高层建筑结构
1,高层建筑结构的设计原则
2,高层建筑结构的荷载与作用
3,作用效应组合与结构设计的一般原则
4,框架结构设计
5,剪力墙结构设计
6,框架 — 剪力墙结构分析与设计
7,筒体结构、底层大空间剪力墙结构、带转换层的高层结构简介
学习要点:
1,高层建筑的特点;
第一章 高层建筑结构的设计原则
2,高层建筑常用的结构体系以及适用范围;
3,高层建筑结构布置原则第一节 高层建筑的特点
1,高层建筑实例,( P2)
马来西亚吉隆坡石油大厦美国纽约世界贸易中心双塔(已毁)
上海金茂大厦
2,高层建筑主要材料 —— 钢,钢筋混凝土 ( P3)
钢:自重轻、强度高、抗震性能好施工方便(耐火性差)
钢筋混凝土:造价低、来源广、整体性好、刚度大、耐火性好
3,高层建筑混凝土结构技术规程:十层和十层以上或者房屋高度大于 28米的建筑物为高层建筑。 ( P4)
4,高层建筑优、缺点( P4-5)
高层建筑常用结构体系:框架、剪力墙、框架 — 剪力墙等结构( P5)
第二节 高层建筑结构体系的选择
1,框架结构:由梁、柱通过刚性连接所组成的结构体系,一般由多个平面框架,通过联系梁加以连接组成的空间体系。 ( P5)
竖向荷载:楼板 —— 梁(主次) —— 柱子 —— 基础水平荷载,墙 —— 楼板 —— 梁(主次) —— 柱子 —— 基础
2,剪力墙结构:由纵、横向钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。 ( P6)
3,框架 — 剪力墙结构:把框架结构和剪力墙结构两者结合起来,
在框架中设置少量的剪力墙,两者通过协调工作、协调变形,
既增大总体刚度从而减小侧移,又改善了纯框架或剪力墙中上部和下部层间变形相差较大的缺点。 ( P7)
4,筒体结构:由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构。(剪力墙围成的薄壁筒体;密集立柱与高跨比很大的 窗裙梁组成的多孔筒体) ( P8)
5,各类高层结构的最大适用高度( P10)
结构体系框 架框架 — 剪力墙剪力墙筒 体板柱 — 剪力墙非抗震设计全部落地剪力墙部分框支剪力墙框架 — 核心筒筒中筒
70
140
150
130
160
200
70
抗震设防烈度
6 7 8 9
60
130
140
120
150
180
40
55
120
120
100
130
150
35
100
45
100
80
100
120
30
25
50
60
70
80
不应不应
A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度第三节 高层建筑的结构布置原则
2,结构竖向布置:
( 1)竖向体型应规则、均匀,避免有过大的外挑或内收
( 2)侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%
( 3)结构竖向收进和外挑( P12)
1,结构平面布置,( P11-12)
( 1)平面宜简单、规则、对称、减小偏心
( 2)平面长度不宜过长,突出部分长度不宜过大
( 3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形
3,变形缝:
( 1)伸缩缝:防止温度变化导致结构或非结构的开裂破损。
可减小伸缩缝的几种情况,(P14)
( a)顶层、底层、山墙和纵墙端开间提高配筋率
( b)顶层加强保温隔热措施
( c)设置后浇带,减少混凝土早期收缩变形
( d)顶部采用刚度较小的结构形式或者在顶部设局部温度缝
( e)采用收缩小的水泥、减少水泥用量、添加外加剂
( f)提高每层楼板的构造配筋率或者采用部分预应力结构结构类型现浇框架结构 55
最大间距 结构类型剪力墙结构最大间距
45
( 2)防震缝:预防地震对建筑物构成损坏。
设置防震缝应符合以下规定,( P14)
( a)框架结构不超 15米高的,取 70mm,超过的按 6,7,8、
9度相应每增加高度 5,4,3,2m,宜加宽 20mm。
( b)框架 — 剪力墙可按第一项规定数值的 70%采用,剪力墙结构屋面可按第一项规定数值的 50%采用,均不小于 70mm。
( c)防震缝两侧结构体系不同时,按不利结构类型确定防震缝宽度;高度不同时,按较低房屋高度确定防震缝宽度。
( d)防震缝宜沿房屋全高设置;地下室、基础可不设防震缝,
但与上部防震缝对应处应加强构造和连接。
( e)结构单元之间或主楼与裙房之间如无可靠措施,不应采用牛腿托梁的做法设置防震缝。
( 3)沉降缝:预防不均匀沉降对建筑物构成损坏。 ( P15)
在地基条件许可时,要尽量把高层和裙房部分的基础做成整体,不设沉降缝。此时可采取以下措施:
( a)主楼与裙房采用不同的基础形式,宜先施工主楼后施工裙房,或使主楼与裙房标高预留沉降差,使后期沉一致。
( b)采用桩基或采取减少沉降沉降的有效措施,并经计算,
使得沉降差在允许范围内。
( c)把主楼和裙房放在一个刚度很大的整体基础上或从主楼结构基础上悬挑出裙房基础等形式。
4,基础
( 1)设计原则:
( a)能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用
( b)正常使用时具有良好的工作性
( c)正常维护下具有足够的耐久性
( d)在偶然事件发生时及发生后,仍然保持必须的整体性
( 2)知识点:
( a)在天然地基或复合地基上,基础埋深不宜小于房屋高度的
1/15。如果采用桩基,从桩顶算起,基础深度也不宜小于房屋高度的 1/18。
( b)常用的桩形式有预制钢筋混凝土桩、挖孔灌注桩和钢管桩。
思考题:
( 1)高层建筑结构常用的结构体系有哪些?各自的优缺点?
( 2)高层建筑中如何处理防震缝、伸缩缝、沉降缝?
