多层与高层钢筋混凝土结构
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关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计摘要:作为房屋主要的结构型式,多层和高层钢筋混凝土房屋被广泛运用到办公楼、写字楼以及广大的住宅房屋中。
本文主要论述多层和高层钢筋混凝土房屋主要震害和抗震设计两方面,为中国高层房屋的抗震工作献计献策。
关键词:多层和高层钢筋混凝土震害抗震设计地震作为人类繁衍生息过程中遇到的一种十分可怕的自然灾害,一直引起众多学者专家的研究。
中国是个地震灾害频发的国家之一,如何应对地震对于多层和高层钢筋混凝土房屋的破坏是摆在人们面前的一大难题。
强烈的地震往往给社会经济发展和人类的生存安全带来巨大破坏,它的特点是猝不及防的突发性和十分严重的破坏力。
随着我国的经济建设一步步深入发展,人们的生活水平不断提高,安全意识也逐渐增强,钢筋混凝土房屋仍然作为主要房屋结构型式而存在。
为了降低或避免地震带来的人身伤亡和巨大的经济损失,我们就需要对钢筋混凝土房屋的抗震设计进行充分而持久的研究,提高应对地震灾害的能力。
一、多层和高层钢筋混凝土房屋的震害1、场地土卓越周期导致的震害。
场地的周期特性往往对建筑震害的程度起着不可估量的作用。
比如1970年3月28日土耳其发生的其格迪兹地震,当时有一个工厂的一栋现代化钢筋混凝土结构的建筑偏偏发生了奇怪的崩塌现象。
而建立在同一工厂内的相近房屋,无论是具有较短周期(t=0.25s)的房屋还是具有较长周期(t=0.25s)的房屋都没有发生倒塌事故。
后来人们经过分析场地记录,余震加速度,最终发现在周期t=1.2s处会出现明显的反应。
那栋倒塌的房屋的基本周期就是t=1.25s,这和研究所得的数字十分接近。
后来经过了后续的理论分析和研究,证明那栋房子符合安全规定,同时属于合格建筑。
倒塌的原因就是场地土和结果周期出现了明显一致,从而产生了剧烈的共振现象。
2、抗震墙产生的震害。
在地震的强烈影响下,抗震墙的震害主要分两部分。
第一是墙肢之间连梁的剪切往往出现变形破坏的现象,第二是在底部楼层的水平施工缝处,水平错动现象容易发生。
多层与高层建筑结构的定义:
随着我国经济形势的发展,大中型城市多高层建筑迅速增多,多高层建筑已成为工业与民用建筑中最常见的房屋类型。
近年来,我国高层建筑发展十分迅速,各地兴建高层建筑层数已普遍增加。
房屋高度150m以上的高层建筑已超过100栋。
国际上诸多国家和地区对高层建筑结构的界定都在10层以上。
为适应我国高层建筑的发展形势并与国际诸多国家的界定相适应,我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002规定10层及10层以上的建筑为高层建筑结构。
考虑到有些钢筋混凝土结构建筑的层数虽未达到10层,但其房屋高度较高,所以同时规定高度超过28m的民用建筑也为高层建筑结构,并把高度为常规高度的高层建筑称为A级高层建筑,把高度超过A级高度限值的高层建筑称为B级高度的高层建筑。
高层建筑和高层建筑结构两者的概念有一定的区别,对房屋建筑,我国不同标准有不同的定义,例如《高层民用建筑防火设计防火规范》规定10层及以上的居住建筑和高度超过24m的公共建筑为多高层防火设计的界限。
高度与层数是高层建筑结构的两个主要指标,随着我国的经济形势的发展和工程界关于钢筋混凝土结构体系积累的工程经验及科研成果的逐步增多而发生变化。
如《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ31991规定8层及以上的高层民用建筑结构为多高层建筑结构的适用界限,现行《高层建筑混凝土结构技术规程》调整为10层及以上为多高层。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
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第十二章钢筋混凝土房屋结构§12-1 钢筋混凝土多层及高层房屋结构体系一、多层及高层建筑的范围(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》(高规)JGJ3-2002、J186-2002适用于10层及10层以上或高度超过28m的建筑。
(2)多层及高层建筑的大致范围多层建筑:<10层且高度不超过28m的建筑;高层建筑:≥10层或高度超过28m的建筑;习惯上,对其中10-18层的建筑又称为小髙层建筑;18-40层的建筑称为高层建筑;>40层的建筑称为超高层建筑。
