建筑結(jié)構(gòu)選型ppt課件

1、建筑結(jié)構(gòu)選型福建工程學院土木工程系唐瑞霖2009年 8月 1 6日緒 論結(jié)構(gòu)對于建筑的意義 建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類 結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼，要承受各種力的作用，形成支撐體系，是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)；通過滿足技術(shù)要求來滿足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；結(jié)構(gòu)科學的進步推動著建筑的發(fā)展，一部建筑史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。一、結(jié)構(gòu)對于建筑的意義 建筑結(jié)構(gòu)的定義建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用來滿足人類的生產(chǎn)、生活需求以及對建筑物的美觀要求。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件（如梁、板、柱等）連接而構(gòu)成的能

2、承受各種外界作用（如荷載、溫度變化、地基不均勻沉降等）的體系。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設計的關(guān)系（一）建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的型式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設計是兩個既相互獨立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設計的關(guān)系（二）建筑結(jié)構(gòu)是解決支撐體系問題，處于服務地位，由注冊結(jié)構(gòu)師完成。建筑設計是解決功能、適用和美觀的問題，處于先行與主導地位，由注冊建筑師完成。建筑設計必須和建筑結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實的表現(xiàn)力和實際的可行性，富有建筑的個性。二、建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 在建筑設計中，空

3、間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，即結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型應遵循以下原則：（1）適應建筑功能的要求 對于有些公共建筑，其功能有視聽要求，如：體育館為保證較好的觀看視覺效果，比賽大廳內(nèi)不能設柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu)；大型超市為滿足購物的需要，室內(nèi)空間具有流動性和靈活性，所以應采用框架結(jié)構(gòu)。（2）滿足建筑造型的需要 對于建筑造型復雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型，要按實際需要在適當部位設置防震縫，形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。（3）充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢 每種結(jié)構(gòu)型式都有各自的特點和不足，有其各自的適用范圍，所以要結(jié)合建筑設計的具體情況進行結(jié)構(gòu)選型。（4）考慮材料和施工的條件 由于材料和施

4、工技術(shù)的不同，其結(jié)構(gòu)形式也不同。例如：砌體結(jié)構(gòu)所用材料多為就地取材，施工簡單，適用于低層、多層建筑。當鋼材供應緊缺或鋼材加工、施工技術(shù)不完善時，不可大量采用鋼結(jié)構(gòu)。（5）盡可能降低造價 當幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設計條件時，經(jīng)濟條件就是決定因素，盡量采用能降低工程造價的結(jié)構(gòu)形式。三、建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類 建筑結(jié)構(gòu)的組成主要包括各種構(gòu)件：柱梁板桁架桿件網(wǎng)架桿件索膜建筑結(jié)構(gòu)按材料分類混凝土結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)（磚、砌塊、石）鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)索和膜結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)其它金屬結(jié)構(gòu)（鋁合金、不銹鋼）建筑結(jié)構(gòu)按受力和構(gòu)造特點分類 混合結(jié)構(gòu)體系多層和高層建筑結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)體系 剪力墻結(jié)構(gòu)體系 平面結(jié)構(gòu)體系：排架（桁架）、

5、單層大跨度建筑結(jié)構(gòu) 門式剛架、拱 空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼、網(wǎng)架網(wǎng)殼、 懸索、索和膜第一章 混合結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)是指一個建筑物的承重體系中采用兩種或兩種以上的結(jié)構(gòu)類型 混合結(jié)構(gòu)一般指磚混結(jié)構(gòu)，即墻體、基礎(chǔ)等豎向承重構(gòu)件采用磚砌體結(jié)構(gòu)，樓蓋、屋蓋等水平承重構(gòu)件采用裝配式或現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 磚墻既是承重結(jié)構(gòu)，又是圍護結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu)所用材料便于就地取材，施工較簡單，施工進度快，技術(shù)要求低，施工設備簡單砌體結(jié)構(gòu)剛度較大，強度低，整體性差，抗震性能差綜合經(jīng)濟指標好，實際造價低廉平面布置靈活性差，使用面積較小，建筑立面效果厚實磚墻在防寒、隔熱、隔音、抗風雨侵襲和化學穩(wěn)定性等建筑物理性能方面較為優(yōu)越、物美價廉，

6、但自重較大適用于六層及以下的住宅、宿舍、辦公室、學校、醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑第一節(jié) 優(yōu)缺點和應用范圍 橫墻承重方案縱墻承重方案縱橫墻承重方案內(nèi)框架承重方案與結(jié)構(gòu)選型有關(guān)的構(gòu)造要求第二節(jié) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體布置 橫墻承重方案受力特點：樓層荷載通過板、梁傳至橫墻，橫墻作為主要的豎向承重構(gòu)件，縱墻僅起圍護、隔斷、自承重及形成整體的作用優(yōu)點：橫墻布置較密，房屋橫向剛度大、整體剛度大，外縱墻立面處理較為方便、可開設較大的門窗洞口缺點：橫墻間距小，導致房間布置靈活性差適用：宿舍、住宅等居住建筑縱墻承重方案無梁縱墻承重：板縱墻基礎(chǔ) 有梁縱墻承重：板梁縱墻基礎(chǔ) 受力特點：縱墻是主要承重墻，橫墻設置主

7、要為滿足房屋剛度及整體性需要，橫墻間距可以較大優(yōu)點：空間較大，平面布置靈活，墻體面積小缺點：剛度較差，縱墻受集中力處需加厚或設墻垛，縱墻門窗洞口大小和位置受限適用：需要大空間或隔墻布置靈活的房屋，如教學樓、辦公樓、實驗樓、醫(yī)院、圖書館、食堂、倉庫等縱橫墻承重方案受力特點：為了滿足建筑使用上的功能要求和結(jié)構(gòu)的合理性，將縱墻和橫墻均布置為承重墻體，采用預制短向樓板或現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板優(yōu)點：開間較橫墻承重體系大缺點：房間布置靈活性較縱墻承重體系差適用：教學樓、辦公樓、醫(yī)院等建筑內(nèi)框架承重方案受力特點：外墻采用磚墻，內(nèi)部采用鋼筋混凝土梁、柱和預制板，由外部磚墻和內(nèi)部框架共同組成承重體系優(yōu)點：內(nèi)部空間大

8、，梁的跨度較縱墻承重體系小缺點：外部磚墻和內(nèi)部鋼筋混凝土柱差別較大，房屋不均勻沉降導致結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力較大，整體剛度較差適用：多層工業(yè)、商業(yè)和文教用房等建筑，或僅用于建筑的底層（門面），或底層框架結(jié)構(gòu)、上部磚混結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型有關(guān)的構(gòu)造要求橫墻間距小些，可使結(jié)構(gòu)整體性和空間剛度較好，還可防止地基不均勻沉降引起的墻體開裂縱墻宜貫通，可利于防止墻體開裂，且易于設置圈梁梁跨度較大時，其支承處應加設壁柱適當設置伸縮縫和沉降縫，可預防和減少墻體開裂房屋平、立面布置規(guī)則，房屋質(zhì)量分布和剛度變化均勻，限制房屋的高度、層高和高寬比，設置防震縫，選用配筋砌體，設置圈梁和構(gòu)造柱，可提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能裝配式樓蓋的優(yōu)點

