[工学]第12章 多层建筑结构培训讲学.ppt

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1、工学第12章 多层建筑结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.多层砌体与混合结构砌体：砌体：把块材（砖、石、混凝土砌块）用灰浆通过人工砌筑而成。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：砌体材料的优点：1）耐火、保温、隔声和抗腐蚀性能好；）耐火、保温、隔声和抗腐蚀性能好；2）较好的大气稳定性：）较好的大气稳定性：3）生产和施工简单；）生产和施工简单；4）造价低，比较经济。）造价低，比较经济。缺点：缺点：1 1）自重大；）自

2、重大；2 2）强度低；）强度低；3 3）抗震差。）抗震差。无筋砌体和配筋砌体两种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：混合结构：砌体作为竖向承重结构（墙），其他材料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），（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。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横墙墙承承重重1.多层砌体与混合结构纵纵墙墙承承重重1.多层砌体与混合结构纵纵横横墙墙承承重重1.多层砌体与混合结构内内框框架架承承重重 9.2 框架结构组成梁基础柱刚性节点固定连接2.2.多层框架

3、结构多层框架结构2.1 框架结构组成组成组成：纵、横梁和立柱组成：纵、横梁和立柱组成特点特点：平面布局灵活，易于：平面布局灵活，易于设置大房间的需要，承受竖设置大房间的需要，承受竖向荷载很合理。向荷载很合理。框架的抗侧刚度小，框架的抗侧刚度小，抵抗水平荷载能力较差抵抗水平荷载能力较差。应用应用：非地震区：非地震区：15152020层层 地震区：地震区：10 10层以下层以下框架结构2.2.多层框架结构多层框架结构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）：十字截面梁十字截面梁花篮形截面梁花篮形截面梁叠合梁叠合梁2.2.多层框架结

4、构多层框架结构2.1 框架结构组成现浇梁现浇梁2.2.多层框架结构多层框架结构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2.2.多层框架结构多层框架结构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2.2.多层框架结构多层框架结构2.1 框架结构组成同一平面位同一平面位置上的上下置上的上下层框架柱的层框架柱的截面形心宜截

5、面形心宜位于同一铅位于同一铅垂线上垂线上2.2.多层框架结构多层框架结构横向框架计算单元纵向框架计算单元跨度跨度跨度取轴线间的距离相邻楼板板底间的距离基础顶面至一层楼板底间的距离节点：视构造情况可以是刚节 点也可以是铰接点计算简图2.2.多层框架结构多层框架结构2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类按材料按材料钢框架钢框架钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架按施工方法按施工方法整体式框架整体式框架装配式框架装配式框架装配整体式框架装配整体式框架最常用最常用按构件组成按构件组成梁板式框架梁板式框架无梁式框架无梁式框架2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类2.2.多层框架结构多

6、层框架结构2.2 框架结构分类2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类按构件组成按构件组成梁板式框架梁板式框架无梁式框架无梁式框架由梁、板、柱子三种由梁、板、柱子三种基本构件组成骨架基本构件组成骨架由板和柱子组成骨架由板和柱子组成骨架2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类梁板式框架梁板式框架主梁间加次梁主梁间加次梁井格梁井格梁框架填充墙端部加固框架填充墙端部加固框架填充墙端部与柱钢筋拉接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

7、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。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

8、直径为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900900毫米的钢筋混凝土斜圆柱共计毫米的钢筋混凝土斜圆柱共计381381根，每根斜圆柱的倾斜角度都不相同，根，每根斜圆柱的倾斜角度都不相同，最大倾斜角度达到了最大倾斜角度达到了5252度，是目前国内倾斜角度最大的框架结构建筑度，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慈溪市文化商务区公建群 9.2 框架结构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

9、配连接全部构件预制，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，预制构件，现场安装就位，在连接处现浇混凝土形成整体。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2.2.多层框架结构多层框架结构2.2 框架结构分类2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置1 1）柱网布置满足生产工艺流程要求）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多层工业厂房的柱网布置内廊式内廊式等跨式等跨式对称不等跨式对称不等跨式2.2

10、.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2 2）柱网布置满足建筑平面布置的要求）柱网布置满足建筑平面布置的要求旅馆建筑旅馆建筑多层办公楼建筑跨度组合式跨度组合式内廊式内廊式2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置3 3）柱网布置满足结构受力合理的要求）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）2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置4 4）柱网布置满足施工方便的要求）柱网布置满足施工方便的要求柱网尺寸柱网尺寸柱网尺寸柱网尺寸基本要求：基本要求：框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐要满足

