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1、,U,nR,eg,is,te,re,d,第五章 竖向分布体系的初步设计,U,nR,eg,is,te,re,d,nR,eg,is,te,re,d,U,第一节 概述设计阶段结构构思的层次 总体空间结构 优化全部和部分信息时必须反馈,方案 建筑初始方案设计，揭示整 个体系的荷载抗力关系， 预估基本分体系的相互关系,初步 基本水平体系和竖向分体系的 总体设计、相互作用的性质,最后 具体设计各分体 系构件、连接,U,nR,eg,is,te,re,d,第一节 概述,详细设计计算需要概念设计,概率设计判断结构方案的可行性,概念设计初步确定结构体系及构件尺寸 概念设计判断计算机计算结果,nR,eg,is,te
2、,re,d,U,第一节 概述设计阶段结构构思的层次 总体空间结构 优化全部和部分信息时必须反馈,方案 建筑初始方案设计，揭示整 个体系的荷载抗力关系， 预估基本分体系的相互关系,初步 基本水平体系和竖向分体系的 总体设计、相互作用的性质,最后 具体设计各分体 系构件、连接,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 建筑物是一个实体结构,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 建筑物是一个实体结构,f c = P / A + hi DL / A,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 受集中水平力分析,
3、U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 受均布水平力分析,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 受倒三角水平力分析,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 剪力传递功能,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 剪力的传递,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 弯矩的作用,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性实体建筑物, 实体结构的整体性要求,竖向荷载可以从一个薄片轴向传递到另一个薄片 水平荷载可以通过薄片间的剪
4、力传递至基础 薄片之间可以传递一对轴向拉压的抗倾覆力偶,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 将结构体系布置成空间封闭式, 四片封闭的薄板，顶部开敞，底部固定,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 空间结构受竖向荷载,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 空间结构受水平荷载,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 空间结构的进一步分析,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 空间结构的整体性要求,水平分体系能够承受恒载并将竖向荷载通过竖向分
5、体系 传递到基础,水平分体系承受水平荷载，并将水平荷载传递到竖向分 体系，并最终传递到基层,竖向分体系必须联系在一起，才能获得最好的抗弯和抗 压屈能力,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 水平分体系的隔板作用,有效高度的减小，抗压屈刚度增加,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性空间结构, 筒形空间结构的变化,AF 1d12,2,AF 2 d 2,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 单柱的作用,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 铰接单柱,U,nR,eg,is,te,re,
6、d,第二节 结构的整体性框架结构, 铰接单柱,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 刚接框架,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 定量分析,M = Hh,U,nR,eg,is,te,re,d,=,2, ( ),第二节 结构的整体性框架结构, 定量分析,完全框架,d 2 D M dx EI D Mx 2,M 2 2 , h 2 M h 2 4 2,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 框架是一个二维结构，在平面内才能有效地承受,力的作用，类似于竖向平板, 建筑物需要多个框架,U,nR,eg,is,t
7、e,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 梁柱刚度比对框架性能的影响,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 梁柱刚度比对框架性能的影响,单柱刚度大，大部分倾覆力矩由每个柱的抗弯作用承 担,如果梁的刚度大，成对的柱轴力将分担很大一部分的 倾覆力矩。抗弯作用由柱受弯变为整个框架守卫 梁柱线刚度比大于4时，可以认为接近弯曲框架作用,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构 提供双柱框架结构分体系刚度及承载能力的方法：,加设内柱 增大柱弯曲平面内的高度 加设更多的或更刚的梁,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构