9、：造價低，施工進度快裝配式樓蓋的缺點：整體性差，抗震性差現(xiàn)澆樓蓋的優(yōu)點：整體性好，抗震性好，布置靈活現(xiàn)澆樓蓋的缺點：造價高，施工工期長裝配整體式樓蓋的特點：造價、工期介于上述兩種之間，整體性和抗震性也介于上述兩種之間第三節(jié) 混合結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋布置 現(xiàn)澆樓蓋（一）分為兩種：單向板肋梁樓蓋；雙向板肋梁樓蓋單向板和雙向板的劃分：長短邊之比3為單向板；長短邊之比3為雙向板梁板的經(jīng)濟跨度：單向板 23m；雙向板 35m；次梁 47m；主梁 58m單向板肋梁樓蓋荷載傳遞路線：板次梁主梁柱（墻）基礎(chǔ)地基雙向板肋梁樓蓋荷載傳遞路線：板梁柱（墻）基礎(chǔ)地基現(xiàn)澆樓蓋（二）不需做撓度驗算的板、梁截面高度要求在大中城市

10、不能作為承重體系，但在圍護結(jié)構(gòu)和隔墻方面仍廣泛使用在農(nóng)村和小城鎮(zhèn)仍普遍使用，在抗震區(qū)使用應提高其抗震能力隨著墻體改革的推進，著重新型輕質(zhì)高效砌體材料的發(fā)展震害明顯，倒塌破壞嚴重，在地震區(qū)傾向于限制使用第四節(jié) 混合結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有地位和發(fā)展趨勢 第二章 框架結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)強度低，樓層較高時用料多、自重大，建筑有效面積隨著樓層增加大大減少 本章講述的框架結(jié)構(gòu)主要是指鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，較之磚砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)自重小、強度高，可以用于更多樓層的承重結(jié)構(gòu)體系 一般用于不多于15層（不超過50米高度）的多層和高層房屋 鋼筋混凝土框架的梁柱節(jié)點多為剛節(jié)點，建筑物整體性好因為剛節(jié)點的存在，梁跨中彎矩降

11、低，從而可以跨越更大的跨度，空間布置更為靈活在建筑上能夠提供較大的空間，平面布置靈活，適用性強抗側(cè)剛度小、水平位移大，結(jié)構(gòu)柔度較大第一節(jié) 結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)缺點框架的主要受力構(gòu)件包括梁和柱梁、柱連接處一般為剛接連接，當為鉸接連接時成為排架為利于結(jié)構(gòu)受力合理，框架結(jié)構(gòu)一般要求框架梁宜連通，框架柱在縱橫兩個方向上應與框架梁連接，梁、柱中心線宜重合，框架柱宜縱橫對齊、上下對中為了使用功能或建筑造型的要求，框架結(jié)構(gòu)可采用抽梁、抽柱、內(nèi)收、外挑、斜梁、斜柱等形式第二節(jié) 框架的組成與分類框架結(jié)構(gòu)按施工方法分類全現(xiàn)澆框架：承重構(gòu)件梁、柱、板均在現(xiàn)場綁扎、支模、澆筑、養(yǎng)護而成，整體性和抗震性較好，但現(xiàn)場工程量大、模

12、板耗費多、工期長，在框架結(jié)構(gòu)中使用最廣泛裝配式框架：梁、柱、板均為預制，用于鋼結(jié)構(gòu)框架半現(xiàn)澆式框架：梁、柱為現(xiàn)澆，板為預制，成本低，但整體性和抗震性差，應用較少裝配整體式框架：梁、柱為預制，梁柱節(jié)點處現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)按承重方式分類全框架（純框架）：荷載全部由框架梁、柱承擔，墻體僅起圍護、隔斷作用，受力性能良好內(nèi)框架（半框架）：荷載由內(nèi)部框架和外部墻體共同來承擔，整體性和抗震性差，易發(fā)生地基不均勻沉降底層框架混合結(jié)構(gòu)：底層為框架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，上部為普通混合結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)上剛下柔，整體性和抗震性差結(jié)構(gòu)布置是否合理，對結(jié)構(gòu)的安全性、實用性以及造價影響很大確定合理的結(jié)構(gòu)布置，需要充分考慮建筑的功

13、能、造型、荷載、高度、施工條件等框架結(jié)構(gòu)布置主要包括柱網(wǎng)布置和梁格布置，并滿足抗震的要求第三節(jié) 框架的結(jié)構(gòu)布置、柱網(wǎng)尺寸以及構(gòu)件截面尺寸 一、框架結(jié)構(gòu)布置方案 根據(jù)承重框架布置方向的不同，分為以下三種布置方案：1、主要承重框架橫向布置 橫向的梁為主梁，縱向的梁為連系梁。用于長寬比較大的房屋，可以有效提高其橫向的抗側(cè)力強度和剛度。此種布置在結(jié)構(gòu)上較為合理，在建筑上利于立面處理和室內(nèi)采光。矩形截面柱的長邊為沿著房屋橫向2、主要承重框架縱向布置 縱向的梁為主梁，橫向的梁為連系梁。橫向連系梁截面高度較小，便于縱向管道通過而不影響凈高。此種布置房屋橫向剛度很差，只用于低層非抗震設防區(qū)的廠房。矩形截面柱的

14、長邊為沿著房屋縱向3、主要承重框架縱橫雙向布置 縱橫向的梁均為主梁。用于長寬比較小或抗震設防區(qū)的房屋，可使其縱橫兩個方向均具有足夠的強度和剛度。此種布置適用性強、應用廣泛。矩形截面柱的長邊為沿著柱彎矩較大的方向二、框架柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置應滿足建筑功能的要求：在民用建筑中，柱網(wǎng)布置應與建筑隔墻布置相協(xié)調(diào)，常將柱子設在縱橫墻交錯處柱網(wǎng)布置應盡量簡單、規(guī)則、整齊、間距適中、傳力明確、受力合理：框架結(jié)構(gòu)同時承受豎向荷載和水平荷載，并且在框架平面內(nèi)承載能力較高柱網(wǎng)布置應便于施工：設計時盡量減少構(gòu)件規(guī)格，盡量使梁、板布置也簡單、規(guī)則，施工方便可加快施工進度、降低工程造價1、多層廠房的柱網(wǎng)尺寸柱距：一般可采用

15、6m跨度：按柱網(wǎng)形式分為以下兩種 （1）內(nèi)廊式 常用 6.02.46.0（m） 或 6.93.06.9（m） （2）等跨式 常用 6m、7.5m、9m、12m （從經(jīng)濟角度考慮不宜超過 9m，最常用為 6m）2、多層民用房屋的柱網(wǎng)尺寸柱距：3.36m （旅館常為 68m，即兩個客房的開間之和 ）跨度：612m （從經(jīng)濟角度考慮不宜超過 9m）造型復雜或特殊用途的建筑物，以及高層建筑，需要從實際情況和工程經(jīng)驗出發(fā)確定柱網(wǎng)布置三、框架構(gòu)件截面尺寸的初步估算 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的承載能力取決于梁、柱的強度，其剛度亦與梁、柱的剛度直接相關(guān)，因此框架梁、柱截面尺寸的初步選擇要考慮強度和剛度的需要：1、框

16、架梁截面尺寸 框架梁：截面高度 h（ ）跨長，且 h400mm 連系梁，次梁：截面高度 h（ ）跨長 截面寬度 b（ ）h，且 b200mm 截面寬度 b（ ）h，且 b200mm2、框架柱截面尺寸柱截面長邊hc不宜小于300mm，圓柱截面直徑不宜小于350mm柱凈高與hc之比宜大于4，在抗震設防區(qū)應不小于3矩形柱截面長邊與短邊之比不宜大于3框架柱截面面積可按 Ac（1.2 1.4）N / fc 進行初步估算柱子所受軸力 N 18樓面負載面積其上樓層數(shù)（角柱可取22）四、抗震設防區(qū)框架結(jié)構(gòu)體型與布置的要求 抗震設計對房屋體型與結(jié)構(gòu)布置有以下要求： 1、房屋的平、立面宜用簡單體型在水平荷載作用下

