框架结构、剪力墙结构、框剪结构 框支剪力墙结构
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建筑工程类别划分标准建筑工程是指利用建筑材料和建筑构件,按照一定的设计方案和施工工艺,在地基上建造建筑物的工程。
建筑工程类别的划分是对建筑工程按照不同的特点和用途进行分类,便于管理和施工。
建筑工程类别划分的标准主要包括建筑物的结构形式、用途、规模等方面。
首先,按照建筑物的结构形式,建筑工程可以分为框架结构、框剪结构、框筒结构、框架-筒结构、框架-剪力墙结构、框架-剪力墙-筒结构等几种类型。
框架结构是指由柱、梁、墙板等构件组成的骨架结构,适用于多层建筑;框剪结构是指在框架结构中加入剪力墙的结构形式,适用于高层建筑;框筒结构是指在框架结构中加入筒状墙体的结构形式,适用于高层建筑;框架-筒结构是指在框架结构中加入筒状墙体和剪力墙的结构形式,适用于超高层建筑;框架-剪力墙结构是指在框架结构中加入剪力墙的结构形式,适用于高层建筑;框架-剪力墙-筒结构是指在框架结构中加入剪力墙和筒状墙体的结构形式,适用于超高层建筑。
其次,按照建筑物的用途,建筑工程可以分为住宅建筑、商业建筑、办公建筑、工业建筑、文化建筑、体育建筑、医疗建筑、教育建筑等几种类型。
住宅建筑是指用于居住的建筑,包括公寓、别墅、住宅小区等;商业建筑是指用于商业活动的建筑,包括商场、超市、酒店、餐饮等;办公建筑是指用于办公的建筑,包括写字楼、办公楼等;工业建筑是指用于生产的建筑,包括工厂、仓库等;文化建筑是指用于文化活动的建筑,包括图书馆、博物馆、剧院等;体育建筑是指用于体育活动的建筑,包括体育馆、游泳馆等;医疗建筑是指用于医疗活动的建筑,包括医院、诊所等;教育建筑是指用于教育活动的建筑,包括学校、幼儿园等。
再次,按照建筑物的规模,建筑工程可以分为大型建筑、中型建筑、小型建筑等几种类型。
大型建筑是指建筑物的总高度大于100米或总建筑面积大于10万平方米的建筑;中型建筑是指建筑物的总高度在50米至100米之间或总建筑面积在5万平方米至10万平方米之间的建筑;小型建筑是指建筑物的总高度小于50米或总建筑面积小于5万平方米的建筑。
高层建筑的常见结构形式及特点高层建筑的结构体系主要有:框架结构、框架―剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构,是由纵梁、横梁和柱组成的结构,这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
框架结构的优点:强度高,自重轻,整体性和抗震性好,柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间;施工简便,较经济;框架结构的弱点:抗侧移刚度小,侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。
根据分析,框架房屋高度增加时,侧向力作用急剧地增长,当建筑物达到一定高度时,侧向位移将很大,水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。
一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。
框架―剪力墙结构,又称框剪结构,框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。
它是在框架纵、横方向的适当位置,在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。
在这种结构中,框架与剪力墙协同受力,剪力墙承担绝大部分水平荷载,框架则以承担竖向荷载为主,这样,可以减少柱子的截面。
剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。
框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点,既能获得大空间的灵活空间,又具有较强的侧向刚度。
所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。
这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。
框架一剪力墙结构,一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构,是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构,即结构采用剪力墙的结构体系。
墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外,还对房屋起围护和分割作用。
剪力墙结构优点是整体性好,侧向刚度大,适宜做较高的高层建筑,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露构件,可以不影响房屋的使用功能。
缺点是由于剪力墙位置的约束,使得建筑内部空间的划分比较狭小,不能提供大空间房屋,结构延性较差。
因此较适宜用于宾馆与住宅。
全剪力墙结构常用于25~30层结构。
筒体结构,是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。
框架剪力墙和框支剪力墙,还有纯剪力墙结构、框架结构,这些都是设计上为了表现不同的建筑形式而灵活采用的结构。
一般来说,是由于抗侧向力的不同而采用不同的形式,抗侧向力由大到小一般为剪力墙结构、框支剪力墙、框架剪力墙、框架结构。
从另一方面来说,即从房间分割的灵活布置方面,框架结构更灵活,而剪力墙结构不好分割房间,框架剪力墙和框支剪力墙正处于两者之间。
框支剪力墙就是为了利用下部几层的空间,能够灵活分割,或者是采用大空间,而采用框架的形式,然后采用转换层将框架结构转换成剪力墙结构,以使建筑能够抵抗水平侧向力,从而突破高度的限制;而框架剪力墙从下到上都是框架和剪力墙两种形式的结合,一般是利用电梯井或楼梯井作为剪力墙,外部采用框架形式。
如果再变换一下,外墙也采用剪力墙的形式,就成了筒体结构了。
框架结构:以混凝土梁柱组成的框架来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
剪力墙结构:以混凝土剪力墙来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-剪力墙结构:以混凝土梁柱组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-核心筒结构:以内部设置混凝土筒体,外围周圈设置框架,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
(筒体其实是剪力墙的一种特殊形式)筒中筒结构:以内部外部设置双重混凝土筒体,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
板柱-剪力墙结构:以混凝土柱和楼板(即无梁楼盖体系)组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
部分框支剪力墙结构:剪力墙结构的一种。
其中部分剪力墙不落地,通过转换梁(也叫框支梁)把荷载传至框支柱(框架柱的一种特殊形式)。
“汶川5.12”地震灾后重建之建筑物结构形式浅析 2009年9月(上)89期犹爽黄明恨邓正清李天和 (四川大学水电学院)“汶川5.12·特大地震造成了灾区相当一部分建筑物的破坏与倒塌。
为了避免重建的建筑物在再次遭受地震时不至因建筑物结构形式设计不合理等种种原因而遭受严重破坏,对重建建筑物的结构型式等方面进行相关的探究和改进是很有必要的。
建筑结构选型课程论文摘要:简要的说明了现代建筑广泛应用的七种结构形式:框架结构体系、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体结构框筒结构以及框支结构的主要构成方式,主要的力学作用,优缺点以及在建筑中的应用。
而后说明了建筑结构与建筑设计,城市设计的关系。
关键词:建筑结构、力学分析、空间分析引言:经过了一个学期对建筑结构选型的学习,我们初步的了解了隐藏于建筑物外表之下,构成建筑空间、承载建筑荷载,使建筑物得以安全使用的骨架。
对于建筑系学生而言,基础的建筑结构知识是做好建筑设计的前提。
正文:1、建筑结构分析建筑结构的分类主要有:钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构和筒体结构。
1.1、框架结构:由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。
它的特点是柱网布置灵活,可以获得较大的使用空间。
延性很好。
横向侧移刚度较小。
所以适用于需要大空间的、层数不太多、房屋的高度不太高的建筑物,例如商场、车站、展览馆、停车库、宾馆的门厅、餐厅等。
一般适用于建造不超过15层的房屋。
框架应该纵横双向布置,从而形成双向抗侧力的体系。
高层建筑不宜采用框架结构。
框架结构在水平力作用下侧向变形的特征为剪切型。
