1、学习目标学习目标 （1）了解单向板肋梁楼盖的结构布置方案及设计步骤。 （2）理解塑性内力重分布的基本原理及塑性铰、 弯矩调幅、内力包络图等基本概念。 （3）掌握单向板楼盖主梁、次梁、板的内力计算、截面设计方法及配筋构造要求。 （4）了解双向板按弹性理论的内力计算方法和配筋构造要求。 （5）了解板式楼梯、梁式楼梯的应用范围及受力特点，掌握板式楼梯的计算方法和配筋构造。 （6）熟悉雨篷这种悬挑构件的截面设计特点及构造要求。模块模块8 8 多层及高层建筑钢筋混凝土结构多层及高层建筑钢筋混凝土结构模块模块8 8 多层及高层建筑钢筋混凝土结构多层及高层建筑钢筋混凝土结构8.1 高层建筑结构体系8.2框
2、架 结 构8.3剪力墙结构8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系1.1.高层建筑结构的特点高层建筑结构的特点8.1.1 高层建筑结构的特点及常用结构体系 （1）从城市规划的角度看，高层建筑比多层建筑节约用地，即以较小的占地面积获得更多的建筑面积，可有效解决城市用地紧张和地价高涨的问题。 （2）在建筑面积与建设场地面积比值相同的情况下，建造高层建筑可以提供更多的空闲场地作为绿化和休闲场地，有利于环境的美化。 （3）高层建筑结构的分析和设计比一般的房屋结构要复杂得多，水平荷载是高层建筑结构设计的主要控制因素。 （4）高层建筑的竖向交通、防火、供水、供电和地下室等设施的建造都为施工增加了难
3、度，结构材料及公共建筑面积的增多，都使高层建筑的工程造价较高，运行成本较大。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系2.2.高层建筑的常用结构体系高层建筑的常用结构体系1 1）框架结构体系）框架结构体系 框架结构是由梁、板、柱及基础组成的，如图8-1所示。横梁和立柱的节点通常为刚节点，个别情况下做成半铰节点。梁、柱交接点处的框架节点通常为刚性节点，柱底一般为固定支座图8-1 框架结构8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系 框架结构具有建筑平面布置灵活，易于满足建筑物较大空间的使用要求，在竖向荷载作用下的承载力较高、结构自重较轻的特点。因此，其广泛应用于多层工业厂房及多高层办公
4、楼、住宅、医院、旅馆、教学楼等。 框架结构是竖向承重体系，在水平荷载作用下其侧向刚度小、水平位移较大，因此使用高度受到限制。框架结构的适用高度为615层，非地震区可建到1520层。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系2 2）剪力墙结构体系）剪力墙结构体系 由钢筋混凝土墙体构成的承重体系称为剪力墙结构，如图8-2所示，剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙。一般情况下，剪力墙结构楼盖内不设梁，采用现浇楼板直接支承在钢筋混凝土墙上，剪力墙既承受水平荷载作用，又承受全部的竖向荷载作用，同时起分隔作用图8-2 剪力墙结构8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系3 3）框架）框架剪力墙结构
5、体系剪力墙结构体系 框架结构的侧向刚度差，在水平荷载作用下侧移较大，但它具有平面布置灵活、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构的抗侧力刚度大，对承受水平荷载有利，但间距小，平面布置不灵活。把框架和剪力墙两者结合起来，即在框架结构中设置适当数量的剪力墙，就构成了框架-剪力墙结构体系，如图8-3所示。图8-3 框架-剪力墙结构8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系4 4）筒体结构体系）筒体结构体系 筒体结构体系是由剪力墙结构体系和框架-剪力墙结构体系演变发展而来的，是将剪力墙或密柱框架（框筒）围合成侧向刚度更大的筒状结构，以筒体承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。它将剪力墙集中到房屋的内部
6、或外围，形成空间封闭筒体，使结构体系既有较大的抗侧力刚度，又获得较大的使用空间，使建筑平面设计更加灵活。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系 根据开孔的多少，筒体结构有空腹筒和实腹筒之分，如图8-4所示。图8-4 筒体结构8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系 筒体结构由于具有更大的侧向刚度、较大的内部空间及灵活的平面设计，因此一般常用于30层以上或高度超过100 m的写字楼、酒店等超高层建筑中。根据房屋的高度、荷载性质的不同，筒体结构可以布置成框筒、框架-筒体、筒中筒、多筒体、成束筒和多重筒等形式，如图8-5所示。图8-5 筒体结构的布置形式8.1 8.1 高层建筑结构
