资源描述
第七节 多层及高层房屋一、考试大纲的规定构造体系及布置、框架近似计算、迭合梁、剪力墙构造、框-剪构造、框一剪构造设计 要点、基本二、重点内容1.构造体系和布置多层及高层房屋常用的构造体系涉及框架体系、剪力墙体系、框架一剪力墙体系、筒 体体系。(1)框架体系框架体系是指竖向承重构造所有由框架所构成的多(高)层房屋构造体系。按照框架 布置方向的不同,框架体系可分为横向布置,纵向布置及纵横双向布置等三种。 框架构造用以承受竖向荷载是合理的,在非地震区框架构造一般可建至15层,最高 可达20层左右。框架构造在水平荷载作用下,房屋的抗侧移刚度小,水平位移大,故一般称它为柔性构造体系。(2)剪力墙体系剪力墙是一片高大的钢筋混凝土墙体。剪力墙既承受竖向荷载又承受水平荷载,因剪 力墙在其自身平面内有很大的侧向刚度,在水平面方向有刚性楼的支承,一般称此种构造体系为刚性构造体系。板式(条式)体型的剪力墙一般均按横向布置。一般剪力墙的问距为3. 38m。当剪 力墙开有门窗洞口时,宜上下各层对齐,避免浮现错洞墙,门窗洞口宜均匀布置。 (3)框架-剪力墙体系框架-剪力墙体系是指由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力的承重构造体系。 在框架-剪力墙构造中,竖向荷载重要由框架承受,水平荷载则重要由剪力承受。在一般 状况下,剪力墙约可承受70 %90 %的水平荷载。剪力墙的布置除应满足使用规定外,宜放在恒载较大处,并宜尽量均匀对称,以免整个房屋在水平力作用下发生扭转。为了增长房屋的抗扭能力,剪力墙宜布置在房屋各区段 的两端。在平面形状或刚度有变化处,宜设立剪力墙,以加强单薄环节。 (4)筒体体系简体体系是指由单个或几种简体作为竖向承重构造的高层房屋构造体系。筒体可由实心钢筋混凝土或密集柱(称框筒)构成。在实际工程中,简体常和框架、剪力墙等构造同 时应用。构造布置时,一般应考虑如下原则: (1)应满足建筑使用规定,在布置构造时,应考虑施工上技术先进,提高工业化限度等因素。(2)应使房屋平面尽量规则整洁、均匀对称,体型力求简朴,以尽量减小房屋的扭转效应。(3)提高构造的总体刚度减小侧移。除选择合理的构造体系外,还应从平面形状和立面变化等方面考虑减小构造的侧移;应避免构造竖向刚度的突变而形成构造单薄层。 (4)考虑沉降、温度收缩,以及抗震缝等因素对建筑的影响。 2.框架构造计算(1)内力近似计算在框架构造内力与位移计算中,现浇楼面可作为框架梁的有效翼缘,无现浇面层的装配式楼面,楼面的作用不予考虑。对现浇楼面的边框架梁,取I=1.5I0,中框架梁,取I=2I0;对装配整体式楼盖的边框架梁,取I=1.2I0,中框架梁,取I=1.5 I0,。I0,为矩形 部分的惯性矩。竖向荷载作用于框架内力采用分层法进行简化计算。如图14-71所示,此时每层框架梁连同上、下层柱构成基本计算单元,犹如开口的 框架。竖向荷载产生的梁固端弯矩是在本层内进行弯矩分派,单元之间不再传递。除了底层柱子外,其他各层柱的线刚度均乘以0. 9的折减系数,其弯矩传递系数为1/3;底层柱的线刚度不予折减,其传递系数取为1/2。按照迭加原理,多层多跨框架在多层竖向荷载同步作用下的内力,可当作是各层竖向荷载单独作用下内力的迭加。最后,梁的弯矩取分派后的数值;柱端弯矩取相邻两单元相应柱端弯矩之和。风荷载和水平地震作用下的框架内力可以用D值法进行简化计算。 水平荷载作用下的反弯点法假定梁柱之间的线刚度之比元穷大,还假定柱的反弯点高度为一定值,即假定各层框架柱的反弯点位于层高的中点;底层柱的反弯点位于距支座 2/3层高处。水平荷载作用下的D值法对反弯点法中柱的侧向刚度和反弯点高度的计算方yh= (y0十y1十y2十y3)h式中y0为原则反弯点高度比,是在假定各层层高相等,各层梁线刚度相等的状况下 通过理论推导得到的; y1、y2、y3则是考虑上、下梁刚度不同和上、下层层高有变化时 反弯点位置变化的修正值。