框架结构的优点:(1)空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;(2)具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;(3)框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;(4)采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
框架结构的缺点:(1)框架节点应力集中显著;(2)框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破性;(3)钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;1.2、剪力墙结构:剪力墙又称抗风墙或搞震墙,其主要作用是在房屋建筑中承受风荷载或地震作用引起的水平荷载,防止结构剪切破坏,分为平面剪力墙和立体剪力墙,一般用钢筋混凝土和现浇钢筋混凝土筑成。
工程上说的结构有砖木结构、砖混结构框架结构、框剪结构和钢混结构钢结构,和砌体的关系如下砖木结构是由木材组成框架,用砖做维护的1种结构,砖墙(砌体)不承重砖混结构是由砖墙(砌体)为主要承重的结构框架结构是钢筋混凝土的柱梁为承重结构,用砖做维护的1种结构,砖墙(砌体)不承重框剪结构是钢筋混凝土柱梁剪力墙为承重结构,用砖做维护的1种结构,砖墙(砌体)不承重钢混结构是指由型钢和混凝土结构组成的1种承重结构,常用于高层建筑,用砖做维护的1种结构,砖墙(砌体)不承重,或用其他材料钢结构是由钢柱钢梁组成的承重结构,也有的就是屋面用钢梁的,这种种结构中的砌体都是不承重房屋结构主要分为以下几类:1、木结构(住宅):指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,楼板、屋架等用木结构。
2、砖混结构(住宅):建筑中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,柱、梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。
通俗地讲,砖混结构是以小部分钢筋混凝土和大部分砖墙承重。
3、钢筋混凝土(住宅):指建筑物中主要承重结构如墙、柱、梁、楼板、楼体、屋面板等用钢筋混凝土制成,非承重墙用砖或其它材料填充。
这种结构抗震性能好,整体性强,耐火性、耐久性、抗腐蚀性强。
4、钢结构(住宅):指建筑物中主要承重结构以钢制成。
适用于超高层建筑。
自重最轻。
从结构上分上面四类就可以了,其中钢筋混凝土结构里面,还可以再细分:1、框架结构,由梁、板、柱组成建筑承重结构,墙体仅作为分隔和保温用途。
2、剪力墙结构,由梁、板、墙体组成建筑承重结构,部分墙体承在结构中受力。
将上面两个小类组合起来,就衍生了:框架剪力墙结构、框支剪力墙结构等。
1.,砖混结构:以砖墙承重.在墙内按设计规范设置构造柱,同时按不同烈度设置圈梁.这类住宅在设防烈度为8度区,不宜超过6层.2.框架结构:以钢筋混凝土梁柱作为承重体系,墙为填充墙,不考虑承重,但考虑其承受地震时的剪力.3.框架剪力墙结构:框架结构在恰当位置设钢筋混凝土剪力墙,以增加其抗震性能.4,剪力墙结构:一般自下至上的墙体均用钢筋混凝土,.这是抗震性能最佳的,但一般低层或不超过一定层数和高度的住宅可不必用这种结构,造价太高了.(1)钢结构:承重的主要结构是用钢材料建造的,包括悬索结构。
框架结构、剪力墙结构、框剪结构框支剪力墙结构框架剪力墙就是以框架和剪力墙共同承担水平和竖向荷载的一种结构体系。
这是从结构整体角度来划分的。
框支剪力墙指的是结构中的局部,部分剪力墙因建筑要求不能落地,直接落在下层框架梁上,再由框架梁将荷载传至框架柱上,这样的梁就叫框支梁,柱就叫框支柱,上面的墙就叫框支剪力墙。
这是一个局部的概念,因为结构中一般只有部分剪力墙会是框支剪力墙,大部分剪力墙一般都会落地的。
一般多用于下部要求大开间,上部住宅、酒店且房间内不能出现柱角的综合高层房屋。
框支-剪力墙结构抗震性能差,造价高,应尽量避免采用。
但它能满足现代建筑不同功能组合的需要,有时结构设计又不可避免此种结构型式,对此应采取措施积极改善其抗震性能,尽可能减少材料消耗,以降低工程造价。
因此,框架剪力墙结构包括框支剪力墙,框支剪力墙却不一定是框架剪力墙结构。
框架结构的受力特点是荷载传给楼板,再传给次梁、主梁、柱、基础、地基。
此种结构受力体系由梁、柱组成,用以承受竖向荷载是有利的,但是在承受水平荷载方面能力有限,因此仅仅适用于房屋高度不大,层数不多的建筑。
剪力墙即一段钢筋混凝土墙体,因其抗剪能力很强,故称剪力墙。
在框剪结构中,框架与剪力墙协同受力,剪力墙承受大部分水平荷载,框架承受大部分的竖向荷载,这样大大减少了柱子的截面。
