建筑结构选型总.ppt

建筑结构选型总绪绪 论论结构对于建筑的意义结构对于建筑的意义 建筑结构选型的原则建筑结构选型的原则 建筑结构的组成与分类建筑结构的组成与分类 结构如同建筑的骨骼，要承受各种力的作用，形成支撑体系，结构如同建筑的骨骼，要承受各种力的作用，形成支撑体系，是建筑物赖以存在的物质基础；是建筑物赖以存在的物质基础；通过满足技术要求来满足建筑的使用功能；通过满足技术要求来满足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；形成特定的建筑造型；结构科学的进步推动着建筑的发展，一部建筑史也是一部建结构科学的进步推动着建筑的发展，一部建筑史也是一部建筑结构发展史。筑结构发展史。一、结构对于建筑的意义一、结构对于建筑的意义 建筑结构的定义建筑结构的定义建筑结构建筑结构是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的的骨架，用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。美观要求。建筑结构建筑结构是在建筑中，由若干构件（如梁、板、柱等）连是在建筑中，由若干构件（如梁、板、柱等）连接而构成的能承受各种外界作用（如荷载、温度变化、地接而构成的能承受各种外界作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等）的体系。基不均匀沉降等）的体系。建筑结构与建筑设计的关系（一）建筑结构与建筑设计的关系（一）建筑结构是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容，是建筑结构是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容，是保证房屋安全的重要手段。保证房屋安全的重要手段。建筑结构的型式是为了满足建筑功能要求，为创造建筑的建筑结构的型式是为了满足建筑功能要求，为创造建筑的美而服务。美而服务。建筑结构与建筑设计是两个既相互独立又紧密联系的专业建筑结构与建筑设计是两个既相互独立又紧密联系的专业工种。工种。建筑结构与建筑设计的关系（二）建筑结构与建筑设计的关系（二）建筑结构是解决支撑体系问题，处于服务地位，由注册结建筑结构是解决支撑体系问题，处于服务地位，由注册结构师完成。构师完成。建筑设计是解决功能、适用和美观的问题，处于先行与主建筑设计是解决功能、适用和美观的问题，处于先行与主导地位，由注册建筑师完成。导地位，由注册建筑师完成。建筑设计必须和建筑结构有机结合起来，只有真正符合结建筑设计必须和建筑结构有机结合起来，只有真正符合结构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性，富有构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性，富有建筑的个性。建筑的个性。二、建筑结构选型的原则二、建筑结构选型的原则 在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原则：佳结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原则：（1）适应建筑功能的要求）适应建筑功能的要求 对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和灵活性，所以应采用框架结构。灵活性，所以应采用框架结构。（2）满足建筑造型的需要）满足建筑造型的需要 对于建筑造型复杂、平面和立面特别不规则的建筑结构选对于建筑造型复杂、平面和立面特别不规则的建筑结构选型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规则的型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规则的结构单元。结构单元。（3）充分发挥结构自身的优势）充分发挥结构自身的优势 每种结构型式都有各自的特点和不足，有其各自的适用范每种结构型式都有各自的特点和不足，有其各自的适用范围，所以要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。围，所以要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。（4）考虑材料和施工的条件）考虑材料和施工的条件 由于材料和施工技术的不同，其结构形式也不同。