结构的基本体系20090922.pptx

结构的基本体系v建筑结构建筑结构 是由许多结构构件组成的一个结构体系。是由许多结构构件组成的一个结构体系。结结构构体体系系水平体系水平体系楼盖和屋盖结构楼盖和屋盖结构（板、梁、板、梁、拉压杆）拉压杆）竖向体系竖向体系竖向承重结构竖向承重结构（柱、墙、柱、墙、筒体）筒体）基础体系基础体系(1)(1)在竖向，它通过构件的弯曲承在竖向，它通过构件的弯曲承受楼面或屋面的竖向荷载，受楼面或屋面的竖向荷载，并把它传递给竖向结构分体系，并把它传递给竖向结构分体系，(2)(2)在水平方向，它起隔板和支承在水平方向，它起隔板和支承竖向构件的作用，并保持竖向构件的作用，并保持 竖向构竖向构件的稳定。件的稳定。(1)(1)在竖向，承受由水平分体系传来在竖向，承受由水平分体系传来的全部荷载并把它们的全部荷载并把它们 传递给基础，传递给基础，(2)(2)在水平方向，抵抗水平作用力，在水平方向，抵抗水平作用力，如风荷裁、水平地震作用等。如风荷裁、水平地震作用等。基本的竖向分体系主要有框架体系、基本的竖向分体系主要有框架体系、墙体系和井筒体系。墙体系和井筒体系。板梁体系-梁板-梁体系交叉梁交叉梁斜直梁斜直梁平面曲梁平面曲梁板单向板与双向板单向板与双向板四边支承与四角支承双向板四边支承与四角支承双向板板的塑性铰线板的塑性铰线钢筋混凝土板钢筋混凝土板-梁体系的构件截面尺寸的估算梁体系的构件截面尺寸的估算板梁体系楼盖型式板梁体系楼盖型式楼盖是建筑结构的主要组成部分，常采用钢筋混凝土结构。楼盖是建筑结构的主要组成部分，常采用钢筋混凝土结构。按照按照施工方法施工方法不同楼盖可分为：不同楼盖可分为：现浇式楼盖、装配式楼盖和装配整体式楼盖。现浇式楼盖、装配式楼盖和装配整体式楼盖。按按受力特点受力特点的不同，楼盖可分为：的不同，楼盖可分为：肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖等。肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖等。板板梁梁体体系系楼楼盖盖结结构构型型式式肋梁楼盖、井式楼盖和无梁楼盖肋梁楼盖、井式楼盖和无梁楼盖井式楼盖井式楼盖密肋楼盖截面密肋楼盖截面预制钢筋混凝土楼盖预制钢筋混凝土楼盖-预制板预制板预制钢筋混凝土楼盖预制钢筋混凝土楼盖预制梁预制梁无梁楼盖无梁楼盖无柱帽平板无柱帽平板有柱帽平板有柱帽平板桁架结构桁架结构桁架结构的型式桁架结构的型式桁架结构的型式桁架结构的型式屋架结构的选型与布置v房屋的用途、建筑造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材料的供应、房屋的用途、建筑造型、屋面防水构造、屋架的跨度、结构材料的供应、施工技术等。施工技术等。v屋架的受力：抛物线，折线形，梯形，三角形屋架的受力：抛物线，折线形，梯形，三角形v屋面防水构造：屋面排水坡度屋面防水构造：屋面排水坡度v材料的耐久性及使用环境：混凝土、木、钢材料的耐久性及使用环境：混凝土、木、钢v屋架结构的跨度：屋架结构的跨度：18m18m以下，混凝土以下，混凝土-钢组合屋架钢组合屋架 18m-36m18m-36m，预应力混凝土屋架，预应力混凝土屋架 36m36m以上，钢屋架以上，钢屋架屋架结构的选型屋架结构的选型屋架结构的布置屋架结构的布置：跨度（：跨度（3m模数）、间距（模数）、间距（6m,7.5m,9m,12m）、支座）、支座屋架结构的支撑屋架结构的支撑：网架结构网架结构-许多杆件按照一定规律组成的结构许多杆件按照一定规律组成的结构平板网架的结构形式平板网架的结构形式角锥体系网架角锥体系网架网架结构的支承方式和受力特点网架结构的支承方式和受力特点周边支承方式和受力特点周边支承方式和受力特点四点或多点支承方式和受力特点四点或多点支承方式和受力特点网架结构选型的影响因素网架结构选型的影响因素：建筑造型、建筑平面形状、跨建筑造型、建筑平面形状、跨度、支承方式、荷载的形式及度、支承方式、荷载的形式及大小、屋面构造材料大小、屋面构造材料平板网架的主要尺寸v(1)(1)平板网架的高跨比一般可取：平板网架的高跨比一般可取：跨度小于30m时，约为1/10-1/13；跨度30m-60m时，约为1/12-1/16，跨度大于60m时，约为1/14-1/20v(2)(2)平板网架网格尺寸与网架短向跨度比一般可取，平板网架网格尺寸与网架短向跨度比一般可取，跨度小于30m时，约为1/8-1/12，跨度30-60m时，约为1/11-1/14，跨度大于60 m时，约为I/13-1/18。