变
化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力
刚度、强度大，但限制了使用空间。把两 者结合起来，取长补短， 在框架结构中的
适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力
墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同 承受竖向和水平力的体系叫做框架-剪力墙
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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。 这些横梁称为窗裙梁，梁高一般 0.6～1.22m。筒体体系就是由核心筒、框 筒等基本单元组成的。
5.1.6
2.类型
根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以 布置成核心筒结构、框筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒 结构、成束筒结构和多重筒结构等形式。筒中筒结构通常 用框筒作外筒，实腹筒作内筒。
层。
当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底
部一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成部份框 支剪力墙体系。
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部分框支剪力墙结构属竖向不规则结构，上、下层不 同结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈 度为9度的地区不应采用。
5.1.3 框架-剪力墙体系
1.概念
框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载
有不同的定义：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002（以下 简称《高规》）以 10 层及 10 层以上或高度大于 28m 的房屋为高层建
筑， 2~9 层且高度不大于 28m 为多层建筑。 《民用建筑设计通则》
JGJ37-87和《高层民用建筑设计防火规范》均以10层及10层以上或 高度大于24m的房屋为高层建筑。 目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层房屋常 采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。
当建筑平面过长、高度或刚度相差过大以及各结构单元的地基 条件有较大差异时，钢筋混凝土框架结构应考虑设置防震缝。
(2) 防震缝的最小宽度
●当高度不超过 15m 时可采用 70mm ；超过 15m 时，6 度每增加 5m ， 7度每增加4m，8度每增加3m，9度每增加2m宜加宽20mm。
●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
3.装配整体式框架
(1) 概念
装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安装就位后， 再在构件连接处现浇混凝土使之成为整体而形成框架。
(2) 特点
与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点的刚性， 提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁件，节点用钢量减 少，故应用较广泛。缺点是增加了现场浇筑混凝土量。
工业建筑底层往往有较大设备和产品，甚至有起重运输设 备，故底层层高一般较大。底层常用层高为 4.2m 、 4.5m 、
4.8m 、 5.4m 、 6.0m 、 7.2m 、 8.4m ， 楼 层 常 用 层 高 为
3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.6m、6.0m、7.2m等。 3.变形缝
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§ 5.2 钢筋混凝土框架结构
5.2.1 框架结构的类型
框架结构按施工方法可分为全现浇式框架、半现浇式框架、
装配式框架和装配整体式框架四种形式。 1.全现浇框架：全部构件均在现场浇筑。
(1)特点
整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其它形式的框架节省 钢材，建筑平面布置较灵活等；但是模板消耗量大，现场湿作业 多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。
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框架结构
2.特点 将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。 3.优点： （1）建筑平面布置灵活、空间划分方便，易于满足生产工艺和使用要求； （2）具有较高的承载力和较好的整体性。 4.缺点： 框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小，水平位移大的特点，属于柔性 结构。
5.应用
(2)工业建筑
其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等。
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采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为6m、6.6m、
6.9m，走廊宽度常用2.4m、 2.7m、 3m，开间方向柱距为
3.6~8m。等跨式柱网的跨度常用6m、7.5m、9m、12m，柱距 一般为6m。对称不等跨柱网一般用于建筑平面宽度较大的厂 房，常用柱网尺寸有（5.8m＋6.2m+6.2m+5.8m）×6.0m、 （8.0m+12.0m+8.0m）×6.0m、 （7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m）×6.0m等。
高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起来的，
是商品化、工业化、城市化的结果。但是当建筑物高度增加时， 水平力（风荷载及地震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除 了结构内力将明显加大外，结构侧向位移增加更快。 高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力，抗 侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。特别是在地震区，地 震作用对高层建筑的威胁也比低层建筑要大，抗震设计应受到
广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等。 框架结构的适用高度为6～15层，非地震区也可建到15～20层。
6.异形柱框架的概念 柱截面为L形、T形、Z型或十字形（图5.1.2）的框架结 构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为 180～300mm。
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异形柱框架的优点:柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平
5.2.2 框架结构的结构布置
1．承重框架布置方案 在框架体系中，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。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。若采用双向板，则双向框架都是承
重框架。承重框架有以下三种布置方案：
（1）横向布置方案
1) 概念：框架主梁（或主要承重框架）沿房屋横向布置，连 系梁和楼（屋）面板沿纵向布置。
2. 全装配式框架：将梁、板、柱全部预制，然后在现场进
