二建：建筑结构与建筑设备讲义.-第六章第二节-多层建筑结构体系至第四节-木屋盖的结构形式与布置

第二节多层建筑结构体系9层及9层以下为多层建筑，10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑和高度大于24m的其他高层民用建筑为高层建筑。一、多层砌体结构（一）概述1．混合结构房屋是指同一房屋结构体系中，采用两种或两种以上不同材料组成的承重结构体系。2．砖砌体结构是指由钢筋混凝土楼（屋）盖和砖墙承重的结构体系（亦称砖混结构）。3．砌体结构一般是指采用钢筋混凝土楼（屋）盖和用砖或其他块体（如混凝土砌块）砌筑的承重墙组成的结构体系。4．过去曾有过用木楼（屋）盖与砖墙承重组成的结构体系，称为砖木结构。目前已很少采用。(二)砌体结构的优缺点和应用范围1．主要优点(1)主要承重结构(承重墙)是用砖(或其他块体)砌筑而成的，这种材料任何地区都有，便于就地取材。常用的墙体材料有：a．烧结普通砖：黏土砖、煤矸石砖、页岩砖、煤矸石页岩砖；b．烧结多孔砖：黏土多孔砖(P型、M型)、煤矸石多孔砖、页岩多孔砖；c．蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖；d．混凝土小型空心砌块。(2)墙体既是围护和分隔的需要，又可作为承重结构，一举两得。(3)多层房屋的纵横墙体布置一般很容易达到刚性方案的构造要求，故砌体结构的刚度较大。(4)施工比较简单，进度快，技术要求低，施工设备简单。2．主要缺点(1)砌体强度比混凝土强度低得多，故建造房屋的层数有限，一般不超过7层。(2)砌体是脆性材料，抗压能力尚可，抗拉、抗剪强度都很低，因此抗震性能较差。(3)多层砌体房屋一般宜采用刚性方案，故其横墙间距受到限制，因此不可能获得较大的空间，故一般只能用于住宅、普通办公楼、学校、小型医院等民用建筑以及中小型工业建筑。(三)砖砌体房屋的墙体布置方案1．横墙承重方案楼层的荷载通过板梁传至横墙，横墙作为主要承重竖向构件，纵墙仅起围护、分隔、自承重及形成整体作用。优点：横墙较密，房屋横向刚度较大，整体刚度好。外纵墙不是承重墙，因此立面处理比较方便，可以开设较大的门窗洞口。抗震性能较好。缺点：横墙间距较密，房间布置的灵活性差，故多用于宿舍、住宅等居住建筑。2．纵墙承重方案其受力特点是：板荷载传给梁，再由梁传给纵墙。这时纵墙是主要承重墙。横墙只承受小部分荷载，横墙的设置主要为了满足房屋刚度和整体性的需要，其间距比较大。优点：房间的空间可以较大，平面布置比较灵活。缺点：房屋的刚度较差，纵墙受力集中，纵墙较厚或要加壁柱。适用于：教学楼、实验室、办公楼、医院等。3．纵横墙承重方案根据房间的开间和进深要求，有时需采取纵横墙同时承重的方案。横墙的间距比纵墙承重方案小。但一般可比横墙承重方案大，房屋的刚度介于前两者之间。4．内框架承重方案在外墙承重的同时，有一部分内墙采用钢筋混凝土柱代替，以取得较大的空间。内框架承重方案的特点：(1)横墙较少，房屋的空间刚度较差；(2)墙的带形基础与柱的单独柱基沉降不容易一致；(3)钢筋混凝土柱与砖墙的压缩性能不一样，容易造成不均匀变形而产生次应力，当层数较多时，在设计上应给予考虑；(4)以柱代替内承重墙，在使用上可以取得较大的空间。适用于：教学楼、医院、商店、旅馆等建筑物。5．底部框架抗震墙结构方案在砌体结构的底部1～2层砌体墙不落地，而采用框架一抗震墙支承上部砌体承重墙。适用于：住宅带底商的建筑。(四)砌体房屋的构造要求1．要满足墙体的高厚比(1)《砌体结构设计规范》GB50003-2011（以下简称《砌体规范》）砖柱）的允许高厚比应按下式验算（《砌体规范》，6.1.1式）：公式略(2)当高厚比不能满足要求时，可采取以下措施：1)增加墙体厚度；2)加设壁柱(即墙垛)；3)加设构造柱；4)减小横墙间距。2．要注意控制横墙的间距砖砌体房屋的静力计算有三种计算方案（表6-1）：(1)刚性方案。在荷载作用下，楼层视为墙、柱的不动铰支座。即认为房屋不产生水平位移（图6-11）。