9結(jié)構(gòu)概念體系

獨立思考、學以致用1

重點內(nèi)容回顧

當橋梁的跨度很大時，為什么要采用斜拉

懸索混合體系？

當橋梁跨度很大時，單純采用懸索橋會使主

鋼纜拉力過大，錨碇處理困難，因此提出斜

拉-懸索混合體系2

重點內(nèi)容回顧

薄殼是由殼面和（）構(gòu)成的

邊緣構(gòu)件3

重點內(nèi)容回顧

圓形的索網(wǎng)體系和薄殼穹頂都需要環(huán)梁作

為屋面的邊界，二者的環(huán)梁在受力狀態(tài)上

有什么不同？

索網(wǎng)體系環(huán)梁受壓，薄殼穹頂?shù)沫h(huán)梁受

拉，通常需要施加預應力4系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：基本概念

一棟建筑，不同樓層有不同的功能要求

上下層的柱網(wǎng)差距比較大

在結(jié)構(gòu)布置不同的樓層間設(shè)置轉(zhuǎn)換層

轉(zhuǎn)換層可以看成是上部墻、柱的基礎(chǔ)

轉(zhuǎn)換層可以是厚板、大梁、箱梁、桁架等

轉(zhuǎn)換層可以利用一個或幾個樓層高度，相

當于一根巨大的梁

設(shè)置轉(zhuǎn)換層后應注意避免使上下層的剛度

相差太大，地震時容易破壞5

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：框支剪力墻6

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：底框磚混7

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：轉(zhuǎn)換層類型8

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

系-9桁架轉(zhuǎn)換層

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

系-10世貿(mào)中心斜柱轉(zhuǎn)換層

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層：拱式轉(zhuǎn)換層11

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義

框架：統(tǒng)稱，單層或多層

排架：一般為單層，梁柱節(jié)點鉸接12框架、排架和剛架

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義

剛架：一般為單層，梁柱節(jié)點剛接13框架、排架和剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-14兩鉸門式剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-15三鉸門式剛架：相當于懸臂梁對接

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：定義16現(xiàn)澆混凝土門式剛架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-17鋼結(jié)構(gòu)門式剛架構(gòu)成

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架

系-18鋼結(jié)構(gòu)門式剛架

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點剛接措施19設(shè)加勁肋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點剛接措施20加斜撐

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點剛接措施21加腋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的水平體系

門式剛架：節(jié)點剛接措施22加節(jié)點板

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

豎向體系的功能

系-23

將水平體系傳來的力傳至基礎(chǔ)

具有足夠的抗側(cè)移剛度，以抵抗水平荷載

約翰.漢考克大廈，湖點大廈：風吹壞玻璃

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計算長度

桿件的計算長度相當于荷載

下桿件彈性變形曲線的半波

長

獨立柱的計算長度L01=

2h24

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計算長度

豎向荷載作用下排架側(cè)

移很小

上端鉸接，下端固接

排架柱的計算長度

L02=

0.7h25

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的計算長度

框架柱的計算長度與橫

梁剛度有關(guān)

橫梁剛度很小時，與排

架相同L03=

0.7h

橫梁剛度很大時，相當

于兩端固接，L03=

0.5h

故真實情況中

0.5h＜

L03＜

0.7h26

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

獨立柱像懸臂梁一樣工作

排架柱頂部鉸接，無約束

固端彎矩:M

1

=M2=(H/2)×

h

柱頂側(cè)移:Δ

1=Δ

2=

(

H/2

)×

h3

/

3EI27

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

框架柱在水平力作用下，

柱頂轉(zhuǎn)角受到橫梁約束

柱對橫梁作用一個力矩，

使橫梁中產(chǎn)生彎矩和剪力

橫梁對柱有一個反向力矩，

使柱內(nèi)形成反彎點，從而

減小了柱的計算長度

橫梁剛度越大，此反向力

矩也越大28

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：柱的側(cè)向剛度

反彎點上部取隔離體：梁剪力引起柱軸力，

形成力偶Vd

反彎點下部取隔離體：反彎點處彎矩為0

固端彎矩：M3=H/2

×h1＜M1=M2=

H/2

×h29

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

橫梁剛度越大，橫梁剪力(柱軸力)也越大，可以抵消更多的傾覆力矩

當

EI

=∞，柱頂沒有轉(zhuǎn)動，相當于一個可以側(cè)移的固定端，柱的反彎點位于柱高中點

固端彎矩

M4=(H/2)×h/2

，為

獨立柱的一半

柱頂側(cè)移=兩段懸臂短柱側(cè)移30之和:

