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1、建筑结构基础与识图,2009年10月,机械工业出版社,目 录,第7章 多层及高层钢筋混凝土房屋结构,7-1 多层与高层结构体系,我国高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002，以 下简称高规）以10层及10层以上或高度大于28m的房屋为 高层建筑，29层且高度不大于28m为多层建筑。 民用建筑设计通则（JGJ37-1987）和高层民用建筑 设计防火规范（GB50045-1995）均以10层及10层以上或高度 大于24m的房屋为高层建筑。,高层的定义,联合国教科文组织建议：1972年按高层建筑的层数和高度分为四类：,一、框架结构体系(由梁柱组成框架来承受垂直和水平荷载的 受力体系) 特点 平
2、面布置灵活、可形成较大的空间；抵抗水平荷载的能力差，抗震性能差，框架结构的适用高度地震区为615层， 非地震区为1520层。 施工工艺 现浇整体式、预制装配式和装配整体式 。（如图7-1所示 ）,框架结构,特点：剪力墙体系具有抗侧刚度大，整体性好，整齐美观，抗 震性能好，利于承受水平荷载，并可使用滑模、大模板等先进 施工方法施工等众多优点，但由于横墙较多、间距较密，使得 建筑平面的空间较小。剪力墙体系的适用高度为1550层，常 用于住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。（如图7-2所示）,三、框架-剪力墙结构体系,特点：框架-剪力墙结构的侧向刚度较大，抗震性较好，具有平 面布置灵活、使用方便的特点，
3、广泛应用于办公楼和宾馆等公 共建筑中，框架-剪力墙体系的适用高度为1525层，一般不宜 超过30层（如图7-3所示 ）,二、剪力墙结构体系,剪力墙体系,框支-剪力墙结构,剪力墙钢筋网,框架-剪力墙,四、筒体结构体系 由单个或多个筒体所组成的空间结构体系。一般由剪力墙构成空间薄壁筒体成为竖向悬臂箱形梁，或由加密柱和刚度较大的裙梁形成框架筒。筒体体系因为刚度大，可形成较大的内部空间且平面布置灵活，广泛应用于写字楼等超高层公共建筑。,框架-核心筒 筒中筒 成束筒,束筒,7-2 框架结构,（一）框架结构类型 框架结构按照施工方法的不同，可分为全现浇式框架、半现浇式框架、装配式框架和装配整体式框架四种形
4、式。 （二）框架结构布置 在框架结构体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，而另一方向的梁称为连系梁。楼盖的荷载可传递到纵、横两个方向的框架上，其中框架梁和柱组成主要承重框架，连系梁和柱组成非主要承重框架。若采用双向板，则纵、横框架都是承重框架。,一、框架结构,承重框架的布置方案有以下三种：,(a) (b) (c) 图7-6 筒体结构 (a)横向布置方案； (b)纵向布置方案； (c)纵横向混合布置方案,二、框架结构的受力特点 （一）框架结构承受的荷载 框架结构承受的作用包括竖向荷载、水平荷载和地震作用。 （二）框架结构的计算简图 框架结构是由横向框架和纵向框架组成的一个空间结构体系。设
5、计中为简化起见，常忽略结构的空间联系，将纵向、横向框架分别按平面框架进行分析和计算，如图7-7（a）所示，它们分别承受纵向和横向水平荷载，分别承受阴影范围内的水平荷载，如图7-7（b）所示。除装配式框架外，一般可将梁、柱节点看成刚性节点，认为柱固结于基础顶面，所以框架结构多为高次超静定结构，如图7-7（c）（d）所示。,图7-7 框架结构计算单元,（三）框架结构在荷载作用下的内力 1.竖向及水平荷载及作用下的内力,图7-8 竖向及水平荷载下框架的计算简图和内力图 (a)计算简图；(b) 竖向荷载下框架的内力图；(c)水平荷载下框架的内力图,2.控制截面及内力组合 （1）框架梁 梁的内力主要为弯