例如：由于材料和施工技术的不同，其结构形式也不同。例如：砌体结构所用材料多为就地取材，施工简单，适用于低层、多砌体结构所用材料多为就地取材，施工简单，适用于低层、多层建筑。当钢材供应紧缺或钢材加工、施工技术不完善时，不层建筑。当钢材供应紧缺或钢材加工、施工技术不完善时，不可大量采用钢结构。可大量采用钢结构。（5）尽可能降低造价）尽可能降低造价 当几种结构形式都有可能满足建筑设计条件时，经济条件当几种结构形式都有可能满足建筑设计条件时，经济条件就是决定因素，尽量采用能降低工程造价的结构形式。就是决定因素，尽量采用能降低工程造价的结构形式。三、建筑结构的组成与分类三、建筑结构的组成与分类 建筑结构的组成主要包括各种构件：建筑结构的组成主要包括各种构件：柱柱梁梁板板桁架杆件桁架杆件网架杆件网架杆件索索膜膜建筑结构按材料分类建筑结构按材料分类混凝土结构混凝土结构砌体结构（砖、砌块、石）砌体结构（砖、砌块、石）钢结构钢结构木结构木结构索和膜结构索和膜结构组合结构组合结构其它金属结构（铝合金、不锈钢）其它金属结构（铝合金、不锈钢）建筑结构按受力和构造特点分类建筑结构按受力和构造特点分类 混合结构体系混合结构体系多层和高层建筑结构多层和高层建筑结构 框架结构体系框架结构体系 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 平面结构体系：排架（桁架）、平面结构体系：排架（桁架）、单层大跨度建筑结构单层大跨度建筑结构 门式刚架、拱门式刚架、拱 空间结构体系：薄壳、网架网壳、空间结构体系：薄壳、网架网壳、悬索、索和膜悬索、索和膜第一章第一章 混合结构体系混合结构体系混合结构是指一个建筑物的承重体系中采用两种或两种以上的结构类型 混合结构一般指砖混结构，即墙体、基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构 砖墙既是承重结构，又是围护结构 砌体结构所用材料便于就地取材，施工较简单，施工进度快，技术要求低，施工设备简单砌体结构刚度较大，强度低，整体性差，抗震性能差综合经济指标好，实际造价低廉平面布置灵活性差，使用面积较小，建筑立面效果厚实砖墙在防寒、隔热、隔音、抗风雨侵袭和化学稳定性等建筑物理性能方面较为优越、物美价廉，但自重较大适用于六层及以下的住宅、宿舍、办公室、学校、医院等民用建筑以及中小型工业建筑第一节第一节 优缺点和应用范围优缺点和应用范围 横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙承重方案内框架承重方案与结构选型有关的构造要求第二节第二节 混合结构房屋的墙体布置混合结构房屋的墙体布置 横墙承重方案横墙承重方案受力特点：楼层荷载通过板、梁传至横墙，横墙作为主要的竖向承重构件，纵墙仅起围护、隔断、自承重及形成整体的作用优点：横墙布置较密，房屋横向刚度大、整体刚度大，外纵墙立面处理较为方便、可开设较大的门窗洞口缺点：横墙间距小，导致房间布置灵活性差适用：宿舍、住宅等居住建筑纵墙承重方案纵墙承重方案无梁纵墙承重：板纵墙基础 有梁纵墙承重：板梁纵墙基础 受力特点：纵墙是主要承重墙，横墙设置主要为满足房屋刚度及整体性需要，横墙间距可以较大优点：空间较大，平面布置灵活，墙体面积小缺点：刚度较差，纵墙受集中力处需加厚或设墙垛，纵墙门窗洞口大小和位置受限适用：需要大空间或隔墙布置灵活的房屋，如教学楼、办公楼、实验楼、医院、图书馆、食堂、仓库等纵横墙承重方案纵横墙承重方案受力特点：为了满足建筑使用上的功能要求和结构的合理性，将纵墙和横墙均布置为承重墙体，采用预制短向楼板或现浇钢筋混凝土楼板优点：开间较横墙承重体系大缺点：房间布置灵活性较纵墙承重体系差适用：教学楼、办公楼、医院等建筑内框架承重方案内框架承重方案受力特点：外墙采用砖墙，内部采用钢筋混凝土梁、柱和预制板，由外部砖墙和内部框架共同组成承重体系优点：内部空间大，梁的跨度较纵墙承重体系小缺点：外部砖墙和内部钢筋混凝土柱差别较大，房屋不均匀沉降导致结构附加内力较大，整体刚度较差适用：多层工业、商业和文教用房等建筑，或仅用于建筑的底层（门面），或底层框架结构、上部砖混结构与结构选型有关的构造要求与结构选型有关的构造要求横墙间距小些，可使结构整体性和空间刚度较好，还可防止地基不均匀沉降引起的墙体开裂纵墙宜贯通，可利于防止墙体开裂，且易于设置圈梁梁跨度较大时，其支承处应加设壁柱适当设置伸缩缝和沉降缝，可预防和减少墙体开裂房屋平、立面布置规则，房屋质量分布和刚度变化均匀，限制房屋的高度、层高和高宽比，设置防震缝，选用配筋砌体，设置圈梁和构造柱，可提高砌体结构的抗震性能装配式楼盖的优点：造价低，施工进度快装配式楼盖的缺点：整体性差，抗震性差现浇楼盖的优点：整体性好，抗震性好，布置灵活现浇楼盖的缺点：造价高，施工工期长装配整体式楼盖的特点：造价、工期介于上述两种之间，整体性和抗震性也介于上述两种之间第三节第三节 