11、生产工艺和建筑平面布置的要求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，施工方便要使结构受力合理，施工方便柱网尺寸应符合柱网尺寸应符合经济原则经济原则经济原则经济原则和尽量符合和尽量符合模数模数2.2.多层框架结构多层框架结构柱网尺寸柱网尺寸柱网尺寸柱网尺寸分类分类内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨式柱网内廊式柱网、等跨式柱网、对称不等跨式柱网多层厂房的柱网尺寸：柱距多层厂房的柱网尺寸：柱距6m6m，等跨式柱网：，等跨式柱网：6m6m，7.5m7.5m，9m9m，12m12m多层民用房屋的柱网尺寸：柱距多层民用房屋的柱网尺寸：柱距3.3-6m3.3-6m，6-12m6-12m2.2.多

12、层框架结构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5000700039005000750020007500客房与卫生间客房与卫生间走道3900教室走道6000600039002400教室240060006000走道78006000400050002000700060004000不对称不对称等跨式柱网：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、商店厂房、仓库、商店等跨式柱网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

13、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2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置按承重框架布置方向分为三种：框架的布置纵横向布置横向布置纵向布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置横向布置特点：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

14、线：荷载的主要传递路线：屋（楼）面荷载横墙基础地基2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置纵向布置特点：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：荷载的主要传递路线：板梁（或屋架）纵向承重墙基础地基2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置框架承重方案与楼盖布置有关单向板楼盖双向板楼盖两个方向均有较好的抗侧刚度。纵横向承重纵横向承重纵横向承重纵横向承重荷载的传递路线：荷载的传递路线：屋（楼）面荷载纵墙 横墙基础地基2.2.多层框架结构多层框架结构2

15、.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构2.3 框架结构布置2.2.多层框架结构多层框架结构补充：多层框架的基础2.2.多层框架结构多层框架结构补充：多层框架的基础2.2.多层框架结构多层框架结构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N N图图V V图图M M图图普通框架2.2.多层框架结构多层框架结构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V V图图N图+M M图图普通框架2.2.多层框架结构多层框架结构2.4 框架结构的受力特点荷载共同作用下的内力M M图图M M图图普通框架2.2.多层框架结构多层

16、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V V图图V V图图普通框架2.2.多层框架结构多层框架结构2.4 框架结构的受力特点荷载共同作用下的内力N N图图N图+普通框架2.2.多层框架结构多层框架结构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2.2.多层框架结构多层框架结构2.4 框架结构的受力特点带小塔楼框架2.2.多层框架结构多层框架结构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，在每一个来回量和刚度比较小，在每

17、一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移产生较大的位移,就和鞭子的尖就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。一样，这种现象称为鞭梢效应。工程抗震术语标准规范：在工程抗震术语标准规范：在地震作用下，高层建筑地震作用下，高层建筑或其他建（构）筑物顶部细长突或其他建（构）筑物顶部细长突出部分振幅剧烈增大的现象。出部分振幅剧烈增大的现象。越是细高的建筑，突出部分越是细高的建筑，突出部分越细长，占整个房屋重量的越细长，占整个房屋重量的比重越小，鞭梢效应越大，比重越小，鞭梢效应越大，破坏越重。破坏越重。19201920年年1212月月1616日宁夏海原发生了日宁夏海原

18、发生了8 85 5级的级的强烈地震，死亡强烈地震，死亡2020余万人。汾阳文峰塔就余万人。汾阳文峰塔就在这次地震波及下，从顶上在这次地震波及下，从顶上1111层至层至1313层，层，出现宽大的裂缝，部分倒塌。沿着南北向出现宽大的裂缝，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，部倒塌较重。从地图上量测，海原海原距距汾阳汾阳直线距离约直线距离约550550公里，即千里之外，地震波公里，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。洞上方拱券动，因之出现南

19、北向的裂缝。洞上方拱券是受地震惯性力的薄弱部位，所以窗肚墙是受地震惯性力的薄弱部位，所以窗肚墙震害很重。震害很重。9898年开始维修，年开始维修，20002000年年1212月维修结束。月维修结束。其维修后其维修后84849393米（原高度为米（原高度为80801212米）米）的高度，在中国古代砖塔中是位列第一的。的高度，在中国古代砖塔中是位列第一的。20062006年年0505月月2525日，文峰塔作为明至清时期日，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。点文物保护单位名单。山山西西汾汾阳阳文文峰峰塔塔2.2.多层框架结