第二章 高层建筑结构的荷载与作用
学习要点:
1,竖向荷载的特点以及计算方法;
2,风荷载计算公式中各种符合的意义,正确取值
3,地震作用的基本概念
(地震作用计算的底部剪力法和振型分解反应谱法)
1,竖向荷载:包括永久荷载、可变荷载和竖向地震作用。 ( P17)
永久荷载:板、柱、梁、剪力墙等材料自重。
可变荷载:积灰荷载、吊车荷载、雪荷载等。
第一节 竖向荷载
2,竖向荷载计算,( P18)
永久荷载:
构件的材料用量 *相应单位体积或面积的重量 =构件自重可变荷载:
均布活荷载标准值 *面积 =相应可变活荷载标准值
3,简化竖向荷载,( P18)
不考虑活荷载的不利布置,按满布活荷载一次计算。
第二节 风荷载
1,风荷载:地面上建筑物对风运动的阻碍和影响,在建筑表面上形成的压力和吸力。对于高层建筑结构而言,风荷载是结构承受的主要水平荷载。 ( P19)
2,垂直建筑物表面的风荷载标准值:
( 1)主要承重构件 WK=βzμzμs W0 (KN/m2)
( 2)维护结构 WK=βgzμzμs W0 (KN/m2)
( a)基本风压值 Wo,( P19)
以当地空旷地面以上 10米高处统计所得 50年一遇的基本风速 υ0( m/s)为标准,按 Wo =ρυ02/2确定。
( b)风压高度变化系数 μz,P20(表 2-1)
风速与地面粗糙度有关,按地面粗糙程度分为四类:
A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和市郊。
C类指有密集建筑群的城市市区
D类指有密集建筑群且房屋比较高的城市市区。
( c)风载体型系数 μs,P21(表 2-2) 风在建筑物表面引起的实际压力并不等于基本风压,它与建筑物的体型、平面尺寸、风向等有关,通常风载体型系数 是反映这些因素对建筑物所受的实际风压的影响。
当风流经建筑物时对建筑物一些表面产生压力,这些表面的风载体型系数为正值;而对另一些表面产生吸力,这些表面的风载体型系数为负值。
( d)风振系数 βz,( P21)
风荷载实质上是一种随时间变化的动力荷载,它引起高层建筑结构的动力响应。在实际设计中,通常将风荷载看出等效静力荷载,且采用风振系数来加大风荷载的办法,考虑风的动力效应。
3,总风荷载 ( P23)
W=βzμzΣ( i =1-n) μsi Bi cosαi W0 (KN/m)]
Bi ---第 i个表面的宽度;
αi ---第 i个表面的法线与风作用方向的夹角;
μsi ---第 i个表面的风载体型系数
( e)阵风系数 βgz,P24(表 2-6)
4,高层建筑总风荷载计算步骤( P24-26)
第三节 地震作用
1,基本概念:地震作用的大小与场地类别、抗震设防烈度、设计地震分组以及建筑结构的动力特征(结构自振周期、阻尼等)有密切关系。
( a)抗震的设防烈度( P27)一般是 6° —— 9°
( b)建筑场地的类别:依据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类( P27 表 2-8)
( c)设计特征周期( Tg):依据场地类别和设计地震分组 表 2-9
( d)结构自振周期( T):位移 / 能量
( e)水平地震影响系数( α):( P29)
0〈 T 〈 0.1S,即为一阶段,α为斜直线上升段
0.1S〈 T 〈 T g,即为二阶段,α为水平段
T g 〈 T 〈 5T g,即为三阶段,α为曲线下降段
5T g 〈 T 〈 6S,即为四阶段,α为直线下降段
2,地震作用计算
( 1)底部剪力法( P30)
对于高度不超过 40米,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可以用底部剪力法计算结构的地震作用 。
FEK=α1Geq
Fi= GiHi FEK (1-δn)/Σ(j=1-n) GjHj
ΔFn=δn FEK
FEK— 结构的总底部剪力
α1— 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数
Geq— 结构等效总重力荷载
Fi— 质点 i的水平地震作用标准值
GiGj— 分别为集中质点 i,j的重力荷载代表值
HiHj— 分别为质点 i,j的计算高度
δn— 顶部附加地震作用系数
ΔFn— 顶部附加水平地震作用
q=3ΣFiHi/H2 (kN/M)
( 2)振型分解反应谱法( P31-32)
( a)结构第 j振型第 i质点的水平地震作用标准值
Fji=αjγjXjiGi
Fji— j振型第 i质点的水平地震作用标准值
αj— 相应于第 j振型自振周期的地震影响系数
γj— 第 j振型参与系数
Xji— j振型第 i质点的水平位移
Gi— 集中于质点 i的重力荷载代表值
( b)水平地震作用效应 SEK (P32)
( c)竖向地震作用计算
FEK=αvmaxGeq
Fvi= GiHi FEVK /Σ(j=1-n) GjHj
思考题:
( 1)当高层建筑结构超过 40米,为什么需应用振型分解反应谱法计算水平地震作用?
第三章 作用效应组合与结构设计的一般原则
学习要点:
1,结构计算的基本假定
2,作用效应组合的几种基本情况,分项系数和组合系数的取用
3,抗震等级划分的目的和方法
4,截面承载力和位移验算的原理第一节 结构计算的基本假定
1,弹性工作状态假定在高层建筑结构内力与位移的计算中,为了计算简化,突出主要影响因素,忽略次要影响因素,做以下假定,( P35)
2,平面结构假定
3,刚性楼面假定第二节 作用效应组合及设计要求
1,无地震作用时的荷载效应组合( P37)
( a)由可变荷载效应控制的组合
S=γGSGK+ΨQγQSQK+ΨWγWSWK
S— 结构构件荷载效应组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
γG,γQ,γW— 永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数;
( P37 按表 3-1)
ΨW,ΨQ— 楼面活荷载和风荷载的组合值系数,分别取 1.0和 0.6
或 0.7( 0.9)和 1.0
SQK,SGK,SWK— 永久荷载、楼面活荷载和风荷载的标准值
(b)由永久荷载效应控制的组合
S=γGSGK+ΨQγQSQK
γG— 永久荷载分项系数,此时,取 γG=1.35
2,荷载效应与地震作用效应组合
S=γGSGE+γEhSEhK+γEVSEVK+ΨWγWSWK
S— 结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
γG,γEh,γEV,γW— 重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用和风荷载的分项系数;
ΨW— 风荷载的组合值系数,应取 0.2;
SGE,SEhK,SEVK,SWK— 重力荷载代表值、水平地震作用标准值、竖向地震作用标准值和风荷载的标准值的效应,对于水平地震作用标准值效应和竖向地震作用标准值效应,应乘以相应的增大系数或调整系数。
3,抗震措施与抗震等级
( a)抗震措施 P39
( b)抗震等级
A级高度高层建筑结构抗震等级 ( P40 )
结构抗震等级的确定应符合的要求:( P40-41)
第三节 截面承载力验算高层建筑混凝土结构构件的截面承载力应按以下公式验算:
1,无地震作用组合( P41)
γ0s ≤ R
γ0 — 结构的重要性系数,对于安全等级为一级或设计使用年限为
100年及以上的结构构件,不应小于 1.1;对于安全等级为二级或设计使用年限为 50年的结构构件,不应小于 1.0
s — 结构构件内力组合的设计值
R— 无地震作用组合的结构构件的承载力设计值
2,有地震作用组合( P41)
s ≤ R/γRE
第四节 位移验算
s — 考虑地震作用效应的结构构件内力组合的设计值;
R— 地震作用下的结构构件的承载力设计值;
γRE — 承载力抗震调整系数,应按( P41)表 3-4采用,当仅考虑竖向地震作用组合时,各类构件的承载力抗震系数均应采用 1.0.