网架节点做法常用的网架杆件有钢管常用的网架杆件有钢管和角钢两种。钢管一般和角钢两种。钢管一般直径直径70-160mm70-160mm，管壁厚，管壁厚1.5mm-10mm1.5mm-10mm。钢管的受力性能比角纲钢管的受力性能比角纲更为合理，并能取得更更为合理，并能取得更加经济的效果加经济的效果(钢管网架钢管网架一般可比角钢网架节约一般可比角钢网架节约钢材钢材3030-40-40)，因而，因而它的应用更为广泛。对它的应用更为广泛。对于形式比较简单、平面于形式比较简单、平面尺寸较小的网架，则可尺寸较小的网架，则可采用角钢作为杆件。采用角钢作为杆件。在平板网架的节点在平板网架的节点上汇交了很多杆件，一上汇交了很多杆件，一般有般有1010跟左右，呈立体跟左右，呈立体几何关系。几何关系。网架支座网架支座v成都王府井商城菠萝球网架网架工程 中国龙广告网架网架膜结构水立方的膜结构水立方的膜结构竖向体系竖向体系竖竖向体系向体系单层单层厂房厂房多多层层房屋房屋高高层层房屋房屋砖砖混混结结构构横横墙墙承重承重纵墙纵墙承重承重纵纵、横、横墙墙承重承重内框架承重内框架承重结结构构框架框架结结构构剪力剪力墙结墙结构构框架框架-剪力剪力墙结墙结构构框架框架结结构构筒体筒体结结构构框架框架-筒体筒体结结构构框架框架-桁架桁架结结构构结构竖向体系结构竖向体系单层房屋单层厂房排架结构形式单层厂房排架结构形式墙体系砌体结构2.1 横墙承重方案横墙承重方案荷载的主要传递路线为：荷载的主要传递路线为：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载横墙横墙基础基础地基地基2.1 横墙承重方案横墙承重方案横墙承重体系特点：1.横墙为承重墙，间距较小（34.5m），结构整体性好，空间刚度大，有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。2.纵墙作为围护、隔断墙，其设置门窗洞口的限制较少，纵墙立面处理比较灵活，可保证横墙的侧向稳定。3.楼 盖 的 材 料 用 量 较 少，但 墙 体 的 用 料 较 多，施 工 方 便。-适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办公楼等。2.2 纵墙承重方案纵墙承重方案荷载的主要传递路线为：荷载的主要传递路线为：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载纵墙纵墙基础基础地基地基2.2 纵墙承重方案纵墙承重方案纵墙承重体系特点：纵墙承重体系特点：1.1.纵墙为承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距纵墙为承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。2.2.横墙为自承重墙，可保证纵墙的侧向稳定和房屋横墙为自承重墙，可保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度，房屋的划分比较灵活。的整体刚度，房屋的划分比较灵活。3.3.楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。2.3 纵横墙承重方案纵横墙承重方案屋(楼)面荷载一部分由纵墙承重，另一部分由横墙承重。纵墙其荷载的主要传递路线为：屋（楼）面荷载 基础地基 横墙纵横墙承重体系特点：纵横墙承重体系特点：兼有横墙和纵横墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间兼有横墙和纵横墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间刚度较好。刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。荷载在内框架承重方案房屋中的传递路线为：荷载在内框架承重方案房屋中的传递路线为：（梁）（梁）外墙外墙 屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 基础基础地基地基 梁梁 框架柱框架柱2.4 2.4 内框架承重方案内框架承重方案2.4 2.4 内框架承重方案内框架承重方案内框架承重体系特点：内框架承重体系特点：1.1.