20、构多层框架结构2.4 框架结构的受力特点错层框架错层框架对抗震不利，错层框架对抗震不利，设计中应避免。设计中应避免。新加坡滨海湾金沙酒店新加坡滨海湾金沙酒店40亿英镑亿英镑新加坡滨海湾金沙酒店新加坡滨海湾金沙酒店世界上最高的室外游泳池世界上最高的室外游泳池新新加加坡坡滨滨海海湾湾金金沙沙酒酒店店花园原本应该与三座塔楼保持中心对称的位置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把一部分花园在北面的塔楼上悬挑出去。这个悬挑接近去。这个悬挑接近747747米米,目

21、前是世界上公共建筑中最大的悬挑结构目前是世界上公共建筑中最大的悬挑结构。3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构常用在礼堂、宾馆及商场常用在礼堂、宾馆及商场的入口或者会议室的入口或者会议室3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构3.1 井格梁楼盖结构布置井式楼盖的特点井式楼盖的特点1 1、两个方向梁的高度相等，且一般为等间、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，刚度较高距布置，不分主次，共同工作，刚度较高 2 2、梁的交叉处不设柱，可以形成较大的使、梁的交叉处不设柱，可以形成较大的使用空间。用空间。3 3、节省材料，造价较低。、节省材料，造价较低。4 4、建筑美观。、建筑美观。

22、3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构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。3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构3.1 井格梁楼盖的受力特点3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构3.1 井格梁楼盖的受力特点3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构3.1 井格梁楼盖的受力特点llql2ll楼板按双向板计算楼板按双向板计算荷载分配法近似计算荷载分配法近似计算相关表格可以直接查用相关表格可以直接查用3.3.井格梁楼盖结构井格梁楼盖结构3.3 井格梁楼盖结构工程实例北京政协礼

23、堂北京政协礼堂4.4.密肋楼盖结构密肋楼盖结构普通混凝土结构跨度可达普通混凝土结构跨度可达10m10m预应力混凝土结构跨度可达预应力混凝土结构跨度可达15m15m4.4.密肋楼盖结构密肋楼盖结构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适用条件：跨度较大而梁高受到限制的建筑受力性能：受力性能：与肋梁楼盖比较，结构高度小且间距密；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、减轻自重且刚度大与平板楼盖比，节省材料、减轻自重且刚度大缺点：缺点：施工支模复杂，工作量较大。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、塑料模壳目前常采用可重复利用

24、的定型模壳如钢模壳、塑料模壳4.4.密肋楼盖结构密肋楼盖结构4.2 单向密肋楼盖和双向密肋楼盖单向密肋楼盖单向密肋楼盖双向密肋楼盖：和井字楼盖不同，无边支承梁。双向密肋楼盖：和井字楼盖不同，无边支承梁。实心实心5.5.无梁楼盖结构无梁楼盖结构概念：概念：楼盖平板（或者双向密肋板）楼盖平板（或者双向密肋板）直接支承在柱子上，而不设直接支承在柱子上，而不设主梁和次梁，楼面荷载直接主梁和次梁，楼面荷载直接通过柱子传到基础。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，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，施工时模板也较少采光、通风、卫生都

25、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缺点：楼板厚度大，混凝土及钢筋用量较大5.5.无梁楼盖结构无梁楼盖结构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）无柱帽无梁楼盖。经济适用跨度：混凝土4.5-7.2m,预应预应力混凝土力混凝土7.2-10.5m。5.5.无梁楼盖结构无梁楼盖结构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）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。承载力并减小板的计算跨度。5.5.无梁楼盖结构无梁楼盖结构5.1 无梁楼盖的分类3）双向密肋楼盖。）双向密肋楼盖。经济适用跨度：混

26、凝土经济适用跨度：混凝土9-12m,预应力混凝土预应力混凝土12-21m。5.5.无梁楼盖结构无梁楼盖结构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，柱顶处承受大得多。板在柱顶为峰形凸区

27、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。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。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。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。破坏时，裂缝加大，钢筋屈服，混凝土压坏。板顶裂缝板顶裂缝板底裂缝板底裂缝6.6.多层建筑结构的其他形式多层建筑结构的其他形式自学自学本章结束本章结束