混合结构房屋的楼盖布置混合结构房屋的楼盖布置 现浇楼盖（一）现浇楼盖（一）分为两种：单向板肋梁楼盖；双向板肋梁楼盖单向板和双向板的划分：长短边之比3为单向板；长短边之比3为双向板梁板的经济跨度：单向板 23m；双向板 35m；次梁 47m；主梁 58m单向板肋梁楼盖荷载传递路线：板次梁主梁柱（墙）基础地基双向板肋梁楼盖荷载传递路线：板梁柱（墙）基础地基现浇楼盖（二）现浇楼盖（二）不需做挠度验算的板、梁截面高度要求不需做挠度验算的板、梁截面高度要求在大中城市不能作为承重体系，但在围护结构和隔墙方面仍广泛使用在农村和小城镇仍普遍使用，在抗震区使用应提高其抗震能力随着墙体改革的推进，着重新型轻质高效砌体材料的发展震害明显，倒塌破坏严重，在地震区倾向于限制使用第四节第四节 混合结构的现有地位和发展趋势混合结构的现有地位和发展趋势 第二章第二章 框架结构体系框架结构体系 混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼层增加大大减少层增加大大减少 本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构体系体系 一般用于不多于15层（不超过50米高度）的多层和高层房屋 钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点，建筑物整体性好钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点，建筑物整体性好 因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的跨度，空间布置更为灵活跨度，空间布置更为灵活 在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强 抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大第一节第一节 结构特点和优缺点结构特点和优缺点 框架的主要受力构件包括梁和柱框架的主要受力构件包括梁和柱 梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架 为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁、柱中心线宜架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中 为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式第二节第二节 框架的组成与分类框架的组成与分类框架结构按施工方法分类框架结构按施工方法分类 全现浇框架：承重构件梁、柱、板均在现场绑扎、支模、全现浇框架：承重构件梁、柱、板均在现场绑扎、支模、浇筑、养护而成，整体性和抗震性较好，但现场工程量大、浇筑、养护而成，整体性和抗震性较好，但现场工程量大、模板耗费多、工期长，在框架结构中使用最广泛模板耗费多、工期长，在框架结构中使用最广泛 装配式框架：梁、柱、板均为预制，用于钢结构框架装配式框架：梁、柱、板均为预制，用于钢结构框架 半现浇式框架：梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整半现浇式框架：梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整体性和抗震性差，应用较少体性和抗震性差，应用较少 装配整体式框架：梁、柱为预制，梁柱节点处现浇装配整体式框架：梁、柱为预制，梁柱节点处现浇框架结构按承重方式分类框架结构按承重方式分类 全框架（纯框架）：荷载全部由框架梁、柱承担，墙体仅全框架（纯框架）：荷载全部由框架梁、柱承担，墙体仅起围护、隔断作用，受力性能良好起围护、隔断作用，受力性能良好 内框架（半框架）：荷载由内部框架和外部墙体共同来承内框架（半框架）：荷载由内部框架和外部墙体共同来承担，整体性和抗震性差，易发生地基不均匀沉降担，整体性和抗震性差，易发生地基不均匀沉降 底层框架混合结构：底层为框架结构或框架底层框架混合结构：底层为框架结构或框架-剪力墙结构，剪力墙结构，上部为普通混合结构，整个结构上刚下柔，整体性和抗震上部为普通混合结构，整个结构上刚下柔，整体性和抗震性差性差 