抗侧力结构与布置

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非预应力楼板 无柱帽 1/30 有柱帽 1/35 预应力楼板 无柱帽 1/40 有柱帽 1/45
6抗震设计时,板柱-剪力墙结构中各层横向及纵向剪力墙应能 承担相应方向该层的全部地震剪力;各层板柱部分除应符 合计算要求外,尚应能承担不少于该层相应方向地震剪力 的20%。
2.5框架—支撑(抗震墙板)结构
2)结构特点
• 构件截面惯性矩小,结构侧向刚度较低,侧向变形大 • 侧移由两部分组成:梁柱弯曲产生的剪切型变形,柱 轴向变形产生的弯曲型变形;侧移曲线呈剪切型。
2.2.2结构布置要点
• 平面结构按两个正交主轴布置,规则,对称。柱 距3-5m(小),7-8m(大),横向,纵向,双 向承重均可。 • 抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架,梁柱刚 结,保证整体性。 • 尺寸:柱网,梁截面一般不变,柱截面可调。 • 框架梁、柱中心线宜重合。 • 楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处,因 为单元角部扭转应力大,受力复杂,容易造成破 坏。
2.2.3 基础
框架单独柱基有下列情况之一时,宜沿两个 主轴方向设置基础系梁: 1)一级框架和IV类场地的二级框架; 2 )各柱基承受的重力荷载代表值差别较大; 3 )基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大; 4) 地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、 液化土层和严重不均匀土层; 5 )桩基承台之间。
竖向分体系在传递整个恒载的同时,将 水平剪力传给基础。竖向分体系必须由 水平分体系联系在一起以便有更好的抗 弯和抗压曲能力。水平分体系作为竖向 分体系的横向支撑将其联接起来,减小 其计算长度并影响其侧向刚度及侧向稳 定性。竖向分体系的间距也影响水平分 体系的选型及布置。
• 建筑结构的基本构件有板、梁、柱、墙、筒体 和支撑等,基本构件或其组合如柱、墙、桁架、 框架、实腹筒、框筒等便是联系杆件和分体系 的“桥梁”,它是建筑结构基本的受力单元, 称作承重单体或抗侧力单元。 • 竖向承重单体或抗侧力结构单元是竖向或水平 分体系的基本组成部分,它们的抗力是高层建 筑结构分体系的抗力的基本组成单元。 • 高层建筑的抗侧力结构也就尤为重要了,这就 要求结构工程师在设计高层建筑结构时认真选 择结构体系并布置好结构的抗侧力单元。
注:B为楼面宽度,单位为“m‖。 现浇层厚度大于60mm的叠合楼板可以作为现浇板 考虑。
2.4板柱—剪力墙结构 • 板柱结构:钢筋混凝土楼板与柱组成的结
构。
• 结构特点:减小层高,可提供大的使用
空间;节点抗震性能差,震害严重,结 构刚度小,不宜作为高层建筑的抗震结 构。 • 板柱—剪力墙结构:在板柱结构中设 置剪力墙或钢筋混凝土井筒形成的结构 形式。
联肢墙
错洞墙
叠合错洞墙
• 截面宜简单,规则,I,L,T型等较好
• 较长的剪力墙宜开设洞口,将其分成长度较为 均匀的若干墙段,
墙段之间宜采用弱连梁连接, 每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不 应小于2。 墙肢截面高度不宜大于8m。
• 应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢与 其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以 下措施中的一个措施,减小梁端部弯矩对墙的 不利影响。
托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽度与4倍板厚度 之和,托板处总厚度尚不宜小于16倍柱纵筋直径。当不满 足承载力要求且不允许设置柱帽时可采用剪力架,此时板 的厚度,非抗震设计时不应小于150mm,抗震设计时不应 小于200mm; 5 双向无梁板厚度与长跨之比,不宜小于下表的规定。 双向无梁楼板的厚度与长跨的最小比值
• 结构布置要点: 1应布置成双向抗侧力体系,两主轴方向均应设 置剪力墙; 2 抗震设计时,房屋的周边应设置框架梁,房屋 的顶层及地下一层顶板宜采用梁板结构; 3 有楼、电梯间等较大开洞时,洞口周围宜设置 框架梁或边梁; 4 无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽板 或有柱帽板。当采用托板式柱帽时,托板的长 度和厚度应按计算确定,且每方向长度不宜小 于板跨度的1/6,其厚度不宜小于1/4无梁板的 厚度,抗震设计时,
• 框架中设置支撑斜杆,即为支撑框架。由支撑 框架和框架共同承担竖向和水平荷载的结构称 为框架—支撑结构。
• 结构特点:支撑框架形成竖向桁架,整体受
力性能类似于剪力墙,侧移曲线呈弯曲型,刚 度大。框架—支撑结构为双重抗侧力结构体系。 • 支撑框架形式:中心支撑框架 偏心支撑框架
