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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第十二章 多层结构房屋,第十二章 多层,框架,结构房屋,本章提要：,本章简要介绍多高层建筑的概念、结构体系及其适用范围，叙述框架结构房屋的结构布置原则、结构布置方案和结构计算简图确定，重点叙述框架结构在竖向荷载和水平力作用下的内力及侧移近似计算方法，并对框架结构的内力组合、截面设计及节点构造作简要介绍，同时附有框架结构房屋的结构设计实例。,1第十二章,1,2,第十二章 多层结构房屋,第一节,多高层建筑结构体系简介,第二节 框架结构房屋的结构布置,第三节 框架杆件的截面尺寸和计算简图,第四节 竖向荷载作用下的内力近似计算,第五节 水平力作用下的内力近似计算,第六节,框架结构侧移的近似计算及限值,第七节 框架结构的内力组合与截面设计要点,第八节 现浇框架结构的节点构造,2第十二章,2,3,第十二章 多层结构房屋,第一节 多高层建筑结构体系简介,一、多高层建筑的概念,1.,多高层建筑的,定义,高层建筑混凝土结构技术规程,（,JGJ3-2010,（简称,高规,）规定：,10,层及,10,层以上或房屋高度大于,28m,的住宅建筑和房屋高度大于,24m,的其他民用建筑物，称为,高层建筑,。否则，称为多层建筑。,房屋高度,：自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱及构架等高度。,3第十二章,3,4,第十二章 多层结构房屋,2,.,高层建筑的,特点,节约用地；,减少市政基础设施投资；,美化城市环境；,工程造价高；,结构在水平力作用下的内力和侧移大；,技术水平要求高。,4第十二章,4,5,第十二章 多层结构房屋,二、多高层建筑的结构体系,1.,框架结构体系,1,）组成,以梁和柱为主要承重构件组成的结构体系。,2,）分类,按施工方法不同，分为现浇框架、预制框架和装配整体式框架。,5第十二章,5,6,第十二章 多层结构房屋,3,）特点,建筑平面布置灵活，便于设置大空间的房间；结构抗侧刚度小，水平力作用下的变形大。,4,）适用建筑,办公楼、医院、学校等多层建筑及高度不大的高层建筑。,2.,剪力墙结构体系,1,）组成,由纵、横向钢筋混凝土剪力墙组成的结构体系。,6第十二章,6,7,第十二章 多层结构房屋,2,）特点,刚度大、承载力高、整体性较好；在水平力作用下的侧向变形较小，抗震性能好；平面布置不够灵活；结构自重较大。,3,）适用建筑,住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。,3.,框架,剪力墙结构体系,1,）,组成,在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。,7第十二章,7,8,第十二章 多层结构房屋,2,）特点,具有框架结构和剪力墙结构共同的特点。,3,）适用建筑,公共建筑和办公楼等建筑中得到广泛应用。,4.,板柱,-,剪力墙结构体系,由无梁楼盖和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。,5.,筒体结构体系,1,）组成,由竖向筒体为主组成的结构体系。,2,）,特点,空间受力性能好；承载力和刚度大；抗弯、抗扭性能良好。,8第十二章,8,9,第十二章 多层结构房屋,3,）分类,框架,核心筒结构,筒中筒结构,成束筒,6.,巨型结构体系,由若干个“巨大”的竖向支撑,结构（如组合柱、角筒体等）作,为柱并与梁式或桁架式转换楼层,结合形成的结构体系。,9第十二章,9,10,第十二章 多层结构房屋,三、高层建筑结构的适用高度和高宽比,1.,高层建筑的,最大适用高度,A,级高度,：指符合表,12-1,最大适用高度的高层建筑，工程常用。,B,级高度,：超过,A,级高度的框架,-,剪力墙、剪力墙及筒体结构。其高度不应超过表,12-2,规定，并应采取更加严格的计算和构造措施。