7、体系高层建筑结构体系1.1.结构平面布置结构平面布置8.1.2 高层建筑结构设计的一般原则 （2）平面长度L不宜过长，突出部分的长度l应尽可能小，凹角处宜采取加强措施。 （1）平面布置宜简单、规则、对称，减小偏心。 （3）建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系2.2.结构竖向布置结构竖向布置 高层建筑结构沿竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。 高层建筑结构的竖向抗侧移刚度的分布宜从下到上逐渐减小，不宜突变。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系3.3
8、.高层建筑的高宽比限值高层建筑的高宽比限值8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系 高层建筑除应满足结构平面及竖向布置的要求外，还应控制房屋结构的高宽比。为了保证结构设计的合理性，一般要求建筑物总高度与宽度之比不宜过大，高宽比过大的建筑物很难满足侧移控制、抗震和整体稳定性的要求。 钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表8-1的规定。4.4.变形缝变形缝1 1）伸缩缝）伸缩缝8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系 当高层建筑物的长度超过规定限值，又未采取可靠的构造措施或施工措施时，其伸缩缝的间距不宜超过表8-2的限值。2 2）沉降缝）沉降缝（4）每隔3040 m留出带宽为80
9、01 000 mm的施工后浇带。（3）顶部楼层改为刚度较小的结构形式或在顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段。（2）地基土层的压缩性有显著变化处。（1）建筑物存在有较大的荷载差异、高度差异处。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系3 3）防震缝）防震缝 当房屋平面复杂、不对称或房屋各部分的刚度、高度、重量相差悬殊时，应设置防震缝。防震缝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，使其在地震作用下互不影响。设置防震缝时，一定要留有足够的宽度，以防止地震时缝两侧的独立单元发生碰撞。防震缝的最小宽度宜满足高规的要求。 沉降缝必须从基础分开，而伸缩缝和防震缝处的基础可以
10、连在一起。在地震区，伸缩缝和沉降缝的宽度均应符合防震缝的宽度及构造要求。8.1 8.1 高层建筑结构体系高层建筑结构体系8.2 8.2 框框 架架 结结 构构1.1.框架结构的组成框架结构的组成8.2.1 框架结构的组成与结构布置 框架结构是指钢筋混凝土梁和柱连接而形成的承重结构体系，框架既作为竖向承重结构，同时又承受水平荷载。 框架梁和框架柱是框架结构的主要承重构件。 框架结构的墙体一般不承重，只起分隔和围护作用，墙体在框架主体施工完成后砌筑而成。2.2.框架结构的布置框架结构的布置1 1）布置原则）布置原则 （1）平面形状和立面体形状应力求简单、规则、对称及减少偏心，以使受力更加合理。 （
11、2）尽量统一柱网与层高，减少构件的类型和规格，以方便工程设计和施工。 （3）为避免建筑产生过大的侧移，房屋的高宽比不宜过大，一般宜不大于4。 （4）当建筑物平面较长，或平面复杂、不对称，或各部分刚度、高度、重量相差悬殊时，应设置必要的变形缝。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构2 2）柱网布置和层高）柱网布置和层高 框架结构的柱网和层高应根据生产工艺、使用要求、建筑材料、施工条件等因素综合考虑，既要保证结构受力合理，又要符合一定的建筑模数。 多层工业厂房的柱网布置方式主要有内廊式和跨度组合式两类，如图8-6所示。图8-6 多层工业厂房的柱网布置方式8.2 8.2 框框 架架 结结 构构3 3