8、, 加设框架内柱,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 加设框架内柱的优点,由于成对柱之间的距离减小，水平梁刚度增 加，也就加强了整体框架作用,每个柱承受的水平荷载较小，弯矩也小，总 变形将减小,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 增加受力平面内柱截面高度,变形减小，轴力增加！,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 增加梁的数量和刚度,d,te,re,U,nR,eg,is,第二节 结构的整体性框架结构 实际结构中梁柱刚度比的变化,最大,最大,梁柱刚度比 框架作用,最小,最小,U,nR,eg,is,
9、te,re,d,=,第二节 结构的整体性框架结构 增加多层框架的其他影响 柱底弯矩减小,H ,h M 2n 2n,M / 2n,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 提供双柱框架结构分体系刚度及承载能力的方法,总结：,加大柱截面可以在相当程度上增加框架结构整体 刚度，但是要保证梁柱的刚度比 可以对三种方法进行组合考虑,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 组合方案,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性框架结构, 框筒受力,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性分体系的功能, 水平体系承受楼
10、盖和屋 盖等竖向荷载，并传递 到竖向体系 水平体系通过横隔板作 用，将水平荷载分配到 竖向抗剪体系，, 竖向体系承受竖向荷载，将 荷载传递到基础 竖向体系承受水平剪力，并 将总剪力传递到基础 竖向体系抵抗由倾覆力矩产,生的弯曲内力 水平结构由竖向结构支撑 竖向结构靠水平结构保持稳定 水平体系和竖向体系共同作用形成空间结构 综合考虑，共同设计,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性体系布置方式,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性体系布置方式,U,nR,eg,is,te,re,d,第二节 结构的整体性竖向体系,柱 框架结构 剪力墙结构 筒体结构,U,nR
11、,eg,is,te,re,d,U,nR,eg,is,te,re,d,第三节 剪力墙结构, 钢筋混凝土实心墙, 桁架式剪力墙（支撑框架）,U,nR,eg,is,te,re,d,=,=,第三节 剪力墙结构基本特性, 面内刚度大，面外刚度小 忽略平面外刚度 正交布置剪力墙,9m,0.3m,I1 = I 2 =,bh3 0.3 93 12 12 bh3 9 0.33 12 12,= 18.225 = 0.02025,I1 I 2,= 900,U,nR,eg,is,te,re,d,第三节 剪力墙结构基本特性, 平面布置,U,nR,eg,is,te,re,d,第三节 剪力墙结构基本特性, 剪力分配, 在h
12、/d23时，荷载可以按截面面积的比例分配 在h/d45时，考虑按相对刚度值I,w=11.68KN/m,te,re,is,d,36.6m,U,nR,eg,=,V,第三节 剪力墙结构钢筋混凝土剪力墙实例, 要求：验算剪应力和拉、压应力,0.3m,6m V = wL = 11.68 36.6 = 427.5kN,M max,=,wL2 2,= 11.68 ,36.62 2,= 7823KN .m,e = M max / N = 7823 / 1780 = 4.4m 6m / 6 = 1.0m,W=1780 KN,I =,bL3 300 60003 12 12,= 5.4 1012 mm4,M,w=1
13、1.68KN/m,U,nR,eg,is,te,re,d,V 427.5,3,2,第三节 剪力墙结构钢筋混凝土剪力墙实例 剪应力计算,v = = A 0.3 6.0,= 237.5kN / m 2 = 0.24 N / mm2,Vmax,= v = 0.36 N / mm 2 2,1.4 0.36 = 0.5N / mm 2 f c / 5 = 2.4 N / mm,w=11.68KN/m,is,te,re,d,U,nR,eg,6,=,第三节 剪力墙结构钢筋混凝土剪力墙实例 正应力计算,f max,M .C I,= 7823 10 ,3000 5.4 1012,= 4.35N / mm2,1.2
14、5 1780 / 0.3 6 = 1236kN / m2 = 1.24 N / mm 2, 1.4 4.35 = 6.09 N / mm 2,W=1780,KN - 1.24 - 6.09 = -7.33N / mm2 f c - 1.24 + 6.09 = 4.85N / mm 2,U,nR,eg,is,te,re,d, ,第三节 剪力墙结构钢筋混凝土剪力墙实例 受拉区配筋计算 4.85 7.33 + 4.85 6 = 2.39m 4.85 2.4 3000 0.5 = 1746kN,1746 103 300,= 5820mm 2,对称配筋,7.33,4.85,基础计算考虑拉力,w=11.6
15、8KN/m,te,re,d,36.6m,7.32m,U,nR,eg,is,6m,W,M,V,第三节 剪力墙结构桁架式剪力墙实例 要求：验算基础顶面的柱式弦杆和斜腹杆的 轴力,C , T =,M max a,= ,7823 6,= 1304kN,1780 / 2 = 890kN Cmax = 1304 + 890 = 2194kN,Tmax = 1304 - 890 = 414kN,1780KN,7.322 + 62 6, 427.5 = 674kN,C,T,w=1.9KN/m29=17.1KN/m,U,nR,eg,303.1=93m,is,te,re,d,第三节 剪力墙结构高层剪力墙连梁实例, 连梁截面为750mm200mm，,7.8m,2.4m,7.8m,要求：验算连梁设计是否可行,M max,=,wL2 2,= 17.1,932 2,= 73950KN .m,T = C =,739
