混凝土结构与砌体结构模块10课件.ppt
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- 混凝土结构 结构 模块 10 课件
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1、混凝土结构与砌体结构模块模块10 10 多、高层框架结构多、高层框架结构 10.3 剪力墙结构 10.1 多、高层框架结构的组成和布置 10.2多、高层框架结构的构造要求 10.4 框架-剪力墙结构 (1)熟悉框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙的概念及特点。(2)了解框架结构的受力情况。(3)掌握框架结构的非抗震和抗震构造。学习目标学习目标模块模块10 10 多、高层框架结构多、高层框架结构 10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 多、高层建筑常用的结构体系10.1.1 框架结构指由竖向构件柱子与水平构件梁通过节点连接而组成,一般由框架梁、柱与基础形成多个
2、平面框架,作为主要的承重结构,各平面框架再通过连系梁加以连接而形成一个空间结构体系,可同时抵抗竖向及水平荷载,如图10-1所示。1 1)框架结构体系)框架结构体系10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置图10-1 框架结构体系10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 剪力墙结构是由纵向和横向钢筋混凝土墙体互相连接构成的承重结构体系,用以抵抗竖向荷载及水平荷载。一般情况下,剪力墙结构楼盖内不设梁,采用现浇楼板直接支承在钢筋混凝土墙上,剪力墙既承受水平荷载作用,又承受全部的竖向荷载作用,同时也兼作建筑物的围护构件(外墙)和内部
3、各房间的分隔构件(内墙),如图10-2所示。2 2)剪力墙结构体系)剪力墙结构体系图10-2 剪力墙结构体系10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 框架结构侧向刚度差,但具有平面布置灵活、立面处理易于变化等优点;而剪力墙结构抗侧力刚度大,对承受水平荷载有利,但其间距小,平面布置不灵活。在框架结构中设置适当数量的剪力墙,就形成框架剪力墙结构体系,其综合了框架结构及剪力墙结构的优点,是一种适合于建造高层建筑的结构体系,如图10-3所示。3 3)框架)框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系图10-3 框架-剪力墙结构体系10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布
4、置多、高层框架结构的组成和布置 当建筑物的层数多、高度大、抗震设防烈度高时,需要采用抗侧力刚度大、空间受力性能强的结构体系,筒体结构体系就是其中之一。根据开孔的多少,筒体有实腹筒和空腹筒之分,如图10-4所示。4 4)筒体结构体系)筒体结构体系图10-4 筒体结构体系(a)实腹筒 (b)空腹筒10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 根据外围结构构成的不同,筒体结构可以分成由剪力墙构成的薄壁筒和由密排柱深裙梁组成的框筒。根据由一个或多个筒体组合方式的不同,筒体结构体系可以布置成框架-核心筒结构、框筒(单筒)、筒中筒(二重筒)、成束筒(组合筒)和多重筒(群筒)
5、等结构,如图10-5所示。图10-5 筒体结构体系的类型(a)框筒 (b)框架核心筒 (c)筒中筒 (d)多筒体 (e)成束筒 (f)多重筒 10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置表10-1 A级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度 单位:m10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 多、高层建筑结构布置10.1.21 1)框架结构的平面布置)框架结构的平面布置 (1)平面布置的总要求。框架结构平面布置的总要求是尽量减少结构的复杂受力和扭转受力,即框架结构的平面形状宜简单、规则、对称,减少偏心,平面的长宽比不宜过
6、大,凸出部分长度宜减小,凹角处宜采取加强措施。(2)柱网的布置和层高的选用。确定框架结构的基本尺寸主要是用于柱网的布置和层高的选用。框架结构的柱网布置既要 满足生产工艺和建筑功能的要求,又要使结构受力合理、施工方便。10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 工业建筑的柱网尺寸和层高是根据生产工艺要求确定的。根据生产工艺要求的不同,柱网可分为内廊式、等跨式和不等跨式等3种组合形式。内廊式柱网。等跨式柱网。不等跨式柱网。此外,柱网布置要使结构受力合理,如内力分布尽可能均匀合理;各材料强度尽可能充分利用;结构受力明确,纵横框架尽可能对齐贯通等。10.1 10.1
7、多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 (3)承重框架的布置方案。承重框架的布置方案可按竖向荷载传递方式的不同分为横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种类型,如图10-6所示。图10-6 承重框架的布置方案(a)横向框架承重 (b)纵向框架承重 (c)纵横向框架混合承重10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 (4)变形缝的设置要求。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝3种。变形缝的设置应遵循“力争不设,尽量少设,必要时一定要设,并应做到一缝多用”的原则。对于平面面积较大的框架结构或形状不规则的结构,应根据有关规定适当设缝。但对于
