第二章结构体系概要

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1、第 2 章 结 构 体 系,上部主体结构 竖向构件柱、墙 斜向构件支撑 水平构件梁、板 下部基础结构 联系上部结构和地基的桥梁,高层建筑的结构体系 承担竖向荷载和水平荷载的骨架,传力路线,1 框架结构 2 剪力墙结构 3 框架剪力墙结构 4 板柱剪力墙结构 5 框架支撑(抗震墙板)结构 6 筒体结构 7 框架核心筒结构 8 巨型结构,高层结构（抗侧力）体系类型,由梁、柱构件通过节点连接组成的结构称为框架。 高规6.1.1框架主体结构除个别部位外，不应采用铰接。 应该采用能够传递弯矩的刚节点。 全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系，称为框架结构。,2.1框架结构,2.1框架结构,材料:梁、

2、柱可以分别用钢、钢筋混凝土、钢骨混凝土，柱还可以用钢管混凝土等。 柱网布置：小柱距46m, 大柱距710m 主要特点：平面布置灵活 可以用隔断墙（填充墙、隔墙）分隔空间,以适应不同使用功能的需求。 适用于办公楼，教室，商场等房屋建筑。,2.1框架结构,我国8度抗震设防最高的现浇钢筋混凝土框架结构，北京长城饭店 18层、局部22层，总高82.5m。,2.1框架结构,我国8度抗震最高的钢框架结构，北京长富宫 26层、94m,2.1框架结构,框架是平面抵抗侧力结构，只能在自身平面内抵抗侧向力。 高规6.1.2抗震设计的框架结构不应采用单跨框架。（局部单跨例外）,2.1框架结构,沿高度布置一般原则：

3、柱网尺寸一般不变，轴线位置尽可能不变； 梁截面尺寸由下而上一般不变； 柱截面尺寸由下而上减小； 柱网布置尽可能对称，减少偏心造成的扭转 梁、柱轴线宜重合（偏心不大于1/4柱宽）,2.1框架结构,高规6.1.7 梁、柱中心线之间的偏心距，9度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度的1/4；非抗震设计和68度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4，如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施。设置水平加腋后，仍须考虑梁柱偏心的不利影响。,2.1框架结构,水平加腋,2.1框架结构,2.1框架结构,框架柱网布置,框架在水平力作用下的变形性能 1、水平位移曲线（侧移曲线）呈剪切型

4、2、侧向刚度小，侧移大 平面抵抗侧力结构，只能在自身平面内抵抗侧向力； 刚度小，侧移大，适用房屋高度比较低（一般10层以内 ）。,2.1框架结构,水平力产生的内力 柱的弯矩、剪力和轴力 梁的弯矩、剪力；,梁、柱弯矩、剪力 梁、柱弯曲、剪切变形 整体剪切形位移曲线,2.1框架结构,水平力产生的内力 柱的弯矩、剪力和轴力 梁的弯矩、剪力；,梁、柱弯矩、剪力 梁、柱弯曲、剪切变形 整体剪切型位移曲线,整体剪切型位移曲线特点： 层间位移自下而上逐层减小,2.1框架结构,水平力产生的内力 柱的弯矩、剪力和轴力 梁的弯矩、剪力；,柱的轴力 柱伸长、缩短 整体弯曲形位移曲线,2.1框架结构,水平力产生的内力

5、 柱的弯矩、剪力和轴力 梁的弯矩、剪力；,柱的轴力 柱伸长、缩短 整体弯曲型位移曲线,整体弯曲型位移曲线特点： 层间位移自下而上逐层减小,2.1框架结构,整体剪切形位移曲线+整体弯曲形位移曲线 以整体剪切型位移曲线为主,2.1框架结构,框架在水平力作用下的变形性能 1、水平位移曲线（侧移曲线）呈剪切型 2、抗侧刚度小，侧移大 梁、柱均为线型构件，截面惯性矩相对较小，抗侧刚度小，侧移大，适用房屋高度比较低,2.1框架结构,框架填充墙,非承重墙包括填充墙和隔墙 凡分隔内部空间其重量由楼板或梁承受的墙称为隔墙； 框架结构中填充在柱子之间的墙称框架填充墙。,2.1框架结构,6.1.3 框架结构的填充墙