17、，體型突變處受力較為復雜，若無法避免則應局部加強立面上有局部突變和剛度突變時應考慮鞭梢效應的影響屋頂突出結(jié)構(gòu)（如女兒墻、建筑造型、水箱、電梯間、煙囪等）的震害較為嚴重為避免和減輕震害，屋頂突出結(jié)構(gòu)可采用剛度漸變（突出部分逐步收?。┑男问揭约翱拐鹦粤己玫牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)2、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應盡可能使房屋的剛度中心與地震力合力作用線接近或重合房屋剛度中心與地震力合力作用線相距較遠時，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形較大，不利于抗震非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如填充墻、門窗、設備管道等）的震害可予以適當關(guān)注3、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應盡可能使房屋各部分的剛度均勻，避免相差過分懸殊在地震力作用下，剛度相差過分懸殊的兩部分結(jié)構(gòu)之間會出現(xiàn)相互作用力，使

18、得結(jié)構(gòu)受力更為復雜如無法避免，可采用防震縫隔開剛度相差過分懸殊的兩部分結(jié)構(gòu)4、在地震烈度較高的抗震設防區(qū)，樓、電梯間不宜布置在結(jié)構(gòu)單元的兩端和拐角處在地震力作用下，結(jié)構(gòu)單元兩端和拐角處地震效應大、受力復雜各層樓板在樓、電梯間處都要中斷，易發(fā)生震害如無法避免，應采用加強措施5、應注意控制房屋的側(cè)向變形和層間相對變形可防止豎向荷載引起的附加彎矩的加劇防止填充墻的裝修材料的破壞避免相鄰房屋結(jié)構(gòu)的相互碰撞減輕搖晃的感覺6、各層樓板應盡量設置在同一標高處或錯開很少，避免采用復式框架同一樓層的樓板錯開較多時，不利于抗震復式框架存在樓板多處中斷的情況，框架柱剛度差別較大，易引起震害7、房屋高低層不宜用牛腿相

19、連，宜用防震縫隔開房屋高低層連接處剛度相差懸殊，地震效應較大，牛腿連接處將產(chǎn)生很大的應力集中，震害嚴重8、柱子凈高與截面長邊之比宜大于4柱子凈高與截面長邊之比小于4時，在地震作用下，柱子通常發(fā)生剪切破壞，屬于脆性破壞，應予以避免設備層較低或柱子半高處連有梁時，可能出現(xiàn)短柱房屋的抗震設計對于其安全性至關(guān)重要，需要在進行建筑方案設計時就考慮到抗震設計震害調(diào)查和工程經(jīng)驗表明，為了達到既安全又經(jīng)濟合理的要求，多高層框架結(jié)構(gòu)的房屋高度有一定的適用范圍框架結(jié)構(gòu)的適用高度包含房屋的適用層數(shù)與高寬比兩個方面，與結(jié)構(gòu)布置、地震烈度、場地類別等有關(guān)第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu)的適用層數(shù)與高寬比 框架結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力在豎向荷載

20、作用下，框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加沒有顯著的變化在水平荷載作用下，框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加迅速加大框架結(jié)構(gòu)的層數(shù)達到一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠遠超過豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力水平荷載對設計其主要控制作用時，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性受到較大的限制框架結(jié)構(gòu)的適用層數(shù)、高寬比與適用高度框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，屬于柔性結(jié)構(gòu)，其抗側(cè)移剛度較小，房屋較高時其安全性和經(jīng)濟效益下降框架結(jié)構(gòu)適用層數(shù)：615層，10層左右最為經(jīng)濟框架結(jié)構(gòu)常用高寬比：57 場地類別為、和類，規(guī)則的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)最大適用高度：60m（烈度6度），55m（烈度7度），45m（烈度8度），25m（烈度9度）場地類別類或

21、不規(guī)則結(jié)構(gòu)的最大適用高度還應適當降低第三章 剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)較之框架結(jié)構(gòu)，采用剪力墻來提供很大的抗剪強度和側(cè)向剛度，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度 剪力墻就是以承受水平荷載為主要目的而設置的現(xiàn)澆鋼筋混凝土成片墻體，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中也可采用鋼板剪力墻 剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要包括以下三大類：框架-剪力墻（框剪）結(jié)構(gòu)，（全）剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)適用于10層以上的高層或超高層房屋 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，簡稱框剪結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設一定數(shù)量的橫向和縱向剪力墻所構(gòu)成的雙重受力體系在整個體系中，框架仍占主體、以承擔豎向荷載為主，剪力墻承擔絕大部分的水平荷載，兩者協(xié)同工作、揚長避短建筑結(jié)構(gòu)相當于基礎(chǔ)上的

22、懸臂梁，剪力墻使得該懸臂梁在此位置形成深梁，加強了側(cè)向剛度第一節(jié) 各類剪力墻結(jié)構(gòu)的性能、特點與適用范圍一、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)變形特點在水平荷載作用下，框架的變形總體來說屬于剪切型，剪力墻的變形則屬于彎曲型樓面處剛度可視為無窮大，因此此處框架和剪力墻變形協(xié)調(diào)，框架-剪力墻的變形總體來說屬于彎剪型對于層間位移角，框架自上而下逐層增大、底層最大，而剪力墻相反、頂層最大，這樣，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)下部是剪力墻制約框架變形，結(jié)構(gòu)上部是框架制約剪力墻變形，從而整體結(jié)構(gòu)各層的層間位移角較為均勻，減少了地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻布置的數(shù)量一般不太

23、多、受荷面積有限，故框架承擔大部分豎向荷載剪力墻抗側(cè)移剛度遠大于框架，故剪力墻承擔絕大部分水平荷載（一般在80以上）框架樓層剪力分布較為均勻，最大值不發(fā)生在結(jié)構(gòu)底部，一般是在（0.30.6）H之間剪力墻頂端剪力為負值（與框架間產(chǎn)生內(nèi)部集中力），而在結(jié)構(gòu)下部的剪力很大框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍框架-剪力墻結(jié)構(gòu)屬于半剛性結(jié)構(gòu)體系，適用于1020層房屋，最高不宜超過25層較之框架結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的設置在一定程度上影響了建筑平面的靈活布置，適用于辦公樓、旅館、公寓、住宅等建筑以及一些工業(yè)廠房框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置可以較為靈活，可結(jié)合隔墻、山墻、電梯井、樓梯間等設置，減少對建筑使用

24、功能上的妨礙框架-筒體結(jié)構(gòu)當框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻集中在一處并形成筒體時，稱為框架-筒體結(jié)構(gòu) 框架-筒體結(jié)構(gòu)的筒體一般位于建筑物中央（也可見到位于一側(cè)的），其框架一般位于筒體四周框架-筒體結(jié)構(gòu)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和變形特點類似，但因為筒體的存在，其剛度、強度、抗扭性能都增強了，故可以建造高達3040層的建筑框架-筒體結(jié)構(gòu)的剪力墻設置很集中，建筑平面布置可較為靈活，適用于公共建筑、辦公樓和商業(yè)建筑等二、剪力墻結(jié)構(gòu)房屋高度超過25層時，水平荷載的影響相當大，需要的剪力墻數(shù)量很大，需要采用全剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體性更強，抗側(cè)移剛度更大，側(cè)向變形更小，抗震性能更好，用鋼量較省，施工相對簡便快捷墻體

