钢筋砼结构体系.ppt
东北财经大学建设管理学院 张建新,建 筑 结 构 概 论,第6章 钢筋混凝土结构体系,1,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1 建筑结构型式综述6.2 框架结构6.3 框架剪力墙与剪力墙结构6.4 筒体结构6.5 排架结构,点击直接进入,2,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1 建筑结构型式综述,6.1.1 常见的建筑结构型式,承重墙结构,框架结构,剪力墙结构,框剪结构,筒体结构,空间结构,3,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,2023/10/26,4,桁架结构,拱结构,悬索结构,轴心受力,空间受力,杆件系统,框架、排架,薄壁结构,梁板结构,主要受力,网架结构,上一页,下一页,5,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,刚架结构,伸臂梁结构,6,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,7,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.2 确定建筑结构型式的原则,交叉拱,悬索,基础拉杆,倒V型支架,美国雷里竞技馆,悬索结构和拱式结构的组合,8,2023/10/26,延性,构件、结构或截面在破坏前有较大的变形及明显的破坏征兆；宏观表现：挠度、倾斜、裂缝,脆性,与延性相反的性质；宏观表现：突然断裂、失稳、坍塌,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,一种设计思路，不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括分析，采取相应的措施，包括：安全度、力学、材料、荷载、地震、施工、使用等的概念。,9,2023/10/26,构件刚度,构件刚度是指结构构件抵抗其自身变形的能力；,整体刚度,结构整体刚度设计是结构设计的基本工作之一；整体刚度是指整体结构抵抗变形的能力，主要表现为抵抗风、地震等侧向作用的能力；,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,10,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,随着建筑物高度的增加，侧向作用逐步成为主要影响因素，对结构抗侧移刚度要求越来越高；多层建筑物的侧向变形以剪切为主，变形量小；高层建筑物的侧向变形以弯曲为主，变形量大；,低层、多层建筑,剪切变形,侧向作用,高层建筑,侧向作用,侧向弯曲,11,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.3 结构的概念设计,尺度均衡的体型有利于抵抗侧向作用立面形体与组合结构立面变化应尽量均匀,平面形体与组合,建筑物的形心与质心重合，侧向作用下建筑物侧向变形,对称形体,侧向作用,建筑物的形心与质心不重合，侧向作用下建筑物发生扭转变形,设缝将建筑物分开，使其产生侧向变形,非对称形体,侧向作用,侧向作用,13,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（1）多层建筑与高层建筑,我国高层建筑混凝土结构技术规程（高规）规定10层及10层以上、或房屋高度超过28m的混凝土结构高层民用建筑物称为高层建筑；在多层建筑结构中，影响结构内力的主要荷载是竖向荷载，在结构变形方面主要考虑竖向荷载作用下的挠度；高层建筑结构受力特点与多层建筑结构的主要区别，是侧向力成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素；,14,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（1）多层建筑结构与高层建筑结构,高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系；钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为A级、B级（B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严）；,详见表格,2023/10/26,15,上一页,下一页,16,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.1.4 建筑的结构选型,（2）大跨度建筑结构,跨度是建筑空间的基本性能之一，梁是最常见的形成跨度的构件，当跨度达到一定程度后，普通的平面结构难于成为合理的选择，而多采用各种空间结构体系；常见的大跨度建筑结构型式有刚架结构、桁架结构、拱式结构、薄壳结构、网架结构、悬索结构和薄膜结构等；大跨度建筑应尽量采用轻质高强的建筑材料，钢结构是大跨度建筑结构常采用的建筑材料；,返回目录,17,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2 框架结构,6.2.1 框架结构概述,由梁（水平构件）和柱（竖向构件）刚性连接而成的骨架结构体系，既承担竖向荷载，又承担水平荷载,主梁,连系梁,柱,板,（1）框架结构的组成,18,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.1 