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1、iA工程施工竖向分布体系的初步设计第五章 竖向分布体系的初步设计第一第一节 概述概述设计阶段段结构构思的构构思的层次次建筑初始方案设计，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基本水平体系和竖向分体系的总体设计、相互作用的性质方案初步最后具体设计各分体系构件、连接优化全部和部分信息时必须反馈总体空间结构第一第一节 概述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第一第一节 概述概述设计阶段段结构构思的构构思的层次次建筑初始方案设计，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基本水平体系和竖向分体系的总
2、体设计、相互作用的性质方案初步最后具体设计各分体系构件、连接优化全部和部分信息时必须反馈总体空间结构第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物建筑物是一个实体结构第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物建筑物是一个实体结构第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物受集中水平力分析第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物受均布水平力分析第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物受倒三角水平力分析第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物剪力传递功能第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物体建筑物剪力的传递第二第二节 结构的整体性
3、构的整体性实体建筑物体建筑物弯矩的作用第二第二节 结构的整体性构的整体性实体建筑物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第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构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，底部固定第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构空间结构受竖向荷载第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构空间结构受水平荷载第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构空间结构的进一步分析第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构空间结构的整体性要求水平
4、分体系能够承受恒载并将竖向荷载通过竖向分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第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构水平分体系的隔板作用有效高度的减小，抗压屈刚度增加第二第二节 结构的整体性空构的整体性空间结构构筒形空间结构的变化第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构单柱的作用第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构铰接单柱第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构铰接单柱第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构刚接框架第二第二节 结构的整体性框架构的整
5、体性框架结构构定量分析第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构定量分析完全框架完全框架第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构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第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构梁柱刚度比对框架性能的影响第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构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第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结
6、构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第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构加设框架内柱第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构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，总变形将减小第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构增加受力平面内柱截面高度变形减小，形减小，轴力增加！力增加！第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构增加梁的数量和刚度第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构实际结构中梁柱刚度比的变化框架作用最大最小
7、梁柱刚度比最大最小第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构增加多层框架的其他影响柱底弯矩减小第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构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第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构组合方案第二第二节 结构的整体性框架构的整体性框架结构构框筒受力第二第二节 结构的整体性分体系的功能构的整体性分体系的功能水平水平结构由构由竖向向结构支撑构支撑竖向向结构靠水平构靠水平结构保持构保持稳定定水平体系和水平体系和竖向体系共同作用形成空向体系共同作用
8、形成空间结构构综合考合考虑，共同，共同设计水平体系承受楼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第二第二节 结构的整体性体系布置方式构的整体性体系布置方式第二第二节 结构的整体性体系布置方式构的整体性体系布置方式第二第二节 结构的整体性构的整体性竖向体系向体系柱框架结构剪力墙结构筒体结构第三第三节 剪力剪力墙结构构钢筋混凝土实心墙桁架式剪力墙（支撑框架）第三第三节 剪力剪力墙结构基本特性构基本特性面内刚度大，面外刚度小忽略平面外刚