当房屋的层数更高的时候横向水平荷载更大,这时宜采用剪力墙结构,即全部采用纵横布置的剪力墙。
剪力墙不仅承受水平荷载,亦承受垂直荷载。
剪力墙的计算剪力墙考虑地震作用组合的剪力墙,其正截面抗震承载力应按本规范第 7 章和第10.5.3 条的规定计算,但在其正截面承载力计算公式右边,应除以相应的承载力抗震调整系数γRE。
剪力墙各墙肢截面考虑地震作用组合的弯矩设计值:对一级抗震等级剪力墙的底部加强部位及以上一层,应按墙肢底部截面考虑地震作用组合弯矩设计值采用,其他部位可采用考虑地震作用组合弯矩设计值乘以增大系数考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值 Vw 应按下列规定计算:1 底部加强部位1)9 度设防烈度(11.7.3-1)且不应小于按公式(11.7.3-2)求得的剪力设计 Vw2)其他情况一级抗震等级Vw=1.6V (11.7.3-2)二级抗震等级Vw=1.4V (11.7.3-3)三级抗震等级Vw=1.2V (11.7.3-4)四级抗震等级取地震作用组合下的剪力设计值2 其他部位Vw=V (11.7.3-5)式中 Mwua———剪力墙底部截面按实配钢筋截面面积、材料强度标准值且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值;有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋;M———考虑地震作用组合的剪力墙底部截面的弯矩设计值;V———考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值。
公式(11.7.3-1)中,Mwua 值可按本规范第 7.3.6 条的规定,采用本规范第11.4.4 条有关计算框架柱端 Mcua 值的相同方法确定,但其γRE 值应取剪力墙的正截面承载力抗震调整系数。
11.7.4 考虑地震作用组合的剪力墙的受剪截面应符合下列条件:当剪跨比λ>2.5 时(11.7.4-1)当剪跨比λ≤2.5 时(11.7.4-2)11.7.5 考虑地震作组合的剪力墙在偏心受压时的斜截面抗震受剪承载力,应符合下列规定:(11.7.5)式中 N———考虑地震作用组合的剪力墙轴向压力设计值中的较小值;当 N>0.2fcbh 时,取 N=0.2fcbh;λ———计算截面处的剪跨比λ=M/(Vh0);当λ<1.5 时,取λ=1.5;当λ>2.2 时,取λ=2.2;此处,M 为与剪力设计值 V 对应的弯矩设计值;当计算截面与墙底之间的距离小于 h0/2 时,λ应按距墙底 h0/2 处的弯矩设计值与剪力设计值计算。
11.7.6 剪力墙在偏心受拉时的斜截面抗震受剪承载力,应符合下列规定:(11.7.6)当公式(11.7.6)右边方括号内的计算值小于时,取等于。
式中 N———考虑地震作用组合的剪力墙轴向拉力设计值中的较大值。
11.7.7 一级抗震等级的剪力墙,其水平施工缝处的受剪承载力应符合下列规定:当施工缝承受轴向压力时(11.7.7-1)当施工缝承受轴向拉力时(11.7.7-2)式中 N———考虑地震作用组合的水平施工缝处的轴向力设计值;As———剪力墙水平施工缝处全部竖向钢筋截面面积,包括竖向分布钢筋、附加竖向插筋以及边缘构件(不包括两侧翼墙)纵向钢筋的总截面面积。
11.7.8 力墙洞口连梁的承载力应符合下列规定:1 连梁的正截面抗震受弯承载力应按本规范第 7.2 节的规定计算,但在公式的右边应除以相应的承载力抗震调整系数γRE;2 跨高比 l0/h>2.5 的连梁1)连梁的受剪截面应符合下列条件:(11.7.8-1)2)剪力墙连梁的斜截面抗震受剪承载力应符合下列规定:(11.7.8-2)式中 Vwb———连梁的剪力设计值,按本规范第 11.3.2 条对框架梁的规定计算。
注:对跨高比l0/h≤2.5 的连梁,其抗震受剪截面控制条件、斜截面抗震受剪承载力计算应按专门标准确定;3 对一、二级抗震等级各类结构中的剪力墙连梁,当跨高比l0/h≤2.0,且连梁截面宽度不小于 200mm 时,除普通箍筋外,宜另设斜向交叉构造钢筋;4 对一、二级抗震等级筒体结构内筒及核心筒连梁,当其跨高比大于 2 且截面宽度不小于 400mm 时,宜采用斜向交叉暗柱配筋,全部剪力均由暗柱纵向钢筋承担,并应按框架梁构造要求设置箍筋。
11.7.9 力墙的厚度应符合下列规定:1 剪力墙结构一、二级抗震等级的剪力墙厚度,不应小于 160mm,且不应小于层高的 1/20;底部加强部位的墙厚,不宜小于 200mm,且不宜小于层高的 1/16;当墙端无端柱或翼墙时,墙厚不宜小于层高的 1/12。
对三、四级抗震等级,不应小于 140mm,且不应小于层高的 1/25。