,2.,高层建筑的,高宽比,H,/,B,为对结构刚度、整体稳定、承载能力及经济合理性进行宏观控制，其高宽比不宜超过表,12-3,的规定。,10第十二章,10,11,第十二章 多层结构房屋,一、布置原则,1,）房屋的开间与进深,尺寸,应尽可能,统一,，以减少构件的类型和规格，方便设计和施工。,2,）房屋的,平面,布置应尽可能,规则、对称,，使结构传力直接、受力明确。,3,）房屋的,竖向,布置应力求,体形简单,，使结构刚度沿高度分布均匀，避免突变。,4,）,合理的,设置,伸缩缝、沉降缝、防震缝等,结构缝,。,第二节 框架结构房屋的结构布置,11第十二章,11,12,第十二章 多层结构房屋,二、布置方案,1,横向框架承重方案,1,）布置,由主梁和柱组成的承重,主框架沿房屋的横向布置，,纵向由连系梁将横向框架连,成空间结构体系（如图,),。,2,）,特点,横向刚度较大，有利于抵抗横向水平力。纵向连系梁的截面尺寸小，有利于房屋室内的采光和通风。,12第十二章,12,13,第十二章 多层结构房屋,2,纵向框架承重方案,1,）布置,由纵向主梁与柱构成的,承重主框架沿房屋的纵向布置，,横向连系梁将纵向框架连成,空间结构体系（如图）。,2,）,特点,纵向刚度大，有利于调整纵向地基不均匀沉降；横向连系梁的截面尺寸较小，房屋的横向刚度较差，但有利于设备管线的穿行，并可获得较高的室内净空。主要,适用于,层数较少的工业房屋。,13第十二章,13,14,第十二章 多层结构房屋,3,纵横向框架承重方案,1,）布置,在房屋的两个方向均,布置承重主框架形成的,承重方案（如图）。,2,）特点,房屋的双向刚度均较大，适用于柱网平面形状为方形或楼面荷载较大的情况，楼盖常采用现浇混凝土双向板或井式梁。,14第十二章,14,15,第十二章 多层结构房屋,一、杆件截面尺寸,1.框架梁,截面形式：,矩形、T形、倒L形等。,截面高度,:,截面宽度,:,且不宜小于200mm。,2.框架柱,截面形式：,矩形、方形、圆形或多边形等；,截面高、宽,可取（,1/151/20,）的层高；同时要求：,截面宽度不宜小于250mm,截面高度不宜小于400mm。,截面尺寸以50mm为模数。,柱的净高与柱截面长边之比不宜小于4。,第三节 框架杆件的截面尺寸和计算简图,15第十二章,15,16,第十二章 多层结构房屋,二、计算简图,1,.,计算单元,竖向荷载按单元范围确定；水平作用力则需按整体结构考虑。,16第十二章,16,17,第十二章 多层结构房屋,2.,计算模型,杆件一般用其截面形心轴线表示。变截面杆件则以该杆最小截面的形心轴线表示。现浇框架各节点均视为刚节点。框架柱在基础顶面为固定支座。,梁的跨度取柱轴线之间的距离；柱高取层高；低层柱高取至基础顶面。,17第十二章,17,18,第十二章 多层结构房屋,3.梁柱线刚度,梁、柱的线刚度分别为,和,现浇框架梁的截面惯性矩I,b,：中框架梁取2.0I,o,；边框架梁取1.5,I,o,。,柱的截面惯性矩I,c,按实际尺寸进行计算。,4.荷载计算,竖向荷载和水平风荷载按荷载规范计算。水平风荷载可转化为作用于框架节点处的水平集中力，并合并于迎风面一侧。,18第十二章,18,19,第十二章 多层结构房屋,一、弯矩二次分配法,计算步骤,：,1,）计算每一跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩。,2,）计算各节点的分配系数。,3,）将各节点的不平衡弯矩同时进行分配并向远端传递后，再对各节点分配一次即结束。,二、分层法,1.,基本假定,1,),竖向荷载作用下框架无侧移。,2,),竖向荷载仅对其作用层的梁及其相连的上、下柱有影响。,3,),柱,的远端为固定端。,第四节 竖向荷载作用下的内力近似计算,19第十二章,19,20,第十二章 多层结构房屋,2.,计算方法,将每层梁及其相连的上、下柱所组成的开口框架作为一个独立的计算单元，用力矩分配法计算。,计算时，底层以上各层柱的线刚度均乘以折减系数,0.9,，并取传递系数为,1/3,；底层柱及梁的传递系数仍为,1/2,。,计算所得梁中弯矩即为该梁在荷载作用下的弯矩；柱端弯矩则为该柱在其相应的上、下两层中计算所得柱端弯矩的叠加。