行装配、焊接而成的框架。
(1)特点 装配式框架的构件可采用先进的生产工艺在工厂进行大批 量的生产，在现场以先进的组织管理方式进行机械化装配，但其 结构整体性差，节点预埋件多，总用钢量较全现浇框架多，施工 需要大型运输和吊装机械，在地震区不宜采用。
框架主梁
5.2.2
（3）纵横向布置方案
1)概念：沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。
2)特点：
采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，有 利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。因此，柱网尺寸为正方 形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重 的厂房常用这种方案。
教学目标：
1.了解框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构及筒体 结构的概念及组成 ； 上述四种结构体系的适用范围；
2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体
式框架的含义及其优缺点； 3.掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常 用层高、变形缝的设置要求。
பைடு நூலகம்
关于多层与高层建筑的界限，各国有不同的标准。我国不同标准也
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2．柱网布置和层高
(1)民用建筑 其柱网尺寸和层高一般按300mm进级。常用跨度是4.8m、6.4m、 6m、6.6m等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、6.1m、6.4m、6.7m、 6m。采用内廊式时，走廊跨度一般为2.4m、2.7m、3m。常用层高为
3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。
体系简称框-剪体系。
2.特点
框架 - 剪力墙体系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； 同时由于它只在部份位置上有剪力墙，因而，框架 - 剪力墙体系 有易于分割空间（平面布置灵活）、立面易于变化、抗震性能好、 侧向刚度较大等优点。 3.应用 框-剪体系广泛应用于多层及高层办公楼、旅馆等建筑中。 适用高度为15～25层，一般不宜超过30层。
5.1.4 筒体体系
1.概念 由剪力墙体系和框架体系演变发展而成，是将剪力墙或密柱
框架围合而成一个或多个封闭的筒体（或框筒），组成承受竖向
和水平作用的结构称为筒体结构体系。
筒体根据开孔的多少，筒体有空腹筒和实腹筒之分。
实腹筒一般由电梯井、楼梯间、 管道井等形成，开孔少，因其常位于房 屋中部，故又称核心筒。
4.半现浇框架 (1) 概念 半现浇框架是将房屋结构中的梁、板和柱部份现浇，部份 预制装配而形成的框架。常见的做法有两种，一种是梁、柱现浇， 板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。 (2) 特点 施工方法比全现浇简单，而整体受力性能比全装配优越。 梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好；而楼板预制，又比全现 浇框架节约模板，省去了现场支模的麻烦。半现浇框架是目前采 用较多的框架型式之一，特别是在地震区应用较多。
框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙结 构 筒体结构 筒中筒结构 全部落地剪力墙结构 部份框支剪力墙结构 框架-核心筒结构
70 140 150 130 160 200
注：房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局 部突出屋顶部份） 。
除上述四种常用结构体系外，高层建筑中尚有悬挂结构、
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（图5.1.8），但目前应用较少。
2)特点：采用这种布置方案有利于增加房屋的横向刚度，提
高抵抗水平作用的能力，因此在实际工程中应用较多。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。
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5.2.1
（2）纵向布置方案
1)概念：框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横
向布置（图5.2.2 ）。 2)特点：房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层 净高，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。 但因其横向刚度较差，在民用建筑中一般采用较少。
加倍重视。
§ 5.1 常用结构体系
结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。目前， 钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有框架体系、剪力墙
体系、框架-剪力墙体系和筒体体系等。
5.1.1 框架结构体系
1.概念 主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接组成， 一般由框架梁、柱与基础形成多个平面框架（一个框架平面称为 榀）作为主要的承重结构，若干榀框架再由联系梁联系起来，形 成一个空间结构体系。
变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝。
钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距见表8.2.1。
表8.2.1 钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（mm） 结构类别 装配式框架 室内或土中 75 55 露天 50 35
装配整体式 现浇式框架
(1) 变形缝设置原则
钢筋混凝土框架结构的沉降缝一般设置在地基土层压
缩性有显著差异，或房屋高度或荷载有较大变化等处。
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2.优点 （1）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好， 对承受水平力有利； （2）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可 使用大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省 人力。 3.缺点 剪力墙间距太小，房间划分受到较大限制，结构自重较大。 4.应用 一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为15～50
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筒体结构
上述四种结构体系适用的最大高度见表 8.1.1 。 5.1.1
5.1.1 表 8.1.1
结构体系
钢筋混凝土房屋的最大适用高度1（m）
非抗震 设计 6度 60 130 140 120 150 180 设防烈度 7度 55 120 120 100 130 150 8度 45 100 100 80 100 120 9度 25 50 60 不应采用 70 80
整，便于布置。 缺点：但其抗震性能较差。 适用范围：一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计
的12层以下的建筑。
5.1.2 剪力墙体系
1.概念
由纵向和横向钢筋混凝土墙体互相连接作为竖向承重和抵 抗侧力的结构称为剪力墙结构。剪力墙实质上是固结于基础的钢 筋混凝土墙片，具有很高的抗侧移能力。因其既承担竖向荷载， 又承担水平荷载—剪力，故名剪力墙。一般情况下，剪力墙结构 楼盖内不设梁，楼板直接支承在墙上，墙体既是承重构件，又起 围护、分隔作用。