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文檔簡介

1、.,1,建筑構(gòu)造(下),建筑構(gòu)造(下)教學(xué)課件 彭義,第1章 高層建筑構(gòu)造,.,2,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第1個問題:高層建筑的結(jié)構(gòu)形式按建筑材料怎樣分類? 第2個問題:對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制性作用的荷載是什么? 第3個問題:高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類有哪些? 第4個問題:高層中常見的多體系組合有哪幾種? 第5個問題:結(jié)構(gòu)體系如何來選擇? 第6個問題:剪力墻的相關(guān)常識,.,3,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第1個問題:高層建筑的結(jié)構(gòu)形式按建筑材料怎樣分類?(P8) a.砌體結(jié)構(gòu) b.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(目前我國高層建筑運用最廣的結(jié)構(gòu)形式) c.鋼結(jié)構(gòu)(西方國家高層建筑普遍采用的結(jié)構(gòu)形式) d.鋼-混凝土混

2、合結(jié)構(gòu)(與鋼結(jié)構(gòu)相比,更適合我國國情),.,4,砌體結(jié)構(gòu),.,5,砌體結(jié)構(gòu),配筋砌體結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)改變了無筋砌體結(jié)構(gòu)承載力低、延性差的缺點。由于其節(jié)省鋼材、降低造價等優(yōu)勢,在美國得到了廣泛的運用。,.,6,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),優(yōu)點:造價較低,材料來源豐富,可澆注成各種復(fù)雜斷面形狀;可節(jié)省鋼材,承載能力較高,經(jīng)過合理設(shè)計,可獲得較好的抗震性能。 缺點:構(gòu)件斷面大,占據(jù)面間大,自重大,施工周期較長,由于其建筑材料基本不可再生循環(huán),對環(huán)境的負(fù)面影響較大。 廣州廣東國際大廈(63層,200m)底層柱尺寸已達(dá)1.8*2.2m,.,7,鋼結(jié)構(gòu)的特點,鋼結(jié)構(gòu)與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點: (1)材料強度高,鋼材

3、質(zhì)量輕。 (2)韌性、塑性好。 (3)材質(zhì)均勻。 (4)制造簡單,施工周期短。 (5)抗震性能好 (6)環(huán)境污染小,.,8,鋼結(jié)構(gòu)的缺點有: (1)耐熱但不耐火 150攝氏度時強度無變化,600攝氏度時強度約為0。 (2)鋼材耐腐蝕性能差,維護(hù)費用高。 (3)造價高,.,9,.,10,.,11,(1)優(yōu)點: 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu) 優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能,剛度大,用鋼量小、造價較低、防火性能好。 (2)類型 a.鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件 b.鋼管鋼筋混凝土構(gòu)件 c.一部分用鋼結(jié)構(gòu),另一部分用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),.,12,鋼骨鋼筋混凝土構(gòu)件,.,13,鋼

4、-混凝土組合結(jié)構(gòu),.,14,鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 工程實例,美國西雅圖 雙聯(lián)廣場大廈 58層 四根大鋼管混凝土柱 直徑3.05m 管壁厚30mm 承受60%豎向荷載,.,15,3.部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu),另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),由鋼筋混凝土筒體或剪力墻以及鋼框架組成抗側(cè)力體系。 以剛度很大的鋼筋混凝土部分承受風(fēng)力和地震作用。 以鋼框架主要承受豎向荷載。,.,16,上部為四個三角形巨型空間桁架 平面52m52m 第二層為轉(zhuǎn)換層,設(shè)置跨度為52m的周邊空腹桁架和中部四角錐桁架作為巨型框架梁,最后傳遞給四根巨型角柱,香港中國銀行,.,17,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第2個問題:對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制性

5、作用的荷載是什么?(P9) 在低層建筑中,一般是豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計; 在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響,但水平荷載卻往往起著控制性的作用。 所以,高層建筑結(jié)構(gòu)分水平承重結(jié)構(gòu)、豎向承重結(jié)構(gòu)。 水平承重結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)風(fēng)荷載和水平地震作用。 豎向承重結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)以重力為代表的豎向荷載。,.,18,高層建筑中,水平荷載(風(fēng)荷載、地震力)對結(jié)構(gòu)設(shè)計起著決定性的作用。,=側(cè)移 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的承載力,還要有足夠的抗推剛度,使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移被控制在一定限度內(nèi),這是因為側(cè)移與高層建筑的安全和使用都有密切關(guān)系。,.,19,第2節(jié) 高層建筑結(jié)構(gòu),第3個問題:高層