根据上述求得的柱的侧向刚度、各柱的剪力、各柱的反弯点高度后,可求出各柱的杆 端弯矩,再根据节点平衡条件求出梁端弯矩,再求出梁端的剪力和各柱的轴力。 (2)水平荷载作用下侧移近似计算对多层或高层框架构造,控制侧移涉及两部分内容,一是控制顶层最大侧移;二是控 制层间侧移。框架构造在水平荷载作用下的变形涉及:总体剪切变形和总体弯曲变形。对 一般框架构造一般忽视总体剪切变形只考虑由梁柱弯曲变形,则:框架顶点总绝对位移u为各层层间相对位移之和,即: u式中为第j层的层间相对位移; n为框架构造的总层数。(3)最不利内力组合柱的最不利内力可归纳为:Mmax及相应的N、V; Nmax及相应的M、V; Nmin及相应的M、V; M较大但不是最大,N较小或N较大但不是绝对最小或最大。 (4)弯矩调幅在变向荷载作用下可以考虑梁端塑性内力重分布而对梁端负弯矩进行调幅。现浇框架 调幅系数为0. 80. 9;装配整体式框架调幅系数为0. 70. 8。梁端负弯矩减小后,应按 平衡条件计算调幅后的跨中弯矩。竖向荷载产生的梁的弯矩应先进行调幅,再与风载荷和水平荷载作用产生的弯矩进行组合。(5)截面设计与框架节点构造规定对框架柱设计时,其计算长度l0的取值规定见表14-7-1。框架构造各层柱的计算长度表14-7-1楼盖类型柱的类别l0现浇楼盖底层柱1.0H其他各层柱1. 25H装配式楼盖底层柱1. 25H其他各层柱1.5H注:表中H对底层柱为从基本顶面到一层楼盖顶面的高度;对其他各层柱为上、下两层楼盖顶面之间的高度。框架体系的多层厂房,节点常采用全刚接或部分刚接、部分饺接的方案;框架体系的 高层民用房屋,多采用全刚接的状况。现浇框架节点处钢筋的锚固和搭接规定见本章第二节受弯构件中纵筋构造规定部分。 装配整体式接头的设计应满足施工阶段和使用阶段的承载力、稳定性和变形的规定。3.迭合梁迭合梁指在装配整体式构造中分两次浇捣混凝土的梁。第一次在预制厂内进行,做成 预制梁;第二次在施工现场进行,当预制楼板搁置在预制梁上后,再浇捣梁上部的混凝土 使板和梁连成整体。在施工阶段不加支撑的迭合式受弯构件(如迭合梁) ,应对迭合构件 及其预制构件部分分别进行计算。其中预制部分应按第二节和第三节混凝土受弯构件的规 定计算。当hl/h0.4时,应在施工阶段设立可靠支撑,此处, h1为预制构件的截面高度, h 为迭合构件的截面高度。施工阶段设有可靠支撑的迭合式受弯构件,可按一般受弯构件计 算,但是迭合构件斜截面受剪承载力和迭合面受剪承载力应按规范) 10. 6. 4条和 10. 6. 5条计算。施工阶段不加支撑的迭合梁,其承载力计算如下。(1)荷载规定10.6.2施工阶段不加支撑的迭合式受弯构件,其内力应分别按下列两个阶段计算: 1第一阶段后浇的迭合层混凝土未达到强度设计值之前的阶段。荷载由预制 构件承当,预制构件按简支构件计算;荷载涉及预制构件自重、预制楼板自重、迭 合层自重以及本阶段的施工活荷载。2第二阶段迭合层混凝土达到设计规定的强度值之后的阶段。迭合构件按整 体构造计算;荷载考虑下列两种状况并取较大值: 1)施工阶段计入迭合构件自重、预制楼板自重、面层、吊顶等自重以及本 阶段的施工活荷载; 2)使用阶段计入迭合构件自重、预制楼板自重、面层、吊顶等自重以及使 用阶段的可变荷载。(2)受弯承载力和斜截面受剪承载力计算10.6.3预制构件和迭合构件的正截面受弯承载力应按本规范第7.2.1条或第 7.2.2条计算,其中,弯矩设计值应按下列规定取用:预制构件M1 = M1G十M1Q (10.6.3-1)迭合构件的正弯矩区段M=M1G十M2G十M2Q (10.6.3-2)迭合构件的负弯矩区段M=M2G十M2Q (10.6.3-3) 式中M1G预制构件自重、预制楼板自重和迭合层自重在计算截面产生的弯矩设计值; M2G一一第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的弯矩设计值; M1Q一一第一阶段施工活荷载在计算截面产生的弯矩设计值; M2Q第二阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值,取本阶段施工活荷载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值中的较大值。