2 框架-剪力墙结构及筒体结构剪力墙的厚度不应小于 160mm,且不应小于层高的 1/20,其底部加强部位的墙厚,不应小于 200mm,且不应小于层高的 1/16。
筒体底部加强部位及其以上一层不应改变墙体厚度。
11.7.10 剪力墙厚度大于 140mm时,其竖向和水平分布钢筋应采用双排钢筋;双排分布钢筋间拉筋的间距不应大于 600mm,且直径不应小于 6mm。
在底部加强部位,边缘构件以外的墙体中,拉筋间距应适当加密。
11.7.11 剪力墙的水平和竖向分布钢筋的配置,应符合下列规定:1 一、二、三级抗震等级的剪力墙的水平和竖向分布钢筋配筋率均不应小于0.25%;四级抗震等级剪力墙不应小于 0.2%,分布钢筋间距不应大于 300mm;其直径不应小于 8mm;2 部分框支剪力墙结构的剪力墙底部加强部位,水平和竖向分布钢筋配筋率不应小于 0.3%,钢筋间距不应大于 200mm。
11.7.12 剪力墙水平和竖向分布钢筋的直径不宜大于墙厚的 1/10。
11.7.13 一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位在重力荷载代表值作用下,墙肢的轴压比 N/(fcA)不宜超过表 11.7.13 的限值。
表 11.7.13 墙肢轴压比限值抗震等级(设防烈度)一级(9 度)一级(8 度)二级轴压比限制0.40.50.6注:剪力墙墙肢轴压比 N/(fcA)中的 A 为墙肢截面面积。
11.7.14 剪力墙两端及洞口两侧应设置边缘构件,并应符合下列要求:1 一、二级抗震等级的剪力墙结构和框架-剪力墙结构中的剪力墙,在重力荷载代表值作用下,当墙肢底截面轴压比大于表 11.7.14 规定时,其底部加强部位及其以上一层墙肢应按本规范 11.7.15 条的规定设置约束边缘构件;当小于表11.7.14 规定时,宜按本规范第 11.7.16 条的规定设置构造边缘构件。
2 部分框支剪力墙结构中,一、二级抗震等级落地剪力墙的底部加强部位及以上一层剪力墙的两端应按本规范第 11.7.15 条的规定设置符合约束边缘构件要求的翼墙或端性,且洞口两侧应设置约束边缘构件;不落地的剪力墙,应在底部加强部位及以上一层剪力墙的墙肢两端设置约束边缘构件;3 一、二级抗震等级的剪力墙结构和框架-剪力墙结构中的一般部位剪力墙以及三、四级抗震等级剪力墙结构和框架-剪力墙结构中的剪力墙,应按本规范11.7.16 条设置构造边缘构件;4 框架-核心筒结构的核心筒、筒中筒结构的内筒,除应符合本条第 1 款和第 3 款的要求外,一、二级抗震等级筒体角部的边缘构件应按下列要求加强:底部加强部位,约束边缘构件沿墙肢的长度应取墙肢截面高度的 1/4,且约束边缘构件范围内应全部采用箍筋;底部加强部位以上的全高范围内宜按本规范图 11.7.15 的转角墙设置约束边缘构件,约束边缘构件沿墙肢的长度仍取墙截面高度的1/4。
11.7.15 剪力墙端部设置的约束边缘构件(暗柱、端柱、翼墙和转角墙)应符合下列要求(图11.7.15);图 11.7.15 剪力墙的约束边缘构件注:图中尺寸单位为 mm。
(a)暗柱;(b)端柱;(c)翼墙;(d)转角墙1—配箍特征值为λv 的区域;2—配箍特征值为λv/2 的区域1 约束边缘构件沿墙肢的长度 lc 及配箍特征值λv 宜满足表 11.7.15 的要求,箍筋的配置范围及相应的配箍特征值λv 和λv/2 的区域如图 11.7.15 所示,其体积配筋率ρv 应按下式计算:ρv=λvfc/fyv (11.7.15)式中λv———配筋特征值,对图 11.7.15 中λv/2 的区域,可计入拉筋。
2 一、二级抗震等级剪力墙约束边缘构件的纵向钢筋的截面面积,对暗柱、端柱、翼墙和转角墙分别不应小于图 11.7.15 中阴影部分面积的 1.2%、1.0%;表 11.7.15 构造边缘构件的构造配筋要求抗震等级(设防烈度)一级(9度)一级(8度)二级λv0.20.20.2lc(mm)暗柱0.25hw、1.5bw、450 中的最大值0.2hw、1.5bw、450 中的最大值0.2hw、1.5bw、450 中的最大值端柱、翼墙或转角墙0.2hw、1.5bw、450 中的最大值0.15hw、1.5bw、450 中的最大值0.15hw、1.5bw、450 中的最大值注:1 翼墙长度小于其厚度 3 倍时,视为无翼墙剪力墙;端柱截面边长小于墙厚 2 倍时,视为无端柱剪力墙;2 约束边缘构件沿墙肢长度 lc 除满足表 11.7.15 的要求外,当有端柱、翼墙或转角墙时,尚不应小于翼墙厚度或端柱沿墙肢方向截面高度加 300mm;3 约束边缘构件的箍筋或拉筋沿竖向的间距,对一级抗震等级不宜大于 100mm,对二级抗震等级不宜大于 150mm;4 hw 为剪力墙肢的长度。