六多层及高层钢筋混凝土建筑

建筑结构Ⅱ
多层及高层钢筋混凝土建筑
主讲人：淳庆 2016年10月
多层及高层钢筋混凝土建筑
内容摘要
本章介绍钢筋混凝土多层及高层房屋的结构体 系，以及框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结 构、筒体结构的受力特点、构造要求。通过学习， 了解钢筋混凝土多层及高层房屋的常用结构体系的 特点及适用高度；理解框架结构、剪力墙结构、框 架-剪力墙结构、筒体结构的受力特点、构造要求。
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概述
按层数或高度分类 1）住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层 至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层以 上为高层住宅； 2）除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层 和多层建筑，大于24m者为高层建筑（不包括建筑高度大 于24m的单层公共建筑）； 3）建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。 建筑高度当为坡屋面时，应为建筑物室外设计地面 到其檐口与屋脊的平均高度；当为平屋面（包括有女儿 墙的平屋面）时，应为建筑物室外设计地面到其屋面面 层的高度；当同一座建筑物有多种屋面形式时，建筑高 度应按上述方法分别计算后取其中最大值。
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概述
名称 居住 建筑 一类 十九层及十九层以上的住宅
1．医院 2．高级旅馆 3．建筑高度超过50m或24m以上部分的任一楼层的 建筑面积超过1000m2的商业楼、展览馆、综合楼、 电信楼、财贸金融楼 4．建筑高度超过50m或24m以上部分的任一楼层的 建筑面积超过1500m2的商住楼 5．中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼 6．网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼 7．省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度 楼 8．藏书超过100万册的图书馆、书库 9．重要的办公楼、科研楼、档案楼 10．建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办 公楼、科研楼、档案楼等
二类 十层至十八层 的住宅
1．除一类建筑以 外的商业楼、展览 楼、综合楼、电信 楼、财贸金融楼、 商住楼、图书馆、 书库 2．省级以下的邮 政楼、防灾指挥调 度楼、广播电视楼 、电力调度楼 3．建筑高度不超 过50m的教学楼和 普通的旅馆、办公 楼、科研楼、档案 4 楼等
公共 建筑
概述
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大。
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概述
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概述
多层及高层钢筋混凝土房屋的常用结构体系可分 为四种类型：框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构 和筒体结构，各有不同的适用高度和优缺点。 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比 分为A级、B级（B级高度高层建筑结构的最大适用高度 和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的 计算和构造措施应相应加严）。
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框架结构
框架结构体系 当采用梁、柱组成的框架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。框架结构中承受主要荷载的梁称之为框架 梁，墙体仅起围护作用。 框架结构的优点：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。缺点：在 高烈度地区，由于层间位移和顶点位移的限制，建 筑较高时将难以满足要求，或虽能满足但梁柱截面 尺寸过大，配筋也较多，不够经济。
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框架结构
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框架结构
• 一般在非地震区，钢筋混凝土框架结构可用于15 层以下建筑； • 在一般地震区则以不超过10～12层为宜； • 8度及8度以上烈度的地震区，一般以8层以下为宜。 • 柱截面为L形、T形、Z形或十字形的框架结构称为 异型柱框架，其柱截面厚度一般为180～300mm， 截面高度与宽度之比为3～5。目前一般用于按6、 7度抗震设计的12层以下的建筑中。
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框架结构
图8.2
框架结构构件
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框架结构
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框架结构
框 架 横 梁
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框架结构
框架结构类型 （1）全现浇框架 全现浇框架的全部构件均为现浇钢筋混凝土 构件。其优点是整体性及抗震性能好，预埋铁件 少，较其他形式的框架节省钢材等。缺点是模板 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。对使用要求较高、功能复 杂或处于地震高烈度区域的框架房屋，宜采用全 现浇框架。
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框架结构
（2）装配整体式框架 装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安 装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，在构件连接处 现浇混凝土使之成为整体框架结构。 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 预埋铁件，节点用钢量减少，但增加了现场浇筑混 凝土量。装配整体式框架是常用的框架形式之一。
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框架结构
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框架结构
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框架结构
框架结构的受力特点 框架结构承受的荷载包括竖向荷载和水平荷载。 竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般 为分布荷载，有时有集中荷载。水平荷载主要为风 荷载和地震荷载。
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框架结构
图8.10
框架结构的内力图
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（a）竖向荷载作用下的内力图；（b）左向水平荷载作用下的内力图
框架结构
图8.9
竖向活荷载最不利位置
（a）梁跨中弯矩最不利荷载位置；（b）梁支座弯矩最不利活荷载位置
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框架结构
框架结构的要求
（1）梁截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜 大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。 （2）柱截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱 直径不宜小于350mm；截面长边与短边的边长比不宜 大于3。 （3）高层的框架结构不应采用单跨框架结构，多层 框架结构不宜采用单跨框架结构。
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框架结构
框架结构的要求 构件连接是框架设计的一个重要组成部分。 只有通过构件之间的相互连接，结构才能成为一 个整体。现浇框架的连接构造，主要是梁与柱、 柱与柱之间的配筋构造。 框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固 和搭接，应符合下列要求：
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框架结构
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框架结构
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剪力墙结构