室内空间较大，梁的跨度并不相应增大；室内空间较大，梁的跨度并不相应增大；2.2.由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差；由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差；3.3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产 生不均匀的竖向变形；生不均匀的竖向变形；4.4.框架和墙的变形性能相差较大，在地震时易由于变形框架和墙的变形性能相差较大，在地震时易由于变形 不协调而破坏。不协调而破坏。2.5 混合承重方案混合承重方案内框架承重体系与其他体系相结合就成为混合承重体系混合承重体系混合承重体系 2.6 2.6 底层框架承重方案底层框架承重方案v竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 上层墙体上层墙体 墙梁墙梁 框架柱框架柱 基础基础 地基地基v底层框架承重体系特点：底层框架承重体系特点：1.1.底层使用空间较大，梁的尺度并底层使用空间较大，梁的尺度并不相应增大不相应增大 2.2.由于底层墙体较少，沿房屋高度由于底层墙体较少，沿房屋高度方向，结构空间刚度将发生变化；方向，结构空间刚度将发生变化；3.3.经过合理设计，可获得使用和抗经过合理设计，可获得使用和抗震性能较好的底层框架结构体系，震性能较好的底层框架结构体系，实现强柱弱梁的目标。实现强柱弱梁的目标。适用于上部住宅底层商店适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。或车库类房屋。高层建筑结构体系高层建筑结构体系框架框架框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系剪力墙结构体系框架一剪力墙结构体系框架一剪力墙结构体系框架一剪力墙结构体系框架一剪力墙结构体系框支剪力墙结构体系框支剪力墙结构体系框支剪力墙结构体系框支剪力墙结构体系筒体结构筒体结构筒体结构筒体结构框架框架v 框架是由柱和梁连结而成的。框架是由柱和梁连结而成的。v框架结构体系一般由纵向框架和横框架结构体系一般由纵向框架和横向框架所组成，框架既承受竖向荷向框架所组成，框架既承受竖向荷载，又承受两个方向上的水平荷载。载，又承受两个方向上的水平荷载。v框架结构具有布置灵活、造型活泼框架结构具有布置灵活、造型活泼等优点，容易满足建筑布置和使用等优点，容易满足建筑布置和使用功能的多种要求。功能的多种要求。v框架结构可通过合理设计，使之具框架结构可通过合理设计，使之具有良好的延性，设计成为有良好的延性，设计成为“延性框延性框架架”。在地震作用下，这种延性框。在地震作用下，这种延性框架的抗震性能比较好。架的抗震性能比较好。框架平面布置框架平面布置-2-2框架结构的平面布置框架结构的平面布置框架平面布置框架平面布置剪力墙剪力墙结构体系结构体系 v剪力剪力墙墙是一片既高又宽，但厚度相对较薄的墙体。是一片既高又宽，但厚度相对较薄的墙体。v剪力墙结构体系是利用建筑物的外墙和永久性隔墙承重的结构。剪剪力墙结构体系是利用建筑物的外墙和永久性隔墙承重的结构。剪力墙既承受竖向荷载又承受水平荷载。竖向荷载由楼盖直接传到墙力墙既承受竖向荷载又承受水平荷载。竖向荷载由楼盖直接传到墙上，因此剪力墙的间距取决于板的跨度。剪力墙的间距一般为上，因此剪力墙的间距取决于板的跨度。剪力墙的间距一般为3-8m3-8m，适用于要求较小开间的建筑。，适用于要求较小开间的建筑。v剪力墙主要承受作用在墙身平面内的水平力。剪力墙应有足够的承剪力墙主要承受作用在墙身平面内的水平力。剪力墙应有足够的承载能力和刚度，有抗震要求的，还应有足够的延性。剪力墙结构中，载能力和刚度，有抗震要求的，还应有足够的延性。剪力墙结构中，剪力墙应拉通对直，贯通全高。剪力墙应拉通对直，贯通全高。剪力墙的厚度一般不应小于楼层高度剪力墙的厚度一般不应小于楼层高度的的1/251/25，且不应小于，且不应小于140mm140mm；按一；按一级抗震等级设计时不应小于楼层高级抗震等级设计时不应小于楼层高度的度的l/20l/20，且不应小于，且不应小于160mm160mm。