25、較密，建筑平面布置和空間利用受到較大限制，且結(jié)構(gòu)自重大、剛度大、地震反應大適用于1040層的住宅、公寓和旅館等底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)住宅、公寓或旅館等高層建筑中，往往底部13層作商店或停車場而需要大空間，可采用部分框支、部分落地的剪力墻結(jié)構(gòu)，即底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的底層采用部分框架，故其抗側(cè)移剛度有所削弱，易產(chǎn)生剛度突變而引起較大震害因為框支剪力墻剛度突變很大，在抗震設防區(qū)不允許單獨使用，即不采用底層全部為框架的剪力墻結(jié)構(gòu)大底盤大空間剪力墻結(jié)構(gòu)底部樓層的商業(yè)用房往往擴大其面積，形成大面積裙房，裙房多采用框架結(jié)構(gòu)，這種大空間裙房作為底盤、上部為一個或多個剪力墻塔樓的結(jié)構(gòu)，稱為大

26、底盤大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，是高層商住樓的一種廣泛應用的結(jié)構(gòu)體系 三、筒體結(jié)構(gòu)將房屋的剪力墻集中到房屋的外部或內(nèi)部組成一個豎向、懸臂的封閉箱體時，可以大大提高房屋的整體空間受力性能和抗側(cè)移能力，這種封閉的箱體稱為筒體 外部筒體和內(nèi)部框架結(jié)合形成框筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒和外筒結(jié)合（兩者之間不再設柱）形成筒中筒結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu)的剪力墻設置較為集中，建筑平面布置可較為靈活，適用于超高層公共建筑和商業(yè)建筑注意框筒結(jié)構(gòu)與框架-筒體結(jié)構(gòu)的區(qū)別 多筒結(jié)構(gòu)多筒結(jié)構(gòu)主要分為兩類：一類是將多個筒體合并在一起形成成束筒，一類是在筒體之間用剛度很大的水平構(gòu)件相互聯(lián)系而形成巨型框架成束筒的抗側(cè)剛度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑巨型框架

27、不是由普通梁柱組成，而是由筒體作柱子，用高度很大（一層或幾層樓高）的水平構(gòu)件作梁，巨型框架梁可以隔若干層設置一根，巨型框架柱和巨型框架梁之間的小框架只承受豎向荷載成束筒和巨型框架結(jié)構(gòu)均可建造100層以上的超高層建筑各種結(jié)構(gòu)體系的適用層數(shù)（括號內(nèi)為可建層數(shù)）磚混結(jié)構(gòu)：5層以下（10） 低層建筑，豎向荷載為主框架結(jié)構(gòu)：15層以下 (20) 多高層建筑，水平荷載漸主框剪：1020層（25）框架-筒體結(jié)構(gòu)：1040層（50）剪力墻結(jié)構(gòu)：1030層（40） 高層建筑，水平荷載為主框筒結(jié)構(gòu)：4050層（55）筒中筒結(jié)構(gòu)：40 60層（75）截面布置對剛度的影響設一方形小塔樓，邊長5.2m，結(jié)構(gòu)截面4m2方

28、案一：由4根1m見方小柱組成，布置在建筑四角 其截面剛度為4根小柱截面剛度之和（I14113/124/12m4）方案二：若將4根小柱合并為一根大柱，布置在建筑中央 其截面剛度為方案一的4倍（I2223/1244/12m4）方案三：若將4根小柱“拍扁”為四片0.25m的獨立墻體，布置在建筑四邊 其截面剛度為方案一的12.5倍（I320.253/1212.54/12m4）方案四：若將方案三的四片獨立墻體在墻角處連成整體，形成箱形截面 其截面剛度為方案一的50倍（I4(5.244.84) /12504/12m4）剪力墻的形狀與建筑物的平面布置和對水平荷載的反應有關(guān)，即從建筑分隔和受力角度來考慮剪力墻

29、的形狀決定了其截面的抗彎慣性矩的大小剪力墻的基本形狀可分為開口截面和封閉截面兩大類第二節(jié) 剪力墻的形狀和布置原則一、剪力墻的形狀二、剪力墻結(jié)構(gòu)布置原則房屋平、立面布置簡單對稱，利于布置剪力墻和整體剛度合理遠離房屋重心，降低房屋重心，可提高抗扭剛度抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度中心接近水平荷載合力作用線，減輕扭轉(zhuǎn)上下位置對齊，貫通全高，避免剛度突變增加剪力墻承擔的豎向荷載，使其受力合理1、總則對于板式建筑，剪力墻布置宜均衡 橫向剪力墻的間距不宜太密，一般不小于6 8m縱向剪力墻一般設為二道、二道半、三道或四道建筑平面形狀任意時，受力復雜處應加密剪力墻2、全剪力墻體系布置數(shù)量兼顧結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟，太少則抗側(cè)力不足，太多

30、浪費 為保證樓板水平剛度，剪力墻間距不宜過大（4B）宜設在靠近建筑物兩端處、樓電梯間和平面剛度變化處，若能縱橫相連可增大整體剛度抗震設防區(qū)縱、橫向均布置剪力墻橫向剪力墻宜布置在房屋近端而非盡端，若布置在盡端增加基礎(chǔ)難度（剪力墻嵌固較差），布置在中部不利于抗扭縱向剪力墻宜布置在中部，若布置在端部會使房屋變形受約束而產(chǎn)生溫度應力和收縮應力3、框-剪體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，混凝土強度等級不應低于C20有邊框（嵌于梁柱間），厚度墻體凈高/30且120mm；無邊框，三、四級抗震等級時厚度墻體凈高/25且160mm，一、二級抗震等級時厚度墻體凈高/20且200mm厚度200mm應雙層配筋，厚度200mm可

31、單層配筋，山墻及第一道內(nèi)隔墻、樓電梯間墻、內(nèi)縱墻均應雙層配筋第三節(jié) 剪力墻的主要構(gòu)造要求一、剪力墻的材料、厚度和配筋二、剪力墻的開洞剪力墻的洞口沿豎向成列布置時，根據(jù)洞口的分布和大小，可分為實體剪力墻、整體小開口剪力墻、聯(lián)肢剪力墻，多聯(lián)單獨剪力墻、框支剪力墻等剪力墻不開洞比開洞好，少開洞比多開洞好，開小洞比開大洞好，單排洞比多排洞好，洞口靠中比洞口靠邊好變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫伸縮縫和防震縫僅需斷開基礎(chǔ)以上的房屋上部結(jié)構(gòu)沉降縫需要將房屋連同基礎(chǔ)一起斷開宜兩縫合一或三縫合一盡量不設變形縫，可通過設計方案的調(diào)整或構(gòu)造措施避免設置變形縫后，被分開的幾部分房屋在結(jié)構(gòu)上完全獨立第四節(jié) 變形縫一、