在计算中,正弯矩区段的混凝土强度级别,按迭合层取用;负弯矩区段的混凝 土强度级别,按计算截面受压区的实际状况取用。10.6.4预制构件和迭合构件的斜截面受剪承载力,应按本规范第7. 5节的有关规 定进行计算,其中,剪力设计值应按下列规定取用:预制构件V1= V1G + V1Q (10.6.4-1)迭合构件V = V1G + V2G十V2Q (10.6.4-2) 式中V1G一一预制构件自重、预制楼板自重和迭合层自重在计算截面产生的剪力设计值;V2G一一第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的剪力设计值; V1Q一一一第一阶段施工活荷载在计算截面产生的剪力设计值; V2Q一一第二阶段可变荷载在计算截面产生的剪力设计值,取本阶段施工活荷 载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的剪力设计值中的较大值。 在计算中,迭合构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值Vcs应取迭合层 和预制构件中较低的混凝土强度级别进行计算,且不低于预制构件的受剪承载力设 计值。(3)迭合面受剪承载力计算V式中ft取迭合层和预制梁中的较低值。 (4)迭合梁的钢筋应力和裂缝宽度验算在迭合梁中有钢筋应力超前的特点, (规范对此作出了限制,具体参阅规范10. 6. 6- 10. 6. 13条。(5) 叠合梁的构造规定10.6.14叠合梁除应符合一般梁的构造规定外,尚应符合下列规定: 1预制梁的箍筋应所有伸入迭合层,且各肢伸入叠合层的直线段长度不适宜不不小于 l0d (d为箍筋直径) ; 2在承受静力荷载为主的迭合梁中,预制构件的叠合面可采用凹凸不不不小于 6mm的自然粗糙面; 3叠合层混凝土的厚度不适宜不不小于100mm, 叠合层的混凝土强度级别不应低 于C20。4叠合梁预制部分高度必须满足h1/h0.4，否则宜在施工阶段设立可靠支撑。4.剪力墙构造(1)剪力墙构造计算的基本假定基本假定是:一是楼板在其自身平面内刚度很大,可视为刚度元限大的刚性楼盖,在 平面外,则由于刚度很小,可忽视不计;二是各片剪力墙在其自身平面内的刚度很大,而 相对地在其平面外的刚度很小,可忽视不计。由此以来,可以把不同方向的剪力墙构造分墙肢弯矩:墙肢轴力:墙肢剪力: 式中M, V分别为外荷载在计算截面上所产生的弯矩、剪力; Ij、Aj分别为第j墙 肢的截面惯性矩、截面面积; I为整个剪力墙截面对组合截面形心的惯性矩; yj为第j墙 肢截面形心至整个剪力墙组合截面形心的距离。连梁的剪力可由上、下墙肢的轴力差计算。位移计算。剪力墙顶点的水平位移,计算时应考虑截面剪切变形和洞口对截面刚度削 弱的影响,即:u (均布荷载) u ( 倒二角荷载) u (顶点集中力) 式中V0为外荷载在墙底部产生的总剪力;H为剪刀墙的总高度; EIeq为等效抗弯 刚度。式中Iw为剪力墙截面惯性矩。对整体墙(涉及有小洞口的墙)可取组合截面惯性矩。 对整体小开口墙可取组合截面惯性矩的80%; Aw为在洞口剪力墙的截面面积,小洞口整 截面剪力墙取折算截面面积,即Aw =（1）A,此处A为剪力墙毛截面面积,Aop为洞口面积，Af为墙面总面积。整体小开口墙取墙肢截面面积之和，即Aw,此处Awj为第j墙肢截面面积;为截面剪应力分布不均匀系数,对矩形截面,=1.2。当剪力墙多数墙肢和连梁刚度基本均匀,又符合整体小开口墙的条件,但夹有个别细小墙肢时,仍可按整体小开口墙计算其内力,但小墙肢的局部弯矩Mj应考虑附加局部弯 曲的影响,即:Mj = Mj0 + MjMjVj 式中Mj0为按材料力学措施计算的墙股端部弯矩; Mj为由于小墙肢局部弯曲增长的 附加弯矩; Vj为小墙肢剪力; h0为洞口高度。