9、度正交布置剪力墙9m0.3m第三第三节 剪力剪力墙结构基本特性构基本特性平面布置第三第三节 剪力剪力墙结构基本特性构基本特性剪力分配在h/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第三第三节 剪力剪力墙结构构钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙实例例要求：验算剪应力和拉、压应力0.3m36.6mw=11.68KN/m6mW=1780KNVM第三第三节 剪力剪力墙结构构钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙实例例剪应力计算w=11.68KN/m第三第三节 剪力剪力墙结构构钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙实例例正应力计算w=11.68KN/mW=1780KN第三第三节 剪力剪力墙结构构钢筋
10、混凝土剪力筋混凝土剪力墙实例例受拉区配筋计算对称配筋基础计算考虑拉力4.857.33第三第三节 剪力剪力墙结构桁架式剪力构桁架式剪力墙实例例要求：验算基础顶面的柱式弦杆和斜腹杆的轴力36.6m6mw=11.68KN/m W1780KN7.32mMVCT第三第三节 剪力剪力墙结构高构高层剪力剪力墙连梁梁实例例连梁截面为750mm200mm， 要求：验算连梁设计是否可行w=1.9KN/m29=17.1KN/m303.1=93m7.8m2.4m7.8m10.2mMCT第三第三节 剪力剪力墙结构高构高层剪力剪力墙连梁梁实例例连梁计算VMbTs第三第三节 剪力剪力墙结构其他形式构其他形式框架填充墙第四第
11、四节 筒体筒体结构基本特性构基本特性单个筒体布置在平面中心多个筒体布置需要对称布置洞口面积小于30，忽略洞口的影响洞口面积大于60，按框筒设计第四第四节 筒体筒体结构基本特性构基本特性高宽比小于3，剪力起控制作用高宽比等于36，弯矩起控制作用高宽比大于7，为柔性筒，需要设置其他抗侧力体系来共同作用第四第四节 筒体筒体结构构单筒初步筒初步设计实例例验算单筒的剪应力和正应力 W1780KN第四第四节 筒体筒体结构构单筒初步筒初步设计实例例正应力计算 W1780KN第四第四节 筒体筒体结构构单筒初步筒初步设计实例例翼缘配筋 W1780KN第四第四节 筒体筒体结构构单筒初步筒初步设计实例例剪应力计算
12、W1780KN第四第四节 筒体筒体结构筒中筒构筒中筒结构构钢筋混凝土实腹筒为内筒钢结构或者钢筋混凝土结构框筒为外筒钢桁架筒为外筒第四第四节 筒体筒体结构筒中筒构筒中筒结构构外筒开洞多，降低抗剪能力内筒多为实腹，开洞少，主要抗剪内筒细长，不能有效抵抗倾覆力矩外筒截面宽度大，抵抗倾覆力矩第四第四节 筒体筒体结构外筒初步构外筒初步设计实例例 外筒高宽比为5，假定外筒抵抗全部倾覆力矩，承担4/7的楼面荷载，风载体型系数取0.52。筒壁厚30cm，洞口面积约占总面积的50，风荷载2.4kN/m2。验算初步设计第四第四节 筒体筒体结构外筒初步构外筒初步设计实例例弯矩产生的正应力第四第四节 筒体筒体结构外筒
13、初步构外筒初步设计实例例重力产生的正应力外筒的自重，外筒表面积5.0kN/m2计楼盖荷载第四第四节 筒体筒体结构外筒初步构外筒初步设计实例例总的正应力使用C40混凝土第四第四节 筒体筒体结构外筒初步构外筒初步设计实例例结论初设不理想需要增加底部楼层筒体厚度进行细部分析第五第五节 框架框架结构水平荷构水平荷载作用下的近似作用下的近似计算算初设阶段近似计算适用于比较规则的框架计算框架梁柱的弯矩使用门式框架法计算倾覆力矩产生的柱轴力使用悬臂梁法第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法假定每跨可视为独立的门式框架所有柱子的反弯点在柱的中点所有梁的反弯点在梁的中点所有内柱剪力相等外柱剪力为内柱剪力的
14、一半第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法层高为h，跨度为l，柱的剪力和弯矩计算，PPPP/3P/3P/6P/62P/32P/3P/3P/3PPP/2P/2Ph/6Ph/6Ph/12Ph/12Ph/3Ph/3Ph/6Ph/6Ph/2Ph/2Ph/4Ph/4第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法层高为h，跨度为l，柱的剪力和弯矩计算，PPPP/3P/3P/6P/62P/32P/3P/3P/3PPP/2P/2Ph/6Ph/6Ph/12Ph/12Ph/3Ph/3Ph/6Ph/6Ph/2Ph/2Ph/4Ph/4第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法内柱弯矩确定梁弯矩Ph/6Ph/3P
15、h/4Ph/4第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法层高为h，跨度为l，柱的剪力和弯矩计算，PPPP/3P/3P/6P/62P/32P/3P/3P/3PPP/2P/2Ph/6Ph/6Ph/12Ph/12Ph/3Ph/3Ph/6Ph/6Ph/2Ph/2Ph/4Ph/4第五第五节 框架框架结构构门式框架法式框架法外柱弯矩确定梁弯矩Ph/12Ph/6Ph/4第五第五节 框架框架结构构悬臂梁法臂梁法将整个框架结构视为一根悬臂梁，柱子视为悬臂梁的纤维第五第五节 框架框架结构构悬臂梁法臂梁法计算公式1第五第五节 框架框架结构构悬臂梁法臂梁法计算公式2第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算
16、算使用的舒适性可能引起的P-效应通过位移得到各抗侧力结构分别承担的水平荷载大小第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C1矮实心墙的剪切变形多于弯曲变形第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C2高实心墙的变形主要是弯曲变形第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C3高墙开洞后，变为双肢墙或多肢墙，连梁变形引起的偏移第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C4框架变形由梁、柱弯曲引起的变形第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C4框架变形由梁、柱弯曲引起的变形第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C5桁架的变形由杆件的伸长和缩短产生第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算C5桁架的变形由杆件的伸长和缩短产生第六第六节 抗抗侧力力结构的构的变形近似形近似计算算建筑结构的侧向位移来自于：倾覆力矩形成的轴力产生水平和垂直的剪力产生=+第七第七节 框架框架结构构组合框架合框架钢筋混凝土框架钢框架第七第七节 框架框架结构构组合框架合框架对承受大轴压力的情况，钢筋混凝土柱比钢柱经济、整体刚度大、侧向位移小免除了梁柱节点的现场焊接节省了楼盖混凝土的模板及其支撑加大梁的跨度来增加适用空间预制构件加快施工进度、降低施工成本减小结构高度、减轻楼盖自重，降低地震作用
