钢筋混凝土多层与高层结构(上)

❖ 高层与多层的界限： 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ-2002（以下简称《高规》）将10层及10层以上或 高度大于28m的建筑物称为高层建筑，2~9层且高度不大 于28m为多层建筑。
❖ 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 震设计应受到加倍重视。
下图是结构内力（N，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
第一节 多层与高层结构体系
和实验室等
二、 剪力墙结构体系
将房屋的内、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、旅馆等开间较小的建 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。
框-剪体系的适用高度为15～25层，一般不宜超过30层。
四、 筒体结构体系
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。
目前，多层与高层建筑常用的结构体系可 分为四种类型：框架体系、剪力墙体系、框 架—剪力墙体系和筒体体系，各有不同的适 用高度和优缺点。
一、 框架结构体系
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作为 主要的承重结构，各平面框架再由联系梁联系起来， 形成一个空间结构体系。
现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在
水平力作用下侧向变形很小。墙体截面积大，承载力要求也 比较容易满足。抗震性能也较好。
剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的，主要是剪力 墙间距太小，平面布置不灵活，结构自重较大。
为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度，剪力 墙的间距要尽可能做大些，一般6m左右为宜。
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。
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。
框架结构体系的优缺点及适用范围
❖ 优点：
❖ 建筑平面布置灵活、易于设置较大房间、使用方便 ❖ 构件类型少，易于标准化、定型化； ❖ 可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现
浇结构，有时还可采用现浇柱及预制梁板的半现浇 半预制结构。 ❖ 现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优 先采用。
❖ 缺点：抗侧刚度低，２０层以下建筑 ❖ 适用范围：办公楼、餐厅、车间、营业室、教室
形成的空间结构体系。

在这个体系中，平面框架是基本的承重结构，按其
布置方向的不同，
（1） 横向框架承重方案

在这种布置方案中，主要承重框架沿房屋的横向布
置。

沿房屋的纵向设置板和连系梁，见图 (a) 。
这种布置方案的优点是：
(1)框架外柱宽度可收小，能满足建筑立面要求；
(2)外墙不承重，其自重由连系梁传给横向承重框架柱，故对纵向墙 沿开窗限制建筑上的室内采光的要求；
第五章 钢筋混凝土多层 与高层结构
第一节 多层与高层结构体系 第二节 框架结构 第三节 剪力墙结构 第四节 框架剪力墙结构
本章提要
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、计算方法及构造 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。
少，比现浇框架节省模板并能缩短工期； 缺点：增加了框架的节点连接，用钢量大整体性较差。 ❖ （３）装配整体式框架 其梁板柱可以在工厂预制，在施工现场将构件吊装就位，再用现浇
混凝土将框架连接成整体，因而这种框架兼备了前两种框架的 优点。
（二）框架结构布置

框架结构是由若干个平面框架通过连系梁的连接而
(3)由于一般进深大于开间，采取横向承重框架时，楼板沿纵向（即 开间方向）布置，跨度可以相对小些，楼板结构比较经济合理。 如采用装配式预制楼板时，则运输和吊装也较为方便。
目前，一般工业与民用建筑多采用这种横向承重框架的布置方案。
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（2） 纵向框架承重方案
第二节 框架结构
一、框架结构的形式
（一）框架的类型
按施工方法的不同，框架结构可分为现浇框架、预制框架 和现浇预制框架三种类型。
❖ （１）现浇整体式框架：工地现浇 优点：结构整体性及抗震性能好，节省钢材； 缺点：现场工作量大，模板消耗多，施工周期较长。 ❖ （２）装配式框架： 优点：构件可以在工厂预制，质量容易保证，施工现场的工作量较
三、 框架－剪力墙体系
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。
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，平面布置灵活、使用方便。。 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。