房屋静力计算方案确定表表6-1‘屋盖或楼盖类别刚性方案剐弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖s<3232≤s≤72s>722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖s<2020≤s≤48s>483瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖s<1616≤s≤36s>36注：s为房屋横墙间距，单位为m。(2)刚弹性方案。在荷载作用下，楼层视为墙柱可动铰支座，楼盖平面较大，可考虑空间工作的平面排架或框架计算。其空间影响系数可按《砌体规范》表4.2.4采用。(3)弹性方案。房屋在水平力作用下将产生水平位移，房屋的静力计算可按屋架、大梁与墙（柱）为铰接的不考虑空间工作的平面排架或框架计算(图6-12)。3．纵墙尽可能贯通。4．预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承长度不应小于80mm，板端伸出的钢筋应与圈梁可靠连接，且同时浇筑；预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不应小于100mm，并应按下列方法进行连接：(1)板支承于内墙时，板端钢筋伸出长度不应小于70mm，且与支座处沿墙配置的纵筋绑扎，用强度等级不应低于C25的混凝土浇筑成板带；图2-1砌体房屋的计算方案(2)板支承于外墙时，板端钢筋伸出长度不应小于100mm，且与支座处沿墙配置的纵筋绑扎，并用强度等级不应低于C25的混凝土浇筑成板带；(3)预制钢筋混凝土板与现浇板对接时，预制板端钢筋应伸入现浇板中进行连接后，再浇筑现浇板。5．墙体转角处和纵横墙交接处应沿竖向每隔400～500mm设拉结钢筋，其数量为每120mrn~-厚不少于1根直径6mm的钢筋；或采用焊接钢筋网片，埋人长度从墙的转角或交接处算起，对实心砖墙每边不小于500mm，对多孔砖墙和砌块墙不小于700mm。6．填充墙、隔墙应分别采取措施与周边主体结构构件可靠连接，连接构造和嵌缝材料应能满足传力、变形、耐久和防护要求。7．在砌体中留槽洞及埋设管道时，应遵守下列规定：(1)不应在截面长边小于500mm的承重墙体、独立柱内埋设管线；(2)不宜在墙体中穿行暗线或预留、开凿沟槽，当无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力。8-30条略(五)多层砖砌体房屋的楼盖1．装配式楼盖包括预制板和预制梁，构件在工厂制造，现场拼装。（1）预制板实心楼板，槽形板。预应力空心楼板：短向板，长向板。预应力空心大楼板。双钢筋叠合板。预应力叠合板。优点：节约模板，施工速度快，有利于建筑工业化，节约钢材。缺点：楼层整体性较差，抗震性能不如现浇楼盖，必须有起重设备，开间尺寸受限制。（2）预制梁。其优缺点同预制板。2．现浇楼盖(1)单向板肋形楼盖或平板楼盖[图6-15（a）]。(2)双向板肋形楼盖。(3)主梁、次梁[图6—15(b)～(e)]。(4)梁、板的经济跨度：单向板：2～3m双向板：3～6m次梁：3～5m主梁：5～8m(5)梁、板常用截面尺寸参考值(表6-4)：（6）现浇钢筋混凝土板的厚度不应小于表6-5规定的数值。表格内容略(7)混凝土板应按下列原则进行计算：1)两对边支承的板应按单向板计算；2)四边支承的板应按下列规定计算：①当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；②当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3．0时，宜按双向板计算；向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。二、框架结构体系(一)框架结构的特点与优点1．基本概念(1)框架是由梁和柱刚性连接的骨架结构。(2)框架结构采用的材料：1)型钢；2)钢筋混凝土。2．框架结构的特点(1)框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。(2)在竖向荷载作用下，梁、柱互相约束，从而减少横梁的跨中弯矩，图见图6-16。(3)在水平力作用下，梁柱的刚接可提高柱子的抗推刚度减小水平变形，成为很好的抗侧力结构（图6-17）。3．框架结构的优点(1)框架结构所用的钢筋混凝土或型钢有很好的抗压和抗弯能力，因此，可以加大建筑物的空间和高度。