12、）承重框架的布置）承重框架的布置 （1）横向框架承重方案。横向框架承重方案是指在横向布置框架梁，在纵向布置次梁或连系梁，楼板沿纵向布置的承重方案，如图8-7（a）所示。 （2）纵向框架承重方案。纵向框架承重方案是指在纵向布置框架梁，在横向布置次梁或连系梁，楼板沿横向布置，如图8-7（b）所示。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构 （3）纵、横向框架混合承重方案。纵、横向框架混合承重方案是指在纵、横两个方向均布置框架梁以承担楼面荷载的承重方案，如图8-7（c）、图8-7（d）所示。图8-7 承重框架的布置方案8.2 8.2 框框 架架 结结 构构1.1.框架梁、柱的截面形状及尺寸框架梁、柱的截
13、面形状及尺寸8.2.2 现浇框架的结构分析 框架梁的截面形状一般为矩形。当结构整体现浇时，楼板可作为梁的翼缘，梁截面就成为T形或倒L形；在装配式框架中，框架梁截面可做成矩形、T形或花篮形。框架梁的截面尺寸应满足框架结构的强度和刚度要求。1 1）框架梁）框架梁8.2 8.2 框框 架架 结结 构构2 2）框架柱）框架柱 框架柱的截面形式一般采用矩形或正方形，其截面尺寸可参考同类建筑确定或由柱所承受的轴力估算，也可近似取柱截面高度hc=(1/151/10)H（H为层高），且不宜小于400 mm；柱截面宽度可取bc=(1/1.51)hc，且不宜小于300 mm。为了避免柱发生剪切破坏，柱净高与截面长
14、边之比宜大于4。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构2.2.现浇框架的一般构造要求现浇框架的一般构造要求 （1）钢筋混凝土框架的混凝土强度等级不宜低于C25，高层框架柱可提高到C30C50。 （2）梁、柱的纵向受力钢筋宜采用HRB335级、HRB400级、HRB500级、HRBF335级、HRBF400级和HRBF500级，箍筋宜采用HPB300级、HRB335级、HRBF335级和HRB400级。 （3）框架梁（柱）应分别满足受弯构件和受压构件的一般构造要求，地震区的框架还应满足抗震设计的要求。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构 （4）框架梁在跨中上部应配置不少于212的架立钢筋与梁支
15、座的负弯矩钢筋搭接，搭接长度不应小于150 mm（非抗震设计）。 （5）框架柱宜采用对称配筋，柱中全部纵向受力钢筋的配筋率在无抗震设防要求时不应超过5%，也不应小于0.4%（按全截面面积计算）。 （6）框架柱箍筋应为封闭式，箍筋最小直径和最大间距要求与一般柱相同。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构3.3.非抗震设计时现浇框架的节点构造非抗震设计时现浇框架的节点构造1 1）中间层中间节）中间层中间节点点 （1）计算中不利用其强度时，伸入节点的锚固长度las不应小于12d。 （2）当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，应锚固在节点内。可采用直线锚固形式，钢筋的锚固长度不应小于la，如图8-8（a）
16、所示；图8-8 中间层中间节点中梁纵向钢筋的锚固与搭接8.2 8.2 框框 架架 结结 构构 （3）当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，伸入节点的直线锚固长度不应小于0.7la。框架柱的纵向钢筋应贯穿中间层的中间节点和中间层的端节点，柱纵向钢筋的接头应设在节点区以外、弯矩较小的区域，纵筋的搭接长度应满足ll1.2la。当柱每侧纵筋不超过4根时，可在同一截面搭接；当每侧纵筋超过4根时，应分批搭接。当上、下层柱中纵筋的直径和根数相同时，纵筋的连接构造如图8-9所示图8-9 上、下层柱中纵筋的直径 和根数相同时的搭接连接8.2 8.2 框框 架架 结结 构构当上、下层柱中纵筋的直径或根数不同时，纵筋连
17、接构造如图8-10所示。在搭接接头范围内，箍筋间距应不大于5d（d为柱中较小纵筋的直径），且不应大于100 mm。当纵向钢筋的直径大于25 mm时，不宜采用绑扎搭接接头。图8-10 上、下层柱纵筋直径或 根数不同时的搭接连接8.2 8.2 框框 架架 结结 构构2 2）中间层端节点）中间层端节点 （1）采用直线锚固形式时，锚固长度不应小于la，且伸过柱中心线的长度不小于5d，如图8-11（a）所示。 （2）当柱截面尺寸不满足直线锚固要求时，可采用钢筋端部加机械锚头的锚固方式，纵筋宜伸至柱外侧纵筋内边，包括机械锚头在内的水平投影的长度不应小于0.4lab，如图8-11（b）所示。 （3）梁上纵筋