32、變形縫的設置二、變形縫的寬度變形縫寬度的確定原則：當結(jié)構(gòu)產(chǎn)生伸縮變形、不均勻沉降或地震變形時，房屋各獨立單元間不發(fā)生相互碰撞防震縫的寬度宜符合表中規(guī)定，并不小于7cm伸縮縫、沉降縫的寬度一般不小于5cm，且隨房屋高度增加而加大防震縫兼作沉降縫時，應考慮地基不均勻沉降引起的附加變形，其寬度宜適當加大防震縫兼作伸縮縫時，應符合防震縫寬度的要求第四章 高層建筑結(jié)構(gòu)的其它設計方法選擇有效的建筑形式以控制側(cè)移 多高層建筑地下室設置與基礎(chǔ)類型 轉(zhuǎn)換層在多高層建筑中的應用高層建筑的防火 高層建筑的設計中，水平荷載起控制作用，如何有效的控制建筑物的側(cè)移隨著其高度的增加而愈發(fā)重要除了第三章講述的采用不同的結(jié)構(gòu)形

33、式來控制側(cè)移外，亦可以通過選擇有效的建筑形式（建筑物外形）來既合理又經(jīng)濟的控制側(cè)移平面為矩形的棱柱體建筑對側(cè)移較為敏感，可采用對側(cè)向力不甚敏感的建筑形式來提高建筑物的抗側(cè)移剛度第一節(jié) 選擇有效的建筑形式以控制側(cè)移一、外柱傾斜的建筑形式外柱傾斜設置，建筑物成為截錐體，其抗側(cè)移剛度大大增加，側(cè)移可減少1050二、上窄下寬的建筑形式將外部框架做成上窄下寬，也可減小側(cè)移三、圓形或類圓形建筑形式圓形、類圓形結(jié)構(gòu)受力較為合理，且其受風面小、風壓值相對棱柱體建筑小得多四、三角形建筑形式平面為三角形的棱柱體建筑也是較為有效的形式五、新月形建筑形式新月形建筑類似豎向的懸臂殼體，其彎月般的外形可以象殼體一樣工作，

34、能有效地增強本身的抗側(cè)移剛度結(jié)語合理的選用有效的建筑物外形，可以配合有效的結(jié)構(gòu)形式，進一步提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，使建筑物向更高發(fā)展，建筑設計方案也可更為靈活、新穎第二節(jié) 多高層地下室設置與基礎(chǔ)類型一、多高層地下室設置充當停車場，放置附屬用房，節(jié)約地上建筑面積充當人防工事、防災應急避難場所公共建筑、商業(yè)建筑的地下室與地鐵站等公共交通連接提高建筑物嵌固能力，增加結(jié)構(gòu)抗傾覆能力提高結(jié)構(gòu)整體剛度，改善抗震性能減輕地基壓力，提高建筑物層數(shù)二、多高層基礎(chǔ)類型地面以上的結(jié)構(gòu)稱為上部結(jié)構(gòu)，地面以下的結(jié)構(gòu)稱為下部結(jié)構(gòu)或地下結(jié)構(gòu)、亦即基礎(chǔ)基礎(chǔ)是建筑物的根基，是結(jié)構(gòu)設計的重要組成部分，承擔著將上部結(jié)構(gòu)荷載傳至地基的

35、作用，是上部結(jié)構(gòu)安全、適用的根本保障基礎(chǔ)類型的選擇對整體結(jié)構(gòu)的影響很大，需要考慮多種因素并根據(jù)各類型的適用情況合理取用單獨基礎(chǔ)：用于地基條件較好（承載力高、土層均勻）的多層框架結(jié)構(gòu)，亦稱獨立基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ)：用于上部荷載較大或地基較為軟弱的多層框架結(jié)構(gòu)，以提高基礎(chǔ)的承載能力、剛度和整體性，減少基礎(chǔ)的不均勻沉降十字交叉基礎(chǔ)：用于采用條形基礎(chǔ)不能滿足強度和剛度要求時，可進一步增加基礎(chǔ)底面積并提高基礎(chǔ)剛度1、單獨基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)和十字交叉基礎(chǔ)當?shù)鼗至勇陨罨蛲翆臃植疾痪鶆驎r，亦可采用剛性墻單獨基礎(chǔ)（以剛性墻連接各單獨基礎(chǔ)）或剛性墻條形基礎(chǔ)上述幾種基礎(chǔ)類型因為底面積均較小，地基所能提供的承載能力較低，一

36、般應用于層數(shù)較少的多層工業(yè)廠房和民用建筑中條形基礎(chǔ)在地基條件較好時最多可用于69層的建筑物片笩基礎(chǔ)：適用于建筑物層數(shù)較多或地基很軟弱時，整個結(jié)構(gòu)下大面積的笩片與地基接觸，可傳遞很大的上部荷載 片笩基礎(chǔ)的剛度在地基極軟弱且不甚均勻時，常難以滿足要求，尤其是上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)不均勻變形敏感時更是如此箱形基礎(chǔ)：適用于上部結(jié)構(gòu)高度很大或地基極軟弱時，由頂板、底板和內(nèi)外壁組成非常剛強的箱體，具有較上述各類基礎(chǔ)大得多的剛度和整體性箱形基礎(chǔ)普遍用于高層建筑的下部結(jié)構(gòu)，作為地下室2、片笩基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)：用于上部荷載很大且地基軟弱，或持力層很深，或持力層不均勻時，可配合其它形式基礎(chǔ)聯(lián)合使用 樁基通過樁的表面摩

37、擦力和樁頭的支承力將上部荷載傳遞至地基根據(jù)荷載傳遞方式的不同，樁可分為摩擦樁和支承樁摩擦樁：主要通過樁的表面摩擦力來傳遞荷載，適用于持力層較深時支承樁：主要通過樁頭的支承力來傳遞荷載，適用于持力層較淺時3、樁基礎(chǔ)根據(jù)施工方法的不同，樁又可分為預制樁和灌注樁預制樁：將樁預制好再通過打樁機打入地基，用鋼量很大灌注樁：通過現(xiàn)場機械鉆孔或打入鋼管成孔，再現(xiàn)場澆筑混凝土而成樁，用鋼量較少選擇基礎(chǔ)形式需要考慮以下幾個因素：上部結(jié)構(gòu)的層數(shù)和荷載情況。層數(shù)越多，荷載越大，對基礎(chǔ)強度和剛度的要求就越高上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。上部結(jié)構(gòu)對地基不均勻變形越敏感，對基礎(chǔ)剛度的要求就越高地基條件。如土層分布、各土層

38、性能、地下水位情況等經(jīng)濟合理，施工便利。建筑物高度越大，基礎(chǔ)工程在整個工程造價中所占的比例就越高現(xiàn)代建筑的尺度越來越大，對建筑空間多層次、多功能的要求也越來越高，綜合性很強的建筑物越來越多轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以較好地滿足上述建筑功能上的要求轉(zhuǎn)換層屬于水平結(jié)構(gòu)，用來改變下方樓層柱網(wǎng)的布置，或過渡上下層剪力墻的布置，以獲得特別的樓層柱網(wǎng)創(chuàng)造大空間并將上部荷載傳遞到下面較少的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上轉(zhuǎn)化層（大梁）結(jié)構(gòu)特殊，可達數(shù)個樓層高第三節(jié) 轉(zhuǎn)換層在多高層建筑中的應用一、轉(zhuǎn)換層的基本特點“雞腿柱”大梁與支承柱連接處應力高度集中，需要特殊的抗震構(gòu)造設計豎向荷載成為轉(zhuǎn)換層（大梁）設計的控制因素轉(zhuǎn)換層（大梁）跨度很大，其撓度

