[工学]第12章 多层建筑结构.ppt

第12章 多层建筑结构,1.多层砌体与混合结构,砌体： 把块材（砖、石、混凝土砌块）用灰浆通过人工砌筑而成。,砌体材料的优点： 1）耐火、保温、隔声和抗腐蚀性能好； 2）较好的大气稳定性： 3）生产和施工简单； 4）造价低，比较经济。,缺点： 1）自重大； 2）强度低； 3）抗震差。,无筋砌体和配筋砌体两种,1.多层砌体与混合结构,混合结构： 砌体作为竖向承重结构（墙），其他材料 （钢筋混凝土或者木结构）构成水平方向承重结构（楼盖）， 组成的房屋结构。,1.多层砌体与混合结构,1.多层砌体与混合结构,横墙承重,1.多层砌体与混合结构,纵墙承重,1.多层砌体与混合结构,纵横墙承重,1.多层砌体与混合结构,内框架承重,组成,梁,基础,柱,刚性节点,固定连接,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,组成：纵、横梁和立柱组成,特点：平面布局灵活，易于设置大房间的需要，承受竖向荷载很合理。 框架的抗侧刚度小， 抵抗水平荷载能力较差。,应用： 非地震区：1520层 地震区： 10层以下,框架结构,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,构件的选型,在装配式或装配整体式楼盖中，梁的截面形式有如下几种（可以增大净空，减小总高度）：,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,现浇梁,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,叠合梁的基本概念,*一阶段受力叠合梁: 施工时预制梁下有可靠支撑，预制梁不受力。待后浇层达强度后，再拆除支撑，新老混凝土共同受力,*二阶段受力叠合梁: 施工时预制梁以简支梁的方式受力。待后浇层达强度后，新老混凝土再共同受力,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,构件的选型,柱截面的形式一般为矩形和方形，也可为T形或圆形。先按轴压估计柱的截面尺寸，在乘以1.21.5的放大系数,2.多层框架结构,2.1 框架结构组成,同一平面位置上的上下层框架柱的截面形心宜位于同一铅垂线上,2.多层框架结构,取轴线间的距离,节点：视构造情况可以是刚节 点也可以是铰接点,计算简图,2.多层框架结构,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,按材料,钢框架,钢筋混凝土框架,按施工方法,整体式框架,装配式框架,装配整体式框架,最常用,按构件组成,梁板式框架,无梁式框架,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,按构件组成,梁板式框架,无梁式框架,由梁、板、柱子三种基本构件组成骨架,由板和柱子组成骨架,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,梁板式框架,主梁间加次梁,井格梁,框架填充墙端部加固,框架填充墙端部与柱钢筋拉接,萨伏伊别墅,萨伏伊别墅位于巴黎郊区，1928年设计，1930年完工。 在1926年出版的建筑五要素中，柯布西耶曾提出了新建筑的“五要素”，它们是：1、底层的独立支柱；2、屋顶花园；3、自由平面；4、自由立面；5、横向长窗。萨伏伊别墅正是勒·柯布西耶提出的这“五要素”的具体体现，甚至可以说是最为恰当的范例，对建立和宣传现代主义建筑风格影响很大。,钢筋混凝土框架结构,该项目位于慈溪市新城文化商务区核心区，主要包括科博文化中心、城市文化展示馆和南侧地下停车库等多个建筑单体，建成后将成为慈溪市标志性建筑群。 科博文化中心和城市展示馆造型独特，外立面倾斜，两单体有直径为900毫米的钢筋混凝土斜圆柱共计381根，每根斜圆柱的倾斜角度都不相同，最大倾斜角度达到了52度，是目前国内倾斜角度最大的框架结构建筑。,慈溪市文化商务区公建群,框 架 结 构 按 施 工,现浇整体式,装配式,装配整体式,全部构件现场浇注 优点：整体性好、抗震性好、 刚度大、预埋铁少、 平面布置灵活 缺点：耗模板量大、工期长、 现场湿作业量大、 冬施需防冻,全部构件预制，现场装配连接 优点：省模板、工期短、 构件可标准定型化 缺点：预埋件多、整体性差、 抗震性差、用钢量大、 ,预制构件，现场安装就位， 在连接处现浇混凝土形成整体。 优点：省模板、预埋件少、 工期短、用钢量少、 抗震整体性好缺点： 施工复杂、增加了现场 混凝土二次浇注工作量,2.