18、也可采用90弯折的锚固形式，此时梁上部纵筋应伸至柱外侧纵筋内边并向节点内弯折，其弯前的水平段长度不应小于0.4lab，弯后垂直段长度不应小于15d，如图8-11（c）所示。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构图8-11 中间层端节点中梁纵向钢筋的锚固8.2 8.2 框框 架架 结结 构构3 3）顶层中间节点）顶层中间节点 （1）柱纵向钢筋可采用直线方式锚固，其锚固长度不应小于la，且必须伸至柱顶，如图8-12（a）所示。 （2）当节点处梁截面的高度较小时，可采取90弯折锚固措施，如图8-12（b）所示。 （3）当节点处梁截面尺寸不足时，也可采取带锚头的机械锚固措施。此时，包括机械锚头在内的竖
19、向锚固长度不应小于0.5lab，如图8-12（c）所示。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构图8-12 顶层中间节点中柱纵向钢筋的锚固8.2 8.2 框框 架架 结结 构构4 4）顶层端节点）顶层端节点（1）搭接接头沿顶层端节点外侧及梁端顶部布置，如图8-13（a）所示。（2）搭接接头沿节点柱顶外侧直线布置，如图8-13（b）所示。图8-13 顶层端节点梁、柱纵向钢筋在节点的锚固与搭接8.2 8.2 框框 架架 结结 构构5 5）框架节点内的箍筋设置）框架节点内的箍筋设置 在框架节点内应设置必要的水平箍筋以约束柱的纵向钢筋和节点核心区的混凝土。对非抗震设计的框架节点，其箍筋构造应符合柱中箍筋
20、的构造规定，但间距不宜大于250 mm。对四边均有梁与之相连的中间节点，节点内可只设置沿周边的矩形箍筋，而不设复合箍筋。当顶层端节点内设有梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接接头时，节点内的水平箍筋应符合规范对纵向受力钢筋搭接长度范围内箍筋的构造要求。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构 非抗震设计时，框架梁、柱纵向钢筋布置的构造要求如图8-14所示。图8-14 框架梁、柱纵向钢筋布置图的构造要求8.2 8.2 框框 架架 结结 构构4.4.填充墙的构造要求填充墙的构造要求 （1）墙与框架柱之间留缝，并用钢筋柔性连接，计算时不考虑墙对框架抗侧移能力的影响。 （2）刚性连接，即墙与柱紧密接触，
21、填充墙在框架中起斜压杆的作用，从而提高框架的抗侧移刚度。8.2 8.2 框框 架架 结结 构构8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构1.1.框架梁、柱的截面形状及尺寸框架梁、柱的截面形状及尺寸8.3.1 剪力墙结构的布置原则 剪力墙结构中的剪力墙平面内的刚度很大，而平面外的刚度很小。为了保证剪力墙的侧向稳定，各层楼盖对它的支撑作用很重要。剪力墙的下部一般固接于基础顶面，构成竖向悬臂构件，习惯上称为落地剪力墙。 剪力墙宜沿结构的主轴方向双向或多向布置，以使两个方向的刚度接近，避免结构在两个方向上的刚度相差很大。1 1）框架梁）框架梁 剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，以形成明显的墙肢和连梁，不
22、宜采用错洞墙，洞口设置应避免墙肢刚度相差很大。墙肢截面长度与厚度之比不宜小于3。 多层大空间剪力墙结构的底层应设置成落地剪力墙或筒体。在平面形状为长矩形的建筑中，落地横向剪力墙的数量不能太少，一般不宜少于全部横向剪力墙的30%（非抗震设计）。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构1.1.剪力墙的最小厚度剪力墙的最小厚度8.3.2 剪力墙结构的构造要求v 剪力墙的厚度不应太小，以保证墙体平面的刚度、稳定性及浇筑混凝土的质量。钢筋混凝土剪力墙的截面厚度不应小于140 mm，且不应小于楼层高度的1/25。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构2.2.墙肢的配筋构造墙肢的配筋构造1 1）墙肢端部纵向钢筋）
23、墙肢端部纵向钢筋 剪力墙两端和洞口两侧应按规定设置边缘构件。在墙肢两端应集中配置直径较大的竖向受力钢筋，与墙内的竖向分布钢筋共同承担墙的正截面受弯承载力。端部竖筋应设置于由箍筋或水平分布钢筋和拉筋约束的边缘构件内。当墙肢端部有端柱时，其钢筋分布如图8-15（a）所示；当墙肢端部无端柱时，应设置构造暗柱，如图8-15（b）所示。图8-15 墙肢端部配筋构造8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构2 2）墙身分布钢筋）墙身分布钢筋 （1）当剪力墙厚度大于160 mm时，应采用双排布置；结构中重要部位的剪力墙，当其厚度不大于160 mm时，也宜配置双排分布钢筋网。 （2）剪力墙中水平分布钢筋和竖向分布钢