39、需要嚴格控制轉(zhuǎn)換層尺度很大，浪費了一定的建筑空間，且其自重大、材料耗費多、造價高昂連續(xù)施工強度大，施工過程復雜，技術(shù)要求高二、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設置原則轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)跨越底層建筑平面兩端，將上部荷載集中于數(shù)個支承點處，亦稱橋式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中部支承于一個強勁的筒體上，四面向外懸挑轉(zhuǎn)換層（大梁）可以采用多種結(jié)構(gòu)形式1、底層要求大空間2、任意層上要求敞開空間或改變柱網(wǎng)高層建筑具有建筑高度高、建筑面積大、功能綜合性高、人員集中等特點，故其防火問題特別突出高層建筑一旦發(fā)生火災，情況錯綜復雜，撲救難度大，極易引發(fā)群死群傷 一些高層建筑存在先天設計缺陷、消防布局不合理，或者缺乏有效消防管理和設施維護防火設計屬于建筑方案

40、中的重要環(huán)節(jié) 第四節(jié) 高層建筑的防火一、結(jié)構(gòu)防火火災隱患：熱工設備，電氣設備火災荷載：建筑物中的可燃物數(shù)量1、火災的因素2、火災控制阻止火災蔓延到相鄰建筑物：規(guī)定建筑物間距，或者設置外部防火墻阻止火災在建筑物內(nèi)部蔓延：設置防火分區(qū)，或者設置自動消防系統(tǒng) 消防車抵達建筑物的通道需要一定的寬度和高度以及足夠的承載能力建筑物內(nèi)應多設消防隊員接近起火中心的各種安全通道應有規(guī)定尺寸和容量的消防栓為滅火供水3、消防通道4、救護工作安全疏散通道是火災時保障人身安全的首要條件安全疏散通道應盡可能不受氣體和煙霧的影響高層民用建筑，特別是酒店、賓館、卡拉OK廳、商場等人員密集場所均設有火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅

41、火系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)，發(fā)生火災時，上述系統(tǒng)均應能聯(lián)動動作，自動報火警，自動開啟滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng) 5、結(jié)構(gòu)防火方式結(jié)構(gòu)防火分為被動防火和主動防火兩種方式被動防火措施：（1）在火災中保持建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的措施；（2）在水平和垂直兩個方向上把建筑物劃分為可控制火災的若干區(qū)段；（3）布置安全疏散通道主動防火措施：（1）火災自動報警裝置，如煙火探測器；（2）自動滅火裝置，如噴水器 二、防火措施的范圍結(jié)構(gòu)防火的目的：人身保護，以及防止建筑物本身和毗鄰財產(chǎn)的物質(zhì)損失1、結(jié)構(gòu)防火的目的2、人身保護（一級防火）人身的保護與搶救是防火設計的首要問題采取預防措施的內(nèi)容和范圍不能以經(jīng)濟尺度來衡量，而應由一系列對人身的潛在

42、危害來決定人身傷害可能性很小時，可減少相應保護措施 3、財產(chǎn)保護（二級防火）為防止物質(zhì)損失，應采取措施阻止火災蔓延，并防止建筑物倒塌高層建筑投資規(guī)模大，我國社會經(jīng)濟還不甚發(fā)達，在設計中既要考慮到消防的安全性，又要考慮到投資的合理性可以通過合理的防火設計，有效地安排消防設施的數(shù)量和位置，在保證安全可靠的同時達到經(jīng)濟合理，盡量節(jié)省消防設施的投資，并方便其日常管理與維護 4、防火有效時間結(jié)構(gòu)防火的措施只須在一個有限的范圍內(nèi)或一個有限的時間內(nèi)保持有效如：（1）安全疏散通道應在建筑物內(nèi)所有人員來得及撤離前保持安全通行；（2）防火墻和重要的承重構(gòu)件應在規(guī)定時間內(nèi)保持穩(wěn)定“完全防火”并不是防火的目的，過高的

43、防火規(guī)定會造成費用大增和浪費 5、防火程度與范圍的標準結(jié)構(gòu)防火的要求及其防火措施的范圍，取決于眾多因素一般準則為：無可燃物則無須保護，無人則無須人身保護如：（1）指定時間內(nèi)建筑物內(nèi)的人數(shù)；（2）建筑物內(nèi)人員的活動能力；（3）火災荷載的要求；（4）建筑物的面積和布置；（5）建筑物的高度，是否超過標準消防梯的到達高度；（6）消防隊到達時間 第五章 門式剛架平面結(jié)構(gòu)體系：門式剛架，薄腹梁，桁架，拱結(jié)構(gòu) 門式剛架的結(jié)構(gòu)特點與適用范圍 門式剛架的類型與構(gòu)造橫梁與柱子的連接為剛接與鉸接相比，剛接下橫梁的跨中彎矩得以減少，故能適用于更大的跨度桿件少，制作方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間大，便于利用廣泛應用于工業(yè)廠房（吊車

44、起重量不能太大）、體育館、倉庫、禮堂、食堂等建筑門式剛架從材料上來看，可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)第一節(jié) 門式剛架的結(jié)構(gòu)特點與適用范圍從結(jié)構(gòu)上來分類可分為：無鉸剛架、兩鉸剛架和三鉸剛架等三種無鉸剛架屬于超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度大，但柱底彎矩較大（基礎(chǔ)造價大），且地基不均勻沉降會導致附加內(nèi)力，應用很少三鉸剛架屬于靜定結(jié)構(gòu)，柱底無彎矩，且不會產(chǎn)生附加內(nèi)力，但剛度較差，適用于小跨度和地基較差的情況 兩鉸剛架與三鉸剛架的情況較為接近，鋼結(jié)構(gòu)常用該形式 第二節(jié) 門式剛架的類型與構(gòu)造門式剛架的外形選擇主要考慮建筑排水和建筑造型的需要主要分為：單跨，雙跨，多跨，帶毗屋，帶挑檐等形式 門式剛架鋼結(jié)構(gòu)體系主要包括：

45、 主結(jié)構(gòu) 剛架，吊車梁 次結(jié)構(gòu) 檁條，墻架柱（抗風柱），墻梁 支撐結(jié)構(gòu) 屋蓋支撐，柱間支撐，系桿 圍護結(jié)構(gòu) 屋面系統(tǒng)（屋面板、采光板、通風器等），墻面系統(tǒng)（墻板、門窗）第六章 薄腹梁結(jié)構(gòu)薄腹梁屬于受彎構(gòu)件，是用于屋蓋的梁 為了跨越較大的跨度，基于減輕自重的考慮，截面采用工字形或T形，從外觀上看梁腹很薄，故稱“薄腹梁” 優(yōu)點：制作、構(gòu)造、設計、施工等簡便，側(cè)向剛度較大缺點：自重較大，適用跨度較小 梁的高度可隨著梁軸方向逐漸變化，以節(jié)省材料和更經(jīng)濟薄腹梁的設計尺寸由施工條件、鋼筋布置、構(gòu)造要求以及剛度等因素決定屋面坡度：1/81/12 梁端部高度一般不小于60cm 梁截面高度主要由剛度控制 梁腹板

46、寬度一般為610cm上翼緣寬度：取決于屋面板的支承穩(wěn)定，可取2540下翼緣寬度：取決于鋼筋布置，可取2030薄腹梁的設計要點和大致尺寸第七章 桁架結(jié)構(gòu)桁架的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)點 桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系 屋架形式與材料的關(guān)系屋架基本尺寸及其適用范圍屋架結(jié)構(gòu)的選型排架結(jié)構(gòu)簡介薄腹梁無法滿足跨度繼續(xù)增大的情況，從梁結(jié)構(gòu)的應力分布出發(fā)，將材料布在應力較大的地方，可達到節(jié)省材料和減少自重的目的桁架結(jié)構(gòu)從梁式結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，其實質(zhì)是利用截面的幾何特性，在截面面積不變的情況下增大其慣性矩和抵抗矩桁架結(jié)構(gòu)桿件主要承受軸向力，可以較為充分地利用材料的強度，也因此較之受彎構(gòu)件（梁）受力更為合理第一節(jié) 桁架的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)點

