第五章多层建筑结构(砖混)课件.ppt
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- 第五 多层建筑 结构 砖混 课件
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1、第第3 3单元单元 第第5 5章章 多层砌体结构和框架结构多层砌体结构和框架结构l第四章教学内容复习第四章教学内容复习l(1 1)拱的定义:拱是一种轴线是拱的定义:拱是一种轴线是曲线杆件、梁柱归一、曲线杆件、梁柱归一、轴向受压轴向受压的弧形结构,并且在竖向荷载作用下,会产生的弧形结构,并且在竖向荷载作用下,会产生水水平推力平推力的结构。的结构。曲线杆件曲线杆件梁柱归一梁柱归一轴向受压轴向受压拱结构拱结构水平推力水平推力水平推力水平推力水平推力水平推力l(2 2)按结构支承方式分类)按结构支承方式分类:按照支座条件:按照支座条件:三铰拱、两三铰拱、两铰拱和无铰拱三种;铰拱和无铰拱三种;按材料种类
2、:按材料种类:有钢筋混凝土结构、钢有钢筋混凝土结构、钢结构、胶合木结构、砖石砌体结构;结构、胶合木结构、砖石砌体结构;按照拱身形态:按照拱身形态:有格有格构式和实腹式,还有等截面式和变截面式。构式和实腹式,还有等截面式和变截面式。l(3 3)受力特点:)受力特点:拱身截面弯矩剪力均很小,轴力大,合拱身截面弯矩剪力均很小,轴力大,合理拱轴为一抛物线,存在较大的水平推力。理拱轴为一抛物线,存在较大的水平推力。l(4 4)水平推力四种平衡方式)水平推力四种平衡方式:拉杆承担,刚性水平结构拉杆承担,刚性水平结构“承担承担”,竖向承重结构承担,基础承担上。,竖向承重结构承担,基础承担上。l(5)拱结构的
3、支撑系统:)拱结构的支撑系统:为了保证拱在轴线平面外的受为了保证拱在轴线平面外的受压稳定性,须设置横向支撑,为了传递作用于山墙上的风压稳定性,须设置横向支撑,为了传递作用于山墙上的风荷载,还应设置纵向支撑。荷载,还应设置纵向支撑。l(6)拱结构的实际应用:)拱结构的实际应用:建筑中多用于大跨度建筑的屋建筑中多用于大跨度建筑的屋面结构。面结构。l(7)拱结构的布置:)拱结构的布置:并列拱、交叉拱、旋转拱并列拱、交叉拱、旋转拱l5.1 5.1 多层砌体与混合结构多层砌体与混合结构l5.2 5.2 多层框架结构多层框架结构 l5.3 5.3 框架结构的受力特点框架结构的受力特点l11.1 11.1
4、多层砌体结构多层砌体结构 砌体砌体是把砖块、石块、混凝土块等是把砖块、石块、混凝土块等砌块材料砌块材料用某种用某种灰浆灰浆砌筑砌筑而成的而成的竖向建筑构件竖向建筑构件。故砌体是砖砌体、石砌体和。故砌体是砖砌体、石砌体和砌块砌体的统称。砌块砌体的统称。l砌体结构砌体结构的定义为:由的定义为:由砌块和砂浆砌块和砂浆砌筑而成的砌筑而成的墙、柱砌墙、柱砌体体作为建筑物主要作为建筑物主要竖向承重构件竖向承重构件的结构。其水平承重构的结构。其水平承重构件有木楼板,但现今主要为钢筋混凝土楼板。砌体结构件有木楼板,但现今主要为钢筋混凝土楼板。砌体结构是砖砌体、石砌体和砌块砌体结构的统称。是砖砌体、石砌体和砌块
5、砌体结构的统称。l故砌体结构也常常被称作故砌体结构也常常被称作砖混结构。砖混结构。“砖砖”指砖墙柱,指砖墙柱,“混混”指其他材料楼板与砖墙柱混合而建。指其他材料楼板与砖墙柱混合而建。砌体结构砌体结构在我国有着非常悠久的历史,所谓在我国有着非常悠久的历史,所谓“秦砖汉瓦秦砖汉瓦”之说已有两千年之久,并有着非常广阔的应用区域,工之说已有两千年之久,并有着非常广阔的应用区域,工程建设量独占鳌头,与城乡老百姓息息相关。程建设量独占鳌头,与城乡老百姓息息相关。现今流行的多种砌块形式现今流行的多种砌块形式砖混结构墙体楼板搭接示意砖混结构墙体楼板搭接示意砖混结构墙体交接示意砖混结构墙体交接示意加气混凝土砌块