二、钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系结构体系:指结构构件受力与传力的结构组成方式。
钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系1、框架结构体系框架结构是由梁、柱刚接而构成的结构体系。
其主要特点是建筑平面布置灵活,空间划分方便。
框架结构是一种常用的结构体系。
广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等建筑中。
框架结构侧向刚度小,属柔性结构,因而对其建造高度应予以控制。
框架的合理建造高度一般为30米左右(6~15层)。
异型柱框架:柱截面为L形、T形、Z形或十字形的框架结构称为异型柱框架结构,目前一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑中。
2、剪力墙体系剪力墙是指固结于基础上的钢筋混凝土墙片,它具有很高的抗侧移能力。
剪力墙体系是把钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗水平力的构件的结构体系。
剪力墙结构的房屋横墙多,侧向刚度大,整体性好,并可使用大模板、滑升模板等先进施工方法,利于缩短工期,节省人力。
但剪力墙结构的房间划分受到很大限制,因而一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑,其使用高度为15~50层。
框支剪力墙体系:把剪力墙体系的底层或底部两层的部分剪力墙改为框架,即为框支剪力墙体系。
3、框架-剪力墙体系框架-剪力墙体系是由框架和剪力墙共同承受外加荷载的结构体系。
框-剪体系的侧向刚度比框架结构大,大部分水平力由剪力墙承担,而竖向荷载主要由框架承担。
第一篇多层与高层建筑结构砖混结构:一般所指是由钢筋混凝土楼(屋)盖和砖墙承重的结构体系。
混合结构房屋是指同一房屋结构体系中采用两种或者两种以上不同材料组成承重结构。
目前一般所指是由钢筋混凝土楼(屋)盖和砖墙承重的结构体系(也称砖混结构)。
墙体构造要求:1.须注意横墙间距的大小、2.纵墙宜尽可能贯通,3.墙体要适当加设壁柱。
4、墙体要适当设置伸缩缝。
5、墙体要适当设置沉降缝钢筋混凝土楼盖根据施工方法的不同,可分为装配式和现浇式。
装配式楼盖的选型中,铺板式楼盖是当前最常用的一种形式。
常用的预制铺板的截面形式有:实心平板,空心板和槽形板。
房屋采用空心板,走道采用实心平板或槽形板为宜。
现浇式楼盖的结构形式有:单向板肋形楼盖和双向板肋形楼盖。
单向板肋梁楼盖荷载传递路线为:板—次梁—柱(或墙)--基础—地基双向板肋梁楼盖荷载传递路线为:板—梁—柱(或墙)--基础—地基现浇式楼盖结构平面布置就是在建筑平面上进行梁、板的布置。
肋梁楼盖一般由板、次梁和主梁三种构件组成。
第二章框架结构体系框架是由梁和柱刚性连接的骨架结构。
框架的结构特点就在于“刚节点”。
框架结构由梁板式结构和无梁式结构组成。
梁板式结构由梁、板、柱三种基本构件组成。
多用于多层与高层房屋建筑上。
无梁式结构式有板和柱子组成的结构实质是无梁楼盖结构。
按框架的施工方法划分可分为四类:现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架、装配整体式框架。
按承重结构划分:全框架、内框架。
按框架的构件划分:短柱单梁式、长柱单梁式、组合单元式。
装配式接头形式:梁与柱的接头:1暗牛腿刚接方式、2明牛腿刚接方式柱与柱的接头方式:木式焊接连接。
梁与板的接头方式:叠合梁式。
框架的布置:主要承重框架横向布置、主要承重框架纵向布置、主要承重框架纵横两向布置。
现浇无梁楼盖结构由板、柱帽及柱子组成。
装配式无梁楼盖结构由跨中板、柱上板和柱帽组成。
双向板式由双向跨中板、柱上板和柱帽组成。
第三章剪力墙结构体系剪力墙主要效能在于提高房屋的抗侧力刚度。
多层与高层钢筋混凝土房屋的延性探讨摘要:我国是世界上地震活动较多且强烈的国家之一。
其主要分布在东南方向的台湾福建等地,还有华北津京地区,青藏高原四川云南,西北的甘肃宁夏等地区。
地震的广泛分布,不仅对我国的经济发展和社会稳定带来了巨大的消极影响,而且严重威胁着我国相关地区居民的生命财产安全,其破坏力,毁灭性巨大,且预防较为困难,因此,要加强建筑房屋的抗震能力,是减轻地震损失的重要方法之一,通过对增强建筑的延性,做出科学合理的建筑结构延性设计,可以很大程度的增强建筑结构的抗震性能,可以有效保障居民的生命财产安全,减少经济损失,维护社会稳定。
本文结合实际对多层及高层钢筋混凝土房屋的延性进行探讨,对我国多高层建筑抗震设计现状作出简单概述,探究房屋建筑结构延性设计,并提出控制延性的措施。