第四章 框架结构设计
学习要点:
1,框架结构形式和布置原则,计算单元的选取和计算简图的建立
2,内力分析
3,框架截面设计与构造要求第一节 框架结构形式和布置原则
1,框架结构的组成特点( P46)
( a)竖向承重结构全部由框架组成的房屋结构体系称为框架体系。
( b)现浇框架,装配式框架。
( c)框架结构的变形特点:框架结构是高次超静定结构,杆件的变形是以弯曲为主,梁和柱的弯曲使得框架产生侧移,一般情况下,梁柱都有反弯点,侧移曲线表现为剪切型,即下部各层层间变形比较大,俞到上部,层间变形愈小。随房屋高度增大,其受力特点是由受竖向荷载为主变为受侧向荷载为主,柱的轴向变形也使得框架产生侧移,轴向变形产生的侧移曲线表现为弯曲型,
即愈到上部,层间变形愈大。
2,结构布置( P47-49)
( a)平面布置,
柱网布置承重框架布置:横向框架承重;纵向框架承重;纵横向框架承重。
( b)竖向布置,
沿竖向基本不变;
底层大空间;
顶层大空间;
上部逐层收进,或上部逐层挑出
3,框架结构的计算简图( P51)
(a)计算单元的确定
(b)跨度和高度的确定
(c)构件截面抗弯刚度的计算第二节 竖向荷载作用下框架内力分析分层法:
( P52)
假设条件:认为在竖向荷载作用下,框架侧移很小,在计算中不考虑;
假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只有对本楼层,
第三节 内力组合
1,控制截面( P67)
( a)框架柱的弯矩、轴力、剪力沿柱高是线性变化的,因此可取各层柱子上、下端截面为控制面。
( b)框架梁的剪力是沿梁轴线呈线性变化的,弯矩则是呈抛物线变化的,因此除了梁的两端为控制截面外,还应该在跨中取最大弯矩的截面为控制截面。
2,荷载效应组合( P68)
在结构设计时应考虑几种荷载同时作用时的最不利情况,并不是各种荷载效应的直接叠加。
3,最不利内力组合( P68)
对于梁端,需要找出最大负弯矩以确定梁端顶部的配筋,
最大正弯矩确定梁的底端配筋,找出最大剪力进行梁端承载力计算。
4,竖向活荷载的最不利位置( P68-70)
(a)分跨计算组合法
(b)最不利荷载位置法
(c)分层组合法
(d)满布荷载法
5,梁端弯矩调幅第四节 框架截面设计与构造要求
分别计算出框架结构在竖向荷载以及水平荷载作用下的内力,
然后根据荷载效应组合原则,确定构件控制截面的内力,为梁柱截面设计提供依据。
,建筑抗震设计规范,P70-71
应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力,
对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
1,提高框架结构延性的措施 ( P71)
(a)强柱弱梁的原则
(b)强剪弱弯的原则
(c)强节点弱构件的原则
2,框架梁设计( P72)
( a)框架梁的破坏形态,
正截面破坏:少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏斜截面破坏,脆性破坏
( b)截面尺寸的限制为了防止梁斜截面剪切破坏,框架梁的截面应符合下列要求,
无地震作用组合 V≤0.25βcfcbh0
有地震作用组合 V≤α/βcfcbh0/γRE
fc— 混凝土轴心抗压强度设计值
b— 梁截面的宽度
h0— 梁截面的有效高度
γRE— 承载力抗震调整系数
βc— 混凝土强度影响系数,当 fc<50N/mm2时,βc=1.0,当
fc=80N/mm2时,βc=0.8
α/— 系数,跨高比大于 2.5的框架,α/=0.20,跨高比小于 2.5
的框架,α/=0.15
框架梁剪力设计值,其值可按下列规定计算:
非抗震设计时的框架梁及抗震设计时梁端箍筋加密区以外的截面取考虑水平荷载组合的剪力设计值;
抗震设计时的梁端箍筋加密区范围的梁截面,按下列要求确定 V; ( P73)
一级抗震等级 v=1.3(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
二级抗震等级 v=1.2(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
三级抗震等级 v=1.1(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
一级框架结构及 9度时尚应符合
v=1.1(Mlbua+ Mrbua)/ln+VGb
v— 梁端截面组合的剪力设计值
ln— 梁的净跨
VGb— 梁在重力荷载代表值作用下,按简支梁分析的净跨梁端截面组合的剪力设计值
Mlb,Mrb— 梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值,一级框架两端弯矩均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取零;
Mlbua,Mrbua— 梁左右端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值,根据实配钢筋面积和材料强度标准值确定,
Mbua=ASAfyk(h0+α/)/γRE
( c)梁正截面受弯承载力计算( P74)
梁端截面必须配置受压钢筋,并且混凝土受压区高度 x必须满足下列要求:
一级抗震等级 x≤0.25 h0
二、三级抗震等级 x≤0.35 h0
其他情况 x≤ξh0
由抗震承载力确定截面配筋时,必须满足下列要求:
无地震作用时:
Mb,max ≤fy (As-A/) (h0-0.5 x) + fyAs/ (h0-αs/)
有地震作用时:
Mb,max ≤[fy (As-A/) (h0-0.5 x) + fyAs/ (h0-αs/)]/γRE
Mb,max— 由内力组合得到截面弯矩设计值
ξb— 界限相对受压区高度
( d)梁斜截面受剪承载力计算( P74)
无地震作用时:
Vb≤(0.7ft b h0 +1.25 fyvAsv h0)/s
有地震作用时:
Vb≤[ (0.42 ft b h0 +1.25 fyvAsv h0)/ s]/γRE
fyv— 箍筋抗拉强度设计值
ft— 混凝土轴心抗拉强度设计值
Asv— 箍筋截面面积
s— 箍筋间距当梁上有较大集中荷载,且其中集中荷载对支座截面产生的剪力值达 75%以上时,框架梁斜截面受承载力按下式计算:
无地震作用时:
Vb≤1.75 /(λ+1.0)ft b h0 + fyvAsv h0/s
有地震作用时:
Vb≤[1.05 /(λ+1.0)ft b h0 +( fyvAsv h0)/ s]/γRE
λ— 简跨比
( e)框架梁构造要求( P75-76)
截面尺寸;
纵向受拉钢筋;