(2)可以减轻建筑物的重量。(3)有较好的抗震能力。(4)有较好的延性。(5)有较好的整体性。4．框架结构的缺点因构件截面尺寸不可能太大，故承载力和刚度受到一定限制，因此房屋的高度受到限制。(二)框架结构的类型1．按构件组成划分为两种类型(1)梁板式结构。由梁、板、柱三种基本构件组成骨架形成的框架结构。(2)无梁式结构。由板和柱子组成的结构。2．按框架的施工方法划分为四种类型(1)现浇整体式框架框架全部构件均在现场现浇成整体。1)整体性和抗震性能好；2)构件尺寸不受标准构件限制。(2)装配式框架框架全部构件采用预制装配：1)可加速施工进度，提高建筑工业化程度。2)节点构造刚性差，抗震性能差。(3)半现浇框架梁、柱现浇，楼板预制或现浇柱，预制梁板。1)梁、柱整体性较好，适用于抗震建筑。2)楼板预制可节约模板，约20％。(4)装配整体式框架预制梁、柱，装配时通过局部现浇混凝土使构件连接成整体。1)保证了节点的刚接，结构整体性好；2)可省去连接件；3)增加了后浇混凝土工序；4)比全现浇可节省模板及加快进度。(三)框架结构的平面布置方式1．横向为主要承重框架，纵向为连系梁，只适用于非地震区。2．纵向为主要承重框架，横向为连系梁。(1)有利于提高楼层净高的有效利用(2)房间的使用和划分比较灵活。(3)不适用于地震区。3．主要承重框架纵横两个方向布置：(1)当两个方向的水平力相差不大时，则必须采用这种布置。(2)适用于地震区及平面为正方形的房屋。各种框架布置方式见图2-13(四)框架结构的受力特性1．框架结构在竖向力作用下的变形和弯矩见图6-192．框架结构在水平力作用下的变形和弯矩见图6-20。三、剪力墙结构(一)剪力墙的概念和结构效能（1）剪力墙是一种抵抗竖向荷载引起的轴向作用以及风、地震等水平荷载引起的剪力、弯曲作用的结构单元。（2）剪力墙既可以做建筑物的承载结构，又可以作为建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。（3）剪力墙结构体系承载能力强，整体性和空间作用好，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此，可建造较高的建筑物。（4）受剪力墙的间距的限制，建筑物的开间布置不够灵活，对需要大空间时就不太适用。一般适用住宅、公寓和旅馆。（5）由于开间不大，剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。(二)剪力墙结构体系的类型及适用范围1．普通剪力墙结构。全部由剪力墙组成的结构体系。2．框架-剪力墙结构。是由框架与剪力墙组合而成的结构体系，适用于需要有局部大空间的建筑，这时在局部大空间部分采用框架结构，同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力，从而满足高层建筑的要求。3．框支剪力墙结构。当剪力墙结构的底部需要有大空间，剪力墙无法全部落地时，就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。三、钢筋混凝土结构关于伸缩缝、沉降缝、防震缝的要求（一）伸缩缝1．为防止由于温差和混凝土干缩引起钢筋混凝土的开裂，应在结构中设置伸缩缝，钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距宜符合表6-6的规定。钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m)表6-6结构类别室内或土中露天排架结构装配式10070装配式7550框架结构现浇式5535装配式6540剪力墙结构现浇式4530续表结构类别室内或土中露天装配式4030挡土墙、地下室墙壁等类结构现浇式3020注：①装配整体式结构房屋的伸缩缝间距宜按表中现浇式的数值取用，②框架一剪力墙结构或框架一核心筒结构房屋的伸缩缝间距可根据结构的具体布置情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值；③当屋面无保温或隔热措施时，框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露天栏的数值取用；④现浇挑檐、雨罩等外露结构的伸缩缝间距不宜大于12m。