当节点弯矩不平衡时，可再进行一次弯矩分配。,20第十二章 多,20,21,第十二章 多层结构房屋,一、反弯点法,1.,水平力作用下的,受力特点,1,）,弯矩特点,各杆的弯矩图形均为斜直线；,每杆均有一个弯矩为零的反弯点。,第五节 水平力作用下的内力近似计算,21第十二章,21,22,第十二章 多层结构房屋,2,）变形特点,除底层柱下端，各柱的上下端均有侧向位移和柱端转角。,忽略梁的轴向变形，同一层各柱上下端的相对水平位移相同,。,22第十二章,22,23,第十二章 多层结构房屋,2.,水平力作用下的,计算特点,确定柱的剪力和反弯点位置。,3.,基本假定,1,）确定各柱剪力时，假定梁的线刚度无限大，即认为各柱端无转角。,2,）,确定各柱反弯点位置时，除底层柱外，各层柱上、下端节点的转角相同。,23第十二章,23,24,第十二章 多层结构房屋,4,.,反弯点法柱中,剪力计算,以,4,层框架结构的顶层为例。沿各柱的反弯点处切开，反弯点以上部分的受力图如图。根据水平力的平衡条件得,24第十二章,24,25,第十二章 多层结构房屋,根据假定,1,），柱中剪力,V,与相对水平位移的关系式为,令 则,d,为柱上下两端产生单位,相对水平,位移时需施加的水,平集中力，称为柱的,抗侧移,刚度,（如图）。,d,可根据柱的线刚度和柱高求得。,25第十二章,25,26,第十二章 多层结构房屋,对顶层任一柱，可写出,于是有,由此可解得,因此,26第十二章,26,27,第十二章 多层结构房屋,同理，可求得其它各层柱的剪力。写为通式，则任意一层（第,i,层）的任意一根柱（第,j,柱）的剪力可表示为,5.,反弯点位置,根据假定,2,），反弯点的位置为,底层柱：距柱底,2/3,的底层柱高处。,底层以上柱：柱高的,1/2,处。,27第十二章,27,28,第十二章 多层结构房屋,6.,反弯点法,计算步骤,1,）计算,d,ij,；,2,）计算,V,ij,；,3,）根据,V,ij,和反弯点位置，计算柱端弯矩；,4,）根据节点力矩平衡计算梁端弯矩；,5,）根据力平衡原理，由梁两端的弯矩求出梁的剪 力；,6,）绘制内力图（弯矩图、剪力图）,7.,反弯点法,适用情况,框架,各层结构比较均匀，梁柱节点线刚度之比,的多层框架。,28第十二章,28,29,第十二章 多层结构房屋,二、,D,值法,1.,问题的提出,框架层数增多时，柱的截面尺寸增大，梁柱线刚度比小于,3,。此时，节点转角对内力和反弯点的高度影响大，用反弯点法计算误差大。,采用修正柱的抗侧移刚度和调整柱反弯点高度的,改进反弯点法,，即,D,值法,。,2.,柱抗侧移刚度,D,计算,影响抗侧移刚度,D,因素：柱的线刚度,i,c,、柱高,h,、梁柱线刚度比,K,。,经推导，柱的抗侧移刚度,D,按下,式计算：,29第十二章,29,30,第十二章 多层结构房屋,c,称为柱的抗侧移刚度影响（降低）系数，可根据柱所在层的梁柱线刚度比,K,按表列公式计算。,3.,柱反弯点高度修正,通过力学分析，得到规则框架的标准反弯点高度比,y,o,，然后考虑影响柱反弯点高度的因素，对,y,o,修正。,（,1,）,标准反弯点高度比,y,o,y,o,根据框架的总层数,m,、柱所在层次,n,和梁柱线刚度比,K,以及荷载形式查表得到。,30第十二章,30,31,第十二章 多层结构房屋,（2）上下梁线刚度变化对柱反弯点高度比修正值,y,1,y,1,根据上下横梁线刚度比,1,和梁柱线刚度比,K,查表得到。,当上横梁线刚度,小于,下横梁线刚度时，y,1,取,正,值；,当上横梁线刚度,大于,下横梁线刚度时，y,1,取,负,值；,对于,底层柱,，取y,1,=,0,。,（3）层高变化对柱反弯点高度比的修正值,y,2,和,y,3,1）y,2,根据上层层高与本层层高之比,2,和梁柱线刚度比,K,查表得到。,31第十二章,31,32,第十二章 多层结构房屋,当,2,1,时，,y,2,取,正,值；,当,2,1,时，,y,2,取,负,值；,对于,顶层,y,2,=,0,。,2,）,y,3,根据下
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