纵向受压钢筋和纵向受拉钢筋面积比;
梁端的箍筋。
3,框架柱设计
( a) 框架柱破坏原理( P76)
( b)截面尺寸的限制( P77)
当剪跨比 λ>2时的柱为长柱,柱的破坏形态为压弯型,其截面限制条件为 Vc≤0.20βcfcbh0/γRE
当剪跨比 λ≤2时的柱为短柱,其截面限制条件为
Vc≤0.15βcfcbh0/γRE
( c)正截面偏心受压承载力计算( P78)
无地震作用时:
Ne ≤α1fc bc x (hc0-0.5 x) + fy/ As/ (hc0-αs/)
有地震作用时:
Ne ≤[α1fc bc x (hc0-0.5 x) + fy/ As/ (hc0-αs/) ]/ γRE
( d)柱斜截面受剪承载力计算( P79)
无地震作用时:
Vc≤1.75 /(λ+1.0)ft b h0 + fyvAsv h0/s+0.07N
有地震作用时:
Vc≤[1.05 /(λ+1.0)ft b h0 +( fyvAsv h0)/ s+0.056N]/γRE
( e)柱构造要求截面尺寸; ( P79-80)
纵向钢筋; ( P80)
箍筋。 ( P80-81)
第五章 剪力墙结构设计
学习要点:
1,剪力墙计算类型和各类剪力墙的受力特征;
2,各类剪力墙的内力和位移计算
3,剪力墙截面设计与构造要求
1,竖向荷载下的剪力墙内力 ( P93)
近似认为竖向荷载在各剪力墙内均匀分布
2,水平荷载下的剪力墙的计算截面( P793-94)
( a)剪力墙的有效翼缘宽度:翼缘厚度的 6倍、墙净距的一半和总高度的 1/20这三者中最小值
( b)轴线错开墙段与折线形剪力墙:错开距离不大于连接墙体厚度的 8倍,并不大于 2.5米,可作为整体平面剪力墙。
内力取计算结果 1.2倍,等效刚度乘折减系数 0.8;折线形剪力墙,当总转角不大于 15° 时,按平面剪力墙考虑。
3,水平荷载的分配 ( P94-95)
( a)等效刚度
( b)水平荷载的分配第一节 剪力墙结构设计的一般规定第二节 剪力墙计算类型的划分整体剪力墙、整体小开口墙、联肢墙、壁式框架( P95)
1,整截面悬臂构件 ( P95)
剪力墙孔洞面积与墙面积之比不大于 0.16且孔洞净距及洞边至墙边距离大于孔洞长边尺寸
2,整体小开口墙 ( P95-96)
α≥ 10 且 In/I≤ ξ
α — 整体系数,计入了墙肢轴向变形的连梁与墙肢的刚度的比。
I — 剪力墙对组合截面形心的惯性矩。
In— 扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩。
ξ — 系数(由层数和 α取用)
3,联肢墙 ( P97)
只有两个墙肢的剪力墙为双肢墙,有 3个及以上的墙肢的剪力墙为多肢墙
1< α< 10
4,壁式框架( P97)
α≥ 10 且 In/I> ξ
5,各类墙肢的受力特征( P97)
第三节 剪力墙的内力与位移
1,整体剪力墙( P99)
2,整体小开口墙( P100)
3,联肢墙( P102)
4,壁式框架( P109)
第四节 截面设计与构造要求
1,一般要求:
剪力墙的布置( P113)
剪力墙的底部加强部位( P113)
短肢剪力墙的要求( P113-114)
剪力墙的开洞要求( P114-115)
楼面梁与剪力墙的连接( P115)
2,剪力墙的承载力计算
(a)偏心受压和偏心受拉剪力墙的正截面承载力计算( P116)
(b)偏心受压和偏心受拉剪力墙的斜截面承载力计算( P119)
(c)偏心受压剪力墙的斜截面受剪承载力计算( P120)
(d)偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力计算( P121)
3,剪力墙的构造要求混凝土的最低强度等级( P123)
剪力墙的最下厚度( P123-124)
剪力墙的轴压比( P124)
剪力墙边缘构件( P124-125)
剪力墙中的分布钢筋( P126-127)
剪力墙内钢筋的锚固和连接( P127)
连梁的配筋构造( P127)
洞口的补强措施( P128)
第六章 框架 — 剪力墙结构分析与设计
学习要点:
1,框架 — 剪力墙的受力和变形特点;
2,剪力墙布置的合理数量
3,框架 — 剪力墙结构计算简图第一节 框架 — 剪力墙结构的受力特点框架 — 剪力墙是由框架和剪力墙两种不同的结构形式组成的整体,共同抵抗水平荷载,在 10-25层的高层建筑中,框架 — 剪力墙结构是应用的相当广泛。 ( P140)
1,水平荷载作用下框架的受力特点是:框架的楼层剪力从上至下不断增加,底层剪力最大,因而框架梁、柱内力也是底部最大,随高度增加内力逐步减小。框架的水平位移是由框架梁、柱的弯曲变形积累形成的,呈整体剪切变形,故其侧移曲线称为剪切型。 ( P140)
2,水平荷载作用下剪力墙结构的变形特点:底层侧移增长缓慢,
随高度增加,侧移增长加快,剪力墙的水平位移主要是剪力墙的弯曲变形累积形成的,呈整体弯曲变形,故其侧移曲线称为弯曲型。 ( P140-141)
3,水平荷载作用下框架 — 剪力墙的变形特点:底部附近框架的侧移缩小而剪力墙的侧移增大,剪力墙对框架起支撑作用;
顶部附近框架的侧移增大而剪力墙的侧移缩小,框架对剪力墙起支撑作用,其侧移曲线称为弯剪型。 ( P141)
第二节 剪力墙布置的合理数量框架 — 剪力墙结构中多布置一些剪力墙,有利于改善结构的抗震性能,但是剪力墙设置过多又不经济。可采用底层结构截面面积(剪力墙 AW和柱 AC的截面总面积)与楼层面积 Af之比、
剪力墙截面总面积 AW与楼层面积 Af之比。 ( P142)
1,按结构位移评价剪力墙的数量楼层层间位移 Δμ与层高之比 h( P143)
2,按结构自振周期和地震作用评价剪力墙的数量 ( P144)
第三节 框架 — 剪力墙结构计算简图
1,基本假定 —— 框架剪力墙结构从空间问题变为平面问题 ( P144)
楼板自身平面内刚度无限大,出平面的刚度为零;
结构布置规则、均匀、对称;
结构几何参数沿建筑物高度不变。
2,框架 — 剪力墙结构体系 ( P144-146)
框架 — 剪力墙铰接体系框架 — 剪力墙刚接体系第七章 筒体结构、底层大空间剪力墙结构、
带转换层的高层结构简介
学习要点:
1,了解筒体结构的受力特点
2,筒体结构的布置筒体结构是合理的将平面抗侧力加以集中,联合起来,形成空间的抗侧力构件,如筒体、框架 — 筒体以及组合筒体。
筒体结构的布置
1,筒体结构宜采用对称布置。平面形状应优先采用圆形、正多边形。筒体结构的高宽比不应小于 3,高度不宜低于 60米,
混凝土强度等级不宜低于 C30,( P170)
2,框筒结构的布置要求,( P170-171)
核心筒应具有良好的整体性;
框筒结构应设计为密柱深梁;