剪力墙的类型剪力墙的类型剪力墙剪力墙结构结构平面布置平面布置-1-1剪力墙剪力墙结构结构平面布置平面布置-2-2剪力墙剪力墙结构结构平面布置平面布置-3-3框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系基本概念基本概念v框架框架-剪力墙结构体系将框架和剪力墙结合起来，融为剪力墙结构体系将框架和剪力墙结合起来，融为一体。取长补短，使整个结构的抗侧刚度适当，并能一体。取长补短，使整个结构的抗侧刚度适当，并能根据水平荷载的大小提供足够而不过分的承载力。此根据水平荷载的大小提供足够而不过分的承载力。此外，剪力墙的布置还可结合建筑功能分区对使用空间外，剪力墙的布置还可结合建筑功能分区对使用空间的要求一并考虑。的要求一并考虑。v框架框架-剪力墙结构的布置主要是剪力墙的数量及位置问剪力墙结构的布置主要是剪力墙的数量及位置问题。题。剪力墙的布置原则剪力墙的布置原则 1 1 房屋的纵横两个方向都应该布置剪力墙，且应对称布置，提房屋的纵横两个方向都应该布置剪力墙，且应对称布置，提高结构的抗扭能力。高结构的抗扭能力。2 2 剪力墙在平面布置上应力求均匀、对称。剪力墙在平面布置上应力求均匀、对称。横向剪力墙宜布置在房屋的平面形状变化处、刚度变化处，横向剪力墙宜布置在房屋的平面形状变化处、刚度变化处，靠近结构区段的两端，楼电梯间以及恒载较大的地方。靠近结构区段的两端，楼电梯间以及恒载较大的地方。纵向剪力墙也应布置在房屋的端部附近。纵向剪力墙也应布置在房屋的端部附近。3 3 剪力墙在经向布置上最好是贯通于整个房屋的全高，当底层剪力墙在经向布置上最好是贯通于整个房屋的全高，当底层需要大房间，致使部分剪力墙不能伸入底层时，需要采取补需要大房间，致使部分剪力墙不能伸入底层时，需要采取补强措施以免使房屋的刚度产生突变。强措施以免使房屋的刚度产生突变。4 4 为了取得较大的纵横向抗侧刚度，纵、横剪力墙最好能连成为了取得较大的纵横向抗侧刚度，纵、横剪力墙最好能连成一体。一体。5 5 剪力墙的中心线应与框架梁柱中心线相重合，任何情况下，剪力墙的中心线应与框架梁柱中心线相重合，任何情况下，剪力墙轴线离框架中线的距离，不宜大于柱子宽度的剪力墙轴线离框架中线的距离，不宜大于柱子宽度的1/41/4。6 6 同一轴线上两片纵向剪力墙的间距不宜过大。因为墙体平面同一轴线上两片纵向剪力墙的间距不宜过大。因为墙体平面内的刚度大，对其间被约束框架自由伸缩变形的限制作用强。内的刚度大，对其间被约束框架自由伸缩变形的限制作用强。框架框架-剪力墙结构剪力墙结构-3-3水平荷载下的侧移曲线水平荷载下的侧移曲线框支剪力墙结构框支剪力墙结构筒体结构筒体结构框架框架-核心筒结构体系核心筒结构体系筒体结构体系筒体结构体系 v 筒体结构体系是指由核心筒和框筒等单元所组成的承筒体结构体系是指由核心筒和框筒等单元所组成的承重结构体系，包括框筒结构，筒中筒结构，框架核心重结构体系，包括框筒结构，筒中筒结构，框架核心筒结构，多重筒结构，成束筒结构等。筒结构，多重筒结构，成束筒结构等。一般由电梯间与设备管线井道周围的钢一般由电梯间与设备管线井道周围的钢筋混凝土墙所组成。筋混凝土墙所组成。其水平截面为箱其水平截面为箱形，犹如一个底端固定，顶端自由，竖形，犹如一个底端固定，顶端自由，竖向放置的薄壁筒，它既可承受竖向荷载向放置的薄壁筒，它既可承受竖向荷载又可承受水平力作用。又可承受水平力作用。核心筒筒体结构的分类 1 1、框筒、框筒 由布置在房屋四周的密集立柱与高跨比很大的窗间梁所由布置在房屋四周的密集立柱与高跨比很大的窗间梁所组成的一个多孔筒体。简言之由密柱深梁框架围成的筒组成的一个多孔筒体。简言之由密柱深梁框架围成的筒体称为框架体称为框架-筒体结构，简称框筒。筒体结构，简称框筒。筒体结构的布置筒体结构的布置筒体结构的分类2 2筒中筒结构筒中筒结构 当把框筒结构与核心筒结构结合在一起时，便形成了筒当把框筒结构与核心筒结构结合在一起时，便形成了筒中筒结构。筒中筒结构平面可以为矩形、正方形、圆形、中筒结构。筒中筒结构平面可以为矩形、正方形、圆形、三角形或其它形状。筒中筒结构应在立面布置时注意高宽三角形或其它形状。筒中筒结构应在立面布置时注意高宽比，一般要求比，一般要求H/BH/B4 4。以充分发挥外框筒边缘框架的抗倾。以充分发挥外框筒边缘框架的抗倾覆作用。覆作用。3 3框架核心筒结构框架核心筒结构 筒中筒结构外部柱较密，常常不能满足建筑功能上的筒中筒结构外部柱较密，常常不能满足建筑功能上的 要求。