6、矩M和剪力V。框架梁的控制截面是梁的跨中截面和梁端支座截面，跨中截面产生最大正弯矩（+Mmax），有时也可能出现负弯矩；支座截面产生最大负弯矩（Mmax）、最大正弯矩（Mmax）和最大剪力（Vmax）。 按梁跨中的+Mmax计算确定梁的下部纵向受力钢筋；按Mmax、Mmax计算确定梁端上部及下部的纵向受力钢筋；按Vmax计算确定梁中的箍筋及弯起钢筋。同时须符合构造要求。,（2）框架柱 框架柱的内力主要是弯矩M和轴力N。框架柱的控制截面是柱的上、下端截面，其中弯矩最大值出现在柱的两端，而轴力最大值位于柱的下端。一般的柱都是偏心受压构件。根据柱的Mmax和Nmax，确定出柱中纵向受力钢筋的数量，并
7、配置相应的箍筋。,三、现浇框架构造要求（非抗震设防要求） （一）一般构造 1.框架柱,框架柱纵向钢筋的接头可采用绑扎搭接、机械连接或焊接连接等方式，宜优先采用焊接或机械连接。柱相邻纵筋连接接头应相互错开，在同一截面内的钢筋接头面积百分率：对于绑扎搭接和机械连接不宜大于50%，对于焊接连接不应大于50%。 图7-9为纵筋连接构造。在绑扎搭接接头中，纵筋搭接长度不得小于ll（ll= la，为搭接长度修正系数，与接头面积百分率有关），且不应小于300mm；相邻接头间距：机械连接时为35d，搭接时不得小于600mm。焊接时不得小于500mm且不小于35d。当上、下柱中纵筋的直径或根数不相同时，其连接构
8、造如图7-10所示。,图7-9 纵筋搭接连接,图7-10 上、下柱中纵筋的直径或根数不相同时纵筋连接构造,2.框架梁 框架梁除应满足一般梁的有关构造规定外，在跨中上部至少应配置212的钢筋与横梁支座的负弯矩钢筋搭接，搭接长度不应小于1.2la（la为纵向受拉钢筋的最小锚固长度）。 3.现浇框架节点构造 （1）顶层中间节点，如图7-11所示。,(a) (b) (c) 图7-11 顶层中间节点柱的纵向钢筋锚固 (a)直线锚固；(b)向内弯折锚固；(c)向外弯折锚固,图7-12 梁上部纵筋与柱外侧纵筋在顶层端节点的锚固 (a) 位于节点外侧和梁端顶部的弯折搭接接头； (b)位于柱顶部外侧的直线搭接接
9、头,（2）顶层端节点梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋,(a) (b) (c) 图7-13 中间层中间节点梁下部钢筋的锚固 (a) 直线锚固；(b) 90弯折锚固；(c)节点外锚固,（3）中间层中间节点,(a) (b) 图7-14中间层端节点梁上部钢筋的锚固 (a) 直线锚固；(b) 90弯折锚固,（4）中间层端节点，如图7-14所示 。,（5）高层框架梁、柱纵向钢筋在框架节点区的锚固和搭接,框架节点,4.填充墙的构造要求 在框架结构中常采用砌体填充墙起分隔作用。砌体填充墙必须与框架牢固连接，其上部与框架梁底之间必须用块材填实；砌体填充墙与框架柱连接时，柱与墙之间应紧密接触。应在墙、柱交接处，沿高
10、度每隔若干皮砖，用26的拉结筋拉结以提高整体性能。 四、现浇框架抗震构造要求 （一）一般要求,抗震等级为一级的框架梁、柱和节点核芯区，混凝土等级不应低于C30,其它各类构件不应低于C20；在烈度9度时不宜超过C60，8度时不宜超C70。,1.混凝土等级,2.钢筋种类 框架梁、柱中的受力钢筋宜选用HRB400和HRB335级钢筋，箍筋宜选用HPB235、HRB335和HRB400级钢筋。 3.钢筋锚固 纵向受力钢筋最小抗震锚固长度的选用： 上式中为纵向受拉钢筋的最小锚固长度，按规范要求取用。 4.钢筋的接头 柱纵向受力钢筋的接头宜优先采用焊接或机械连接。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端箍筋加密区范围
11、内。当柱每侧主筋超过4根时，应在两个或两个以上的水平面上搭接。,5.箍筋,箍筋须做成封闭式，端部设135弯钩；弯钩端头平直段长度不应 小于10d（d为箍筋直径）；箍筋应与纵向钢筋紧贴；设置附加拉结钢筋 时，拉结钢筋必须同时钩住箍筋和纵筋。,（二）框架梁的抗震构造要求 1.梁的截面尺寸 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.梁的纵向钢筋 框架梁端截面的底面和顶面配筋量的比值，一级不应小于0.5，二、 三级不应小于0.3；梁的顶面和底面至少应配置两根通长的纵向钢筋， 一、二级框架不应少于214，且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向 配筋中较大截面面积