核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距限定;
结构总高度与总宽度之比大于 3时,才能发挥框筒的作用;
框筒结构的柱应采用矩形或 T形截面,长边位于外墙平面内;
框架 — 核心筒结构的周边必须设置框架梁。
3,筒中筒结构的布置要求,( P171-172)
筒中筒结构的平面宜选用圆形、正多变形、椭圆形或矩形等,
内筒宜居中。
内筒的边长可为高度的 1/12-1/15;
外框筒柱距不宜大于 4米,框筒柱的截面长边应沿框筒壁方向布置,洞口面积不宜大于墙面积的 60%,洞口高宽比宜与层高与柱距之比值接近,外框筒梁的截面高度可取柱净距的 1/4,
角柱截面面积可取中柱的 1-2倍。
筒中筒结构中楼盖不仅承受竖向荷载,在水平荷载作用之下还起刚性隔板作用;
外筒密柱到底层部分可以通过转换梁、转换桁架以及转扩大柱距。
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1,高层建筑结构的设计原则
2,高层建筑结构的荷载与作用
3,作用效应组合与结构设计的一般原则
4,框架结构设计
5,剪力墙结构设计
6,框架 — 剪力墙结构分析与设计
7,筒体结构、底层大空间剪力墙结构、带转换层的高层结构简介
学习要点:
1,高层建筑的特点;
第一章 高层建筑结构的设计原则
2,高层建筑常用的结构体系以及适用范围;
3,高层建筑结构布置原则第一节 高层建筑的特点
1,高层建筑实例,( P2)
马来西亚吉隆坡石油大厦美国纽约世界贸易中心双塔(已毁)
上海金茂大厦
2,高层建筑主要材料 —— 钢,钢筋混凝土 ( P3)
钢:自重轻、强度高、抗震性能好施工方便(耐火性差)
钢筋混凝土:造价低、来源广、整体性好、刚度大、耐火性好
3,高层建筑混凝土结构技术规程:十层和十层以上或者房屋高度大于 28米的建筑物为高层建筑。 ( P4)
4,高层建筑优、缺点( P4-5)
高层建筑常用结构体系:框架、剪力墙、框架 — 剪力墙等结构( P5)
第二节 高层建筑结构体系的选择
1,框架结构:由梁、柱通过刚性连接所组成的结构体系,一般由多个平面框架,通过联系梁加以连接组成的空间体系。 ( P5)
竖向荷载:楼板 —— 梁(主次) —— 柱子 —— 基础水平荷载,墙 —— 楼板 —— 梁(主次) —— 柱子 —— 基础
2,剪力墙结构:由纵、横向钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。 ( P6)
3,框架 — 剪力墙结构:把框架结构和剪力墙结构两者结合起来,
在框架中设置少量的剪力墙,两者通过协调工作、协调变形,
既增大总体刚度从而减小侧移,又改善了纯框架或剪力墙中上部和下部层间变形相差较大的缺点。 ( P7)
4,筒体结构:由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构。(剪力墙围成的薄壁筒体;密集立柱与高跨比很大的 窗裙梁组成的多孔筒体) ( P8)
5,各类高层结构的最大适用高度( P10)
结构体系框 架框架 — 剪力墙剪力墙筒 体板柱 — 剪力墙非抗震设计全部落地剪力墙部分框支剪力墙框架 — 核心筒筒中筒
70
140
150
130
160
200
70
抗震设防烈度
6 7 8 9
60
130
140
120
150
180
40
55
120
120
100
130
150
35
100
45
100
80
100
120
30
25
50
60
70
80
不应不应
A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度第三节 高层建筑的结构布置原则
2,结构竖向布置:
( 1)竖向体型应规则、均匀,避免有过大的外挑或内收
( 2)侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%
( 3)结构竖向收进和外挑( P12)
1,结构平面布置,( P11-12)
( 1)平面宜简单、规则、对称、减小偏心
( 2)平面长度不宜过长,突出部分长度不宜过大
( 3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形
3,变形缝:
( 1)伸缩缝:防止温度变化导致结构或非结构的开裂破损。
可减小伸缩缝的几种情况,(P14)
( a)顶层、底层、山墙和纵墙端开间提高配筋率
( b)顶层加强保温隔热措施
( c)设置后浇带,减少混凝土早期收缩变形
( d)顶部采用刚度较小的结构形式或者在顶部设局部温度缝
( e)采用收缩小的水泥、减少水泥用量、添加外加剂
( f)提高每层楼板的构造配筋率或者采用部分预应力结构结构类型现浇框架结构 55
最大间距 结构类型剪力墙结构最大间距
45
( 2)防震缝:预防地震对建筑物构成损坏。
设置防震缝应符合以下规定,( P14)
( a)框架结构不超 15米高的,取 70mm,超过的按 6,7,8、
9度相应每增加高度 5,4,3,2m,宜加宽 20mm。
( b)框架 — 剪力墙可按第一项规定数值的 70%采用,剪力墙结构屋面可按第一项规定数值的 50%采用,均不小于 70mm。
( c)防震缝两侧结构体系不同时,按不利结构类型确定防震缝宽度;高度不同时,按较低房屋高度确定防震缝宽度。
( d)防震缝宜沿房屋全高设置;地下室、基础可不设防震缝,
但与上部防震缝对应处应加强构造和连接。
( e)结构单元之间或主楼与裙房之间如无可靠措施,不应采用牛腿托梁的做法设置防震缝。
( 3)沉降缝:预防不均匀沉降对建筑物构成损坏。 ( P15)
在地基条件许可时,要尽量把高层和裙房部分的基础做成整体,不设沉降缝。此时可采取以下措施:
( a)主楼与裙房采用不同的基础形式,宜先施工主楼后施工裙房,或使主楼与裙房标高预留沉降差,使后期沉一致。
( b)采用桩基或采取减少沉降沉降的有效措施,并经计算,
使得沉降差在允许范围内。
( c)把主楼和裙房放在一个刚度很大的整体基础上或从主楼结构基础上悬挑出裙房基础等形式。
4,基础
( 1)设计原则:
( a)能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用
( b)正常使用时具有良好的工作性
( c)正常维护下具有足够的耐久性
( d)在偶然事件发生时及发生后,仍然保持必须的整体性
( 2)知识点:
( a)在天然地基或复合地基上,基础埋深不宜小于房屋高度的
1/15。如果采用桩基,从桩顶算起,基础深度也不宜小于房屋高度的 1/18。
( b)常用的桩形式有预制钢筋混凝土桩、挖孔灌注桩和钢管桩。
思考题:
( 1)高层建筑结构常用的结构体系有哪些?各自的优缺点?
( 2)高层建筑中如何处理防震缝、伸缩缝、沉降缝?