Δ4=2×

(H/2)×(h/2)3/3EI

=

Δ1/4

，即剛度增加到4倍

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

實際工程中，橫梁剛度不可能∞

用橫梁和柱的線剛度（

i

=

EI/L）比λ

=

ib

/ic來描述橫梁對節(jié)點轉(zhuǎn)動的約束程度

λ≥4時

，可近似認為橫梁已能可靠地約束

節(jié)點轉(zhuǎn)動，按EI=∞處理，稱為“完全框

架作用”

完全框架作用將使柱內(nèi)彎矩減半，使框架

的抗側(cè)移剛度提高到獨立柱的四倍31

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：完全框架作用

自覺作業(yè)（寫在紙上，不用提交）：

根據(jù)上面的講述內(nèi)容概括出什么是“框架

作用”，什么是“完全框架作用”

語言表達能力訓練32

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：框架作用應用33紐約維拉扎諾海峽大橋

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：框架作用應用將框架轉(zhuǎn)90o，利用框架作用提高懸挑結(jié)構(gòu)的剛度。34懸挑框架

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增設(shè)內(nèi)柱

柱的抗側(cè)剛度成倍增加

橫梁縮短，更接近于剛性橫梁35

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-36帕臺農(nóng)神殿的密柱是為了形成框架作用嗎？

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增設(shè)橫梁

與柱鉸接的橫梁不產(chǎn)生彎矩，沒效果

與柱剛接的橫梁使柱出現(xiàn)多個反彎點，減

小了柱的計算長度，減小框架側(cè)移37增設(shè)橫梁→完全框架作用（減弱）

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架作用：增強框架作用38

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-39工程中的大量應用

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

增大柱截面，柱的抗側(cè)剛度成三次方增加

增加柱截面后，框架作用減弱

梁柱截面同時增大40增大梁柱截面

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

提高框架剛度的方法

系-

單層框架

多層多跨框

架

框筒

開口剪力墻

實體剪力墻41框架到剪力墻的轉(zhuǎn)換

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻類型

系-

整體墻，與懸

臂柱類似

帶很小開口的

整體墻，只在

開口處有應力

集中，仍與懸

臂柱類似

小開口整體墻42

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻類型

系-

聯(lián)肢墻，相當

于截面很大的

多層框架

組合整體墻，

相當于兩根懸

臂柱之間設(shè)橫

梁鉸接

壁式框架，相

當于帶剛域的

框架43

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：砌體

8層（08）→7層

粘土磚禁用，以

蒸壓灰砂磚，陶

?；炷疗鰤K等

代替

砌體結(jié)構(gòu)幾乎沒

有抗拉能力，抗

震能力差→圈梁、

構(gòu)造柱44

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)

系-

橫墻承重，縱橫向剛度

較均勻，布置受限

縱墻承重，大開間，橫

向剛度不好

內(nèi)框架，抗震性能更不

好，10抗震規(guī)范已不再

推薦使用45

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國內(nèi)

內(nèi)18層46上海南園小區(qū)，哈爾濱阿繼科技園小區(qū)

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國外

外28層47拉斯維加斯Excalibur

hotel

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：國外

外28層48拉斯維加斯Excalibur

hotel

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

砌體結(jié)構(gòu)：配筋砌塊49

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-

屋架和柱鉸接，對吊車和不均勻沉降不敏感

預制構(gòu)件，施工速度快

平面內(nèi)計算，平面外設(shè)支撐50

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-51

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

排架體系

系-52

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-53板、梁、柱構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-

由于框架作用，框架比獨立柱剛度增大

梁柱均受彎，高,不能建太高鋼混框架≤60m54系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

上海國際飯店

24層，78m

鋼框架結(jié)構(gòu)

解放初國內(nèi)最

高55

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系

系-56鋼框架結(jié)構(gòu)≤110m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架體系：最高框架？57橫濱標志大廈296m

芝加哥偉基河畔南311號293m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：平面內(nèi)外剛度

平面外剛度很

小，常忽略

縱橫向均需設(shè)

置一定數(shù)量的

剪力墻

盡可能縱橫相

關(guān)58

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：適用高度59一般情況下≤140m

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實例60廣州白云賓館，33層115m，1976

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實例61北京國際飯店，31層104m，1987

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實例62曲線外形，提高抗傾覆能力

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實例63上海華亭飯店

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：工程實例64剪力墻主要沿徑向布置

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻

柱：截面高寬比

≤4

短肢剪力墻，截

面厚度≤300mm，

4＜hw

/

bw≤8

（墻肢長度/墻

厚）

普通剪力墻hw

/

bw＞865短肢剪力墻布置靈活→小高層住宅

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻66短肢剪力墻住宅

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

剪力墻體系：短肢剪力墻

墻肢短，剛度小，

僅適用于小高層

要求有一半以上

數(shù)量的普通剪力

墻67

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：構(gòu)成

框架布置靈活

剪力墻剛度大

二者結(jié)合形成

框剪體系

一般≤130m68

懸臂柱在均布水形

僅考慮彎曲變形型向上變形越大線時，變形曲線越向上變形越小第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系系-