结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性以及造价影响结构布置是否合理，对结构的安全性、实用性以及造价影响很大很大 确定合理的结构布置，需要充分考虑建筑的功能、造型、荷确定合理的结构布置，需要充分考虑建筑的功能、造型、荷载、高度、施工条件等载、高度、施工条件等 框架结构布置主要包括柱网布置和梁格布置，并满足抗震的框架结构布置主要包括柱网布置和梁格布置，并满足抗震的要求要求第三节第三节 框架的结构布置、柱网尺寸框架的结构布置、柱网尺寸以及构件截面尺寸以及构件截面尺寸 一、框架结构布置方案一、框架结构布置方案 根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：1 1、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置、主要承重框架横向布置 横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。用于长宽比较大的房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在房屋，可以有效提高其横向的抗侧力强度和刚度。此种布置在结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。结构上较为合理，在建筑上利于立面处理和室内采光。矩形截面柱的长边矩形截面柱的长边矩形截面柱的长边矩形截面柱的长边为沿着房屋横向为沿着房屋横向为沿着房屋横向为沿着房屋横向2 2、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵向布置 纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高纵向的梁为主梁，横向的梁为连系梁。横向连系梁截面高度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向度较小，便于纵向管道通过而不影响净高。此种布置房屋横向刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。刚度很差，只用于低层非抗震设防区的厂房。矩形截面柱矩形截面柱矩形截面柱矩形截面柱的长边为沿的长边为沿的长边为沿的长边为沿着房屋纵向着房屋纵向着房屋纵向着房屋纵向3 3、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置、主要承重框架纵横双向布置 纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房纵横向的梁均为主梁。用于长宽比较小或抗震设防区的房屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置屋，可使其纵横两个方向均具有足够的强度和刚度。此种布置适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。适用性强、应用广泛。矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向矩形截面柱的长边为沿着柱弯矩较大的方向二、框架柱网布置二、框架柱网布置 柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布柱网布置应满足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，常将柱子设在纵横墙交错处置应与建筑隔墙布置相协调，常将柱子设在纵横墙交错处 柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、柱网布置应尽量简单、规则、整齐、间距适中、传力明确、受力合理：框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且受力合理：框架结构同时承受竖向荷载和水平荷载，并且在框架平面内承载能力较高在框架平面内承载能力较高 柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使柱网布置应便于施工：设计时尽量减少构件规格，尽量使梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降梁、板布置也简单、规则，施工方便可加快施工进度、降低工程造价低工程造价1、多层厂房的柱网尺寸、多层厂房的柱网尺寸 