6、及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列要求： 1 避免形成上、下层刚度变化过大； 2 避免形成短柱； 3 减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。,2.1框架结构,6.1.6 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。,2.1框架结构,6.1.4 抗震设计时，框架结构的楼梯间应符合下列规定： 1 楼梯间的布置应尽量减小其造成的结构平面不规则。 2 宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，楼梯结构应有足够的抗倒塌能力。 3 宜采取措施减小楼梯对主体结构的影响。 4

7、当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时，应考虑楼梯对地震作用及其效应的影响，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。,2.1框架结构,由形、形、形或十字形截面柱构成的异形柱框架结构，截面各肢的肢高肢厚比不大于4。,2.1框架结构,用钢筋混凝土剪力墙（抗震结构，也称为抗震墙）承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构，也称为抗震墙结构。,2.2剪力墙结构,优点： 整体性好 承载力高 侧向刚度大 延性剪力墙具有良好的抗震 性能，震害一般比较轻,2.2剪力墙结构,缺点： 建筑平面布置不灵活 结构自重大 适用高度范围大，开间3-8m，适用于住宅、旅馆等,2.2剪力墙结构,2.2剪力墙结构,侧向力作用下的变形

8、特点： 悬臂梁弯曲，侧向位移曲线呈弯曲型，层间位移由下至上逐渐增大。,2.2剪力墙结构,布置要求： 平面构件，平面内抵抗侧向力 双向布置,2.2剪力墙结构,布置要求： 平面构件，平面内抵抗侧向力 双向布置 刚度相近,2.2剪力墙结构,布置要求： 沿高度方向，连续布置，避免 刚度突变 墙肢高宽比不宜大于3，设连梁，开洞。 洞口上下对齐，成列布置，形成有规则洞口的联肢剪力墙，避免 错洞墙,2.2剪力墙结构,剪力墙组成：墙肢 连梁 墙肢截面： 简单，规则； 成为工形，T形或L形等,剪力墙结构立面图,2.2剪力墙结构,短肢剪力墙： 厚度不大于300mm，墙肢截面长宽比在48之间,2.2剪力墙结构,框支

9、剪力墙结构：底层或底部若干层为框架、上部为剪力墙,在其转换层上、下层间侧向刚度发生突变，形成柔性底层或底部，在地震作用下易遭破坏甚至倒塌。,2.2剪力墙结构,设计要求： 部分框支的层数不宜过多 落地墙不宜过少，宜布置在两端或中部，且落地的纵、横向墙宜围成井筒,2.2剪力墙结构,底部大空间剪力墙结构典型平面,2.2剪力墙结构,设计要求： 部分框支的层数不宜过多 落地墙不宜过少，宜布置在两端或中部，且落地的纵、横向墙宜围成井筒 应采取增大墙体厚度、提高混凝土强度等措施加大落地墙体的侧向刚度，同时上部采用短肢墙，以减少上下部刚度差异,2.2剪力墙结构,底部大空间剪力墙结构典型平面,2.2剪力墙结构,

10、框架剪力墙结构 (Frame-Shear Wall Structure) 框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力 框、墙组合,形式灵活,2.3框架-剪力墙结构,部分框架内嵌入剪力墙 带边框剪力墙,2.3框架-剪力墙结构,特点： 布置灵活，延性好 （框架结构） 刚度大，承载力大 （剪力墙结构） 大量高层建筑采用,2.3框架-剪力墙结构,双重抗侧力结构： 剪力墙承担大部分层剪力 框架承担一定的层剪力，具有一定的承载力和足够延性,2.3框架-剪力墙结构,水平力作用下的变形特点：,在水平荷载作用下，框架的侧向变形属？型，层间侧移自上而下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是？型，其层间侧移自上而下逐层减小。

11、当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介于剪切型与弯曲型之间，一般属于？型。,2.3框架-剪力墙结构,框架剪力墙结构在水平力作用下协同工作变形协调，侧移曲线的形状呈弯剪型。,水平力作用下的变形特点：,2.3框架-剪力墙结构,结构布置： 框架和剪力墙都只能在自身平面内抗侧力，结构的两个主轴方向都要布置剪力墙。,2.3框架-剪力墙结构,布置的要求： 1）剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。 2）剪力墙的布置：不宜过长，间距不宜过大；最好作成筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯通全高，上下刚度连贯而均匀。,2.3框架