框架结构概述,结构强度高，自重轻，整体性和抗震性能较好；建筑平面布置灵活，可提供较大的建筑空间，也可构成丰富多变的立面造型，使用广泛；框架体系的抗侧刚度较弱，在水平荷载的作用下侧向变形较大，建筑高度受到一定的限制（通常10层）；,（2）框架结构的分类,按照施工方法分为：现浇式、装配式、装配整体式,（3）框架结构的特点,应用广泛，主要应用于多层工业、民用建筑，如厂房、仓库、商场、办公楼、住宅等；,（4）框架结构的应用,19,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.2 框架结构的布置,（1）柱网布置,方式：等跨布置、不等跨布置柱网尺寸一般为69m柱网尽量布置在建筑纵横隔墙的交叉点上柱网布置尽量简单规则，方便施工,（2）承重框架的布置,横向框架承重纵向框架承重混合承重,示意图,横向框架承重,纵向框架承重,混合承重,上一页,下一页,21,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.3 框架结构的主要荷载及传递途径,22,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.4 框架结构的计算简图,单榀框架,框架计算简图,垂直荷载M图,垂直荷载作用下的M图,垂直荷载作用下的V、N图,水平荷载作用下的M图,水平荷载作用下的V、N图,上一页,下一页,剪力V,轴力N,轴力N,剪力V,24,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.5 框架结构的设计要求,（1）主要设计原则,框架结构的开间、进深、层高等尺寸尽量减少规格，以利于生产工业化；根据抗震等级采取相应的抗震及构造设计，地震区宜优选现浇框架结构体系，符合“强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆、强压弱拉”的框架抗震设计要求；保证框架结构构件和节点的刚度，以及结构的平面内受力；,25,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.2.5 框架结构的设计要求,（2）设计及构造要点,框架梁按矩形截面计算；框架柱的截面尺寸应符合规范剪压比、轴压比（抗震框架）等方面的要求，并宜采用正方形对称配筋；高层建筑宜采用纵横双向布置的框架体系；框架结构中的墙体属于填充墙体，墙体既要与框架可靠相连，又要避免连接过密形成整体工作；框架结构中的节点应满足刚度要求，对于必要区域应进行箍筋加密；,框架梁节点,上一页,下一页,框架梁详图,220,220,222,222,220,218,KL1(3)200 x400,220,8100/200(2),220,222,222,220,218,8100,8100,8200,上一页,下一页,框架柱节点一,上一页,下一页,框架柱节点二,上一页,下一页,框架柱箍筋加密,返回目录,上一页,31,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3 框架-剪力墙与剪力墙结构,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（1）框-剪结构的组成及特点,将框架和剪力墙结合，组成框架-剪力墙结构体系；既能提供较大灵活的建筑空间，又具有良好的抗震性能，应用广泛（如多高层办公楼、住宅等）；,框 架,剪力墙,32,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（2）框-剪结构的受力及变形特点,框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的结构体系，剪力墙是结构体系中主要的抗侧力构件；框架以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分的水平荷载；,剪力墙犹如悬臂杆，受侧力变形曲线以弯曲为主；水平荷载作用下，楼盖可视为一根水平深梁；,33,2023/10/26,剪力墙的受侧力变形以弯曲为主,框架的受侧力变形以剪切为主,框架、剪力墙协同工作的变形曲线呈现弯剪型特征,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（2）框-剪结构的受力及变形特点,协同工作变形,墙系自由变形,框架系自由变形,2023/10/26,34,框架-剪力墙结构铰接体系计算图,上一页,下一页,2023/10/26,35,框架-剪力墙结构刚接体系计算图,上一页,下一页,36,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3 框架-剪力墙与剪力墙结构,6.3.1 框架剪力墙结构体系,（3）剪力墙的布置,布置原则 均匀、分散；对称、周边；,恒载较大处建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围房屋各区段的两端或周边剪力墙的间距宜4倍的建筑物宽度（现浇楼盖）若楼板有较大洞口，剪力墙的间距予以减小,利于提高建筑的整体刚度,保证刚度的均匀性，有效抵抗建筑物在地震作用下的扭转效应,常见的布置部位,37,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,剪力墙作为竖向承重结构的结构体系；剪力墙既承受竖向、水平荷载，同时又起围护和分隔作用；,（1）剪力墙结构的组成,38,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,（2）剪力墙结构的特点及应用,剪力墙集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理的利用了结构材料；结构整体性好，抗侧刚度大，侧向变形小，适于高层建筑；抗震性能好，适于抗震要求较高的建筑；由于墙片的约束，内部空间划分狭小，不利于形成开敞性的空间，适于隔墙较多的高层住宅、公寓和旅馆建筑等；对于下部设置大空间公共设施的高层建筑，可以使用框支剪力墙结构体系；,上部标准层采用剪力墙，底层大空间采用框架的结构体系，这种结构体系抗震性能稍差,39,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.3.2 