第二章 高层建筑结构的荷载与作用
学习要点:
1,竖向荷载的特点以及计算方法;
2,风荷载计算公式中各种符合的意义,正确取值
3,地震作用的基本概念
(地震作用计算的底部剪力法和振型分解反应谱法)
1,竖向荷载:包括永久荷载、可变荷载和竖向地震作用。 ( P17)
永久荷载:板、柱、梁、剪力墙等材料自重。
可变荷载:积灰荷载、吊车荷载、雪荷载等。
第一节 竖向荷载
2,竖向荷载计算,( P18)
永久荷载:
构件的材料用量 *相应单位体积或面积的重量 =构件自重可变荷载:
均布活荷载标准值 *面积 =相应可变活荷载标准值
3,简化竖向荷载,( P18)
不考虑活荷载的不利布置,按满布活荷载一次计算。
第二节 风荷载
1,风荷载:地面上建筑物对风运动的阻碍和影响,在建筑表面上形成的压力和吸力。对于高层建筑结构而言,风荷载是结构承受的主要水平荷载。 ( P19)
2,垂直建筑物表面的风荷载标准值:
( 1)主要承重构件 WK=βzμzμs W0 (KN/m2)
( 2)维护结构 WK=βgzμzμs W0 (KN/m2)
( a)基本风压值 Wo,( P19)
以当地空旷地面以上 10米高处统计所得 50年一遇的基本风速 υ0( m/s)为标准,按 Wo =ρυ02/2确定。
( b)风压高度变化系数 μz,P20(表 2-1)
风速与地面粗糙度有关,按地面粗糙程度分为四类:
A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和市郊。
C类指有密集建筑群的城市市区
D类指有密集建筑群且房屋比较高的城市市区。
( c)风载体型系数 μs,P21(表 2-2) 风在建筑物表面引起的实际压力并不等于基本风压,它与建筑物的体型、平面尺寸、风向等有关,通常风载体型系数 是反映这些因素对建筑物所受的实际风压的影响。
当风流经建筑物时对建筑物一些表面产生压力,这些表面的风载体型系数为正值;而对另一些表面产生吸力,这些表面的风载体型系数为负值。
( d)风振系数 βz,( P21)
风荷载实质上是一种随时间变化的动力荷载,它引起高层建筑结构的动力响应。在实际设计中,通常将风荷载看出等效静力荷载,且采用风振系数来加大风荷载的办法,考虑风的动力效应。
3,总风荷载 ( P23)
W=βzμzΣ( i =1-n) μsi Bi cosαi W0 (KN/m)]
Bi ---第 i个表面的宽度;
αi ---第 i个表面的法线与风作用方向的夹角;
μsi ---第 i个表面的风载体型系数
( e)阵风系数 βgz,P24(表 2-6)
4,高层建筑总风荷载计算步骤( P24-26)
第三节 地震作用
1,基本概念:地震作用的大小与场地类别、抗震设防烈度、设计地震分组以及建筑结构的动力特征(结构自振周期、阻尼等)有密切关系。
( a)抗震的设防烈度( P27)一般是 6° —— 9°
( b)建筑场地的类别:依据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类( P27 表 2-8)
( c)设计特征周期( Tg):依据场地类别和设计地震分组 表 2-9
( d)结构自振周期( T):位移 / 能量
( e)水平地震影响系数( α):( P29)
0〈 T 〈 0.1S,即为一阶段,α为斜直线上升段
0.1S〈 T 〈 T g,即为二阶段,α为水平段
T g 〈 T 〈 5T g,即为三阶段,α为曲线下降段
5T g 〈 T 〈 6S,即为四阶段,α为直线下降段
2,地震作用计算
( 1)底部剪力法( P30)
对于高度不超过 40米,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可以用底部剪力法计算结构的地震作用 。
FEK=α1Geq
Fi= GiHi FEK (1-δn)/Σ(j=1-n) GjHj
ΔFn=δn FEK
FEK— 结构的总底部剪力
α1— 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数
Geq— 结构等效总重力荷载
Fi— 质点 i的水平地震作用标准值
GiGj— 分别为集中质点 i,j的重力荷载代表值
HiHj— 分别为质点 i,j的计算高度
δn— 顶部附加地震作用系数
ΔFn— 顶部附加水平地震作用
q=3ΣFiHi/H2 (kN/M)
( 2)振型分解反应谱法( P31-32)
( a)结构第 j振型第 i质点的水平地震作用标准值
Fji=αjγjXjiGi
Fji— j振型第 i质点的水平地震作用标准值
αj— 相应于第 j振型自振周期的地震影响系数
γj— 第 j振型参与系数
Xji— j振型第 i质点的水平位移
Gi— 集中于质点 i的重力荷载代表值
( b)水平地震作用效应 SEK (P32)
( c)竖向地震作用计算
FEK=αvmaxGeq
Fvi= GiHi FEVK /Σ(j=1-n) GjHj
思考题:
( 1)当高层建筑结构超过 40米,为什么需应用振型分解反应谱法计算水平地震作用?
第三章 作用效应组合与结构设计的一般原则
学习要点:
1,结构计算的基本假定
2,作用效应组合的几种基本情况,分项系数和组合系数的取用
3,抗震等级划分的目的和方法
4,截面承载力和位移验算的原理第一节 结构计算的基本假定
1,弹性工作状态假定在高层建筑结构内力与位移的计算中,为了计算简化,突出主要影响因素,忽略次要影响因素,做以下假定,( P35)
2,平面结构假定
3,刚性楼面假定第二节 作用效应组合及设计要求
1,无地震作用时的荷载效应组合( P37)
( a)由可变荷载效应控制的组合
S=γGSGK+ΨQγQSQK+ΨWγWSWK
S— 结构构件荷载效应组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
γG,γQ,γW— 永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数;
( P37 按表 3-1)
ΨW,ΨQ— 楼面活荷载和风荷载的组合值系数,分别取 1.0和 0.6
或 0.7( 0.9)和 1.0
SQK,SGK,SWK— 永久荷载、楼面活荷载和风荷载的标准值
(b)由永久荷载效应控制的组合
S=γGSGK+ΨQγQSQK
γG— 永久荷载分项系数,此时,取 γG=1.35
2,荷载效应与地震作用效应组合
S=γGSGE+γEhSEhK+γEVSEVK+ΨWγWSWK
S— 结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
γG,γEh,γEV,γW— 重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用和风荷载的分项系数;
ΨW— 风荷载的组合值系数,应取 0.2;
SGE,SEhK,SEVK,SWK— 重力荷载代表值、水平地震作用标准值、竖向地震作用标准值和风荷载的标准值的效应,对于水平地震作用标准值效应和竖向地震作用标准值效应,应乘以相应的增大系数或调整系数。
3,抗震措施与抗震等级
( a)抗震措施 P39
( b)抗震等级
A级高度高层建筑结构抗震等级 ( P40 )
结构抗震等级的确定应符合的要求:( P40-41)
第三节 截面承载力验算高层建筑混凝土结构构件的截面承载力应按以下公式验算:
1,无地震作用组合( P41)
γ0s ≤ R
γ0 — 结构的重要性系数,对于安全等级为一级或设计使用年限为
100年及以上的结构构件,不应小于 1.1;对于安全等级为二级或设计使用年限为 50年的结构构件,不应小于 1.0
s — 结构构件内力组合的设计值
R— 无地震作用组合的结构构件的承载力设计值
2,有地震作用组合( P41)
s ≤ R/γRE
第四节 位移验算
s — 考虑地震作用效应的结构构件内力组合的设计值;
R— 地震作用下的结构构件的承载力设计值;
γRE — 承载力抗震调整系数,应按( P41)表 3-4采用,当仅考虑竖向地震作用组合时,各类构件的承载力抗震系数均应采用 1.0.