剪力墙结构体系 将建筑的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结 构，这种体系为剪力墙结构体系。 剪力墙的间距受到楼板跨度的限制，一般为3～ 8m，因而剪力墙结构适用于具有小房间的住宅、旅 馆等建筑，此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材 料，如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方 法，施工速度很快。
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剪力墙结构
剪力墙结构的特点及应用： • 剪力墙集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一 体，合理的利用了结构材料； • 结构整体性好，抗侧刚度大，侧向变形小，适于 高层建筑，20～50层； • 抗震性能好，适于抗震要求较高的建筑； • 由于墙片的约束，内部空间划分狭小，不利于形 成开敞性的空间，适于隔墙较多的高层住宅、公 寓和旅馆建筑等； • 对于下部设置大空间公共设施的高层建筑，可以 使用框支剪力墙结构体系；
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剪力墙结构
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剪力墙结构
图8.4
剪力墙结构的平面
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剪力墙结构
楼电梯间
框支剪力墙 落地剪力墙
9×5400=48600
框支剪力墙
落地墙布置在两端或中部，纵、横向连接围成筒体； 落地墙结构的布置宜对称; 落地墙间距不能过大(不宜大于24m); 31
3×4800=14400
剪力墙结构
框支剪力墙
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剪力墙结构
剪力墙结构的受力特点： • 剪力墙结构体系中的墙体既承受重力荷载，又承 受水平荷载； • 剪力墙犹如底部嵌固于基础的直立悬臂深梁，受 到压、弯、剪复合受力状态； • 随着墙体上开洞方式、开洞大小的不同，可以划 分不同类型的剪力墙，并具有不同的受力状态和 特点； • 剪力墙结构体系分为：整体墙、小开口整体墙、 联肢墙、壁式框架等类型；
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剪力墙结构
整体墙
小开口整体墙
联肢墙
壁式框架
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剪力墙结构
剪力墙结构的要求 剪力墙的厚度，一、二级不应小于160mm且不应 小于层高的1/20，三、四级不应小于140mm且不应小 于层高的1/25。底部加强部位的墙厚，一、二级不 宜小于200mm且不宜小于层高的1/16；无端柱或翼墙 时不应小于层高的1/12。 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。
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剪力墙结构
剪力墙结构的要求 • 剪力墙墙肢截面宜简单、规则。 • 剪力墙布置不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚 度； • 剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变； • 剪力墙长度较大时，可通过开设洞口将长墙分成 若干均匀的独立墙段。墙段的长度不宜大于8m。 • 剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。宜避 免使用错洞墙。
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剪力墙结构
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框架－剪力墙结构
框架－剪力墙结构 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，在框架中设置一些剪 力墙，就成了框架－剪力墙(简称框－剪)体系。
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框架－剪力墙结构
在这种体系中，剪力墙常常担负大部分水平荷 载，结构总体刚度加大，侧移减小。同时，通过框 架和剪力墙协同工作，通过变形协调，使各种变形 趋于均匀，改善了纯框架或纯剪力墙结构中上部和 下部层间变形相差较大的缺点，因而在地震作用下 可减少非结构构件的破坏。从框架本身看，上下各 层柱的受力也比纯框架柱的受力均匀，因此柱子断 面尺寸和配筋都可比较均匀。框-剪体系的适用高度 为15～25层，一般不宜超过30层。
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框架－剪力墙结构
图8.5
北京饭店结构平面
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框架－剪力墙结构
北京某多层住宅平面
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框架－剪力墙结构
框架－剪力墙结构的受力特点 • 框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的结构体 系，剪力墙是结构体系中主要的抗侧力构件； • 框架以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分 的水平荷载；
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框架－剪力墙结构
剪力墙的布置： 布置原则 － ①均匀、分散；②对称、周边； 常见的布置部位： • 恒载较大处 • 建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围 • 建筑的两端或周边 • 沿纵横两个方向布置，竖向应贯通建筑全高
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框架－剪力墙结构
框架－剪力墙的要求 剪力墙的厚度不应小于160mm且不应小于层高的 1/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200mm且 不应小于层高的1/16，剪力墙的周边应设置梁（或 暗梁）和端柱组成的边框；端柱截面宜与同层框架 柱相同，并应满足框架结构柱的抗震要求；剪力墙 底部加强部位的端柱和紧靠剪力墙洞口的端柱宜按 柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。
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框架－剪力墙结构
框架－剪力墙的要求 当剪力墙墙面开有非连续小洞口，且在整体计 算中不考虑其影响时，应将洞口处被截断的分布筋 量分别集中配置在洞口上、下和左、右两边，且钢 筋直径不应小于12mm，如图8.16（a）。穿过连系梁 的管道宜预埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小 于梁高的1/3，且不宜小于200mm，洞口处宜配置补 强钢筋，如图8.16（b）。
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框架－剪力墙结构
图8.16
洞口补强配筋示意
(a)剪力墙洞口补强；(b)连系梁洞口补强
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框架－剪力墙结构
图8.15
连系梁配筋构造
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筒体结构
由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构 称为筒体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而 成的封闭井筒式结构，其受力与一个固定于基础上 的筒形悬臂构件相似。根据开孔的多少，筒体有空 腹筒和实腹筒之分，如图8.6所示。 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，梁高一般为0.6～1.22m。
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筒体结构
图8.6
筒体示意
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（a）实腹筒；（b）空腹筒
筒体结构
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筒体结构
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筒体结构
由核心筒、框筒等基本单元组成的承重结构体 系称为筒体体系。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 结构通常用框筒作为外筒，实腹筒作为内筒。 筒体结构一般用于45层左右甚至更高的建筑。
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筒体结构
图8.7 筒体体系类别
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