6、隔墙与框架柱的拉结处理加气混凝土砌块隔墙与框架柱的拉结处理陕西米脂县姜家窑洞庭院全景雄姿陕西米脂县姜家窑洞庭院全景雄姿陕西米脂县姜家窑洞庭院一角陕西米脂县姜家窑洞庭院一角 城镇百姓渴望安居的集合式砖混住宅城镇百姓渴望安居的集合式砖混住宅历史上曾经尝试建设而问世的配筋砌体结构建筑历史上曾经尝试建设而问世的配筋砌体结构建筑 同其他建筑材料相比,砌体材料同其他建筑材料相比,砌体材料具有良好的耐火、保温、具有良好的耐火、保温、隔声和抗腐蚀性能,且具有较好的大气稳定性。隔声和抗腐蚀性能,且具有较好的大气稳定性。它还可以它还可以就地取材,生产和施工工艺简单,工程造价低廉。但由于就地取材,生产和施工工艺简单
7、,工程造价低廉。但由于砌体结构力学性能不佳,因此造成这种结构建筑砌体结构力学性能不佳,因此造成这种结构建筑自重大、自重大、强度低、整体性差、抗震性能低劣强度低、整体性差、抗震性能低劣。多层房屋中常用的砌体材料有砖和混凝土砌块。砖砌体又多层房屋中常用的砌体材料有砖和混凝土砌块。砖砌体又可分为实心砖砌体、空心砖砌体和多孔砖砌块可分为实心砖砌体、空心砖砌体和多孔砖砌块。材料强度低材料强度低+构件整体性差构件整体性差+结构抗震性低劣结构抗震性低劣砌体结构建筑的致命缺陷砌体结构建筑的致命缺陷11.1 砌体结构的特点砌体结构的特点l砖混结构建筑的三大缺陷严重影响这种结构技术的推广,砖混结构建筑的三大缺陷严
8、重影响这种结构技术的推广,必须采取必要改良技术,方能提升该结构的生命力。基本必须采取必要改良技术,方能提升该结构的生命力。基本的技术改良途径有三方面:的技术改良途径有三方面:l1.改良材料。材料性能提升技术。改良材料。材料性能提升技术。l2.改良砌体与楼板的连接。砌体性能提升技术改良砌体与楼板的连接。砌体性能提升技术l3.改良结构抗震适应性。结构系统加固技术。改良结构抗震适应性。结构系统加固技术。l我国已经在三方面做了许多大胆的探索实践,也取得巨大我国已经在三方面做了许多大胆的探索实践,也取得巨大成功。下面就以砌体改造加固和抗震加固两方面略加说明:成功。下面就以砌体改造加固和抗震加固两方面略加
9、说明:l1.1.砌体的配筋加固:砌体的配筋加固:l我国五层砖混结构房屋用砖的强度等级为我国五层砖混结构房屋用砖的强度等级为1010号和号和1515号,二号,二砂浆的强度等级强度等级仅为砂浆的强度等级强度等级仅为5 5号和号和7.57.5号,说明砂浆的性号,说明砂浆的性能低于砌块的强度,因此由水桶原理可知,砌体的强度就能低于砌块的强度,因此由水桶原理可知,砌体的强度就取决于砂浆的强度。配筋砌体就是在灰缝中植入钢筋起到取决于砂浆的强度。配筋砌体就是在灰缝中植入钢筋起到抗裂和抗剪加固作用。抗裂和抗剪加固作用。l仅由砌块和砂浆构成的砌体属于仅由砌块和砂浆构成的砌体属于无筋砌体无筋砌体。无筋砌体房屋。无
10、筋砌体房屋的抗震很差。若在砌体中配置钢筋后就称为的抗震很差。若在砌体中配置钢筋后就称为配筋砌体,配筋砌体,配配筋砌体可以筋砌体可以增强砌体的强度和变形能力。增强砌体的强度和变形能力。图图11-1-3a)11-1-3a)为在为在砌体砌体竖缝中放置竖向钢筋竖缝中放置竖向钢筋;图;图11-1-3b)11-1-3b)为在空心砖、空心为在空心砖、空心砌块内放置竖向钢筋砌块内放置竖向钢筋,并用流动性较大的,并用流动性较大的混凝土浇灌混凝土浇灌。配置钢筋网片配置钢筋网片配筋砌体的形象示意图配筋砌体的形象示意图l2.2.增加钢筋混凝土构件:增加钢筋混凝土构件:l一种是可以在砌体构件截面的一种是可以在砌体构件截