关键词:多层多层;钢筋混泥土;房屋;延性;探讨abstract: our country is the world seismic activity more strong and one of the countries. the main distribution in the southeast of fujian and taiwan, and north china tianjin beijing area, the qinghai-tibet plateau in yunnan in sichuan province, northwest gansu ningxia and other regions. the earthquake widely distributed, not only to china’s economic development and social stability to bring great negative influence, and a serious threat to our related areas the lifeproperty safety of the residents, the destructive power, devastating huge, and the prevention is very difficult, therefore, to strengthen the building of the aseismic ability, is an important mitigate earthquake loss one way, through to increase the ductility of the building, make scientific and reasonable building structure ductility design, can greatly enhance building structure seismic performance, can effectively guarantee the life property safety of the residents and reduce economic loss, maintain social stability. according to the practice of multi-layer and high-rise steel reinforced concrete building of ductility are discussed, to our country many high-rise building aseismic design present situation to make a simple overview, explore building structure ductility design, and puts forward the control measures of ductility.keywords: multilayer multilayer; reinforcing steel bar mixes clay; houses; ductile; to explore中图分类号:tu528.571 文献标识码:a文章编号:一.前言增强多高层钢筋混泥土房屋的结构延性,是增强我国建筑抗震性能的重要组成部分,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定。
多层与高层建筑结构在我们生活的城市中,多层与高层建筑如繁星般矗立,它们不仅是居住和工作的场所,更是城市景观的重要组成部分。
这些建筑的结构设计,直接关系到其安全性、稳定性和使用功能。
多层建筑,通常指的是层数在 4 到 6 层之间的建筑。
这类建筑在结构设计上相对较为简单,常见的结构形式有砖混结构和框架结构。
砖混结构是多层建筑中较为常见的一种。
它主要由砖墙来承受竖向荷载,而楼板和梁则将荷载传递给砖墙。
这种结构的优点是施工简单、造价较低,适用于一些对空间布局要求不高的住宅建筑。
然而,砖混结构的抗震性能相对较弱,在地震等自然灾害面前可能较为脆弱。
框架结构则是由梁柱组成的框架来承受竖向和水平荷载。
相比于砖混结构,框架结构的空间布局更加灵活,可以根据使用需求自由划分房间。
同时,框架结构的抗震性能也较好,能够在一定程度上保障建筑的安全。
高层建筑,一般指层数在 7 层及以上的建筑。
由于高度的增加,高层建筑所承受的风荷载和地震作用也更为显著,因此其结构设计要比多层建筑复杂得多。
