(课件)钢筋混凝土框架结构.ppt
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- 课件 钢筋混凝土 框架结构
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1、12023-2-12023-2-1建筑之家.22023-2-12023-2-1定义定义q多高层建筑结构的常用形式之一;多高层建筑结构的常用形式之一;q也是高层建筑的基本结构单元;也是高层建筑的基本结构单元;q由梁和柱为主要构件组成。由梁和柱为主要构件组成。.32023-2-12023-2-1类型类型q按框架构件组成分类按框架构件组成分类v梁板式结构梁板式结构由梁、板、柱三种基本构件组成。这种骨架形式的框架由梁、板、柱三种基本构件组成。这种骨架形式的框架结构,广泛用于多层与高层房屋建筑上,是典型的框架结构,广泛用于多层与高层房屋建筑上,是典型的框架结构型式。结构型式。本章讨论的主要是这种框架结构
2、型式。本章讨论的主要是这种框架结构型式。v无梁式结构无梁式结构由板、柱组成,实质是无梁楼盖结构。由板、柱组成,实质是无梁楼盖结构。柱与楼板整体连接(板柱的连接刚度比梁柱的连接刚度柱与楼板整体连接(板柱的连接刚度比梁柱的连接刚度小),柱除承受轴向力外,柱端弯矩按小),柱除承受轴向力外,柱端弯矩按“等代框架法等代框架法”进行计算。进行计算。从结构选型的角度来说,无梁楼盖不是骨架体系。从结构选型的角度来说,无梁楼盖不是骨架体系。从结构受力角度看,其内力分析与框架结构类似,也是从结构受力角度看,其内力分析与框架结构类似,也是框架结构的一种。框架结构的一种。.42023-2-12023-2-1类型类型q
3、按框架的施工方法按框架的施工方法 v现浇整体式框架现浇整体式框架构件均在现场浇注成整体,整体性和抗震性好,构件均在现场浇注成整体,整体性和抗震性好,构件尺寸不受限制。对使用功能的适用性大。构件尺寸不受限制。对使用功能的适用性大。v装配式框架装配式框架框架构件采取预制安装,施工进度快,工业化程度高。框架构件采取预制安装,施工进度快,工业化程度高。构件节点连接构造应达到刚性节点的要求。构件节点连接构造应达到刚性节点的要求。节点连接构造的作法仍在不断研究改进中。节点连接构造的作法仍在不断研究改进中。现在未普及应用。现在未普及应用。.52023-2-12023-2-1类型类型q按框架的施工方法按框架的
4、施工方法 v半现浇框架半现浇框架梁柱现浇、楼板预制;或现浇柱、预制梁板。梁柱现浇、楼板预制;或现浇柱、预制梁板。节点构造简单,比全现浇框架可节约模板节点构造简单,比全现浇框架可节约模板20左右左右比全装配框架可以节约钢材和水泥比全装配框架可以节约钢材和水泥20左右。左右。结构整体性强,抗震能力高。结构整体性强,抗震能力高。v装配整体式框架装配整体式框架将预制梁、柱装配就位后,通过局部现浇混凝土使构件将预制梁、柱装配就位后,通过局部现浇混凝土使构件联结成整体的框架。联结成整体的框架。保证了节点的刚接,结构整体性好,可省去连接件,但保证了节点的刚接,结构整体性好,可省去连接件,但增加了现场浇捣混凝
5、土的工作量,增加了现场浇捣混凝土的工作量,更适合于地震区采用。更适合于地震区采用。.62023-2-12023-2-1类型类型q按框架的承重结构按框架的承重结构 v全框架(纯框架)全框架(纯框架)楼、屋面荷载全部由框架承担;楼、屋面荷载全部由框架承担;外墙仅起围护作用;外墙仅起围护作用;整体性和抗震性好;属于纯框架。整体性和抗震性好;属于纯框架。v内框架(半框架、龙骨架)内框架(半框架、龙骨架)楼、屋面荷载由框架和外墙共同承担;楼、屋面荷载由框架和外墙共同承担;计算简图形象如龙骨,故也称之为计算简图形象如龙骨,故也称之为“龙骨架龙骨架”;房屋层数不多且外墙足够厚时,可采用内框架;房屋层数不多且
6、外墙足够厚时,可采用内框架;两种材料刚度不协调,整体性和总体刚度比较差。两种材料刚度不协调,整体性和总体刚度比较差。有抗震要求的房屋不宜采用。有抗震要求的房屋不宜采用。.72023-2-12023-2-1第四篇第四篇 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构q优点优点v建筑平面布置灵活;建筑平面布置灵活;v结构自重较轻,在一定的高度范围内造价较低;结构自重较轻,在一定的高度范围内造价较低;v结构整体性和抗震性好。结构整体性和抗震性好。q缺点缺点v本身的柔性较大,抗侧刚度较小,在风荷载作用下水平位本身的柔性较大,抗侧刚度较小,在风荷载作用下水平位移较大;移较大;v在地震作用下,非结构构件破坏比较严重