多层框架结构,2.2 框架结构分类,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,1）柱网布置满足生产工艺流程要求,柱网的布置,多层工业厂房的柱网布置,内廊式,等跨式,对称不等跨式,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2）柱网布置满足建筑平面布置的要求,旅馆建筑,多层办公楼建筑,跨度组合式,内廊式,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,3）柱网布置满足结构受力合理的要求,结构受力合理（均匀、对称、对直、贯通，尽量避免缺梁抽柱）,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,4）柱网布置满足施工方便的要求,柱网尺寸,基本要求： 框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐 要满足生产工艺和建筑平面布置的要求 要使结构受力合理，施工方便 柱网尺寸应符合经济原则和尽量符合模数,2.多层框架结构,柱网尺寸,分类 内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨式柱网 多层厂房的柱网尺寸：柱距6m，等跨式柱网：6m，7.5m，9m，12m 多层民用房屋的柱网尺寸：柱距3.3-6m，6-12m,2.多层框架结构,对称三跨。 房间进深：6m、6.6m、6.9m 走廊跨度：2.4m、2.7m、3.0m 开间方向柱距：3.68m 适用范围：旅馆、教学、办公、医院,内廊式,教室,走道,6000,6000,3900,2400,教室,6000,4000,5000,2000,7000,6000,4000,不对称,等跨式柱网：常用跨度为6米、7.5米、9米、12米 开间方向柱距：6m 适用范围：厂房、仓库、商店,等跨式柱网,对称不等跨式柱网,民用建筑柱网布置,注意： 无论是工业或民用建筑的柱网布置，当房屋长度较大（55米）时，均需设置伸缩缝，在缝的两侧应各自设置框架,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,按承重框架布置方向分为三种：,框架的布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,特点：横向梁为主梁，纵向梁为次梁（连系梁）,优点： 承重框架横向布置可有效提高房屋横向的抗侧力强度和刚度； 有利于立面处理和室内采光,荷载的主要传递路线：,屋（楼）面荷载,横墙,基础,地基,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,特点：纵向梁为主梁，横向梁为次梁（连系梁）,优点：有利于楼层净高的有效利用，房屋的使用划分比较灵活； 缺点：横向很差刚度； 适用范围：层数不多的无抗震要求的厂房,荷载的主要传递路线：,板,梁（或屋架）,纵向承重墙,基础,地基,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,两个方向均有 较好的抗侧刚度。,纵横向承重,荷载的传递路线：,屋（楼）面荷载,纵墙,横墙,基础,地基,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,2.3 框架结构布置,2.多层框架结构,补充：多层框架的基础,2.多层框架结构,补充：多层框架的基础,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,竖 向 荷 载 作 用 下 的 内 力,计算简图,普通框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,水 平 荷 载 作 用 下 的 内 力,计算简图,普通框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,荷 载 共 同 作 用 下 的 内 力,普通框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,荷 载 共 同 作 用 下 的 内 力,普通框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,荷 载 共 同 作 用 下 的 内 力,普通框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,底层大空间框架,1.转换大梁受力复杂,2.底层落地柱刚度应增大,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,带小塔楼框架,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,带小塔楼框架,鞭梢效应指当建筑物受地震作用时，它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移,就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。 