2.2.4典型框架柱网布置举例
典型框架柱网布置(一)
框架结构柱网布置举例
典型框架柱网布置(二)
框架结构柱网布置举例
典型框架柱网布置(三)
框架结构柱网布置举例
2.3剪力墙结构
• 用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载并抵抗侧向力 的结构,称为剪力墙结构。 2.3.1剪力墙结构特点 1.优点 侧向刚度大、空间整体性好、抗震性能好; 用钢量较省; 房间不露梁柱,整齐美观; 可以做成平面比较复杂、体形优美的建筑物;
• 框架刚度沿高度不宜突变,以免造成薄弱层。 • 同一结构单元宜将框架梁设置在同一标高处, 尽可能不采用复式框架,避免出现错层和夹层, 造成短柱破坏。 • 框架结构按抗震设计时,不应采用部分由砌体 墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间 及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等, 应采用框架承重,不应采用砌体墙承重。 优点:耗能力强,变形能力大,平面灵活,传力 明确 缺点:抗侧刚度小,变形大,高度受限
8 单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底 部总水平剪力的40% ; 9 剪力墙间距不宜过大
剪力墙间距(取较小值)
楼、屋盖类 型
现浇 装配整体
非抗震设 计
5.0B,60 3.5B,40
抗震设防烈度
6、7度 4.0B,50 3.0B,40 8度 3.0B,40 2.5B,30 9度 2.0B,30
框支梁
框支柱
• 高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪 力墙结构。 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~ 8的剪力墙,一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚 度之比大于8的剪力墙。短肢剪力墙平面布置相 对灵活,自重相对较轻,但抗震性能差。
剪力墙结构的优点与缺点
优点:抗侧刚度大,侧移小,整体性好,合理设 计的延性剪力墙具有良好的抗震性能。 缺点:平面布置不灵活,空间局限,自重大,地 震作用效应大
2.4 框架-剪力墙结构
• 在框架结构中设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两 者结合起来,共同抵抗水平荷载,就形成了框架-剪 力墙结构。 • 结构特点: 剪力墙刚度大,将承担大部分水平力(有时可达 80%~90%),整个结构的侧向刚度大大提高。框架 则主要承担竖向荷载,提供较大的使用空间,同时 承担少部分水平力。 在水平荷载作用下,框架呈剪切型变形,剪力墙呈 弯曲型变形;两者通过楼板协同工作,共同抵抗水 平荷载时,其侧向变形呈弯剪型,上下各层间变形
教学要求: • • • • • 了解水平力对结构内力及变形影响, 熟悉不同结构体系的特点及适用范围, 熟悉结构总体布置的原则, 了解各种结构缝的处理, 地基基础选型。
2.1 高层建筑的承重单体与抗侧
力结构单元
建筑结构的作用是承受建筑及结构本身 的重量以及其它多种多样的荷载和作用, 它是一个空间的结构整体。一般来说, 建筑的上部结构由水平分体系和竖向分 体系组成。水平分体系在能够承受局部 竖向荷载作用的同时,尚需承受水平荷 载并把荷载传给竖向分体系并保持其界 面的结合形状。
减小梁端部弯矩对墙不利影Baidu Nhomakorabea的措施:
1) 沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙, 抵抗该墙肢平面外弯矩; 2 )当不能设置与梁轴线方向相连的剪力 墙时,宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁 柱宜按计算确定截面及配筋; 3 )当不能设置扶壁柱时,应在墙与梁相 交处设置暗柱,并宜按计算确定配筋; 4 )必要时,剪力墙内可设置型钢。
趋于均匀,并减小了顶点位移。同时,框架各层 间剪力趋于均匀,各层梁柱截面和配筋也趋于均 匀。 典型的多道抗震防线的结构形式,罕遇地震作 用下,连梁先屈服,框架抵御地震作用增加。
结构布置要点
•框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系。 •关键问题:剪力墙的数量和位置 数量多,抗侧刚度大,侧向变形小,布置难度大 数量少,抗侧刚度小,侧向变形大,对框架的抗 震要求高 原则:层间位移角限值,一般要求基本震型地震 作用下剪力墙部分承受的倾覆力矩不小于结构总 倾覆力矩的百分之五十。
2.2框架结构