24、筋的配筋率均不应小于0.20%，其直径不应小于8 mm，间距不应大于300 mm；拉筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于600 mm。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构 （3）剪力墙水平分布钢筋应伸至墙端，并向内水平弯折10d(d为水平分布钢筋的直径)后截断。当剪力墙端部有翼墙或转角墙时，内墙两侧和外墙内侧的水平分布钢筋应伸至翼墙或转角墙外边，并分别向两侧水平弯折15d后截断，如图8-16(a)所示；在转角墙处，外墙外侧的水平分布钢筋应在墙端外角处弯入翼墙，并与翼墙外侧水平分布钢筋搭接，且搭接长度不小于1.2la，如图8-16(b)所示。图8-16 剪力墙水平分布钢筋的连接构造8.3 8.3
25、 剪力墙结构剪力墙结构 （4）剪力墙水平分布钢筋的搭接长度不应小于1.2la，同排水平分布钢筋的搭接接头之间及上、下相邻水平分布钢筋的搭接接头之间沿水平方向的净间距不宜小于500 mm，如图8-16(c)所示 （5）剪力墙竖向分布钢筋可在同一截面上搭接，搭接长度不应小于1.2la，且不应小于300 mm。当分布钢筋的直径大于25 mm时，不宜采用搭接接头。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构3.3.连梁的配筋构造连梁的配筋构造 （1）剪力墙连梁顶面、底面纵向受力钢筋的两端应伸进墙内，其锚固长度不应小于la。 （2）连梁应沿全长配置箍筋，箍筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于150 mm。 （3
26、）在顶层连梁纵向钢筋伸入墙内的锚固长度范围内应配置间距不大于150 mm的构造箍筋，箍筋直径应与该连梁跨内的箍筋直径相同。 （4）墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连梁截面的高度大于700 mm时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于10 mm，间距不应大于200 mm。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构4.4.剪力墙洞口的补强措施剪力墙洞口的补强措施 高规规定，当剪力墙墙面开有非连续小洞口（洞口各边长度小于800 mm）时，应将洞口处被截断的分布钢筋的配置量分别集中配置在洞口的上、下和左、右两边，且钢筋直径不应小于12 mm，自洞口边伸入墙内
27、的长度应不小于la，如图8-17（a）所示；剪力墙洞口上、下两边的水平纵向钢筋，除应满足洞口连梁正截面受弯承载力要求外，还不应少于2根，且其截面面积不宜小于洞口截断的水平分布钢筋总截面面积的1/2。 穿过连梁的管道宜预埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小于梁高的1/3，且不宜小于200 mm，洞口处宜配置补强钢筋，如图8-17（b）所示。8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构图8-17 洞口补强配筋8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构 多层与高层建筑结构体系的选择主要取决于建筑高度。钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系和筒体结构体系等。 高层建筑结构设计的一般原则包括平面布置、竖向布置、高宽比限值和变形缝的设置四个方面。模模块块小小节节8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构 现浇框架梁、柱的纵向钢筋和箍筋，除分别满足受弯构件和受压构件承载力计算要求外，还应满足钢筋的直径、间距、根数、锚固长度、搭接长度及节点连接等构造要求。节点构造是保证框架结构整体受力性能的重要措施，现浇框架的梁、柱的节点应做成刚性节点。 剪力墙是平面内刚度很大且以承受水平荷载为主的竖向结构。在墙肢内除在端部集中配置竖向钢筋外，还应在剪力墙腹板中设置分布钢筋。模模块块小小节节8.3 8.3 剪力墙结构剪力墙结构Thank you