6、建筑結(jié)構(gòu)體系的分類有哪些?(P9),基本體系分為:,a.純框架體系,b.純剪力墻體系,c.筒體體系,d.體系組合,.,20,鋼筋混凝土框架承重的某商業(yè)建筑,墻體為填充墻,.,21,框架結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)缺點和適用范圍,一、特點 受力特點 框架結(jié)構(gòu)的變形特征 二、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和適用范圍,.,22,1框架結(jié)構(gòu)的特點,()受力特點:剛結(jié)點,受力性能好(梁、柱),.,23,變形特征,1框架結(jié)構(gòu)的特點,框架的層數(shù)越多,產(chǎn)生的水平位移越大,框架的內(nèi)力也隨層數(shù)的增加而迅速增長,層數(shù)超過一定程度時,水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。這時,水平荷載對設(shè)計起主要控制作用。,柔性結(jié)構(gòu)體系,.,24,優(yōu)點

7、: 建筑平面布置靈活、易于設(shè)置較大房間、使用方便構(gòu)件類型少,易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化; 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性好,抗震性能好。 缺點:抗側(cè)剛度低,多用于層以下建筑(一般10-12層) 適用范圍:辦公樓、餐廳、車間、營業(yè)室、教室和實驗室等。,框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及適用范圍,.,25,框架承重體系建筑內(nèi)、外墻布置均較靈活,.,26,框架結(jié)構(gòu)建筑施工工藝示意,.,27,框架的布置,按承重框架布置方向分為三種: 1.主要承重框架橫向布置 2.主要承重框架縱向布置 3.主要承重框架縱橫兩向布置(P10,圖1-4),.,28,1.主要承重框架橫向布置,特點:橫向梁為主梁,縱向梁為次梁(連系梁),優(yōu)點: 承重框架橫向布置可

8、有效提高縱房屋橫向的抗側(cè)力強度和剛度; 有利于立面處理和室內(nèi)采光,.,29,2.主要承重框架縱向布置,特點:縱向梁為主梁,橫向梁為次梁(連系梁),優(yōu)點:有利于樓層凈高的有效利用,房屋的使用劃分比較靈活; 缺點:橫向剛度很差; 適用范圍:層數(shù)不多的無抗震要求的廠房,.,30,柱網(wǎng),(一)基本要求: 框架的柱網(wǎng)布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、整齊 要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求 要使結(jié)構(gòu)受力合理,施工方便 柱網(wǎng)尺寸應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)原則和盡量符合模數(shù),.,31,結(jié)構(gòu)受力合理(均勻、對稱、對直、貫通,盡量避免缺梁抽柱),.,32,.,33,對稱三跨。房間進(jìn)深:6m、6.6m、6.9m走廊跨度:2.4m、2.7m、

9、3.0m開間方向柱距:3.68m適用范圍:旅館、教學(xué)、辦公、醫(yī)院,內(nèi)廊式,.,34,客房與衛(wèi)生間,客房與衛(wèi)生間,走道,7500,2000,7500,3900,.,35,3900,5000,5000,7000,.,36,6000,4000,5000,2000,7000,6000,4000,.,37,教室,走道,6000,6000,3900,2400,走道,6000,6000,7800,2400,教室,.,38,三、構(gòu)件截面尺寸(P10) 框架橫梁截面: 梁高h(yuǎn)=(1/101/15)l梁跨 梁寬b=(1/21/3)h梁高 框架柱截面的寬與高=(1/151/20)H層高,.,39,.,40,剪力墻結(jié)

10、構(gòu)體系,A.剪力墻結(jié)構(gòu)的概念和結(jié)構(gòu)效能 B.剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型、特點 和適用范圍,剛性結(jié)構(gòu)體系,.,41,第一節(jié) 剪力墻結(jié)構(gòu)的概念和結(jié)構(gòu)效能,.,42,.,43,剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型、特點和適用范圍,剪力墻結(jié)構(gòu)體系的類型: (純)剪力墻結(jié)構(gòu) 框支剪力墻結(jié)構(gòu) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu),.,44,1、概念 利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu),稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。,純剪力墻結(jié)構(gòu),.,45,優(yōu)點:整體性好,剛度大,在水平荷載作用下側(cè)向變形小,承載力(強度)要求也容易滿足,房間內(nèi)無梁柱外露。 缺點:剪力墻間距不能太大,平面布置不靈活,不能滿足公共建筑的使用要求,結(jié)構(gòu)自重往往也較大。 適用范圍:從理