第四章 框架结构设计
学习要点:
1,框架结构形式和布置原则,计算单元的选取和计算简图的建立
2,内力分析
3,框架截面设计与构造要求第一节 框架结构形式和布置原则
1,框架结构的组成特点( P46)
( a)竖向承重结构全部由框架组成的房屋结构体系称为框架体系。
( b)现浇框架,装配式框架。
( c)框架结构的变形特点:框架结构是高次超静定结构,杆件的变形是以弯曲为主,梁和柱的弯曲使得框架产生侧移,一般情况下,梁柱都有反弯点,侧移曲线表现为剪切型,即下部各层层间变形比较大,俞到上部,层间变形愈小。随房屋高度增大,其受力特点是由受竖向荷载为主变为受侧向荷载为主,柱的轴向变形也使得框架产生侧移,轴向变形产生的侧移曲线表现为弯曲型,
即愈到上部,层间变形愈大。
2,结构布置( P47-49)
( a)平面布置,
柱网布置承重框架布置:横向框架承重;纵向框架承重;纵横向框架承重。
( b)竖向布置,
沿竖向基本不变;
底层大空间;
顶层大空间;
上部逐层收进,或上部逐层挑出
3,框架结构的计算简图( P51)
(a)计算单元的确定
(b)跨度和高度的确定
(c)构件截面抗弯刚度的计算第二节 竖向荷载作用下框架内力分析分层法:
( P52)
假设条件:认为在竖向荷载作用下,框架侧移很小,在计算中不考虑;
假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只有对本楼层,
第三节 内力组合
1,控制截面( P67)
( a)框架柱的弯矩、轴力、剪力沿柱高是线性变化的,因此可取各层柱子上、下端截面为控制面。
( b)框架梁的剪力是沿梁轴线呈线性变化的,弯矩则是呈抛物线变化的,因此除了梁的两端为控制截面外,还应该在跨中取最大弯矩的截面为控制截面。
2,荷载效应组合( P68)
在结构设计时应考虑几种荷载同时作用时的最不利情况,并不是各种荷载效应的直接叠加。
3,最不利内力组合( P68)
对于梁端,需要找出最大负弯矩以确定梁端顶部的配筋,
最大正弯矩确定梁的底端配筋,找出最大剪力进行梁端承载力计算。
4,竖向活荷载的最不利位置( P68-70)
(a)分跨计算组合法
(b)最不利荷载位置法
(c)分层组合法
(d)满布荷载法
5,梁端弯矩调幅第四节 框架截面设计与构造要求
分别计算出框架结构在竖向荷载以及水平荷载作用下的内力,
然后根据荷载效应组合原则,确定构件控制截面的内力,为梁柱截面设计提供依据。
,建筑抗震设计规范,P70-71
应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力,
对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
1,提高框架结构延性的措施 ( P71)
(a)强柱弱梁的原则
(b)强剪弱弯的原则
(c)强节点弱构件的原则
2,框架梁设计( P72)
( a)框架梁的破坏形态,
正截面破坏:少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏斜截面破坏,脆性破坏
( b)截面尺寸的限制为了防止梁斜截面剪切破坏,框架梁的截面应符合下列要求,
无地震作用组合 V≤0.25βcfcbh0
有地震作用组合 V≤α/βcfcbh0/γRE
fc— 混凝土轴心抗压强度设计值
b— 梁截面的宽度
h0— 梁截面的有效高度
γRE— 承载力抗震调整系数
βc— 混凝土强度影响系数,当 fc<50N/mm2时,βc=1.0,当
fc=80N/mm2时,βc=0.8
α/— 系数,跨高比大于 2.5的框架,α/=0.20,跨高比小于 2.5
的框架,α/=0.15
框架梁剪力设计值,其值可按下列规定计算:
非抗震设计时的框架梁及抗震设计时梁端箍筋加密区以外的截面取考虑水平荷载组合的剪力设计值;
抗震设计时的梁端箍筋加密区范围的梁截面,按下列要求确定 V; ( P73)
一级抗震等级 v=1.3(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
二级抗震等级 v=1.2(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
三级抗震等级 v=1.1(Mlb+ Mrb)/ln+VGb
一级框架结构及 9度时尚应符合
v=1.1(Mlbua+ Mrbua)/ln+VGb
v— 梁端截面组合的剪力设计值
ln— 梁的净跨
VGb— 梁在重力荷载代表值作用下,按简支梁分析的净跨梁端截面组合的剪力设计值
Mlb,Mrb— 梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值,一级框架两端弯矩均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取零;
Mlbua,Mrbua— 梁左右端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值,根据实配钢筋面积和材料强度标准值确定,
Mbua=ASAfyk(h0+α/)/γRE
( c)梁正截面受弯承载力计算( P74)
梁端截面必须配置受压钢筋,并且混凝土受压区高度 x必须满足下列要求:
一级抗震等级 x≤0.25 h0
二、三级抗震等级 x≤0.35 h0
其他情况 x≤ξh0
由抗震承载力确定截面配筋时,必须满足下列要求:
无地震作用时:
Mb,max ≤fy (As-A/) (h0-0.5 x) + fyAs/ (h0-αs/)
有地震作用时:
Mb,max ≤[fy (As-A/) (h0-0.5 x) + fyAs/ (h0-αs/)]/γRE
Mb,max— 由内力组合得到截面弯矩设计值
ξb— 界限相对受压区高度
( d)梁斜截面受剪承载力计算( P74)
无地震作用时:
Vb≤(0.7ft b h0 +1.25 fyvAsv h0)/s
有地震作用时:
Vb≤[ (0.42 ft b h0 +1.25 fyvAsv h0)/ s]/γRE
fyv— 箍筋抗拉强度设计值
ft— 混凝土轴心抗拉强度设计值
Asv— 箍筋截面面积
s— 箍筋间距当梁上有较大集中荷载,且其中集中荷载对支座截面产生的剪力值达 75%以上时,框架梁斜截面受承载力按下式计算:
无地震作用时:
Vb≤1.75 /(λ+1.0)ft b h0 + fyvAsv h0/s
有地震作用时:
Vb≤[1.05 /(λ+1.0)ft b h0 +( fyvAsv h0)/ s]/γRE
λ— 简跨比
( e)框架梁构造要求( P75-76)
截面尺寸;
纵向受拉钢筋;
纵向受压钢筋和纵向受拉钢筋面积比;
梁端的箍筋。
3,框架柱设计
( a) 框架柱破坏原理( P76)
( b)截面尺寸的限制( P77)
当剪跨比 λ>2时的柱为长柱,柱的破坏形态为压弯型,其截面限制条件为 Vc≤0.20βcfcbh0/γRE
当剪跨比 λ≤2时的柱为短柱,其截面限制条件为
Vc≤0.15βcfcbh0/γRE
( c)正截面偏心受压承载力计算( P78)
无地震作用时:
Ne ≤α1fc bc x (hc0-0.5 x) + fy/ As/ (hc0-αs/)
