第2章-抗侧力的结构与布置
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高层建筑结构的抗侧力体系1. 框架结构框架结构体系是由梁和柱在节点区通过刚性连接构成的结构体系(图2-2)。
构件材料一般为钢筋混凝土、型钢混凝土或结构钢。
框架结构的建筑特点是:空间布置灵活,使用方便,常用于商场、办公楼、综合楼。
框架结构的结构特点是:梁与柱节点是刚性连接,即梁与柱之间除传递剪力和轴力外,必须保证弯矩的传递。
结构计算时,该节点假定为理想刚性。
因此,节点的转动刚度与柱的抗侧刚度决定着框架结构的主要抗侧能力。
与后续介绍的几种结构体系相比,框架结构抗侧刚度小,楼层水平水平位移大,对支座不均匀沉降比较敏感。
a)b) 图2-2 框架结构体系a)框架结构平面示意图 b)框架结构立面示意图 框架节点区内力集中,是关系到结构整体安全的关键部位。
震害表明,节点破坏常导致结构整体倒塌。
因为节点破坏导致结构传递水平荷载的能力迅速下降,侧移增大,从而导致框架柱在竖向荷载下重力二阶矩(P-Δ效应)激增,楼层柱端弯矩激增,随即导致局部倒塌,同一楼层发生同方向的侧移结果导致该层结构倒塌,并可能发生连续性的整体倒塌。
因此,在框架结构中,应确保节点的强度和刚度高于梁和柱的要求。
一般情况下,纯框架结构的高层建筑总高度在50米左右,水平荷载下结构的整体变形为剪切型变形,即下部楼层的层间水平位移大于上部楼层的层间水平框架柱位移(见图2-3)。
随着楼层的高宽比(建筑物大屋面高度H与建筑物平面短边B之比)的增大,框架结构在水平风荷载作用下也表现出一定的整体弯曲变形形式。
由于框架结构抗侧刚度相对较小,因此对于填充墙或其他非结构构件,需要考虑其变形能力可适应框架结构变形的要求,以免造成在水平荷载作用下填充墙或其他非结构构件的破坏。
图2-3 框架结构在水平荷载下的变形特征2. 剪力墙结构剪力墙结构体系是指结构由纵横方向的墙体承担主要的水平和竖向荷载的结构体系。
不同的材料均可构成墙体结构,如常见的钢筋混凝土剪力墙结构。
另外型钢混凝土墙体、钢板混凝土墙体,以及配筋砌块墙体或正交胶合木(Cross-Laminated Timber,CLT)均为剪力墙结构体系。
第一章 绪论(一)填空题1.我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)规定:把10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑,以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑,称为高层建筑,此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。
2.高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用,技术先进,经济合理,方便施工。
3.复杂高层结构包括带转换层的高层结构,带加强层的高层结构,错层结构,连体结构以及竖向体型收进结构等。
4.8度、9度抗震烈度设计时,高层建筑中的大跨和长悬臂结构应考虑竖向地震作用。
5.高层建筑结构的竖向承重体系有框架结构体系,剪力墙结构体系,框架—剪力墙结构体系,筒体结构体系等;水平向承重体系有普通肋形楼盖体系,无梁楼盖体系,组合楼盖体系等。
6.高层结构平面布置时,应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近,以减少扭转效应。
7. 三种常用的钢筋混凝土高层结构体系是指框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构。
(二)选择题1.高层建筑抗震设计时,应具有[ a ]抗震防线。
a.多道;b.两道;c.一道;d.不需要。
2.下列叙述满足高层建筑规则结构要求的是[ d ]。
a.结构有较多错层;b.质量分布不均匀;c.抗扭刚度低;d.刚度、承载力、质量分布均匀、无突变。
3.高层建筑结构的受力特点是[ b ]。
a.竖向荷载为主要荷载,水平荷载为次要荷载;b.水平荷载为主要荷载,竖向荷载为次要荷载;c.竖向荷载和水平荷载均为主要荷载;d.不一定。
4.8度抗震设防时,框架—剪力墙结构的最大高宽比限值是[ C ]。
a.2;b.3;c.4;d.5。
5.钢筋混凝土高层结构房屋在确定抗震等级时,除考虑地震烈度、结构类型外,还应该考虑[ A ]。
a.房屋高度;b.高宽比;c.房屋层数;d.地基土类别。
6.随着建筑物高度的增加,变化最明显的是[ C ]。
A. 轴力B. 弯矩C.侧向位移D.剪力7.某高层建筑要求底部几层为大空间商用店面,上部为住宅,此时应采用那种结构体系[ D ]。