11、論上講,可建造上百層的民用建筑(如朝鮮平壤的柳京大廈),但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度看,一般控制在35層,總高110米為宜。,剪力墻的優(yōu)缺點及適用范圍,.,46,柳京大廈,.,47,柳京大廈,柳京大廈位于朝鮮首都平壤,是一幢未完工的摩天大樓,整體結(jié)構(gòu)成三角金字塔型,斜面角度為75度,共105層,高330米。據(jù)稱,柳京大廈原計劃成為擁有3000間客房的超級大廈,并成為全球最高的飯店之一,計劃于1989年開始營業(yè)。然而自從1982年開始建設(shè)之后,1992年完成結(jié)構(gòu)工程后便一直停工,成為世界上最大的“爛尾樓”。目前,這僅是一座混凝土空殼結(jié)構(gòu),未安裝窗戶以及外墻模板,更沒有任何內(nèi)部裝置。,.,48,剪力墻結(jié)構(gòu)的

12、變形特征,彎曲型,自底層向上,位移增量 越來越大, 與懸臂梁的彎曲變形曲 線類似。故稱“彎曲型”,.,49,變形特點(柔性結(jié)構(gòu)、剛性結(jié)構(gòu)),.,50,筒體結(jié)構(gòu),.特點: 將剪力墻集中到房屋的內(nèi)部或外部形成封閉的筒體 筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體,結(jié)構(gòu)空間剛度極大,抗扭性能也好 剪力墻集中布置不妨礙房屋的使用空間,建筑平面布置靈活,適用于各種高層公共建筑和商業(yè)建筑,.,51,實腹筒 框筒 桁架筒 筒中筒,筒體的基本形式(P11),.,52,3 筒體結(jié)構(gòu)的類型,根據(jù)建筑高度不同,可采用不同筒體結(jié)構(gòu)形式 內(nèi)筒體:將電梯井、樓體井、管道井、服務(wù)間等集中成為一個核心筒體。 外筒體:四周外

13、墻由密排窗框諸與窗間墻梁組成-多孔墻體。建筑物內(nèi)部可不設(shè)剪力墻。 筒中筒:內(nèi)筒體與外筒體相結(jié)合 多筒體組合:根據(jù)建筑平面要求可采用: 多重套筒,組合筒-幾個筒體由樓板聯(lián)合 束筒-若干個筒體成束狀結(jié)構(gòu),筒體可錯落不齊。,.,53,內(nèi)筒體,中央核心筒式 利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務(wù)間作為核心筒體,.,54,盡端核心筒式 利用房屋中的電梯井、樓梯間、管道井以及服務(wù)間作為核心筒體,外筒體,.,55,利用四周外墻作為外筒體,形成外筒的墻是由外圍 間距較密的柱子與每層樓面處的身量剛性連接在一起 組成矩形網(wǎng)格樣子的墻體框架筒 外圍柱距: 深梁高度: 層以下,外筒體,.,56,體系組合(p12)

14、,幾種體系的組合:,1.框支-剪力墻體系,2.框架-剪力墻體系,3.框架-筒體體系,4. 筒中筒體系,第4個問題:高層中常見的多體系組合有哪幾種?,5.多筒體系:束筒,巨型框架,.,57,框支剪力墻結(jié)構(gòu)(P13),底層作商店或停車場而需要大空間的旅館或住宅,.,58,缺點:房屋剛度突變,.,59,概念:在框架體系的房屋中設(shè)置一些剪力墻來代替部分框架 特點:以框架結(jié)構(gòu)為主,以剪力墻為輔助補救框架結(jié)構(gòu)的不足的半剛性結(jié)構(gòu)。 剪力墻承擔(dān)大部分的水平荷載,框架以負(fù)擔(dān)豎向荷載為主,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(P13),.,60,受力變形特點,.,61,、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的類型,(1)框架剪力墻結(jié)構(gòu),適用范圍:層,H/