柱距：一般可采用柱距：一般可采用6m6m 跨度：按柱网形式分为以下两种跨度：按柱网形式分为以下两种 （1 1）内廊式）内廊式 常用常用 6.0 6.02.42.46.06.0（mm）或或 6.9 6.93.03.06.96.9（mm）（2 2）等跨式）等跨式 常用常用 6m 6m、7.5m7.5m、9m9m、12m12m （从经济角度考虑不宜超过（从经济角度考虑不宜超过 9m 9m，最常用为，最常用为 6m 6m）2、多层民用房屋的柱网尺寸、多层民用房屋的柱网尺寸 柱距：柱距：3.33.36m6m （旅馆常为（旅馆常为 6 68m8m，即两个客房的开间之和，即两个客房的开间之和 ）跨度：跨度：6 612m12m （从经济角度考虑不宜超过（从经济角度考虑不宜超过 9m 9m）造型复杂或特殊用途的建筑物，以及高层建筑，需要从实造型复杂或特殊用途的建筑物，以及高层建筑，需要从实际情况和工程经验出发确定柱网布置际情况和工程经验出发确定柱网布置三、框架构件截面尺寸的初步估算三、框架构件截面尺寸的初步估算 钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其钢筋混凝土框架结构的承载能力取决于梁、柱的强度，其刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的刚度亦与梁、柱的刚度直接相关，因此框架梁、柱截面尺寸的初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：初步选择要考虑强度和刚度的需要：1 1、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸、框架梁截面尺寸 框架梁：截面高度框架梁：截面高度框架梁：截面高度框架梁：截面高度 h h（）跨长，且）跨长，且）跨长，且）跨长，且 h h400mm400mm 连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度连系梁，次梁：截面高度 h h（）跨长）跨长）跨长）跨长 截面宽度截面宽度截面宽度截面宽度 b b（）h h，且，且，且，且 b b200mm200mm 截面宽度截面宽度截面宽度截面宽度 b b（）h h，且，且，且，且 b b200mm200mm2 2、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸、框架柱截面尺寸 柱截面长边柱截面长边h hc c不宜小于不宜小于300mm300mm，圆柱截面直径不宜小于，圆柱截面直径不宜小于350mm350mm 柱净高与柱净高与h hc c之比宜大于之比宜大于4 4，在抗震设防区应不小于，在抗震设防区应不小于3 3 矩形柱截面长边与短边之比不宜大于矩形柱截面长边与短边之比不宜大于3 3 框架柱截面面积可按框架柱截面面积可按 A Ac c（1.2 1.2 1.4 1.4）N N /f fc c 进行初步估算进行初步估算 柱子所受轴力柱子所受轴力 N N 1818 楼面负载面积楼面负载面积 其上楼层数（角柱可其上楼层数（角柱可取取2222）四、抗震设防区框架结构体型与布置的要求四、抗震设防区框架结构体型与布置的要求 抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：抗震设计对房屋体型与结构布置有以下要求：1 1、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型、房屋的平、立面宜用简单体型 在水平荷载作用下，体型突变处受力较为复杂，若无法避在水平荷载作用下，体型突变处受力较为复杂，若无法避免则应局部加强免则应局部加强 立面上有局部突变和刚度突变时应考虑鞭梢效应的影响立面上有局部突变和刚度突变时应考虑鞭梢效应的影响 屋顶突出结构（如女儿墙、建筑造型、水箱、电梯间、烟屋顶突出结构（如女儿墙、建筑造型、水箱、电梯间、烟囱等）的震害较为严重囱等）的震害较为严重 为避免和减轻震害，屋顶突出结构可采用刚度渐变（突出为避免和减轻震害，屋顶突出结构可采用刚度渐变（突出部分逐步收小）的形式以及抗震性良好的材料和结构部分逐步收小）的形式以及抗震性良好的材料和结构2 2、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地震力合力作用线接近或重合震力合力作用线接近或重合震力合力作用线接近或重合震力合力作用线接近或重合 