7、。宜采用重量轻在地震作用下,非结构构件破坏比较严重。宜采用重量轻且又能承受较大变形的隔墙材料。且又能承受较大变形的隔墙材料。v在高烈度地区,由于层间位移和顶点位移的限制,建筑较在高烈度地区,由于层间位移和顶点位移的限制,建筑较高时将难以满足要求,或虽能满足但梁柱截面尺寸过大,高时将难以满足要求,或虽能满足但梁柱截面尺寸过大,配筋也较多,不够经济;配筋也较多,不够经济;v梁柱节点构造复杂,在装配式框架结构中更为突出。梁柱节点构造复杂,在装配式框架结构中更为突出。.82023-2-12023-2-1第四篇第四篇 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构q应用范围:应用范围:v框架结构不宜用于层数较多的
8、高层建筑,一般多用于办公框架结构不宜用于层数较多的高层建筑,一般多用于办公楼、教学楼、旅馆及工业厂房等多层建筑中;楼、教学楼、旅馆及工业厂房等多层建筑中;v一般在非地震区,钢筋混凝土框架结构可用于一般在非地震区,钢筋混凝土框架结构可用于15层以下建层以下建筑;筑;v在一般地震区则以不超过在一般地震区则以不超过1012层为宜,层为宜,v8度及度及8度以上烈度的地震区,一般以度以上烈度的地震区,一般以8层以下为最佳。层以下为最佳。.92023-2-12023-2-1第一章第一章 框架结构设计的基本要求框架结构设计的基本要求1.1 1.1 结构布置与结构体系结构布置与结构体系1.2 1.2 梁、柱截
9、面尺寸梁、柱截面尺寸及布置及布置1.3 1.3 填充墙布置填充墙布置.102023-2-12023-2-11.1 1.1 结构布置与结构体系结构布置与结构体系q结构布置结构布置v包括结构平面布置和结构剖面布置。对于一般楼面标高变包括结构平面布置和结构剖面布置。对于一般楼面标高变化不大的房屋可只作结构平面布置。对于同一层楼面标化不大的房屋可只作结构平面布置。对于同一层楼面标高变化较大的房屋,梁、板的标高较为复杂时,尚应进行高变化较大的房屋,梁、板的标高较为复杂时,尚应进行结构剖面布置,显示结构构件的空间位置的相互关系。结构剖面布置,显示结构构件的空间位置的相互关系。v结构布置应在建筑平面、立面和
10、剖面确定之后进行,且应结构布置应在建筑平面、立面和剖面确定之后进行,且应注意结构层与建筑层的关系。首层结构梁板应参照二层建注意结构层与建筑层的关系。首层结构梁板应参照二层建筑平面图进行布置,但雨篷和过梁等位于层高半腰位置的筑平面图进行布置,但雨篷和过梁等位于层高半腰位置的构件应参照首层建筑平面图进行布置。构件应参照首层建筑平面图进行布置。v结构布置图是结构工程师估算结构设计工作量、确定结构结构布置图是结构工程师估算结构设计工作量、确定结构计算简图、进行荷载计算的依据,也是利用程序直接进行计算简图、进行荷载计算的依据,也是利用程序直接进行电算的主要依据,同时还是施工人员了解结构总体布置、电算的主
11、要依据,同时还是施工人员了解结构总体布置、结构构件类型及其平面和空间位置的主要根据。结构构件类型及其平面和空间位置的主要根据。.112023-2-12023-2-11.1 1.1 结构布置与结构体系结构布置与结构体系q结构布置结构布置v钢筋混凝土框架结构一般抗侧刚度较差,节点受压、受剪钢筋混凝土框架结构一般抗侧刚度较差,节点受压、受剪等应力状态复杂,在烈度较高的地震作用下,框架梁柱节等应力状态复杂,在烈度较高的地震作用下,框架梁柱节点均易于产生各种破坏,点均易于产生各种破坏,v在方案及选型设计时,框架结构体系的建筑体型及结构布在方案及选型设计时,框架结构体系的建筑体型及结构布置应符合抗震构造要
12、求。置应符合抗震构造要求。.122023-2-12023-2-11.1.1 1.1.1 结构体系结构体系q双向抗侧力体系双向抗侧力体系 v框架结构只能承受自身平面内的水平力,因此框架应沿建框架结构只能承受自身平面内的水平力,因此框架应沿建筑的两个主轴双向设置,形成双向梁柱抗侧力体系。筑的两个主轴双向设置,形成双向梁柱抗侧力体系。q刚接体系刚接体系v除个别部位外,框架的梁柱应采用刚接,以增大结构刚度除个别部位外,框架的梁柱应采用刚接,以增大结构刚度和整体性;抗震设计时不宜采用单跨框架。和整体性;抗震设计时不宜采用单跨框架。q纯框架体系纯框架体系v抗震设计的框架结构,不应采用部分由砌体承重的混合形
13、抗震设计的框架结构,不应采用部分由砌体承重的混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部突出屋顶的电梯机房、式。框架结构中的楼、电梯间及局部突出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等,应采用框架承重结构,不应采用砌体楼梯间、水箱间等,应采用框架承重结构,不应采用砌体墙承重。墙承重。.132023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。若干现代建筑在地震中的表现。q布置原则布置原则v建筑设计建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设应