12、的1/4。三、四级框架不应少于212；一、二级框 架梁内贯通中柱的每根纵筋直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20。,3.梁的箍筋,表7-1 梁端箍筋最大间距、最小直径和加密区长度,注：hb为梁截面高度；d为纵向钢筋的直径,2.柱中纵向钢筋,（三）框架柱的抗震构造要求,1.柱截面尺寸,3.柱中箍筋,柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，剪跨比 宜大于2，截面的长边和短边之比不宜大于3。,柱中纵向钢筋宜对称配置；当截面尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距 不宜大于200mm；柱中全部纵向钢筋的最小配筋率应满足表7-2的规定， 同时每一侧配筋率不应小于0.2%；柱的总配筋率不应大于5%，一级且
13、剪跨比 2的柱，每侧纵向钢筋不宜大于1.2%；边柱、角柱在地震作用组 合下产生拉力时，柱内纵筋截面面积应增加25%。,按表7-2，7-3选用。,表7-2 框架柱的全部纵向钢筋的最小配筋百分率(%),表7-3 柱箍筋最大间距、最小直径和加密区长度,注:d为纵筋的最小直径,h为矩形截面的长边尺寸,Hn为柱的净高，柱底指底层柱的嵌固部位。,（四）框架节点构造 框架节点内应设箍筋，箍筋的最大间距和最小直径与柱加密区相同。柱中的纵向受力钢筋不宜在节点区截断，框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间节点。框架梁、柱中钢筋在节点的配筋构造参照非抗震设防要求的现浇框架，但钢筋的锚固长度应满足相应的纵向受拉钢筋抗震锚固长度
14、 。,7-3 剪力墙结构,一、剪力墙结构的布置 开洞剪力墙由墙肢和连梁两种构件组成，不开洞的剪力墙仅有墙肢。根据墙面的开洞情况，剪力墙可分为四类：整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙和壁式框架四类，如图7-16所示。,(a)整截面剪力墙 (b)整体小开口剪力墙 (c)联肢剪力墙 (d)壁式框架,二、剪力墙结构构件的受力特点 1.墙肢 在整截面剪力墙中，墙肢处于压、弯、剪的复合应力状态；开洞剪力墙 的墙肢处于压（拉）、弯、剪的复合应力状态。 2.连梁 剪力墙中的连梁承担弯矩、剪力、轴力的共同作用，是受弯构件。配筋时应选择内力最大的连梁作为计算对象。通过正截面承载力计算确定连梁的纵向受力钢筋
15、（上、下配筋），通过斜截面承载力计算确定箍筋用量。 一般情况下，连梁常采用对称配筋。,钢筋混凝土剪力墙中，混凝土等级不宜低于C20。墙内分布钢筋和箍筋宜采用HPB235级钢筋，纵向钢筋可用HRB335级或HRB400级钢筋。,三、剪力墙结构的构造要求,1.材料选择,2.剪力墙的最小厚度 为保证墙体平面的刚度和稳定性以及浇筑混凝土的质量，混凝土剪力墙 的厚度不应过小，应不小于160mm及楼层高度的1/25。 3.墙肢配筋构造,（1）墙肢端部的纵向钢筋。 （2）墙身内分布钢筋,如图7-18所示。 （3）连梁的配筋构造,如图7-19所示。 （4）墙面和连梁开洞时的构造，如图7-20所示。,(a)丁字
16、形节点 (b)转角节点,(c)水平钢筋的搭接 (沿高度每隔一根错开搭接),图7-18 剪力墙水平分布钢筋的连接构造,图7-19 采用现浇楼板时连梁配筋构造 (a)楼层剪力墙连梁 (b)顶层剪力墙连梁,图7-20 洞口补强配筋示意 (a)剪力墙洞口补强 (b)连梁洞口补强,剪力墙分布筋（双层）,剪力墻水平分布钢筋在墙体端部配筋连接构造,四、剪力墙结构的抗震构造措施 1.混凝土的强度 剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20；带有筒体及短 肢剪力墙的剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C25。 2.边缘构件,（1）约束边缘构件，如图7-21所示。 （2）构造边缘构件 ，如图7-22所示 。 3.剪力墙的配筋构造 （1）墙肢端部纵向钢筋的构造要求 （2）剪力墙中的分布钢筋，如图7-23所