47、桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要有： 較之梁式結(jié)構(gòu)可適用于更大的跨度 可用鋼筋混凝土、鋼、木等多種材料制造 由桿件組成，型式多樣化，選型范圍較廣 施工方便，可整體吊裝，亦可高空拼裝桁架是由桿件組成的平面格構(gòu)體系，其節(jié)點可視為鉸接連接，荷載一般作用于節(jié)點上平行弦桁架的桿件內(nèi)力不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端小而跨中大，腹桿的內(nèi)力兩端大跨中小三角形桁架的桿件內(nèi)力亦不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端大而跨中小，腹桿的內(nèi)力兩端小跨中大拱形桁架的桿件內(nèi)力較為均勻，其外形與簡支梁彎矩圖相似，受力較為合理，結(jié)構(gòu)形式較為理想，故經(jīng)濟性較好第二節(jié) 桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系當屋面板寬度與上弦節(jié)間長度不等時，或吊頂梁間距下弦與下弦節(jié)間長度不等時，上、下弦

48、將產(chǎn)生節(jié)間荷載，上、下弦桿將由承受軸向力轉(zhuǎn)變?yōu)槌惺茌S向力和彎矩，材料的強度將得不到充分利用，材料用量會增加桁架節(jié)間的劃分應考慮屋面板、檁條、吊頂梁等的布置要求，盡量使荷載作用在節(jié)點上鋼屋架常采用再分式來減少上弦的節(jié)間長度，以使屋面荷載直接作用在上弦節(jié)點上用于房屋上的桁架稱為屋架屋架形式根據(jù)材料的不同，可分為木屋架、鋼屋架、鋼-木組合屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、預應力混凝土屋架、鋼筋混凝土-鋼組合屋架等屋架形式根據(jù)外形的不同，可分為三角形屋架、梯形屋架、拱形（折線形）屋架、平行弦屋架等各種材料的力學性能各不相同，由不同材料制造的屋架也采用各不相同的形式第三節(jié) 屋架形式與材料的關(guān)系一、木屋架

49、木屋架的典型形式為豪式屋架，其特點有：（1）節(jié)間大小均勻，桿件內(nèi)力變化較為均勻；（2）腹桿長度與桿件內(nèi)力變化相一致，兩者較為協(xié)調(diào)；（3）節(jié)點處桿件不多，易于木屋架所用的齒聯(lián)結(jié)豪式木屋架的適用跨度為921m，最經(jīng)濟跨度為915m，節(jié)間長度為1.52.5m屋架跨度超過15m時，常采用豎桿為鋼桿、其它桿件為木桿的鋼-木組合豪式屋架二、鋼屋架常用形式為三角形屋架、梯形屋架和平行弦屋架等輕型鋼屋架的常用形式為芬克式屋架和三鉸拱式屋架芬克式屋架的特點：（1）上弦受壓桿較短，與鋼結(jié)構(gòu)受壓存在穩(wěn)定問題相適應；（2）下弦中段受拉桿較長，與鋼結(jié)構(gòu)受拉不存在穩(wěn)定問題相適應鋼屋架適用于大跨度情況，輕型鋼屋架適用于小跨

50、度情況三、鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土屋架無固定形式，為節(jié)點構(gòu)造簡單起見，每個節(jié)點處桿件數(shù)不多于5根，且桿件夾角不小于30o屋架跨度一般以3m為模數(shù)弦桿通常設計為等截面，以方便設計和施工；故確定屋架的形式時，應盡量使弦桿內(nèi)力分布基本相同屋架上弦的坡度應與屋面材料及其防水構(gòu)造相適應，瓦類屋面坡度應大些，大型屋面板并做卷材防水時可平緩些屋架的高度應根據(jù)剛度條件滿足一定的高跨比，即確定最小高度；最大高度則取決于運輸界限；經(jīng)濟高度應根據(jù)桿件總自重最小來確定第四節(jié) 屋架基本尺寸及其適用范圍一、三角形屋架三角形屋架形成坡屋頂，造型美觀，適用于較小跨度上弦坡度較陡，利于屋面排水瓦類屋面的坡度i為1/21/3；高

51、跨比h/l為1/41/6二、梯形屋架梯形屋架空間較大，便于管道和人員通過，可用于劇院等端部高度為1.82.2m；節(jié)間長度上弦為3m、下弦為6m；坡度i為1/12；高跨比h/l為1/61/8梯形鋼屋架可采用再分式來減少受壓上弦的長度三、拱形（折線形）屋架拱形屋架上弦呈拋物線形，為制作方便多采用折線性屋架高跨比f/l為1/61/8四、平行弦屋架平行弦屋架腹桿規(guī)格統(tǒng)一，制作方便桿件內(nèi)力分布不均勻，但桿件截面仍應力求統(tǒng)一；故不宜用于桿件內(nèi)力相差懸殊的情況上弦水平，可用于廠房中的吊車梁和托架梁五、無斜腹桿屋架無斜腹桿屋架結(jié)構(gòu)造型簡單，便于制作屋面板可支承在下弦桿上，構(gòu)成下沉式或橫向天窗，故可省去天窗架并

52、降低廠房高度，綜合經(jīng)濟效益較好六、鋼筋混凝土-鋼組合屋架受壓上弦和腹桿采用鋼筋混凝土桿件，受拉下弦和腹桿采用鋼拉桿，可以充分利用材料的優(yōu)勢，故自重輕、省材料常用形式包括：折線形屋架，下?lián)问轿褰切挝菁?，三鉸、兩鉸屋架七、板狀屋架上弦采用鋼筋混凝土屋面板，下弦和腹桿采用鋼材屋架與屋面板合而為一，傳力簡捷，省材料、自重輕，經(jīng)濟指標較好制造復雜，構(gòu)造不便屋架的選型必須綜合考慮建筑物的使用要求、建筑造型、屋面防水構(gòu)造、跨度和荷載大小、材料供應、施工技術(shù)條件等因素，并進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析，做到受力合理、技術(shù)先進、經(jīng)濟適用、外形美觀和制造簡便建筑跨度在36m以上時宜選用鋼屋架有振動、腐蝕或高溫車間，宜選用

53、預應力鋼筋混凝土屋架相對濕度大于75、通風不良或有腐蝕性介質(zhì)的建筑不宜選用木屋架和鋼屋架第五節(jié) 屋架結(jié)構(gòu)的選型排架結(jié)構(gòu)一般由預制的鋼筋混凝土屋架、吊車梁、柱、基礎(chǔ)等組成，多用于單層工業(yè)廠房工業(yè)廠房與民用房屋相比，基建投資多，占地面積大，常受生產(chǎn)工藝條件的制約排架結(jié)構(gòu)傳力明確，構(gòu)造簡單，有利于實現(xiàn)設計標準化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化以及施工機械化，提高建筑工業(yè)化水平第六節(jié) 排架結(jié)構(gòu)簡介一、排架結(jié)構(gòu)的類型柱頭與屋架鉸接，柱腳與基礎(chǔ)剛接根據(jù)生產(chǎn)工藝與使用要求，排架可做成單跨和多跨，亦可做成等高、不等高和鋸齒形等跨度可達30m，高度可達30m以上，吊車噸位可達150t以上二、排架結(jié)構(gòu)的組成單層廠房排架結(jié)構(gòu)通常由