14、符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案计方案v结构设计结构设计满足建筑功能要求,满足建筑功能要求,使结构合理、受力明确、传力直接。使结构合理、受力明确、传力直接。结构传力路径简单、合理、抗震子结构明确结构传力路径简单、合理、抗震子结构明确 有利于抵抗水平和竖向荷载,受力明确,传力直接,有利于抵抗水平和竖向荷载,受力明确,传力直接,减少扭转减少扭转.142023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q平面布置平面布置v应力求简单、规则、对称、均匀,质心与刚心宜接近,以应力求简单、规则、对称、均匀,质心与刚心宜接近,以减少扭转;避免过大内收和
15、外伸(凹角处应力集中),减少扭转;避免过大内收和外伸(凹角处应力集中),v避免避免平面不规则结构平面不规则结构,q竖向布置竖向布置v沿高度之刚度、质量分布应均匀、连续;沿高度之刚度、质量分布应均匀、连续;v避免立面不规则结构。避免立面不规则结构。.152023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q平面不规则的类型平面不规则的类型楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。a)有效楼板宽度有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的小于该层楼板典型宽度的50%,b)开洞面积大于该开洞面积大于该层楼面面积的层楼面面积的30%,c)较大的楼层错层较大
16、的楼层错层楼楼 板板局局 部部不连续不连续结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的尺寸的30%凹凹 凸凸不规则不规则楼层的最大弹性水平位移楼层的最大弹性水平位移(或层间位移或层间位移),大于该大于该楼层两端弹性水平位移楼层两端弹性水平位移(或层间位移或层间位移)平均值的平均值的1.2倍倍扭扭 转转不规则不规则定定 义义不规则不规则类类 型型.162023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q平面不规则的类型平面不规则的类型1.扭转不规则扭转不规则楼层的最大弹性水平位移楼层的最大弹性水平位移(或层间位或
17、层间位移移),大于该楼层两端弹性水平位移,大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移或层间位移)平均值的平均值的1.2倍倍1221222.1122.172023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q平面不规则的类型平面不规则的类型结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的影方向总尺寸的30%2.凹凸不规则凹凸不规则B0.3BmaxBmaxBmaxB0.3BmaxBmaxB0.3BmaxBmaxB0.3Bmax.182023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q平面不规则的
18、类型平面不规则的类型3.楼板局部楼板局部不连续不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。a)有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的的50%,b)开洞面积大于该层楼面面积的开洞面积大于该层楼面面积的30%,c)较大的楼层错层较大的楼层错层BBlAAA3.00lBBb5.0.192023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q竖向不规则的类型竖向不规则的类型抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%楼层承载楼层承载力突变力突变竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁架等向
19、下传递竖向抗侧竖向抗侧力构件不力构件不连续连续该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%侧向刚度侧向刚度不规则不规则定定 义义不规则不规则类类 型型.202023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q竖向不规则的类型竖向不规则的类型17.0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8.0321iiiiKKKK1.侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一该层的侧向刚度小于相邻上一层的层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的刚度平均