当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重 结构,并同时承受水平荷载时,称其为框架结构 体系。它适用于多层及高度不大的高层建筑。 2.2.1框架结构特点 1)建筑特点 框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可做 成需要较大空间的会议室、餐厅、办公室及工业 车间、实验室等,加隔墙后,也可做成小房间。 框架结构的构件主要是梁和柱,布置比较灵活; 外墙用非承重构件,可使立面设计灵活多变。
2 平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附 近布置剪力墙;
3 纵、横剪力墙宜组成L形、T形和I形等型式;
4 对称布置,刚度分布均匀,减少扭转效应;
5 剪力墙宜贯通建筑物的全高,宜避免刚度突变; 剪力墙开洞时,洞口宜上下对齐; 6 楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构 结合布置; 7 抗震设计时,剪力墙的布置宜使结构各主轴方 向的侧向刚度接近。
• 在高层建筑结构的底部,当上部楼层部分竖向 构件(剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落 地时,应设置结构转换层,在结构转换层布置 转换结构构件。转换结构构件可采用梁、桁架、 空腹桁架、箱形结构、斜撑等;非抗震设计和 6度抗震设计时转换构件可采用厚板,7、8度 抗震设计的地下室的转换构件可采用厚板。 • 底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地 面以上的大空间层数,8度时不宜超过3层,7 度时不宜超过5层,6度时其层数可适当增加; 底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱 框架的筒中筒结构,其转换层位置可适当提高。
• 抗震设计时,一般剪力墙结构底部加强部位的 高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较 大值,当剪力墙高度超过150m时,其底部加强 部位的高度可取墙肢总高度的1/10;底部带转 换层的高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位 的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度 及墙肢总高度的1/8二者的较大值。 • 不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。 • 楼面梁与剪力墙连接时,梁内纵向钢筋应伸入 墙内,并可靠锚固。
2.缺点: 剪力墙间距不能太大, 平面布置不灵活,不能满 足公共建筑的使用要求; 多用于住宅或旅馆建筑; 结构自重大。 3.侧向变形: 剪力墙的侧移曲线呈弯曲 型(以弯曲变形为主,包 含剪切变形成分)。


墙 结 构 的 平 面 布

举 例
2.3.2 结构布置要点
• 单片剪力墙为平面构件,双向布置,规则,对 称,间距3-8m(板跨限制)。剪力墙结构的 侧向刚度不宜过大。 • 剪力墙宜自下到上连续布置,避免刚度突变。 • 剪力墙的门窗洞口宜成列上下对齐布置,形成 明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬 殊的洞口设置。抗震设计时,一、二、三级抗 震等级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙; 一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠 合错洞墙。
第2章 抗侧力结构与布置
教学提示:本章介绍了高层建筑的重单体承与抗侧 力结构单元的主要类型及其组成的各种常用结构 体系,并对每种结构体系的特点作了相应的论述; 结合国家现行相关规范对各种结构体系的布置原 则作了比较系统地介绍,这些原则主要包括:房 屋结构的最大适用高度及高宽比限值、结构的平 面及竖向布置要求、变形缝的类型与设置、不规 则结构的类型与确定;重点介绍了结构的抗震等 级与抗震概念设计方面的内容,对高层建筑基础 也作了简要介绍。
按下表进行剪力墙数量的估算:
底层结构截面面积与楼面面积之比
烈度 面积比
(Aw+Ac)/Af 3%~5% 4%~6%
Aw/Af 1.5%~2% 2%~2.5%
7度II类场地 8度II类场地
Aw –剪力墙截面面积;Ac—框架柱截面面积;Af—楼面面积
•框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列 要求:
1 剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、 电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位,剪力墙间 距不宜过大;
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