在高层建筑中,常见的结构形式有框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
框架部分主要承担竖向荷载,而剪力墙则主要承担水平荷载,如风力和地震力。
这种结构形式既能提供较大的空间,又具有较好的抗震性能,适用于多种类型的高层建筑。
剪力墙结构则是通过整片的钢筋混凝土墙体来抵抗水平和竖向荷载。
剪力墙的刚度较大,能够有效地控制建筑的水平位移,因此在高层建筑中得到了广泛的应用。
不过,剪力墙结构的空间灵活性相对较差。
筒体结构则包括框筒结构、筒中筒结构等。
这种结构形式就像是一个坚固的“筒体”,能够承受巨大的水平和竖向荷载。
筒体结构具有很高的强度和刚度,适用于超高层建筑。
无论是多层建筑还是高层建筑,其结构设计都需要考虑众多因素。
首先是荷载的计算,包括恒载、活载、风载和地震作用等。
这些荷载的准确计算是结构设计的基础。
其次是结构的稳定性。
多层住宅及高层框架结构每平方米主要材料的含量
1.混凝土:
混凝土是多层住宅及高层框架结构中最主要的材料之一,用于梁、柱、楼板等基本构件的施工。
混凝土的密度一般为2400千克/立方米,平均计
算每平方米的混凝土用量大约为200千克。
2.钢筋:
钢筋是混凝土结构的主要加固材料,用于提高结构的抗弯、抗拉强度。
钢筋的用量根据结构设计和要求不同,一般每平方米的钢筋用量在10-30
千克之间。
3.砖块:
砖块主要用于墙体的搭建,提供隔离、隔音、保温等功能。
每平方米
的砖块用量会根据砖的规格、墙体厚度和墙面积等因素而有所变化,一般
为50-100块左右。
4.玻璃:
玻璃在外墙幕墙中起到保温、隔热和美化的作用。
每平方米的玻璃用
量取决于幕墙的设计和玻璃的规格,一般为5-15平方米。
5.石膏板:
石膏板主要用于内墙装饰和分隔,提供隔音、防火等功能。
每平方米
的石膏板用量根据墙体面积和厚度而定,通常为5-20平方米左右。
6.保温材料:
保温材料主要用于提高建筑物的保温性能。
常见的保温材料有聚苯板、聚氨酯板等。
每平方米的保温材料用量仍然根据墙体面积和厚度而定,一
般在1-5平方米之间。
浅谈多层与高层钢筋混凝土结构
摘要:我国现代建筑类型与功能的多样化,引起了建筑本身结构的多样化,高层建筑结构设计也越来越成为每一个工程师的工作难点。
我国多层与高层建筑多用钢筋混凝土施工建造。
如何在设计中保证实用性和安全性,减轻工程的建造成本,作为主体的钢筋混凝土结构设计显得尤为重要。
本文将在工程地基选择、结构类型、转换层结构设计等方面做详细的探讨,以求给现代高层建筑施工带来一点启发。
关键词:多层与高层建筑;钢筋混凝土结构;结构类型;材料选择
一、多高层混凝土结构建筑的地基选择和基础设计
成熟的建筑工程师在选择多高层建筑的地基的时候必定先做大量的考察和计算工作。
不仅仅因为地基是整个工程造价估计环节最重要的环节,而且在于地基的选择与建造直接关系到整个建筑的安全。
无论是近段时间出现的楼歪歪、楼脆脆事件,还是因为地震引发的房屋倒塌,都和地基的不当选择有密切的关系。
多高层建筑的地基混凝土结构设计规范是我国目前建筑行业比较薄弱的一个环节。
我国地质结构极为复杂,特别是在沿海河流冲积平原和三角洲、南方红壤丘陵以及西部地震频发带地质构造尤甚。
目前通行《地基基础设计规范》没有系统全面地涵盖我国每一个地方的地基基础进行描述。
相反,许多地方长时间的建筑经验积累行成的“地方地基设计”成了许多建筑工程师参考的依据。
从规则上来讲,每一个地方的地质构造不尽相同,许多规则并不一定适合当地的建筑地基设计和选择。
因此,每一个建筑工程师必须加强对地方规范的学习和运用。
这是在我国目前无法推出通行全国的地基设计规范条件下的最好选择。
在施工图纸上面不规则的信息和符号会对工程的施工造成负面的影响,所以,当建筑行业每一次新的规范出台的时候,建筑工程师都要特别加以留意。
南方的多高层建筑的地基选择和设计更为困难。
因为地下水位较高,土层密度小,渗水性大,工程耗时长。
避免暗河和软地基是首要选择,其次避开共振源,或是在地基结构设计中错开共振源的频率;第三考虑好建筑水源和其他材料的供应,缩短运输成本。
二、多高层混凝土结构建筑的结构体系分类
根据建筑的预算、适用性等对建筑结构进行设计的时候我们往往采取剪力墙体系、框架-剪力墙体系中的一种对建筑作前期的分析和设计。
每一个体系的选择都是根据整个体系的强度和刚度是否能够满足要求进行的。
剪力墙体系的受力曲线是弯曲的,其剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,框架受的水平剪力大大降低,内力沿竖向的分布均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系,目前大城市的低于20层的高大建筑多用此体系;框架-剪力墙体系的受力位移曲线是弯剪形的,许多30多层的建筑多用剪力墙体系;二筒体体系由于其很大的刚度和强度适合大跨度大空间和超高建筑,比如说上海东方明珠电视塔,其
