多层及高层钢筋混凝土房屋

1.多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、适用范围；2.框架结构的结构布置及受力特点；3.框架结构的构造要求；4.剪力墙结构的受力特点及构造要求；5.框架—剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。第八章多层及高层钢筋混凝土房屋本章主要内容1.了解框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构及筒体结构的概念及组成；上述四种结构体系的适用范围；2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体式框架的含义及其优缺点；3.掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常用层高、变形缝的设置要求。第一讲教学目标：关于多层与高层建筑的界限，各国有不同的标准。我国不同标准也有不同的定义：《高层建筑混凝土结构技术规程》3-2002（以下简称《高规》）以10层及10层以上或高度大于28m的房屋为高层建筑，《民用建筑设计通则》37-87和《高层民用建筑设计防火规范》均以10层及10层以上或高度大于24m的房屋为高层建筑。目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有框架体系、框架-剪力墙体系、剪力墙体系和筒体体系等。8.1.1框架结构1.概念由梁和柱为主要承重构件组成的承受竖向和水平作用的结构称为框架结构。8.1常用结构体系框架结构2.特点①将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。②框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小，水平位移大的特点，属于柔性结构。3.应用广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等。框架结构的适用高度为6～15层，非地震区也可建到15～20层。4.异形柱框架的概念柱截面为L形、T形、Z型或十字形（图8.1.2）的框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为180～300。异形柱框架的优点:柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平整，便于布置。缺点：但其抗震性能较差。适用范围：一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑。8.1.2剪力墙体系1.概念利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构称为剪力墙结构。剪力墙实质上是固结于基础的钢筋混凝土墙片，具有很高的抗侧移能力。因其既承担竖向荷载，又承担水平荷载—剪力，故名剪力墙。一般情况下，剪力墙结构楼盖内不设梁，楼板直接支承在墙上，墙体既是承重构件，又起围护、分隔作用。2.特点钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承受水平力有利；无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、桌模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。但剪力墙体系的房间划分受到较大限制。3.应用一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为15～50层。当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成部份框支剪力墙体系。部分框支剪力墙结构属竖向不规则结构，上、下层不同结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为9度的地区不应采用。8.1.3框架-剪力墙体系1.概念在框架结构中的适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力的体系叫做框架-剪力墙体系简称框-剪体系。2.特点框架-剪力墙体系的侧向刚度比框架结构大，大部分水平力由剪力墙承担，而竖向荷载主要由框架承受，因而用于高层房屋比框架结构更为经济合理；同时由于它只在部份位置上有剪力墙，保持了框架结构易于分割空间、立面易于变化等优点；此外，这种体系的抗震性能也较好。3.应用框-剪体系广泛应用于多层及高层办公楼、旅馆等建筑中。适用高度为15～25层，一般不宜超过30层。8.1.4筒体体系1.概念由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而成的封闭井筒式结构，其受力与一个固定于基础上的筒形悬臂构件相似。根据开孔的多少，筒体有空腹筒和实腹筒之分。实腹筒一般由电梯井、楼梯间、管道井等形成，开孔少，因其常位于房屋中部，故又称核心筒。空腹筒又称框筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。梁高一般0.6～1.22m。筒体体系就是由核心筒、框筒等基本单元组成的。2.类型根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置成核心筒结构、框筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、成束筒结构和多重筒结构等形式。筒中筒结构通常用框筒作外筒，实腹筒作内筒。筒体结构筒体结构除上述四种常用结构体系外，高层建筑中尚有悬挂结构、巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挑结构等新的竖向承重结构体系（图8.1.8），但目前应用较少。

8.2.1框架结构的类型框架结构按施工方法可分为全现浇式框架、半现浇式框架、装配式框架和装配整体式框架四种形式。1.全现浇框架(1)特点整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其它形式的框架节省钢材，建筑平面布置较灵活等；但是模板消耗量大，现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。8.2框架结构2.全装配式框架(1)概念将梁、板、柱全部预制，然后在现场进行装配、焊接而成的框架称为全装配式框架。(2)特点装配式框架的构件可采用先进的生产工艺在工厂进行大批量的生产，在现场以先进的组织管理方式进行机械化装配，但其结构整体性差，节点预埋件多，总用钢量较全现浇框架多，施工需要大型运输和吊装机械，在地震区不宜采用。3.装配整体式框架(1)概念装配整体式框架是将预制梁、柱和板在现场安装就位后，再在构件连接处现浇混凝土使之成为整体而形成框架。(2)特点与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁件，节点用钢量减少，故应用较广泛。缺点是增加了现场浇筑混凝土量。4.半现浇框架(1)概念半现浇框架是将房屋结构中的梁、板和柱部份现浇，部份预制装配而形成的框架。常见的做法有两种，一种是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。(2)特点施工方法比全现浇简单，而整体受力性能比全装配优越。梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好；而楼板预制，又比全现浇框架节约模板，省去了现场支模的麻烦。半现浇框架是目前采用较多的框架型式之一，特别是在地震区应用较多。8.2.2框架结构的结构布置1．承重框架布置方案在框架体系中，主要承受楼面和屋面荷载的梁称为框架梁，另一方向的梁称为连系梁。框架梁和柱组成主要承重框架，连系梁和柱组成非主要承重框架。若采用双向板，则双向框架都是承重框架。承重框架有以下三种布置方案：（1）横向布置方案1)概念：框架梁沿房屋横向布置，连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置。2)特点：房屋纵向刚度较富裕，而横向刚度较弱，采用这种布置方案有利于增加房屋的横向刚度，提高抵抗水平作用的能力，因此在实际工程中应用较多。缺点是由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要较大空间时，其净空较小。下一页（2）纵向布置方案1)概念：框架梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横向布置（图8.2.2）。2)特点：房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层净高，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。但因其横向刚度较差，在民用建筑中一般采用较少。（3）纵横向布置方案1)概念：沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。2)特点：采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，因此，柱网尺寸为正方形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重的厂房常用这种方案。2．柱网布置和层高(1)民用建筑其柱网尺寸和层高一般按300进级。常用跨度是4.8m、6.4m、6m、6.6m等，常用柱距为3.9m、4.5m、4.8m、6.1m、6.4m、6.7m、6m。采用内廊式时，走廊跨度一般为2.4m、2.7m、3m。常用层高为3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m。(2)工业建筑其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等。采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为6m、6.6m、6.9m，走廊宽度常用2.4m、2.7m、3m，开间方向柱距为3.6~8m。等跨式柱网的跨度常用6m、7.5m、9m、12m，柱距一般为6m。对称不等跨柱网一般用于建筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（5.8m＋6.26.25.8m）×6.0m、（8.012.08.0m）×6.0m、（7.57.512.07.57.5m）×6.0m等。工业建筑底层往往有较大设备和产品，甚至有起重运输设备，故底层层高一般较大。底层常用层高为4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m，楼层常用层高为3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.6m、6.0m、7.2m等。3.变形缝变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝。钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距见表8.2.1。结构类别室内或土中露天装配式框架7550装配整体式现浇式框架5535表8.2.1钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（）(1)变形缝设置原则钢筋混凝土框架结构的沉降缝一般设置在地基土层压缩性有显著差异，或房屋高度或荷载有较大变化等处。当建筑平面过长、高度或刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，钢筋混凝土框架结构应考虑设置防震缝。(2)