11、面的拉压应力极值区拉压应力极值区用用钢筋混凝钢筋混凝土或配筋砂浆土或配筋砂浆代替原有砌体,并与其共同工作,构成组合代替原有砌体,并与其共同工作,构成组合砌体,如图砌体,如图11-1-411-1-4所示。所示。l另一种是也可通过在砌体墙中另一种是也可通过在砌体墙中加设构造柱和圈梁,加设构造柱和圈梁,增加对增加对砌体的约束,提高房屋抵抗不均匀沉降的能力和抗震能力。砌体的约束,提高房屋抵抗不均匀沉降的能力和抗震能力。表表11-1-111-1-1为砖房构造柱的设置要求;表为砖房构造柱的设置要求;表11-1-211-1-2为砖房现浇为砖房现浇钢筋混凝土圈梁的设置要求。钢筋混凝土圈梁的设置要求。圈梁:圈梁
12、:形成封闭性的钢筋混凝土形成封闭性的钢筋混凝土“腰箍腰箍”,将外墙和楼板将外墙和楼板紧紧地捆绑在一起,其作用形象地描述,就像紧紧地捆绑在一起,其作用形象地描述,就像竹子的节和竹子的节和莲藕的节所起的作用莲藕的节所起的作用,既可提高墙体的稳定性、又可提高,既可提高墙体的稳定性、又可提高墙体与楼板之间的整体性,从而有效提高整个建筑的整体墙体与楼板之间的整体性,从而有效提高整个建筑的整体性和抗震性。性和抗震性。没没有有圈圈梁梁的的墙墙体体有有圈圈梁梁的的墙墙体体 增设圈梁的工程模型和力学模型增设圈梁的工程模型和力学模型高大的竹子有了节,在能在风的肆虐下巍峨地摇曳而不会夭折高大的竹子有了节,在能在风的
13、肆虐下巍峨地摇曳而不会夭折要理解圈梁的作用,仔细观赏一下举重运动员紧固的腰带就会恍然大悟要理解圈梁的作用,仔细观赏一下举重运动员紧固的腰带就会恍然大悟构造柱:构造柱:在纵墙和横墙的交接处设置的在纵墙和横墙的交接处设置的钢筋混凝土芯柱钢筋混凝土芯柱,用以增强纵横墙之间连接,提高用以增强纵横墙之间连接,提高整体刚度与房屋抗震性。整体刚度与房屋抗震性。本图以直线墙体为例说明构造柱的施工。本图以直线墙体为例说明构造柱的施工。墙体墙体构造柱模板模板钢筋混凝土构造柱的解剖图钢筋混凝土构造柱的解剖图混合结构混合结构是指由是指由砌体作承重墙、由钢筋混凝土或木构架作砌体作承重墙、由钢筋混凝土或木构架作楼板和屋盖
14、形成的结构。百姓小康生活水平下的建筑结构楼板和屋盖形成的结构。百姓小康生活水平下的建筑结构形式,为人们所喜闻乐见。形式,为人们所喜闻乐见。砌体作墙柱砌体作墙柱钢筋混凝土作楼板钢筋混凝土作楼板混合结构混合结构l在建筑设计中,关于砌体结构的设计问题主要包括如下几在建筑设计中,关于砌体结构的设计问题主要包括如下几个方面:个方面:l1.1.承重方案的选择和结构布置承重方案的选择和结构布置 l2.2.结构构件尺度选定结构构件尺度选定 l3.3.结构特殊技术问题处理结构特殊技术问题处理l11.2 11.2 多层砌体结构的设计多层砌体结构的设计l多层混合结构房屋根据承重墙的布置方式的不同,有以下多层混合结构
15、房屋根据承重墙的布置方式的不同,有以下四种方案可供选择:四种方案可供选择:l1 1)横墙承重体系;)横墙承重体系;l2 2)纵墙承重体系;)纵墙承重体系;l3 3)纵横墙承重体系;)纵横墙承重体系;l4 4)内框架承重体系。)内框架承重体系。1.1.承重体系的选择和结构布置承重体系的选择和结构布置(1 1)承重体系的选择)承重体系的选择l1)横墙承重体系的特点)横墙承重体系的特点l图图11-1-611-1-6为横墙承重的平面结为横墙承重的平面结构布置。构布置。l横墙承担楼板、屋面板传来的横墙承担楼板、屋面板传来的荷载,因此不能随意拆除,空荷载,因此不能随意拆除,空间布置没有纵墙承重体系那样间布