房屋刚度中心与地震力合力房屋刚度中心与地震力合力作用线相距较远时，结构扭作用线相距较远时，结构扭转变形较大，不利于抗震转变形较大，不利于抗震 非结构构件（如填充墙、门非结构构件（如填充墙、门窗、设备管道等）的震害可窗、设备管道等）的震害可予以适当关注予以适当关注3 3、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度、抗侧力结构的布置应尽可能使房屋各部分的刚度均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊均匀，避免相差过分悬殊 在地震力作用下，刚度相差过分悬殊的两部分结构之间会在地震力作用下，刚度相差过分悬殊的两部分结构之间会出现相互作用力，使得结构受力更为复杂出现相互作用力，使得结构受力更为复杂 如无法避免，可采用防震缝隔开刚度相差过分悬殊的两部如无法避免，可采用防震缝隔开刚度相差过分悬殊的两部分结构分结构4 4、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜、在地震烈度较高的抗震设防区，楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处布置在结构单元的两端和拐角处 在地震力作用下，结构单元两端和拐角处地震效应大、受在地震力作用下，结构单元两端和拐角处地震效应大、受力复杂力复杂 各层楼板在楼、电梯间处都要中断，易发生震害各层楼板在楼、电梯间处都要中断，易发生震害 如无法避免，应采用加强措施如无法避免，应采用加强措施5 5、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形、应注意控制房屋的侧向变形和层间相对变形 可防止竖向荷载引起的附可防止竖向荷载引起的附加弯矩的加剧加弯矩的加剧 防止填充墙的装修材料的防止填充墙的装修材料的破坏破坏 避免相邻房屋结构的相互避免相邻房屋结构的相互碰撞碰撞 减轻摇晃的感觉减轻摇晃的感觉6 6、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，、各层楼板应尽量设置在同一标高处或错开很少，避免采用复式框架避免采用复式框架避免采用复式框架避免采用复式框架 同一楼层的楼板错开较多时，同一楼层的楼板错开较多时，不利于抗震不利于抗震 复式框架存在楼板多处中断的复式框架存在楼板多处中断的情况，框架柱刚度差别较大，情况，框架柱刚度差别较大，易引起震害易引起震害7 7、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开、房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用防震缝隔开 房屋高低层连接处刚度房屋高低层连接处刚度相差悬殊，地震效应较相差悬殊，地震效应较大，牛腿连接处将产生大，牛腿连接处将产生很大的应力集中，震害很大的应力集中，震害严重严重8 8、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于、柱子净高与截面长边之比宜大于4 4 柱子净高与截面长边之比小于柱子净高与截面长边之比小于4 4时，在地震作用下，柱子通时，在地震作用下，柱子通常发生剪切破坏，属于脆性破坏，应予以避免常发生剪切破坏，属于脆性破坏，应予以避免 设备层较低或柱子半高处连有梁时，可能出现短柱设备层较低或柱子半高处连有梁时，可能出现短柱 房屋的抗震设计对于其安全性至关重要，需要在进行建筑方房屋的抗震设计对于其安全性至关重要，需要在进行建筑方案设计时就考虑到抗震设计案设计时就考虑到抗震设计 震害调查和工程经验表明，为了达到既安全又经济合理的要震害调查和工程经验表明，为了达到既安全又经济合理的要求，多高层框架结构的房屋高度有一定的适用范围求，多高层框架结构的房屋高度有一定的适用范围 框架结构的适用高度包含房屋的适用层数与高宽比两个方面，框架结构的适用高度包含房屋的适用层数与高宽比两个方面，与结构布置、地震烈度、场地类别等有关与结构布置、地震烈度、场地类别等有关第四节第四节 框架结构的适用层数与高宽比框架结构的适用层数与高宽比 框架结构的变形与内力框架结构的变形与内力 在竖向荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增在竖向荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加没有显著的变化加没有显著的变化 