8、多层结构,则应尽量少设缝或不设缝,以简化构造、方便施工、降低造价、增强结构的整体性和空间刚度。10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 2 2)框架结构的竖向布置)框架结构的竖向布置框架结构的竖向布置是指确定框架结构沿竖向的变化情况。常见的框架结构沿竖向的变化情况有:沿竖向基本不变化,这是常用的且受力合理的形式;底层大空间,如底层为商场等;顶层大空间,如顶层为观光室、会议室、餐饮场所等;其他,如上部(逐层)收进、上部(逐层)挑出等。10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置 多、高层建筑的荷载10.1.3 1 1)竖向荷载)
9、竖向荷载(1)恒荷载。(2)楼面活荷载。(3)屋面均布活荷载。10.1 10.1 多、高层框架结构的组成和布置多、高层框架结构的组成和布置2 2)水平荷载)水平荷载(1)风荷载。(2)水平地震作用。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 多、高层框架结构的计算简图10.2.1 框架结构是由横向框架和纵向框架组成的空间结构体系,为简化计算,常忽略结构的空间联系,将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析与计算,如图10-7所示。框架结构的计算简图是以梁、柱截面的几何轴线来确定的。框架杆件用轴线表示,杆件之间的连接用节点表示,杆件长度用节点间的距离表示。10.2
10、10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-7 框架结构的计算简图10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 非抗震设防的框架构造要求10.2.2 1 1)框架梁、柱的截面形状及尺寸)框架梁、柱的截面形状及尺寸 (1)框架梁。在现浇整体式框架中,框架梁多做成矩形截面,框架梁的截面尺寸应满足框架结构的承载力和刚度要求。框架梁截面高度可根据梁的跨度、约束条件及荷载大小进行选择,通常按下式估算。现浇式框架:hb=(1/121/10)l (10-1)装配式框架:hb=(1/101/8)l (10-2)(2)框架柱。10.2 10.2 多、高层框架
11、结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求2 2)框架柱的配筋)框架柱的配筋(1)框架柱宜采用对称配筋,纵筋最小直径不应小于12 mm,柱中全部纵筋的最大配筋率 max5%,最小配筋率 min0.6%(当采用HRB400级钢筋时,应减小0.1%)。(2)框架柱纵筋的接头可采用绑扎搭接、机械连接或焊接连接等方式,接头位置应设在受力较小的区域。在绑扎搭接接头中,纵筋搭接长度ll 应大于或等于1.2l a,纵筋绑扎搭接连接构造如图10-8所示。当上、下柱中纵筋直径或根数不同时,纵筋连接构造如图10-9所示。当纵筋直径大于28 mm时,不宜采用绑扎搭接接头。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求
12、多、高层框架结构的构造要求图10-8 纵筋绑扎搭接的连接构造10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-9 上、下柱纵筋直径或根数不同时的纵筋绑扎搭接连接构造10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求(3)框架柱箍筋应为封闭式,箍筋最小直径和最大间距应与一般柱相同。(4)柱纵筋搭接长度范围内,当纵筋受压时,箍筋间距不应大于10d,且不应大于200 mm;当纵筋受拉时,箍筋间距不应大于5d,且不应大于100 mm。箍筋弯钩要适当加长,以绕过搭接的两根纵筋。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 3
13、 3)框架节点构造)框架节点构造 (1)中间层中节点。框架梁上部纵筋应贯穿中间节点(或中间支座)。框架梁下部纵筋伸入中间节点范围内的锚固长度应根据具体情况按下列要求取用:a.当计算中不利用钢筋的抗拉强度时,伸入节点的锚固长度 las不应小于12 d 。b.当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,应将钢筋锚固在节点内。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 3 3)框架节点构造)框架节点构造 c.当计算中充分利用钢筋的抗压强度时,伸入节点的直线锚固长度不应小于0.7 la。框架柱的纵筋应贯穿中间层的中 间节点,柱的纵筋接头应设在节点区以外、弯矩较小的区域,并满足受拉钢
14、筋的搭接长度要求(ll 1.2 la)。在搭接接头范围内,箍筋间距应不大于5 d(d 为柱中较小纵筋的直径),且不应大于100 mm。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-10 中间层中节点梁纵向钢筋的锚固与搭接(a)直线锚固 (b)弯折锚固 (c)节点外搭接10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 (2)中间层端节点。梁上部纵筋在端节点的锚固长度应满足以下要求:a.梁纵筋在节点范围内的锚固长度不应小于 la,且伸过柱中心线不小于5 d ,如图10-11(a)所示。b.当柱截面尺寸较小时,可采用弯折锚固形式,即将梁上部纵
