第五章-多层及高层钢筋混凝土房屋-(第一讲)

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，抗震设计应受到加倍重视。
下图是结构内力（V，M）、位移（Δ）与高度的关系，弯矩和位移都 随高度呈指数曲线上升。
结构内力、位移与高度的关系：
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V
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§5.1 常用结构体系
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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：
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（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)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。
2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式
框架及装配业务整推广部体
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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。
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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。
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。
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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。
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体系简称框-剪体系。
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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
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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。
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业务推广框部 架结构
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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
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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层。
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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。
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。
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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 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。
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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。
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。
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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。
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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。
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5.1.3 框架-剪力墙体系
1.概念
160 150 130 100
70
200 180 150 120
80
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）。
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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。
框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载
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
百度文库
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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（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。
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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。
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(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。
结构体系
非抗震
设防烈度
设计 6 度 7 度 8 度 9 度
框架结构
70 60 55 45
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框架-剪力墙结构
140 130 120 100
50
剪力墙结 全部落地剪力墙结构 150 140 120 100
60
构
部份框支剪力墙结构 130 120 100 80 不应采用
筒体结构
框架-核心筒结构 筒中筒结构
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； 业务推广部
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第一讲
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；
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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。
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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。
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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。
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。
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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 装配整体式 现浇式框架
室内或土中 75 55
露天 50 35
(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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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。
5.1.6
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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。
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筒体结构
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上述四种结构体系适用的最大高度见表 85..11.1.1。 表 85..11..1 钢筋混凝土房屋的最大适用高度1（m）
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（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， 利于提高楼层净高框架，主梁需要设置集中通风 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。
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柔性结构。 5.应用 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。
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6.异形柱框架的概念 柱截面为L形、T形、Z型或十字形（图8.1.2）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。