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：彎曲型與剪切型剪切型平荷載作用下

變彎曲時，變形曲線越曲變

僅考慮剪切變形

形曲線69

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：剪力墻彎曲變形

一般情況，剪力

墻的高寬比較大

剪切變形和彎曲

變形相比較小

剪力墻的變形曲

線是彎曲型

低矮剪力墻的變

形曲線是什么類

型的？

70

系-71

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系

結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：框架剪切變形

在水平荷載作用下，框架

中的桿件（梁、柱）以彎

曲變形為主

層間剪力從上到下逐漸增

大，各層剛度接近，所以

層間變形從上到下也逐漸

增大

變形曲線是剪切變形框架的總體剪切變形是由各個桿件的彎曲變形引起的

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：彎剪型變形

框架和剪力墻通過樓蓋連接在一起，因為樓板在平面內(nèi)的剛度很大，二者變形協(xié)調(diào)

變形曲線的為彎剪型

框架更強，更象剪切型；剪力墻更強，更象彎曲型。72

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：協(xié)同工作73

結(jié)構(gòu)底部框架

側(cè)移大，剪力

墻側(cè)移小，剪

力墻拉框架

結(jié)構(gòu)頂部剪力

墻側(cè)移大，框

架側(cè)移小，剪

力墻推框架

總框架與總剪力墻之間的內(nèi)力分布

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：樓蓋剛度

樓蓋是協(xié)調(diào)框架和剪力墻變形的載體，必須具有足夠的平面內(nèi)剛度（現(xiàn)澆、裝配整體）

保證橫墻間距不過大74

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：多道設(shè)防

鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻剛度較大，承擔80%左右的地震剪力

框架剛度也不宜過小，承擔20%的地震剪力

地震時，形成連梁→剪力墻→框架“三道防線”75

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：多道設(shè)防76墻都開裂了，可見是垃圾工程？

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：開豎縫剪力墻

鋼框架-砼剪力墻結(jié)構(gòu)

中，剪力墻剛度過大

→承擔絕大多數(shù)的水

平荷載，甚至在風荷

載作用下開裂

開豎縫減小剛度

提高剪力墻的延性：

剪切破壞→彎曲破壞77

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：內(nèi)藏鋼板支撐

鋼板支撐在節(jié)點處與

鋼框架焊接，預制混

凝土墻板與鋼框架留

縫

風荷載：鋼板支撐發(fā)

揮作用，剛度不過大

罕遇地震：混凝土剪

力墻發(fā)揮作用，提供

剛度78

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：開豎縫剪力墻

北京：京城大

廈

182m，52層

鋼框架--內(nèi)藏鋼

板支撐剪力墻

結(jié)構(gòu)79

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框剪體系：剪力墻集中布置

剪力墻集中布置在中部

外圍辦公區(qū)，中部交通區(qū)80

形-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的剛度和變形

提高剛度的方法

獨立剪力墻，豎向的兩

片墻平面外受彎，抗彎

能力可以忽略不計

連成筒體后，豎向的兩

片墻承受拉壓力，因為

力臂很大，所以效果明

顯

縱橫向剪力墻之間的連

接構(gòu)造很重要81

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

上海希爾頓酒

店

鋼框架-混凝土

核心筒82

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-83

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-84箱型截面柱、工字鋼梁

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

樓板配筋

樓板模板

鋼梁支撐85壓型鋼板

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-86樓蓋系統(tǒng)

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框架

核心筒體系

系-

架-

南京：金陵

飯店

框架-核心筒

37層

110m

83年中國最

高樓87

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框筒

系-

密柱深梁框

架形成筒體：

框筒

靠柱軸力抵

抗傾覆彎矩88

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

框筒

系-

臺北世界貿(mào)

易中心

38層，146m

鋼筋混凝土

框筒89

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

筒中筒

系-

外部框筒

內(nèi)部剪力墻

核心筒

＞200m高的

建筑多采用

這種類型90

系-

第4章

結(jié)構(gòu)概念和體系結(jié)構(gòu)的豎向體系

筒中筒

香港康樂中