有地震作用时:
Ne ≤[α1fc bc x (hc0-0.5 x) + fy/ As/ (hc0-αs/) ]/ γRE
( d)柱斜截面受剪承载力计算( P79)
无地震作用时:
Vc≤1.75 /(λ+1.0)ft b h0 + fyvAsv h0/s+0.07N
有地震作用时:
Vc≤[1.05 /(λ+1.0)ft b h0 +( fyvAsv h0)/ s+0.056N]/γRE
( e)柱构造要求截面尺寸; ( P79-80)
纵向钢筋; ( P80)
箍筋。 ( P80-81)
第五章 剪力墙结构设计
学习要点:
1,剪力墙计算类型和各类剪力墙的受力特征;
2,各类剪力墙的内力和位移计算
3,剪力墙截面设计与构造要求
1,竖向荷载下的剪力墙内力 ( P93)
近似认为竖向荷载在各剪力墙内均匀分布
2,水平荷载下的剪力墙的计算截面( P793-94)
( a)剪力墙的有效翼缘宽度:翼缘厚度的 6倍、墙净距的一半和总高度的 1/20这三者中最小值
( b)轴线错开墙段与折线形剪力墙:错开距离不大于连接墙体厚度的 8倍,并不大于 2.5米,可作为整体平面剪力墙。
内力取计算结果 1.2倍,等效刚度乘折减系数 0.8;折线形剪力墙,当总转角不大于 15° 时,按平面剪力墙考虑。
3,水平荷载的分配 ( P94-95)
( a)等效刚度
( b)水平荷载的分配第一节 剪力墙结构设计的一般规定第二节 剪力墙计算类型的划分整体剪力墙、整体小开口墙、联肢墙、壁式框架( P95)
1,整截面悬臂构件 ( P95)
剪力墙孔洞面积与墙面积之比不大于 0.16且孔洞净距及洞边至墙边距离大于孔洞长边尺寸
2,整体小开口墙 ( P95-96)
α≥ 10 且 In/I≤ ξ
α — 整体系数,计入了墙肢轴向变形的连梁与墙肢的刚度的比。
I — 剪力墙对组合截面形心的惯性矩。
In— 扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩。
ξ — 系数(由层数和 α取用)
3,联肢墙 ( P97)
只有两个墙肢的剪力墙为双肢墙,有 3个及以上的墙肢的剪力墙为多肢墙
1< α< 10
4,壁式框架( P97)
α≥ 10 且 In/I> ξ
5,各类墙肢的受力特征( P97)
第三节 剪力墙的内力与位移
1,整体剪力墙( P99)
2,整体小开口墙( P100)
3,联肢墙( P102)
4,壁式框架( P109)
第四节 截面设计与构造要求
1,一般要求:
剪力墙的布置( P113)
剪力墙的底部加强部位( P113)
短肢剪力墙的要求( P113-114)
剪力墙的开洞要求( P114-115)
楼面梁与剪力墙的连接( P115)
2,剪力墙的承载力计算
(a)偏心受压和偏心受拉剪力墙的正截面承载力计算( P116)
(b)偏心受压和偏心受拉剪力墙的斜截面承载力计算( P119)
(c)偏心受压剪力墙的斜截面受剪承载力计算( P120)
(d)偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力计算( P121)
3,剪力墙的构造要求混凝土的最低强度等级( P123)
剪力墙的最下厚度( P123-124)
剪力墙的轴压比( P124)
剪力墙边缘构件( P124-125)
剪力墙中的分布钢筋( P126-127)
剪力墙内钢筋的锚固和连接( P127)
连梁的配筋构造( P127)
洞口的补强措施( P128)
第六章 框架 — 剪力墙结构分析与设计
学习要点:
1,框架 — 剪力墙的受力和变形特点;
2,剪力墙布置的合理数量
3,框架 — 剪力墙结构计算简图第一节 框架 — 剪力墙结构的受力特点框架 — 剪力墙是由框架和剪力墙两种不同的结构形式组成的整体,共同抵抗水平荷载,在 10-25层的高层建筑中,框架 — 剪力墙结构是应用的相当广泛。 ( P140)
1,水平荷载作用下框架的受力特点是:框架的楼层剪力从上至下不断增加,底层剪力最大,因而框架梁、柱内力也是底部最大,随高度增加内力逐步减小。框架的水平位移是由框架梁、柱的弯曲变形积累形成的,呈整体剪切变形,故其侧移曲线称为剪切型。 ( P140)
2,水平荷载作用下剪力墙结构的变形特点:底层侧移增长缓慢,
随高度增加,侧移增长加快,剪力墙的水平位移主要是剪力墙的弯曲变形累积形成的,呈整体弯曲变形,故其侧移曲线称为弯曲型。 ( P140-141)
3,水平荷载作用下框架 — 剪力墙的变形特点:底部附近框架的侧移缩小而剪力墙的侧移增大,剪力墙对框架起支撑作用;
顶部附近框架的侧移增大而剪力墙的侧移缩小,框架对剪力墙起支撑作用,其侧移曲线称为弯剪型。 ( P141)
第二节 剪力墙布置的合理数量框架 — 剪力墙结构中多布置一些剪力墙,有利于改善结构的抗震性能,但是剪力墙设置过多又不经济。可采用底层结构截面面积(剪力墙 AW和柱 AC的截面总面积)与楼层面积 Af之比、
剪力墙截面总面积 AW与楼层面积 Af之比。 ( P142)
1,按结构位移评价剪力墙的数量楼层层间位移 Δμ与层高之比 h( P143)
2,按结构自振周期和地震作用评价剪力墙的数量 ( P144)
第三节 框架 — 剪力墙结构计算简图
1,基本假定 —— 框架剪力墙结构从空间问题变为平面问题 ( P144)
楼板自身平面内刚度无限大,出平面的刚度为零;
结构布置规则、均匀、对称;
结构几何参数沿建筑物高度不变。
2,框架 — 剪力墙结构体系 ( P144-146)
框架 — 剪力墙铰接体系框架 — 剪力墙刚接体系第七章 筒体结构、底层大空间剪力墙结构、
带转换层的高层结构简介
学习要点:
1,了解筒体结构的受力特点
2,筒体结构的布置筒体结构是合理的将平面抗侧力加以集中,联合起来,形成空间的抗侧力构件,如筒体、框架 — 筒体以及组合筒体。
筒体结构的布置
1,筒体结构宜采用对称布置。平面形状应优先采用圆形、正多边形。筒体结构的高宽比不应小于 3,高度不宜低于 60米,
混凝土强度等级不宜低于 C30,( P170)
2,框筒结构的布置要求,( P170-171)
核心筒应具有良好的整体性;
框筒结构应设计为密柱深梁;
核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距限定;
结构总高度与总宽度之比大于 3时,才能发挥框筒的作用;
框筒结构的柱应采用矩形或 T形截面,长边位于外墙平面内;
框架 — 核心筒结构的周边必须设置框架梁。
3,筒中筒结构的布置要求,( P171-172)
筒中筒结构的平面宜选用圆形、正多变形、椭圆形或矩形等,
内筒宜居中。
内筒的边长可为高度的 1/12-1/15;
外框筒柱距不宜大于 4米,框筒柱的截面长边应沿框筒壁方向布置,洞口面积不宜大于墙面积的 60%,洞口高宽比宜与层高与柱距之比值接近,外框筒梁的截面高度可取柱净距的 1/4,
角柱截面面积可取中柱的 1-2倍。
筒中筒结构中楼盖不仅承受竖向荷载,在水平荷载作用之下还起刚性隔板作用;
外筒密柱到底层部分可以通过转换梁、转换桁架以及转扩大柱距。
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