第七节 多层及高层房屋
一,《考试大纲》的规定
结构体系及布置,框架近似计算,迭合梁,剪力墙结构,框-剪结构,框一剪结构设计 要点,基础
二,重点内容
1.结构体系和布置
多层及高层房屋常用的结构体系包括框架体系,剪力墙体系,框架一剪力墙体系,筒 体体系.
(1)框架体系
框架体系是指竖向承重结构全部由框架所组成的多(高)层房屋结构体系.按照框架 布置方向的不同,框架体系可分为横向布置,纵向布置及纵横双向布置等三种. 框架结构用以承受竖向荷载是合理的,在非地震区框架结构一般可建至15层,最高 可达20层左右.框架结构在水平荷载作用下,房屋的抗侧移刚度小,水平位移大,故一般称它为柔性结构体系.
(2)剪力墙体系
剪力墙是一片高大的钢筋混凝土墙体.剪力墙既承受竖向荷载又承受水平荷载,因剪 力墙在其自身平面内有很大的侧向刚度,在水平面方向有刚性楼孟的支承,一般称此种结构体系为刚性结构体系.
板式(条式)体型的剪力墙一般均按横向布置.通常剪力墙的问距为3. 3～8m.当剪 力墙开有门窗洞口时,宜上下各层对齐,避免出现错洞墙,门窗洞口宜均匀布置.
(3)框架-剪力墙体系
框架-剪力墙体系是指由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力的承重结构体系. 在框架-剪力墙结构中,竖向荷载主要由框架承受,水平荷载则主要由剪力承受.在一般 情况下,剪力墙约可承受70 %～90 %的水平荷载.
剪力墙的布置除应满足使用要求外,宜放在恒载较大处,并宜尽量均匀对称,以免整个房屋在水平力作用下发生扭转.为了增加房屋的抗扭能力,剪力墙宜布置在房屋各区段 的两端.在平面形状或刚度有变化处,宜设置剪力墙,以加强薄弱环节.
(4)筒体体系
简体体系是指由单个或几个简体作为竖向承重结构的高层房屋结构体系.筒体可由实心钢筋混凝土或密集柱(称框筒)构成.在实际工程中,简体常和框架,剪力墙等结构同 时应用.
结构布置时,一般应考虑以下原则:
(1)应满足建筑使用要求,在布置结构时,应考虑施工上技术先进,提高工业化程度等因素.
(2)应使房屋平面尽可能规则整齐,均匀对称,体型力求简单,以尽可能减小房屋的扭转效应.
(3)提高结构的总体刚度减小侧移.除选择合理的结构体系外,还应从平面形状和立面变化等方面考虑减小结构的侧移;应避免结构竖向刚度的突变而形成结构薄弱层.
(4)考虑沉降,温度收缩,以及抗震缝等因素对建筑的影响.
2.框架结构计算
(1)内力近似计算
在框架结构内力与位移计算中,现浇楼面可作为框架梁的有效翼缘,无现浇面层的装配式楼面,楼面的作用不予考虑.对现浇楼面的边框架梁,取I=1.5I0,中框架梁,取I=2I0;对装配整体式楼盖的边框架梁,取I=1.2I0,,中框架梁,取I=1.5 I0,.I0,为矩形 部分的惯性矩.
竖向荷载作用于框架内力采用分层法进行简化计算.
如图14-7-1所示,此时每层框架梁连同上,下层柱组成基本计算单元,如同开口的 框架.竖向荷载产生的梁固端弯矩是在本层内进行弯矩分配,单元之间不再传递.除了底 层柱子外,其它各层柱的线刚度均乘以0. 9的折减系数,其弯矩传递系数为1/3;底层柱 的线刚度不予折减,其传递系数取为1/2.按照迭加原理,多层多跨框架在多层竖向荷载 同时作用下的内力,可看成是各层竖向荷载单独作用下内力的迭加.最后,梁的弯矩取分 配后的数值;柱端弯矩取相邻两单元对应柱端弯矩之和.
风荷载和水平地震作用下的框架内力可以用D值法进行简化计算.
水平荷载作用下的反弯点法假定梁柱之间的线刚度之比元穷大,还假定柱的反弯点高 度为一定值,即假定各层框架柱的反弯点位于层高的中点;底层柱的反弯点位于距支座 2/3层高处.水平荷载作用下的D值法对反弯点法中柱的侧向刚度和反弯点高度的计算方
yh= (y0十y1十y2十y3)h
式中y0为标准反弯点高度比,是在假定各层层高相等,各层梁线刚度相等的情况下 通过理论推导得到的; y1,y2,y3则是考虑上,下梁刚度不同和上,下层层高有变化时 反弯点位置变化的修正值.
根据上述求得的柱的侧向刚度,各柱的剪力,各柱的反弯点高度后,可求出各柱的杆 端弯矩,再根据节点平衡条件求出梁端弯矩,再求出梁端的剪力和各柱的轴力.
(2)水平荷载作用下侧移近似计算
对多层或高层框架结构,控制侧移包括两部分内容,一是控制顶层最大侧移;二是控 制层间侧移.框架结构在水平荷载作用下的变形包括:总体剪切变形和总体弯曲变形.对 一般框架结构通常忽略总体剪切变形只考虑由梁柱弯曲变形,则:

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