(4)高层剪力墙构造空间分析措施当采用平面抗侧力构造空间协同措施计算内力与位移时,将开口较大的联肢墙按壁式 框架考虑;实体墙、整截面墙和整体小开口墙按其等效刚度作单柱考虑。 复杂剪力墙宜按薄壁杆件系统进行三维空间分析,将剪力墙肢作为开口空间薄壁杆件 考虑,连梁作为空间杆件考虑。5.框架-剪力墙构造框架-剪力墙构造一般宜设计为双向抗侧力体系,主体构造不应采用饺接。抗震设防 的框架-剪力墙构造,剪力墙应双向布置,并应使两个方向的构造自振周期较为接近。 框架梁、柱与剪力的轴线宜重叠在同一平面内,砌体填充墙宜与梁柱轴线位于同一平 面内。抗震设防时,填充墙与柱子应有可靠的拉结。高层建筑混凝土构造技术规范对框架-剪力墙构造中剪力墙的布置的规定如下: (1)剪力墙宜均匀地设立在建筑的端部附近、楼电梯间、平面形状变化处及竖向荷载 较大的地方,以便改善墙肢的受力性能,有助于提高构造抗侧刚度及构造区段的整体抗扭 性能。(2)为了促证框架与剪力墙在侧向力作用下的协同工作性能,必须保证楼盖构造与其 自身平面内的刚度,为此,剪力墙的问距应予以控制。横向剪力墙的问距宜满足表14-7-2 的规定。剪力墙之间楼面有较大的开洞时,剪力墙的问距应予减小。框架剪力墙构造中剪力墙的最大间距 表14-7-2楼面形式非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度现浇板、叠合梁板5B, 60m4B, 50m3B, 40m2B, 30m装配整体式楼板3.5B, 50m3B, 40m2.5B, 30m不适宜采用注:1.表中B楼盖构造的宽度; 2.装配整体式楼面指装配式楼面上做配筋现浇层; 3.现浇部分厚度不小于60mm的预应力或非预应力迭合楼板可作为现浇楼板考虑。(3)纵向剪力墙宜布置在构造单元的中间区段内。房屋纵向较长时,不适宜集中在两端 布置纵向剪力墙,否则宜留施工后浇带以减少温度、收缩应力的影响。 (4)纵横向剪力墙宜成组布置成L形、T形和口字形等。(5)剪力墙宜贯穿建筑物全高,厚度逐渐减薄,避免刚度忽然变化。 框架一剪力墙构造的计算中应考虑剪力墙和框架两种类型构造的不同受力特点,按协 同工作条件进行内力、位移分析,不适宜将楼层剪力简朴地按某一比例在框架与剪力墙之间 分派。框架构造中设立了电梯井、楼梯井或其他剪力墙型的抗侧力构造后,应按框架一剪 力墙构造计算。框架-剪力墙构造采用简化措施计算时: (1)构造单元内所有框架等效为综合框架,所有连梁等效为综合连梁(对框架一剪力墙刚结体系) ,所有剪力墙等效为综合剪力墙。综合框架、综合连梁和综合剪力墙的刚度分别为各单个构造刚度之和。(2)综合框架(涉及综合连梁)作为竖向悬臂剪切构件,综合剪力墙作为竖向悬臂弯 曲构件,它们同一楼层上水平位移相等。(3)风荷载及水平地震作用由综合框架(涉及综合连梁)和综合剪力墙共同分担。 框架-剪力墙构造可采用平面抗侧力构造空间协同工作措施计算。体型和平面较复杂 的框架-剪力墙构造宜采用三维空间分析措施进行内力与位移计算。 现己对不同荷载作用下的构造侧向位移,综合剪力墙的弯矩,名义剪力按不同的构造 刚度特性值A绘制了图表,可供设计查用。将计算求得的综合剪力墙的内力(弯矩和剪 力)按各单榻剪力墙的等效刚度EIeq分派给每一榀剪力墙;由剪力平衡条件求得的综合框 架的总剪力按各单榻框架的抗侧刚度分派给每一棉框架;综合连梁的约束弯矩,按各连梁 的线刚度分派给每一根连梁,这样一来,可进行各榻剪力墙、各榻框架及各根连梁的内力 计算。6.基本基本的类型与选择可见第十二章土力学与地基基本的浅基本、深基本部分。 (1)条形基本条形基本内力计算常用的有:静定分析法、倒梁法、地基系数法、弹性理论措施及有 限差分法。(2)箱形基本箱形基本的平面尺寸应根据地基土承载力和上部构造布置以及荷载大小等因素拟定。 