在水平荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增在水平荷载作用下，框架的变形与弯矩随着框架的层数增加迅速加大加迅速加大 框架结构的层数达到一定程度时，水平荷载产生的内力远框架结构的层数达到一定程度时，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力远超过竖向荷载产生的内力 水平荷载对设计其主要控制作用时，框架结构的优越性受水平荷载对设计其主要控制作用时，框架结构的优越性受到较大的限制到较大的限制框架结构的适用层数、高宽比与适用高度框架结构的适用层数、高宽比与适用高度 框架结构在水平荷载作用下，属于柔性结构，其抗侧移刚框架结构在水平荷载作用下，属于柔性结构，其抗侧移刚度较小，房屋较高时其安全性和经济效益下降度较小，房屋较高时其安全性和经济效益下降 框架结构适用层数：框架结构适用层数：6 61515层，层，1010层左右最为经济层左右最为经济 框架结构常用高宽比：框架结构常用高宽比：5 57 7 场地类别为场地类别为、和和类类，规则的现浇钢筋混凝土框架结，规则的现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度：构最大适用高度：60m60m（烈度（烈度6 6度），度），55m55m（烈度（烈度7 7度），度），45m45m（烈度（烈度8 8度），度），25m25m（烈度（烈度9 9度）度）场地类别场地类别类类或不规则结构的最大适用高度还应适当降低或不规则结构的最大适用高度还应适当降低第三章第三章 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度 剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙 剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架-剪力墙（框剪）剪力墙（框剪）结构，（全）剪力墙结构，筒体结构结构，（全）剪力墙结构，筒体结构 适用于适用于1010层以上的高层或超高层房屋层以上的高层或超高层房屋 框架框架-剪力墙结构，简称框剪结构，是在框架结构的基础上剪力墙结构，简称框剪结构，是在框架结构的基础上增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系 在整个体系中，框架仍占主体、以承担竖向荷载为主，剪力在整个体系中，框架仍占主体、以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分的水平荷载，两者协同工作、扬长避短墙承担绝大部分的水平荷载，两者协同工作、扬长避短 建筑结构相当于基础上的悬臂梁，剪力墙使得该悬臂梁在此建筑结构相当于基础上的悬臂梁，剪力墙使得该悬臂梁在此位置形成深梁，加强了侧向刚度位置形成深梁，加强了侧向刚度第一节第一节 各类剪力墙结构的性能、各类剪力墙结构的性能、特点与适用范围特点与适用范围一、框架一、框架-剪力墙结构剪力墙结构框架框架-剪力墙结构变形特点剪力墙结构变形特点 在水平荷载作用下，框架的变形总体来说属于剪切型，剪在水平荷载作用下，框架的变形总体来说属于剪切型，剪力墙的变形则属于弯曲型力墙的变形则属于弯曲型 楼面处刚度可视为无穷大，因此此处框架和剪力墙变形协楼面处刚度可视为无穷大，因此此处框架和剪力墙变形协调，框架调，框架-剪力墙的变形总体来说属于弯剪型剪力墙的变形总体来说属于弯剪型 对于层间位移角，框架自上而下逐层增大、底层最大，而对于层间位移角，框架自上而下逐层增大、底层最大，而剪力墙相反、顶层最大，这样，框架剪力墙相反、顶层最大，这样，框架-剪力墙结构下部是剪剪力墙结构下部是剪力墙制约框架变形，结构上部是框架制约剪力墙变形，从力墙制约框架变形，结构上部是框架制约剪力墙变形，从而整体结构各层的层间位移角较为均匀，减少了地震作用而整体结构各层的层间位移角较为均匀，减少了地震作用下非结构构件的破坏下非结构构件的破坏 框架框架-剪力墙结构受力特点剪力墙结构受力特点 在框架在框架-剪力墙结构中，剪力墙布置的数量一般不太多、受剪力墙结构中，剪力墙布置的数量一般不太多、受荷面积有限，故框架承担大部分竖向荷载荷面积有限，故框架承担大部分竖向荷载 剪力墙抗侧移刚度远大于框架，故剪力墙承担绝大部分水剪力墙抗侧移刚度远大于框架，故剪力墙承担绝大部分水平荷载（一般在平荷载（一般在8080以上）以上）框架楼层剪力分布较为均匀，最大值不发生在结构底部，框架楼层剪力分布较为均匀，最大值不发生在结构底部，一般是在（一般是在（0.30.30.60.6）H H之间之间 