第二章框架结构体系第二章框架结构体系2-1框架结构的特点和优点2-2框架的类型2-3框架的布置、柱网尺寸、及构件截面尺寸2-4框架结构的运用与建筑艺术技巧的配合2-5框架结构的受力特点与适用层数和高宽比2-6一种类似的框架结构2.1 框架结构体系的特点和优点1 框架结构体系的概念框架结构:混合结构强度低,楼层较高时用料多、自重大,建筑有效面积随着楼层增加大大减少。
本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构,较之砖砌体结构,钢筋混凝土框架结构自重小、强度高,可以用于更多楼层的承重结构体系一般用于不多于15层(不超过50米高度)的多层和高层房屋。
2.1 框架结构体系的特点和优点1.钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点,建筑物整体性好2.因为刚节点的存在,梁跨中弯矩降低,从而可以跨越更大的跨度,空间布置更为灵活3.在建筑上能够提供较大的空间,平面布置灵活,适用性强4.抗侧刚度小、水平位移大,结构柔度较大1.按框架构件组成划分(1)梁板式结构(多层和高层)(2)无梁式结构(仓库、冷藏库)2.按框架的施工方法划分(1)现浇整体式框架:工地现浇优点:结构整体性及抗震性能好,节省钢材;缺点:现场工作量大,模板消耗多,施工周期较长。
(2)装配式框架优点:构件可以在工厂预制,质量容易保证,施工现场的工作量较少,比现浇框架节省模板并能缩短工期;缺点:增加了框架的节点连接,用钢量大整体性较差。
(3)装配整体式框架其梁板柱可以在工厂预制,在施工现场将构件吊装就位,再用现浇混凝土将框架连接成整体,因而这种框架兼备了前两种框架的优点。
(4)半现浇框架梁、柱为现浇,板为预制,成本低,但整体性和抗震性差,应用较少装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁装配整体式混凝土框架预制长柱3.按承重结构划分(1)全框架(2)内框架:降低房屋造价缺点:钢筋混凝土和砖墙刚度不协调,房屋整体性和总体刚度差,抗震性能差4.装配(整体)式框架的构件划分•(1)短柱单梁式:制作、运输、安装方便,但接头多,施工复杂•(2)长柱单梁式:减少柱子接头,增加了结构的整体性;但柱子长,运输困难,吊装内力大,长度不宜超过16米•(3)组合单元式:接头少,增加了结构的整体性;构件制作复杂,运输困难,起重吨位大2-2框架的类型5.装配(整体)式框架的接头型式1.梁与柱的接头•暗牛腿刚接方式•明牛腿刚接方式2.柱与柱的接头方式--焊接连接3.梁与板的接头方式--迭合梁式根据承重框架布置方向的不同,分为以下三种布置方案:1、主要承重框架横向布置横向的梁为主梁,纵向的梁为连系梁。
在单片抗侧力结构内连续布置框架和剪力墙的解释在建筑设计的世界里,抗侧力结构就是为了应对风力、地震这些不可预测的“挑战者”。
而我们今天要聊的,就是在这种结构里,如何巧妙地安排框架和剪力墙,让整个建筑更坚固、更耐用。
这可不是随便一设计就能搞定的事情,背后可是有一番“深思熟虑”的。
你看,框架和剪力墙这两者,实际上是为了解决建筑的“软肋”。
建筑本身是需要“支撑”的,像我们身体骨架一样,它也得有支撑力,才能不被外界的风吹雨打,甚至地震“吓到”。
而这两者的配合,就是让这些外力无从下手,让建筑站得稳、挺得住。
框架就像建筑的“筋骨”,它通过梁柱连接在一起,把外来的力量传递到地基;剪力墙则是建筑里的“防线”,它通过强大的竖向刚度来抵抗水平的力,尤其在地震来袭的时候,能够有效吸收震动,避免建筑“晃”得像个波浪。
那么为什么要在单片抗侧力结构中,把它们都布置得这么“连续”?哈哈,这可不是随便一想就能做的。
你知道的,建筑的安全性和舒适性可不能打折扣。
这种“连续布置”的方式,简直就像是给建筑穿上了“防弹衣”。
如果框架和剪力墙是断断续续地布置,或者分散在不同地方,那么外来的侧向力就会产生不均匀的分布,像打个比方,外面的压力大了,建筑的一部分可能就会承受不住,最后整个大楼可能会像沙堡一样,随时可能崩塌。
你说能不着急吗?可是,一旦这些框架和剪力墙形成了连续的布局,那外来的风力、地震力等就像是过河拆桥,经过每一段都被挡住、消耗了。
就好像是你在下楼梯时,扶着楼梯栏杆稳稳当当的走,不管有多滑的路,心里总是踏实。
这种布局,让建筑的抗侧力能力变得更加均衡和稳定,不会因为某一处的“薄弱”而导致全盘崩溃。
再说,抗侧力结构设计中这两者“配合默契”的表现,还是挺有意思的。
框架的作用是传递水平力,但如果它单打独斗,那可是力不从心。
你得给它来点“强援”,对吧?于是就有了剪力墙这位“硬汉”的登场。
它不仅是结构中的“硬骨头”,还是那种“一挑三”的角色,能在关键时刻出手,把水平力给消解掉。