外墙宜沿建筑物周边布置,内墙沿上部构造的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置,墙体水平 载面总面积不适宜不不小于箱形基本外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。对基本平面长宽比 不小于4的箱形基本,其纵墙水平载面面积不应不不小于箱基外墙外包尺寸水平技影面积的 1/18。箱基的偏心距应符合规程的规定。箱形基本的高度应满足构造的承载力和刚度规定,并根据建筑使用规定拟定。一般不 宜不不小于箱基长度的1/20,且不适宜不不小于3m。此处箱基长度不计墙外悬挑板部分。 箱形基本的顶板、底板及墙体的厚度,应根据受力状况、整体刚度和防水规定拟定。 无人防设计规定的箱基,基本底板不应不不小于300mm,外墙厚度不应不不小于250mm,内墙的 厚度不应不不小于200mm, I页板厚度不应不不小于200mm,可用合理的简化措施计算箱形基本的 承载力。箱形基本的顶板、底板及墙体均应采用双层双向配筋,还应有1/3至1/2的钢筋连 通,且连通钢筋的配筋率分别不不不小于0.15% (纵向)、0.10% (横向) ,跨中钢筋按实际 需要的配筋所有连通。钢筋接头宜采用机械连接。墙体的竖向和水平钢筋直径均不应不不小于 10mm,间距均不应不小于200mm。除上部为剪力墙外,内、外墙的墙顶处宜配备两根直径 不不不小于20mm的通长构造钢筋。上部构造底层柱纵向钢筋伸入条形基本墙体的长度应符合下列规定:柱下三面或 四周有箱形基本墙的内柱,除柱四角纵向钢筋直通到基上,其他钢筋可伸入顶板底面 如下40倍纵向钢筋直径处;外柱、与剪力墙相连的柱及其他内柱的纵向钢筋应直通到 基底。当采用刚性防水方案时,同一建筑的箱形基本应避免设立变形缝。可沿基本长度每隔 2040m留一道贯穿顶板、底板及墙板的施工后浇带,带宽度不适宜不不小于800mm,此带宜设在柱距三等分的中间范畴内。后浇带处底板及外墙宜采用附加卷材防水,在顶板、底板 和墙体的钢筋可以贯穿不断。(3)桩基本桩基本的内力计算及构造规定见第十二章土力学与地基基本的深基本部分。 桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部构造的规定外,尚应符 合下列规定: 承台的最小厚度不应不不小于75mm;承台的宽度不应不不小于500mm。边桩中心至承台边 缘的距离不适宜不不小于桩的直径或边长,且桩的外边沿至承台边沿的距离不不不小于150mm。对 于条形承台梁,桩的外边沿至承台染边沿的距离不不不小于75mm。承台的配筋,对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置,钢筋直径不适宜不不小于 l0mm,间距不适宜不不小于200mm;对于三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的 三根钢筋围成的三角形应在柱截面范畴内。承台梁的主筋除满足计算规定外,尚应符合现 行混凝土构造设计规范有关最小配筋率的规定,主筋直径不不小于12mm,架立筋不适宜小 于l0mm,箍筋直径不适宜不不小于6mm。三、解答指引掌握框架近似计算;对迭合梁注意不同阶段荷载取值的规定;理解剪力墙构造、框架 -剪力墙构造的计算的假定条件、计算原理,掌握其构造规定。【例14-7-1】剪力墙构造房屋上所承受的水平荷载可按各片剪力墙的( )分派给 各片剪力墙,然后分别进行内力和位移计算 A.等效侧移刚度B.实际侧移刚度C.有效侧移刚度D. A、C均满足【解】剪力墙构造水平荷载分派应按各片剪力墙的等效侧移刚度进行,故应选A项。 例14-7-2】对于框架构造验算其侧移时,下列论述对的的是( )。 A.只验算顶点侧移B.既要验算顶点侧移,又要验算层间侧移 C.只验算层间侧移D.只要满足高宽比,不必验算侧移 【解】框架构造侧移控制有两部分内容:一是控制顶层最大侧移,因其值过大, 将影响正常使用;二是控制层间相对位移,其值过大,将会使填充墙开裂,因此应选 B项。
展开阅读全文