剪力墙顶端剪力为负值（与框架间产生内部集中力），而剪力墙顶端剪力为负值（与框架间产生内部集中力），而在结构下部的剪力很大在结构下部的剪力很大框架框架-剪力墙结构的适用范围剪力墙结构的适用范围 框架框架-剪力墙结构剪力墙结构属于半刚性结构体系，适用于属于半刚性结构体系，适用于10102020层房层房屋，最高不宜超过屋，最高不宜超过2525层层 较之框架结构，较之框架结构，框架框架-剪力墙结构中剪力墙结构中剪力墙的设置在一定程剪力墙的设置在一定程度上影响了建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、度上影响了建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑以及一些工业厂房公寓、住宅等建筑以及一些工业厂房 框架框架-剪力墙结构中剪力墙结构中剪力墙的布置可以较为灵活，可结合隔剪力墙的布置可以较为灵活，可结合隔墙、山墙、电梯井、楼梯间等设置，减少对建筑使用功能墙、山墙、电梯井、楼梯间等设置，减少对建筑使用功能上的妨碍上的妨碍框架框架-筒体结构筒体结构 当框架当框架-剪力墙结构中的剪力墙集中在一处并形成筒体时，剪力墙结构中的剪力墙集中在一处并形成筒体时，称为框架称为框架-筒体结构筒体结构 框架框架-筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于一侧的），其框架一般位于筒体四周一侧的），其框架一般位于筒体四周 框架框架-筒体结构与框架筒体结构与框架-剪力墙结构的受力和变形特点类似，剪力墙结构的受力和变形特点类似，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，故可以建造高达故可以建造高达30304040层的建筑层的建筑 框架框架-筒体结构的剪力墙设置很集中，建筑平面布置可较为筒体结构的剪力墙设置很集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等二、剪力墙结构二、剪力墙结构 房屋高度超过房屋高度超过2525层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪力墙数量很大，需要采用全剪力墙结构力墙数量很大，需要采用全剪力墙结构 结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震性能更好，用钢量较省，施工相对简便快捷性能更好，用钢量较省，施工相对简便快捷 墙体较密，建筑平面布置和空间利用受到较大限制，且结墙体较密，建筑平面布置和空间利用受到较大限制，且结构自重大、刚度大、地震反应大构自重大、刚度大、地震反应大 适用于适用于10104040层的住宅、公寓和旅馆等层的住宅、公寓和旅馆等底层大空间剪力墙结构底层大空间剪力墙结构 住宅、公寓或旅馆等高层建筑中，往往底部住宅、公寓或旅馆等高层建筑中，往往底部1 13 3层作商店层作商店或停车场而需要大空间，可采用部分框支、部分落地的剪或停车场而需要大空间，可采用部分框支、部分落地的剪力墙结构，即底层大空间剪力墙结构力墙结构，即底层大空间剪力墙结构 底层大空间剪力墙结构的底层采用部分框架，故其抗侧移底层大空间剪力墙结构的底层采用部分框架，故其抗侧移刚度有所削弱，易产生刚度突变而引起较大震害刚度有所削弱，易产生刚度突变而引起较大震害 因为框支剪力墙刚度突变很大，在抗震设防区不允许单独因为框支剪力墙刚度突变很大，在抗震设防区不允许单独使用，即不采用底层全部为框架的剪力墙结构使用，即不采用底层全部为框架的剪力墙结构大底盘大空间剪力墙结构大底盘大空间剪力墙结构 底部楼层的商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，底部楼层的商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，裙房多采用框架结构，这种大空间裙房作为底盘、上部为裙房多采用框架结构，这种大空间裙房作为底盘、上部为一个或多个剪力墙塔楼的结构，称为大底盘大空间剪力墙一个或多个剪力墙塔楼的结构，称为大底盘大空间剪力墙结构，是高层商住楼的一种广泛应用的结构体系结构，是高层商住楼的一种广泛应用的结构体系 三、筒体结构三、筒体结构 将房屋的剪力墙集中到房屋的外部或内部组成一个竖向、将房屋的剪力墙集中到房屋的外部或内部组成一个竖向、悬臂的封闭箱体时，可以大大提高房屋的整体空间受力性悬臂的封闭箱体时，可以大大提高房屋的整体空间受力性能和抗侧移能力，这种封闭的箱体称为筒体能和抗侧移能力，这种封闭的