有时建筑布置上要求外部柱距在要求。有时建筑布置上要求外部柱距在4 4、5m5m左右或左右或 更大。这时、外部周边柱子已不能形成筒的工作状更大。这时、外部周边柱子已不能形成筒的工作状 态，而相当于框架的作用，即成为框架核心筒结构。态，而相当于框架的作用，即成为框架核心筒结构。筒体结构的分类4 4成束筒结构成束筒结构 当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至于框筒结构或筒中筒结构无法满足抗侧刚于框筒结构或筒中筒结构无法满足抗侧刚度要度要求时，可采用成束筒结构求时，可采用成束筒结构(也称组合筒或模数筒也称组合筒或模数筒)。5多重筒结构多重筒结构 筒体结构的布置筒体结构的布置高层建筑结构的其它形式悬挂式结构是以核心筒、刚架、拱等作为主要承重结构悬挂式结构是以核心筒、刚架、拱等作为主要承重结构。悬挂式结构悬挂式结构竖向桁架结构竖向桁架结构l桁架结构具有很桁架结构具有很大的刚度，能够大的刚度，能够充分利用材料强充分利用材料强度，因而在桥梁度，因而在桥梁结构中得到了广结构中得到了广泛的应用。泛的应用。巨型框架结构v可以说是把一般可以说是把一般框架按照模型相框架按照模型相似原理比例放大似原理比例放大而成，与一般框而成，与一般框架的杆件为实腹架的杆件为实腹截面不同，巨型截面不同，巨型框架的梁和柱都框架的梁和柱都是立体杆件是立体杆件。高层建筑设计的主要特点高层建筑设计的主要特点水平荷载起控制作用水平荷载起控制作用高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则1、高层建筑结构平面布置高层建筑结构平面布置 高层建筑一般可设计成矩形、方形、圆形、高层建筑一般可设计成矩形、方形、圆形、Y Y形、形、L L形、十字形、井字形、十字形、井字形等。形等。从抗风的角度看，从抗风的角度看，具有圆形、椭圆形等流线形周边的建筑物所受到的具有圆形、椭圆形等流线形周边的建筑物所受到的风荷载较小。风荷载较小。从抗震的角度看，从抗震的角度看，平面对称、结构抗侧刚度均匀、平面长宽比较接近，平面对称、结构抗侧刚度均匀、平面长宽比较接近，则其抗震性能较好。对于有抗震设防要求的高层建筑，其平面布置应考则其抗震性能较好。对于有抗震设防要求的高层建筑，其平面布置应考虑下列要求：虑下列要求：1 1）平面宜简单、规则、对称。尽量减小偏心，宜使结构）平面宜简单、规则、对称。尽量减小偏心，宜使结构 平面和抗侧刚度均匀对称，否则要考虑其不利影响。平面和抗侧刚度均匀对称，否则要考虑其不利影响。2 2）平面长度）平面长度L L不宜过长。不宜过长。3 3）在结构单元的两端或拐角部位尽量避免设置楼梯间和）在结构单元的两端或拐角部位尽量避免设置楼梯间和 电梯间。电梯间。平面布置平面布置竖向布置2 2、层建筑结构竖向布置、层建筑结构竖向布置 高层建筑结构沿竖向布置的强度和刚度宜均匀、连续、无突变，高层建筑结构沿竖向布置的强度和刚度宜均匀、连续、无突变，避免错层和局部夹层。同一层的楼而应尽量设置在同一标高处。避免错层和局部夹层。同一层的楼而应尽量设置在同一标高处。地震区高层建筑的立面要求采用矩形、梯形、三角形等均匀变化地震区高层建筑的立面要求采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状。的几何形状。高宽比值房屋的高宽比值房屋的高宽比值 增加建筑的平面宽度对减少建筑物的侧向位移是有利的。增加建筑的平面宽度对减少建筑物的侧向位移是有利的。我国对房屋高宽比的要求是按结构体系和地震烈度区分的。我国对房屋高宽比的要求是按结构体系和地震烈度区分的。高层规程高层规程中规定，高层建筑结构的高宽比一般不宜超过表中规定，高层建筑结构的高宽比一般不宜超过表2-52-5中的限中的限值。值。变形缝变形缝有伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。有伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。高层建筑应优先考虑通过调整个面形状和尺寸、采用构造和施工措高层建筑应优先考虑通过调整个面形状和尺寸、采用构造和施工措施尽可能不设防震缝、沉降暖和仲缩缝、以提高整个建筑的整体性。施尽可能不设防震缝、沉降暖和仲缩缝、以提高整个建筑的整体性。高层建筑结构的适用高度