16、置没有纵墙承重体系那样灵活,但刚度大,抗震性能较灵活,但刚度大,抗震性能较好。横墙承重体系墙体多,自好。横墙承重体系墙体多,自重大,楼面材料较节省,具有重大,楼面材料较节省,具有结构简单,施工方便的优点,结构简单,施工方便的优点,多用于小面积居住建筑和小开多用于小面积居住建筑和小开间办公楼中。间办公楼中。梁架梁架以横墙为主的承重体系以横墙为主的承重体系横墙体系;横墙体系;荷载传递路径:荷载传递路径:竖向荷载:板竖向荷载:板横墙横墙基础基础地基;地基;水平荷载:侧墙水平荷载:侧墙楼板楼板横墙横墙基础基础地基地基横墙横墙楼板楼板特点:特点:横墙承重,纵墙可以开大窗;横向刚度大,抗震效果好;楼板布横
17、墙承重,纵墙可以开大窗;横向刚度大,抗震效果好;楼板布置简单,易施工;横墙多,空间相对小;纵墙不能充分利用。置简单,易施工;横墙多,空间相对小;纵墙不能充分利用。2)纵墙承重体系的特点)纵墙承重体系的特点 图图11-1-511-1-5为某多层房屋的平面结构布置图。楼板及屋面板为某多层房屋的平面结构布置图。楼板及屋面板放置在楼面和屋面大梁上,楼面和屋面大梁放在带壁柱的放置在楼面和屋面大梁上,楼面和屋面大梁放在带壁柱的纵墙上,荷载由纵墙承担,形成纵墙承重体系。纵墙上,荷载由纵墙承担,形成纵墙承重体系。由于横墙是非承重墙,因而可以任意设置或连续多开间不由于横墙是非承重墙,因而可以任意设置或连续多开间
18、不设置,从而给建筑上提供了灵活的空间。与横墙承重体系设置,从而给建筑上提供了灵活的空间。与横墙承重体系相比,纵墙承重体系墙少,自重轻,刚度较差,抗震性能相比,纵墙承重体系墙少,自重轻,刚度较差,抗震性能也较差,也较差,且楼屋面需加大梁而增加用料,且楼屋面需加大梁而增加用料,故高烈度地震区故高烈度地震区不太合适,一般多用于公共建筑及中小型工业厂房。不太合适,一般多用于公共建筑及中小型工业厂房。以纵墙为主的承重体系以纵墙为主的承重体系纵墙体系;纵墙体系;荷载传递路径:荷载传递路径:竖向荷载:板竖向荷载:板纵墙纵墙基础基础地基;地基;水平荷载:侧墙水平荷载:侧墙楼板楼板山墙山墙基础基础地基地基特点:
19、特点:纵墙承重,横墙可以开大洞;横向刚度差,抗震效果相对不好;横墙少,纵墙承重,横墙可以开大洞;横向刚度差,抗震效果相对不好;横墙少,空间布置灵活,可以形成大空间;山墙格外重要空间布置灵活,可以形成大空间;山墙格外重要横墙横墙楼板楼板纵墙纵墙l图图11-1-711-1-7为纵横墙承重的为纵横墙承重的平面结构布置。除纵墙承平面结构布置。除纵墙承担楼面大梁传来的荷载外,担楼面大梁传来的荷载外,横墙也承担了楼、屋面传横墙也承担了楼、屋面传来的部分荷载,其开间比来的部分荷载,其开间比横墙承重体系大,但空间横墙承重体系大,但空间布置不如纵墙承重体系灵布置不如纵墙承重体系灵活,刚度和抗震性能也介活,刚度和
20、抗震性能也介于两者之间,墙体材料、于两者之间,墙体材料、自重、楼面材料用量也介自重、楼面材料用量也介于两者之间,多用于教学于两者之间,多用于教学楼和办公楼中。楼和办公楼中。l 纵横墙承重结构的特点纵横墙承重结构的特点纵横墙联合承重体系纵横墙联合承重体系纵横墙体系纵横墙体系兼有纵墙横墙承重的优点,但墙体用量多,施工相对困难。兼有纵墙横墙承重的优点,但墙体用量多,施工相对困难。荷载传递路径:荷载传递路径:竖向荷载:板竖向荷载:板横墙、纵墙横墙、纵墙基础基础地基;地基;水平荷载:外墙水平荷载:外墙楼板楼板横墙、纵墙横墙、纵墙基础基础地基地基横墙横墙楼板楼板纵墙纵墙l在仓库、商场及一些工业在仓库、商场
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