2．对下列情况，表6-6中的伸缩缝最大间距宜适当减小：(1)柱高（从基础顶面算起）低于8m的排架结构；(2)屋面无保温或隔热措施的排架结构；(3)位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构；(4)采用滑模类施工工艺的剪力墙结构；(5)材料收缩较大、室内结构因施工外露时间较长等。3．对下列情况，如有充分依据和可靠措施，表6-6中的伸缩缝最大间距可适当增大：(1)混凝土浇筑采用后浇带分段施工；后浇带的间距30～40m，后浇带的位置，应设置于温度应力较大的部位，构件受力较小的部位，一般在跨距的1/3处；带宽800～1000mm；钢筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在两个月后浇灌，混凝土强度等级应提高一级；(2)采用专门的预应力措施；(3)采用减小混凝土温度变化或收缩的措施。当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。（二）沉降缝1．当建筑物体形比较复杂，地基土比较软弱或压缩性不均匀时，宜根据其平面形状和高度差异情况，在适当部位用沉降缝将其划分成若干个刚度较好的单元；当高度差异或荷载差异较大时，可将两者隔开二定距离。当拉开距离后的两单元必须连接时，应采用能自由沉降的连接构造。2．建筑物的下列部位，宜设置沉降缝：(1)建筑平面的转折部位；(2)高度差异或荷载差异处；(3)长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；(4)地基土的压缩性有显著差异处；(5)建筑结构或基础类型不同处；(6)分期建造房屋的交界处。沉降缝应有足够的宽度，缝宽可按表6-7选用。房屋沉降缝的宽度表6-7房屋层数沉降缝宽度(mm)50～80四～五80～120五层以上不小于1203．相邻建筑物基础间的净距，可按表6-8选用。相邻建筑物基础间的净距(m)表6-8略（三）防震缝钢筋混凝土房屋宜避免采用《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.4节规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝；当需要设置防震缝时，应符合下列规定：1．防震缝最小宽度应符合下列要求：(1)框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用100mm;超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。(2)框架一抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用(1)项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用(1)项规定数值的50%;且均不宜小于100mm。(3)防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。2.8度、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距，框架和抗撞墙的内力应按设置和不设置抗撞墙两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。3．有抗震设防要求的建筑物，当需要设置伸缩缝或沉降缝时，其缝宽及结构布置均应满足防震缝的要求。4．防震缝两侧应形成各自独立的结构单元，即在防震缝处，应设置双柱（双墙）。5．防震缝只需设置于上部结构。第三节单层厂房的结构体系略第四节木屋盖的结构形式与布置略例：1.在层数、房屋高度、平面尺寸、重量相同的情况下，在三种不同结构体系的房屋：I．框架结构；Ⅱ．框一剪结构；Ⅲ．剪力墙结构。其结构的基本自振周期，按从长到短排列为()。AI、Ⅱ、ⅢBⅡ、Ⅲ、ICⅢ、I、ⅡDⅢ、Ⅱ、I答案：A[提示]当房屋层数、高度、平面尺寸、重量相同时，框架结构的基本自振周期最长，框一剪结构次之，剪力墙