剪力墙结构体系,（3）剪力墙结构的受力特点,剪力墙结构体系中的墙体既承受重力荷载，又承受水平荷载；剪力墙犹如底部嵌固于基础的直立悬臂深梁，受到压、弯、剪复合受力状态；随着墙体上开洞方式、开洞大小的不同，可以划分不同类型的剪力墙，并具有不同的受力状态和特点；剪力墙结构体系分为：整体墙、小开口整体墙、联肢墙、壁式框架等类型；,示意图,2023/10/26,40,上一页,下一页,整体墙,小开口整体墙,联肢墙,壁式框架,剪力墙结构的分类,返回目录,41,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.4 筒体结构,6.4.1 筒体体系,筒体结构是由一个或多个筒体作为承重结构的高层建筑体系；筒体可以是由剪力墙构成的薄壁筒、或由密排柱及深群梁组成的框筒；筒体结构的形式：单筒、筒中筒、组合(成束)筒、桁架筒等；,剪力墙构成的薄壁筒,密排柱及深群梁组成的框筒,示意图,桁架筒体系,成束筒体系,筒中筒体系,43,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.4.2 框架筒体体系,由若干个框架和筒体共同承重的结构体系,类型：框架和实腹筒体、框架和空腹筒体,返回目录,44,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5 排架结构,6.5.1 排架结构的组成,排架结构是单层厂房中最普遍的一种结构形式；常用于一些机器设备较重，且轮廓尺寸较大的厂房；,吊车梁,排架柱,独立基础,屋架,吊车,排架承重结构由屋架或屋面梁、柱和基础组成,45,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,柱网布置即为确定跨度和柱距。,（1）柱网布置,柱网布置既是确定柱的位置，也是确定屋面板、屋架和吊车梁等构件尺寸(跨度)的依据，并涉及结构构件的布置。,跨度,柱距,抗风柱,排架柱,46,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,下弦水平支撑,上弦水平支撑,垂直支撑,水平系杆,下弦水平支撑：防止下弦振颤；并提高建筑物整体刚度；传递并分布水平荷载,上弦横向水平支撑：增强屋架上弦的稳定性；传递山墙抗风柱传来的纵向水平荷载；增强屋面结构的纵向刚度,纵向垂直支撑与系杆：保证屋架安装与使用的整体稳定性；减小下弦的振颤,47,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.2 排架结构的布置,作用:提高厂房纵向刚度和稳定性,48,2023/10/26,主要竖向荷载：结构自重、屋面活荷载、雪荷载、吊车竖向荷载,（1）竖向荷载,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.3 排架结构的主要荷载和传递途径,屋面荷载,吊车荷载,排架示意图,（2）水平作用,主要水平作用：吊车水平荷载、风荷载、地震作用,风荷载,排架结构竖向荷载的传递,屋面结构,排架柱,基础,地基,吊车梁,墙体重量,墙梁,连系梁,基础梁,吊车,屋面荷载,荷载传递,吊车荷载,排架结构水平荷载的传递,吊车梁,排架柱,基础,地基,柱间支撑,吊车水平荷载,抗风柱,纵墙墙梁,风荷载,横向,纵向,风荷载,吊车荷载,吊 车,52,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.4 排架结构的计算简图,柱与屋架或屋面梁为铰接、与基础为刚接横梁为没有轴向变形的刚性杆,铰接,刚接,排架计算简图,53,2023/10/26,第6章 钢筋混凝土结构体系,6.5.5 排架柱,风荷载,柱自重,吊车垂直荷载,屋盖集中风载,屋盖自重,吊车梁自重,围护自重,排架柱计算简图,吊车水平荷载,54,2023/10/26,6.5.6 屋架及屋面,本章结束,第6章 钢筋混凝土结构体系,大型屋面板,55,2023/10/26,56,2023/10/26,57,2023/10/26,？,58,2023/10/26,59,2023/10/26,60,2023/10/26,61,2023/10/26,62,2023/10/26,63,2023/10/26,64,2023/10/26,65,2023/10/26,66,2023/10/26,67,2023/10/26,68,2023/10/26,69,2023/10/26,70,2023/10/26,71,2023/10/26,72,2023/10/26,73,2023/10/26,74,2023/10/26,75,2023/10/26,76,2023/10/26,77,2023/10/26,78,2023/10/26,79,2023/10/26,80,2023/10/26,81,2023/10/26,82,2023/10/26,83,2023/10/26,84,2023/10/26,85,2023/10/26,86,2023/10/26,87,2023/10/26,88,2023/10/26,89,2023/10/26,90,2023/10/26,