工程抗震术语标准规范：在地震作用下，高层建筑 或其他建（构）筑物顶部细长突出部分振幅剧烈增大的现象。,越是细高的建筑，突出部分越细长，占整个房屋重量的比重越小，鞭梢效应越大，破坏越重。,1920年12月16日宁夏海原发生了85级的强烈地震，死亡20余万人。汾阳文峰塔就在这次地震波及下，从顶上11层至13层，出现宽大的裂缝，部分倒塌。沿着南北向在窗洞拱券上下开裂、分离、倾出，东半部倒塌较重。从地图上量测，海原距汾阳直线距离约550公里，即千里之外，地震波是从西向东传来，砖塔在顺着东西方向摆动，因之出现南北向的裂缝。洞上方拱券是受地震惯性力的薄弱部位，所以窗肚墙震害很重。 98年开始维修，2000年12月维修结束。 其维修后8493米（原高度为8012米）的高度，在中国古代砖塔中是位列第一的。 2006年05月25日，文峰塔作为明至清时期古建筑，被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。,山 西 汾 阳 文 峰 塔,2.多层框架结构,2.4 框架结构的受力特点,错层框架,错层框架对抗震不利，设计中应避免。,新加坡滨海湾金沙酒店 40亿英镑,新加坡滨海湾金沙酒店,世界上最高的室外游泳池,新 加 坡 滨 海 湾 金 沙 酒 店,花园原本应该与三座塔楼保持中心对称的位置,但设计团队在和一个风水专家讨论后决定把花园向北侧移动,把一部分花园在北面的塔楼上悬挑出去。这个悬挑接近747米,目前是世界上公共建筑中最大的悬挑结构。,3.井格梁楼盖结构,常用在礼堂、宾馆及商场 的入口或者会议室,3.井格梁楼盖结构,3.1 井格梁楼盖结构布置,井式楼盖的特点 1、两个方向梁的高度相等，且一般为等间距布置，不分主次，共同工作，刚度较高 2、梁的交叉处不设柱，可以形成较大的使用空间。 3、节省材料，造价较低。 4、建筑美观。,3.井格梁楼盖结构,3.1 井格梁楼盖结构布置,井式楼盖梁板的布置般有以下三种情况。,正交正放网 适用于正方形建筑平面和 长短边之比小于1.5的矩形平面,正交斜放网 适用于长短边之比大于2的平面,三向网格梁。,3.井格梁楼盖结构,3.1 井格梁楼盖的受力特点,3.井格梁楼盖结构,3.1 井格梁楼盖的受力特点,3.井格梁楼盖结构,3.1 井格梁楼盖的受力特点,l,l,ql2,l,l,楼板按双向板计算,荷载分配法近似计算,相关表格可以直接查用,3.井格梁楼盖结构,3.3 井格梁楼盖结构工程实例,北京政协礼堂,4.密肋楼盖结构,普通混凝土结构跨度可达10m 预应力混凝土结构跨度可达15m,4.密肋楼盖结构,4.1 密肋楼盖结构的特点,适用条件：跨度较大而梁高受到限制的建筑,受力性能： 与肋梁楼盖比较，结构高度小且间距密； 与平板楼盖比，节省材料、减轻自重且刚度大,缺点： 施工支模复杂，工作量较大。 目前常采用可重复利用的定型模壳如钢模壳、塑料模壳,4.密肋楼盖结构,4.2 单向密肋楼盖和双向密肋楼盖,单向密肋楼盖,双向密肋楼盖：和井字楼盖不同，无边支承梁。,实心,5.无梁楼盖结构,概念： 楼盖平板（或者双向密肋板） 直接支承在柱子上，而不设 主梁和次梁，楼面荷载直接 通过柱子传到基础。,优点：简化传力路径，扩大楼面净空直接获得平整的顶棚，采光、通风、卫生都较好，施工时模板也较少 缺点：楼板厚度大，混凝土及钢筋用量较大,5.无梁楼盖结构,5.1 无梁楼盖的分类,1）无柱帽无梁楼盖。经济适用跨度：混凝土4.5-7.2m,预应力混凝土7.2-10.5m。,5.无梁楼盖结构,5.1 无梁楼盖的分类,2）有柱帽无梁楼盖。柱帽的作用是提高板柱节点受冲切承载力并减小板的计算跨度。,5.无梁楼盖结构,5.1 无梁楼盖的分类,3）双向密肋楼盖。 经济适用跨度：混凝土9-12m,预应力混凝土12-21m。,5.无梁楼盖结构,5.2 无梁楼盖的受力特点,无梁楼盖由柱中心线划分成矩形区格，分柱上板带和跨中板带。柱上板带支承于柱上，由于柱的存在，柱上板带的刚度比跨中板带的刚度大得多，跨中板带弹性支承于柱上板带。柱上板带内的弯矩比跨中板带的弯矩大得多。板在柱顶为峰形凸区面，在区格中部为碗形凹曲面，柱顶处承受负弯矩，钢筋放在板的顶部；跨中区承受正弯矩，钢筋放在板的底部。不同于周边支承板，板的长向弯矩大于短向弯矩，变形为拉网形。,试验表明，无梁楼盖在开裂前处于弹性工作阶段，随荷载增加，裂缝首先在柱帽顶部出现，随后不断发展，在跨中中部相继出现板底裂缝，这些裂缝相互正交，且平行于柱列轴线。破坏时，裂缝加大，钢筋屈服，混凝土压坏。,板顶裂缝,板底裂缝,6.多层建筑结构的其他形式,自学,本章结束,