15、B不宜大于45,.,62,框架-剪力墻體系(P14),框架-剪力墻體系中,剪力墻布置的四準(zhǔn)則 分散、均勻、周邊、對稱,.,63,.,64,框架-筒體體系,由筒體和框架共同組成的結(jié)構(gòu)體系稱為框架-筒體體系。 根據(jù)筒體的數(shù)量和位置,可分為: a.核心筒-框架體系(P14,圖1-11) b.多筒-框架體系(P15,圖1-12-14),.,65,筒中筒結(jié)構(gòu)(P12,圖1-8),層以上,不宜超過層,筒中筒結(jié)構(gòu):薄壁內(nèi)筒與密柱外框筒相結(jié)合 為了保證內(nèi)外同共同工作,內(nèi)筒長度不應(yīng)小于外筒長度的1/3,.,66,多筒體系束筒及巨形框架結(jié)構(gòu),使用條件:當(dāng)建筑高度或其平面尺寸進(jìn)一步加大,以至于框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)無法滿

16、足抗側(cè)力剛度要求時,必須采用多筒體系 1、束筒 兩個以上框筒(或其它筒體)排列在一起成束狀,稱為成束筒。,.,67,優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力比筒中筒結(jié)構(gòu)有所提高,沿高度方向,還可以逐個減少筒的個數(shù),分段減少建筑平面尺寸,結(jié)構(gòu)剛度逐漸變化,.,68,.,69,巨形框架 利用筒體作為柱子,在各筒體之間每隔數(shù)層用巨形梁相連,巨型梁每隔幾層或十幾層樓設(shè)置一道,截面一般為一層或幾層高,筒體和巨型梁即形成巨型框架,.,70,巨型結(jié)構(gòu)體系,特點: 超越一般結(jié)構(gòu)概念 一般結(jié)構(gòu)的截面尺寸與層高相關(guān) 巨型結(jié)構(gòu):由兩級結(jié)構(gòu)組成 第一級:結(jié)構(gòu)超越樓層劃分,形成跨越幾個樓層的巨柱以及一層、幾層空間的巨梁 第二級:巨

17、型框架或桁架間為一般框架結(jié)構(gòu)(小型柱、梁與樓板)。 在巨型層底下,可設(shè)無柱大空間。,.,71,巨型結(jié)構(gòu)外露與建筑立面相結(jié)合 空間利用靈活 施工速度快,巨型主框架施工后,各層可同時施工,巨型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,.,72,巨型框架結(jié)構(gòu),新加坡華僑銀行,.,73,1 巨型框架結(jié)構(gòu)(9),新加坡華僑銀行,.,74,上海證券大廈位于浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易區(qū),是一個多功能性質(zhì)的綜合建筑,主要由證券交易廳和綜合辦公樓以及其他商業(yè)、服務(wù)設(shè)施等組成,地上建筑30層,地下3層,總高120m,總投資1.48億美元,地上建筑面積為79086m2,地面以下建筑面積16753m2,為巨型框架-支撐外露體系。,上海證券大廈(P21

18、),.,75,圖例:巨型結(jié)構(gòu)(深圳新華大廈),.,76,深圳新華大廈結(jié)構(gòu)形式,1 。正方形平面,地上35層。 2。主體結(jié)構(gòu)芯筒與外圈大型框架組成。 3。平面四角大截面柱作為四邊主框架四根角柱 在主框架大梁間設(shè)置310層框架。,.,77,第5個問題:結(jié)構(gòu)體系如何來選擇?,主要考慮因素 建筑物高度-結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度與抗震性能 建筑物用途-建筑平面布置,空間利用要求 高層的控制因素 水平荷載和剛度而不是豎向荷載和強度 抗側(cè)移能力 磚混結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框剪結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu),.,78,各種結(jié)構(gòu)體系的適用層數(shù): 框架結(jié)構(gòu)15層以下(最經(jīng)濟(jì)為10層) 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)30層以下(最適宜為1125層) 剪力墻結(jié)構(gòu)-40層以下(最適宜為1640層) 框筒結(jié)構(gòu)30層以下 筒中筒結(jié)構(gòu)30層以上的超高層,.,79,第6個問題:剪力墻的相關(guān)常識,一、剪力墻的形狀 開口的1型、L型、Z型、槽型、I型、T型 封閉的方形、三角形、圓形

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