54、屋面板、屋架、吊車梁、排架柱、抗風柱、基礎(chǔ)梁、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成上述構(gòu)件分別組成屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向連系體系、圍護結(jié)構(gòu)等（1）屋架結(jié)構(gòu)：分為有檁體系與無檁體系，有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐組成，無檁體系由大型屋面板、屋架及屋蓋支撐組成，前者用于小型廠房，后者用于大、中型廠房（2）橫向平面排架：由屋架、橫向柱列及基礎(chǔ)等組成，是廠房基本承重結(jié)構(gòu)（3）縱向連系體系：由縱向柱列、連系梁、吊車梁、柱間支撐及基礎(chǔ)等組成，主要傳遞縱向水平力（4）圍護結(jié)構(gòu)：由縱墻、橫墻（山墻）、抗風柱及基礎(chǔ)梁等組成，主要承受墻體自重和其上的風荷載第八章 拱結(jié)構(gòu)拱的受力特點與適用范圍 拱的類型 拱軸的形式與合

55、理軸線拱水平推力的平衡拱的截面形式與主要尺寸拱的結(jié)構(gòu)選型與布置拱在豎向荷載下，兩端支承處產(chǎn)生豎向反力和水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，并大大減小了跨中彎矩拱結(jié)構(gòu)的材料利用率高，可充分利用抗壓強度較高而抗拉強度差的圬工材料（石材、磚、混凝土）來建造拱橋，現(xiàn)在多采用鋼筋混凝土、鋼材、鋼管混凝土等來建造拱結(jié)構(gòu)橋梁和民用建筑拱的形式多種多樣，有利于豐富建筑外形，不僅適用于大跨度結(jié)構(gòu)（橋梁），也適用于中小跨度的房屋建筑（展覽館、體育館、商場等公共建筑物和商業(yè)建筑物）第一節(jié) 拱的受力特點與適用范圍按建造材料，可分為磚石砌體拱結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼拱結(jié)構(gòu)、膠合木拱結(jié)構(gòu)等按結(jié)構(gòu)組成，可分為

56、無鉸拱、兩鉸拱和三鉸拱按有無水平推力，可分為無系桿拱和有系桿拱按拱軸形式，可分為半圓拱和拋物線拱等按拱身截面，可分為實腹式和格構(gòu)式、等截面和變截面等按支承方式，可分為上承式、下承式和中承式第二節(jié) 拱的類型確定拱軸的形式主要考慮拱的合理軸線以及拱的矢高在一定荷載作用下，使拱處于無彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線，其形式與支承條件和荷載形式有關(guān)三鉸拱在均布豎向荷載作用下，合理拱軸為一拋物線；在垂直拱軸均布壓力下，合理拱軸為一圓弧線拱的矢高對拱的外形影響很大，直接影響建筑造型和構(gòu)造處理，還影響拱身軸力和拱腳推力的大小（水平推力與矢高成反比） 第三節(jié) 拱軸的形式與合理軸線 拱的矢高的合理選擇：（1

57、）滿足建筑造型和建筑使用功能的要求矢高決定了建筑內(nèi)部空間的大小和建筑外形（2）盡量使結(jié)構(gòu)受力合理矢高小，則水平推力大，拱身軸力大；矢高大，則相反，可降低基礎(chǔ)造價，但拱身長度增大、上部結(jié)構(gòu)用料增加、風力影響大 （3）滿足屋面排水構(gòu)造的要求對于瓦屋面，要求屋面坡度較大，則矢高較大拱的矢高一般取為(1/81/2)跨度，經(jīng)濟范圍為( 1/71/5)跨度；系桿拱的矢高較??；落地拱的矢高較大 拱為有推力的結(jié)構(gòu)，拱腳（支座）應能可靠地承受水平推力，從而保證拱結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用 對于無鉸拱、兩鉸拱等超靜定結(jié)構(gòu)，在水平推力下拱腳的變位會引起結(jié)構(gòu)較大的附加內(nèi)力（彎矩），應嚴格限制實際工程中采用以下方式來平衡拱腳的水平推

58、力：落地拱、豎向結(jié)構(gòu)承擔、系桿拱和剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿等第四節(jié) 拱水平推力的平衡一、落地拱 利用地基基礎(chǔ)直接承受水平推力拱腳落地與基礎(chǔ)剛接，基礎(chǔ)尺寸很大、用料多、造價較高 為更有效地抵抗水平推力，基礎(chǔ)底部常做成斜面形狀 適用于水平推力不太大或地質(zhì)條件較好時二、水平推力由豎向結(jié)構(gòu)承擔亦用于無系桿拱，水平推力由支承拱腳的豎向結(jié)構(gòu)承擔要求豎向結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)有足夠大的剛度來抵抗拱的反力扶壁墻墩適用于小跨度、推力小時，如哥特式建筑斜柱墩適用于較大跨度、推力大時，可做到傳力合理、經(jīng)濟美觀，如西安秦始皇兵馬俑展覽廳拱跨較大、兩側(cè)有邊跨附屬用房時，可由邊跨結(jié)構(gòu)來提供拱腳反力，邊跨結(jié)構(gòu)可為單層或多層、單跨或多

59、跨的墻體或框架結(jié)構(gòu)，如北京崇文門菜市場 三、系桿拱 水平推力由系桿直接承擔兩端拱腳之間用鋼桿連系起來，利用鋼桿受拉來抵抗拱的水平推力，水平拉桿所承受的拉力等于拱的水平推力，故傳力路線簡短、構(gòu)造合理、安全可靠 可用于擱置在墻、柱上的屋蓋結(jié)構(gòu)，也可用于落地拱結(jié)構(gòu) 作為屋蓋結(jié)構(gòu)時，豎向承重構(gòu)件不承擔水平推力，相當于排架結(jié)構(gòu)，屋架及柱子用料經(jīng)濟，但室內(nèi)可見水平系桿、影響凈高，應用受到限制 為了避免系桿太長而在自重作用下下垂太大，可設置吊桿來減少拉桿的自由長度 四、水平推力由剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿 僅在結(jié)構(gòu)兩端山墻處設置拉桿，水平推力由拱腳標高處的剛性水平構(gòu)件（可為圈梁、天溝板、副跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋

60、等）傳遞給總拉桿 若剛性水平構(gòu)件在其平面內(nèi)剛度足夠大，則可認為豎向承重結(jié)構(gòu)頂部不承擔水平推力 優(yōu)點：室內(nèi)無系桿，建筑空間利用率高 拱身可做成實腹式和格構(gòu)式兩種型式，一般采用等截面鋼筋混凝土拱一般采用實腹式，拱身的截面高度可按拱跨的1/301/40估算，截面寬度為2540cm 鋼結(jié)構(gòu)拱多采用格構(gòu)式，拱身的截面高度，格構(gòu)式按拱跨的1/301/60，實腹式按拱跨的1/501/80 當拱身內(nèi)力（軸壓力、彎矩）沿軸向改變較大時，可采用變截面形式，即改變拱身截面高度而保持寬度不變第五節(jié) 拱的截面形式與主要尺寸拱的截面除了常用的矩形截面外，還可采用形截面、雙曲拱、波形拱、折板拱等更大跨度的拱可采用鋼管、鋼管