12、-剪力墙结构,板柱剪力墙结构 (Flat Slab-Shear Wall Structure) 板柱结构 无梁楼板和柱组成的结构 优点： 施工方便 楼板高度小，减小层高 使用空间大，灵活布置隔断墙,4 板柱剪力墙结构,缺点： 刚度小 板柱连接节点的抗震性能差， 有可能产生冲切破坏，楼板脱落 不宜作为高层建筑的抗震结构,4 板柱剪力墙结构,板柱剪力墙结构可以用于抗震设防烈度不超过8度且高度有限制的建筑。 周边应布置有框架梁，楼、电梯洞口周边应布置梁。,4 板柱剪力墙结构,框架支撑(抗震墙板)结构 (Frame-Braced Frame Structure) 框架中设置支撑斜杆，即为支撑框架，一般

13、为钢结构。 用墙板代替钢支撑，即为框架墙板结构。 由框架和支撑框架 (抗震墙板)共同承担竖向荷载和水平荷载。,5 框架支撑(抗震墙板)结构,框架支撑结构水平力作用下的变形特点： 在水平力作用下，框架和支撑框架侧移协调，结构的整体侧移曲线呈弯剪型。,框架支撑结构,框架支撑结构为双重抗侧力体系 框架的刚度小，承担的水平剪力小； 支撑框架的刚度大，承担的水平剪力大。,框架支撑结构,中心支撑框架 支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点（所有杆件承受轴力，杆件轴向拉伸或压缩）,框架支撑结构,中心支撑框架,框架支撑结构,偏心支撑框架 支撑连接位置偏离梁柱节点，形成消能梁段,框架支撑结构,偏心支撑框架的特点

14、： 刚度与中心支撑框架接近 消能梁段腹板剪切屈服， 耗散地震能量 支撑斜杆、柱和消能梁段 以外的梁保持弹性,框架支撑结构,框架墙板结构 （墙板代替钢支撑） 带竖缝RC墙板 带横缝RC墙板 内藏钢支撑RC墙板 钢板墙 带竖缝钢板墙,5 框架支撑(抗震墙板)结构,带竖缝RC墙板,5 框架支撑(抗震墙板)结构,竖缝改变了墙板的受力性能和破坏形态，为具有延性的弯曲破坏,锦江宾馆分馆,钢板墙,5 框架支撑(抗震墙板)结构,框架墙板结构的特点： 预制，现场连接，无湿作业； 墙板刚度较现浇剪力墙小，与钢框架的刚度匹配； 仅承担侧向力引起的层剪力， 不承担竖向力。,5 框架支撑(抗震墙板)结构,框架支撑(墙板

15、) 的布置： 常布置在楼、电梯周边的框架内； 两个方向都布置支撑或墙板，以使两向刚度接近； 一般，每列支撑或墙板的宽度为一个柱距，高度为一层，也可设置跨层支撑。,5 框架支撑(抗震墙板)结构,美国的法齐勒.坎恩Fazlur Khan创造了高效的筒体结构，包括框筒、筒中筒、桁架筒和束筒结构。,6筒体结构(Tubular Structure),筒体 1）实腹筒：钢筋混凝土剪力墙围成的筒体。 2）框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。 3）桁架筒：将筒体的四壁 做成桁 架，就形成 桁架筒。,6 筒体结构,筒体结构 是指由一个或几个筒体作为承重结构的高层建筑结

16、构体系,6 筒体结构,1）框筒结构 2）桁架筒结构 3）筒中筒结构 4）束筒结构,筒体结构受力变形特点： 筒体最主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下，筒体可视为下端固定、顶端自由的悬臂构件。,6 筒体结构,框筒结构(Framed Tube Structure) 框筒是由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。 （柱距常为1.5m3m，梁高0.6m1.2m,梁宽0.3m0.5m，跨高比34） 钢、钢筋混凝土,框筒结构,框筒结构(Framed Tube Structure) 框筒是由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。,框筒结构,由Dr.Fazlur Khan设计 芝加哥De Witt-Chestnut 公寓大厦 第一栋框筒结构（RC） 43层，1965年竣工,框筒结构,纽约世界贸易中心、 110层、塔楼钢框筒结构 二层以上柱距1.02m,二层以下柱