15、筋伸至柱对边并向下弯折90,其弯前的水平段长度不应小于0.4 la,弯后垂直段长度不应小于15 d ,如图10-11(b)所示。梁下部纵筋至少应有两根伸入柱中,伸入端节点范围内的锚固要求与中间层中节点梁下部纵筋的锚固规定相同。框架柱的纵筋应贯穿中间层的端节点,其构造要求与中间层中节点相同。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-11 中间层端节点梁纵向钢筋的锚固(a)直线锚固 (b)弯折锚固10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 (3)顶层中节点。框架梁纵筋在节点内的构造要求与中间层中节点梁的纵筋在节点内的构造要求相同。
16、柱内纵筋应伸入顶层中节点并在梁中锚固,并应满足以下要求:柱纵筋在节点范围内的锚固长度不应小于 l a,且必须伸至柱顶,如图10-12(a)所示。当顶层节点处梁截面高度较小时,可采用弯折锚固形式,即将柱筋伸至柱顶,然后水平弯折,弯折前的垂直投影长度不应小于0.5 la,弯折方向可分为两种形式:a.向节点内弯折。弯折后的水平投影长度不应小于12 d ,如图10-12(b)所示。b.向节点外(楼板内)弯折。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-12 顶层中节点柱纵向钢筋的锚固(a)直线锚固 (b)向节点内弯折锚固 (c)向节点外弯折锚固10.2 10.2 多
17、、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 (4)顶层端节点。柱内侧纵筋的锚固要求与顶层中节点的纵筋锚固规定相同。梁下部纵筋伸入端节点范围内的锚固要求与中间层端节点梁下部纵筋的锚固规定相同。柱外侧纵筋与梁上部纵筋在节点内为搭接连接。其搭接方案有两种:一是在梁内搭接,二是在柱顶搭接。(5)框架节点内的箍筋设置。在框架节点内应设置水平箍筋,以约束柱纵筋和节点核心区混凝土。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求图10-13 梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶层端节点的搭接(a)位于顶层端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头10
18、.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 抗震设防的框架构造要求10.2.31 1)框架梁的抗震构造要求)框架梁的抗震构造要求 (1)梁截面尺寸.(2)梁内纵向钢筋。梁内纵筋应符合下列要求:对于框架梁端截面的底面和顶面配筋量的比值,当抗震等级为一级时不应小于0.5,当抗震等级为二、三级时不应小于0.3。沿梁全长顶面和底面至少应配置两根通长纵筋,对于抗震等级为一、二级的框架则不应少于2 14,且分别不应少于梁两端顶面和底面纵筋中较大截面面积的1/4;对于抗震等级为三、四级的框架不应少于2 12。抗震等级为一、二级的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
19、寸的1/20。梁内纵筋的接头。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 (3)梁的箍筋。框架梁两端需设置加密封闭式箍筋。箍筋加密区的长度、加密区内箍筋的最大间距和最小直径应按表10-2采用。对于梁两端加密区的箍筋肢距,当抗震等级为一级时不宜大于200 mm且不宜大于20 d (d 为箍筋直径较大值),当抗震等级为二、三级时不宜大于250 mm且不宜大于20 d ,当抗震等级为四级时不宜大于300 mm。非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍。箍筋必须为封闭箍,应有135弯钩,弯钩平直段的长度不小于箍筋直径的10倍和75 mm 两者之中的较大者。10.
20、2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求表10-2 箍筋加密区的长度、加密区内箍筋的最大间距和最小直径 单位:mm10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求2 2)框架柱的抗震构造要求)框架柱的抗震构造要求 (1)柱截面尺寸。柱截面宽度和高度均不宜小于300 mm,柱的剪跨比 宜大于2,截面长边和短边之比不宜大于3。(2)柱内纵向钢筋。柱中纵筋应符合下列要求:柱中纵筋宜对称配置。当截面尺寸大于400 mm时,纵筋间距不宜大于200 mm。柱中全部纵向钢筋的最小配筋率如表103所示,同时每一侧配筋率不应小于0.2%。柱中纵筋总配筋率不应大于
21、5;抗震等级为一级且剪跨比2的柱,其每侧纵筋配筋率不宜大于1.2。边柱、角柱在地震作用组合产生拉力时,柱内纵筋总面积应比计算值增加25。10.2 10.2 多、高层框架结构的构造要求多、高层框架结构的构造要求 柱纵筋的连接要求与梁相同,但应避开弯矩较大的位置和柱端箍筋加密区。(3)柱的箍筋。框架柱的上下两端须设置箍筋加密区。柱箍筋加密区的长度、加密区内箍筋的最大间距和最小直径如表10-4所示。对于柱箍筋加密区的箍筋肢距,当抗震等级为一级时不宜大于200 mm,当抗震等级为二、三级时不宜大于250 mm且不宜大于20 d (d 为箍筋直径较大值),当抗震等级为四级不宜时大于300 mm。柱箍筋非
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