20、值的80%;除顶层外,局部收进的水平向除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的尺寸大于相邻下一层的25%软弱层.212023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q竖向不规则的类型竖向不规则的类型2.竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件(柱、抗竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递架等)向下传递.222023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 建筑结构的规则性建筑结构的规则性q竖向不规则的类型竖向不规则的类型3.楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力
21、小于相邻上一楼层的80%iyQ,1,iyQ1,8.0iyiyQQ薄弱层.232023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 变形缝变形缝q优点优点v设置变形缝后,结构虽然变得简单、规则设置变形缝后,结构虽然变得简单、规则 q问题问题v由于缝两侧均需布置框架而使结构复杂和建筑使用不便;由于缝两侧均需布置框架而使结构复杂和建筑使用不便;v较大的变形缝使建筑立面处理困难;较大的变形缝使建筑立面处理困难;v地下部分容易渗漏、防水处理困难;地下部分容易渗漏、防水处理困难;v在地震区,地震时缝两侧结构进入弹塑性状态,位移急剧在地震区,地震时缝两侧结构进入弹塑性状态,位移急剧增大而发生相互碰撞,产生
22、严重的震害。增大而发生相互碰撞,产生严重的震害。.242023-2-12023-2-11.1.2 1.1.2 变形缝变形缝q处理原则处理原则v一般情况下宜采用调整平面形状与尺寸、加强构造措施,一般情况下宜采用调整平面形状与尺寸、加强构造措施,设置后浇带等方法尽量不设缝、少设缝。设置后浇带等方法尽量不设缝、少设缝。v 建筑设计方面建筑设计方面应采用调整平面形状、尺寸、体型等措施应采用调整平面形状、尺寸、体型等措施v结构设计方面结构设计方面应选择节点连接方式、配置构造钢筋、设置刚性层等应选择节点连接方式、配置构造钢筋、设置刚性层等v施工方面施工方面分阶段施工、设置后浇带、加强保温隔热等措施。分阶段
23、施工、设置后浇带、加强保温隔热等措施。.252023-2-12023-2-11.1.3 1.1.3 变形缝变形缝q伸缩缝伸缩缝v当房屋的长度较大时,温度收缩会使结构产生裂缝。宜将当房屋的长度较大时,温度收缩会使结构产生裂缝。宜将房屋上部结构用伸缩缝断开。房屋上部结构用伸缩缝断开。q沉降缝沉降缝v(1)建筑平面的转折部位;)建筑平面的转折部位;v(2)高度差异(或荷载差异)较大处;)高度差异(或荷载差异)较大处;v(3)地基土的压缩性有显著差异处;)地基土的压缩性有显著差异处;v(4)建筑结构)建筑结构(或基础或基础)类型不同处;类型不同处;v(5)分期建造房屋的交界处;)分期建造房屋的交界处;
24、q过长的钢筋泥凝上框架结构的适当部位,宜将伸缩缝过长的钢筋泥凝上框架结构的适当部位,宜将伸缩缝与沉降缝合并设置。与沉降缝合并设置。v伸缩缝与沉降缝的宽度一般不小于伸缩缝与沉降缝的宽度一般不小于50mm。.262023-2-12023-2-11.1.3 1.1.3 变形缝变形缝q防震缝防震缝v考虑因素考虑因素防震缝的设置,主要与建筑平面形状、高差、刚度和质防震缝的设置,主要与建筑平面形状、高差、刚度和质量分布等因素有关。量分布等因素有关。v设置要求设置要求防震缝宽度应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构防震缝宽度应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况确定,类型、结构
25、单元的高度和高差情况确定,应将房屋划分为简单规则的形状,使每一部分成为独立应将房屋划分为简单规则的形状,使每一部分成为独立的抗震单元。避免地震作用下薄弱部位造成震害。的抗震单元。避免地震作用下薄弱部位造成震害。其两侧的上部结构应完全分开。其两侧的上部结构应完全分开。v抗震设计的建筑结构,当需要设伸缩缝、沉降缝时,也应抗震设计的建筑结构,当需要设伸缩缝、沉降缝时,也应符合防震缝宽度的要求。符合防震缝宽度的要求。.272023-2-12023-2-11.1.3 1.1.3 变形缝变形缝q防震缝防震缝v最小宽度要求最小宽度要求结构结构类型类型结构高结构高度度H(m)各抗震设防烈度下防震缝最小宽度(m
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