抗风抗震能力都很强。
三、建筑整体结构的设计
(一)准确计算结构参数
在地基地址选择好之后,如何准确高效率地对工程本身进行分析和施工,是钢筋混凝土多高层建筑的重要环节。
新出台的建筑规范对建筑整体结构的计算和分析做了很大的调整和改进。
我们进行设计时通用的计算机模型有:etabs、sap或satwe等。
每一个软件的差异性导致计算结果的差异性。
在工程整体结构计算和处理结果的时候选择合理的计算机软件模型,或是用过个软件模型进行分析计算,最后综合得出一个合理的参考模型是建筑工程师需要努力掌握的技巧。
这对宏观把握整个建筑的设计和施工,对建筑进行预算、对材料进行选择都是至关重要的。
比如说,钢筋混凝土结构的框架式设计和剪力墙设计在地基和负楼层与高楼层自振周期系数有何不同、钢筋混凝土结构部件平面荷载随楼层的增高的而变化的参数、建筑侧移和平移距离以及剪力墙角度大小的模型预测等等。
再比如说,在考虑地震力的时候,计算振型数目是否有遗漏,在新规范中增加一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。
振型参与系数的概念,或即使有该概念并没有出现在旧的建筑设计规范中,且此参数值符合新规范的要求否。
所以,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
水平地震作用与重力荷载效应组合对应的结构构件截面抗震承载力并不能只作对等参照,为了达到地震作用力和重力荷载共同作用对结构的柔性破坏,预估值必须放大。
(二)正确处理钢筋混凝土结构建筑的高度
抗震规范对建筑结构的总体高度有严格的限制。
特别是地震频发区的历史数据表现出来的地震破坏启发我们必须对我国建筑行业的基本情况做具体的分析。
汶川地震后的数据表明,钢筋混凝土结构的多层建筑多表现为建筑节点的破裂导致结构散架。
钢筋混凝土结构的高度的不同其设计的方法和处理措施都有很大的不同。
在新建筑设计规范中,a级高度不再是最高的高度,新增的b高度建筑需要在工程前期由专家进行会议论证,工程的工期、造价,安全性等工作情况必须全面保证才允许动工。
四、高层混凝土结构建筑转换层形式
现代高层建筑是多功能的,我们经常在商场看到大开的整体商业大间,而楼上有办公楼小间或是住宅小间。
转换层是多高层建筑中重要的环节,特别钢筋混凝土结构建筑的重中之重。
因为我们从下面商场看到的横梁上设置的转换层,是用以承托上面小间的剪力墙的。
转换层设计和施工出现问题,其上面的楼层安全将难以保证。
转换层结构既可以设计为梁式板式,也可以设计为桁架式或空腹桁架式等形式。
我国为了节省建筑成本大多用钢筋混凝土结构进行转换层浇注,钢结构由于其价格方面的劣势在我国没有得到广泛采
用。
但是我们可以大胆地预测,随着我国经济的更好发展,钢结构或钢和混凝土组合结构的转换层形式在以后将成为建筑行业的一种重要形式。
这是缩短建筑工期的最佳办法。
(一)合理地处理换层层梁体系及支撑构件
高层建筑转换层支撑结构必须保证以下几点:一是安全,二是方便和适用,三是多功能。
转换层相对来说设计简单一些。
只要保证好节点性能的优越性就可以了。
但是由于附壁约束性的变异、材料的缺陷、荷载的变异,往往又给转换层支撑架的设计带来许多难于控制和预料的因素。
建筑工程师应加强经验的总结,加强工程前期设计和计算和现场施工的管理。
(二)高层建筑转换层结构混凝土的温度和裂缝控制
钢筋混凝土的温度应力与温度裂缝,温度应力的大小受多方面的制约。
结构形式、施工时间、气候、材料特征等都可能对温度应力造成影响。
由于混凝土会收缩,暴露在空气中的钢筋则容易受潮生锈,而暴露于空气中的混凝土则容易降温,造成与结构内部温差过,所以合理控制施工的时间尤为重要。
蓄水保温和覆盖保温是目前混凝土温度常用的办法。
蓄水深度和覆盖厚度需要通过计算来确定。
转换层混凝土都是预拌的。
强度越高的混凝土施工难度越大,对高强度混凝土的认真分析是保证墙体和结构少出裂缝、保证工程质量的前提。
做好保温之后,工作人员需要加强对结构大体积混凝土温度的监测。
钢筋混凝土结构的建筑构件的温度监测可以视具体情况而定。
对于小高层的建筑没有那么严格。
但是对于超高层的建筑,必须严格控制结构体的温度。
测温的方法有很多种:有简易和先进的。
经验丰富的工程师可以根据经验采取预估测温,而先进的测温法多用在超高层大型混凝土建筑,采取的是现场检测与试验,这是情报化施工的体现。
参考文献:
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