建筑力学与结构教案78章_建筑力学与结构教案
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《建筑力学与结构》 教案
任课老师：杨维英
第七章：钢筋混凝土楼（屋）盖
内容提要：钢筋混凝土楼屋盖的类型及各自的受力特点
学习目标：理解单向板肋形楼盖，双向板肋形楼盖的受力特点和构造
理解钢筋混凝土现浇板式楼梯，梁式楼梯的构造要求
了解装配式楼盖的结构布置，预制梁板的形式及连接的构造要求 课前熟悉钢筋混凝土楼盖的分类：
按形式分：单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖 按施工分：现浇式、装配式和装配整体式
7.1现浇肋形楼盖
7.11受力特点
板一般四边均有支承，板上的荷载通过双向受弯传到四边支承的构件上。但当区格板的长边l1与短边l2之比较大时，板上的荷载主要沿短边方向传递到支承构件上，而沿长边方向传递的荷载较小，可忽略不计。
《混凝土规范》规定，当l2/l1≤2.0时应按双向板计算；当2.0
单向板肋形楼盖构造简单、施工方便；双向板肋形楼盖较单向板受力好、板的刚度好，但构造较复杂、施工不够方便。
7.12单向板肋形楼盖
7.121结构平面布置（掌握结构平面布置方案）
在实际工程中，单向板、次梁、主梁的常用跨度为：单向板1.7～2.5m，一般不宜超过3m；次梁4～6m；主梁5～8m。
单向板肋形楼盖的结构平面布置方案通常有以下三种：
（1）主梁横向布置，次梁纵向布置（2）主梁纵向布置，次梁横向布置（3）只布置次梁，不布置主梁 7.122板的构造
（1）板厚：单向板板厚一般取l0/35～l0/40，悬臂板可取l0/10～l0/12（2）板中受力钢筋：板中受力钢筋有板面承受负弯矩的板面负筋和板底承受正弯矩的受力钢筋，选择板内正、负钢筋时，一般宜使它们的间距相同而直径不同，但直径不宜多于两种。
连续单向板中受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种
（3）板中构造钢筋（重点）：分布钢筋；与主梁垂直的附加负筋；与承重砌体墙垂直的附加负筋；板角附加短钢筋
熟记受力钢筋和构造钢筋的种类和伸入支座的要求
图7.6 墙边和角部附加负筋
7.123次梁的构造
次梁的截面高度一般为跨度的1/15～1/20，梁宽为梁高的1/3～1/2。纵向钢筋的配筋率一般为0.6％～1.5％。位于次梁下部的纵向钢筋除弯起外应全部伸入支座 次梁的一般构造要求与第3章受弯构件的配筋构造相同 7.124主梁的构造
主梁的截面高度一般为跨度的1/8～1/12，梁宽为梁高的1/3～1/2。主梁的一般构造要求与次梁相同。
次梁与主梁相交处，次梁传来的集中荷载有可能在主梁上产生斜裂缝而引起局部破坏，所以，在主梁与次梁的交接处应设置附加横向钢筋。
图7.9 附加横向钢筋布置
7.1.3 双向板肋形楼盖
（1）双向板的受力特点 ：双向板沿两个方向弯曲和传递荷载，即两个方向共同受力，所以两个方向均需配置受力钢筋
（2）板底板面裂缝形状：板底中部裂缝沿45°角向板的四角扩展，板顶面四角产生环状裂缝
（3）厚度：双向板的板厚不宜小于80mm。为满足板的刚度要求，简支板板厚应≥l01/45，连续板应≥l01/50（4）支撑梁的受力特点：沿短跨方向的支承梁承受板面传来的三角形荷载，沿长跨方向的支承梁承受板面传来的梯形荷载。7.2 装配式楼盖
7.2.1 结构平面布置方案 ：
（1）横墙承重（2）纵墙承重（3）纵横墙承重（4）内框架承重 7.2.2 预制板的形式 ：
常用的预制板有实心板、空心板、槽形板、T形板、夹心板
7.2.3 预制梁
一般混合结构房屋中的楼盖梁往往是简支梁或带悬挑的简支梁，也常采用连续梁 7.2.4 装配式楼盖的连接
（1）板与板的连接（2）板与墙或板与梁的连接（3）梁与墙的连接（4）对于抗震设防区的多层砌体房屋，当圈梁设在板底时，预制板应相互拉结，并与梁、墙或圈梁拉结
7.3 钢筋混凝土楼梯（重点）
1.现浇板式楼梯
形式及适用范围：由踏步板、平台板和平台梁组成，一般用于跨度在3m以内的小跨度楼梯较为经济。板式楼梯的下表面平整，施工支模方便，外观也较轻巧，但斜板较厚（为楼段板水平长度的1/25～1/30），当跨度较大时，材料用量较多。
受力特点：板式楼梯斜板承受均布面荷载作用，两端支承在平台梁上；平台板承受均布面荷载作用，两端支承在平台梁或墙上；平台梁承受楼梯斜板和平台板传来的均布线荷载作用，并传至墙体，由墙体再传给建筑物的基础。平台梁计算简图：见书上图7.29
板式楼梯的配筋：见书上图7.26 2.现浇梁式楼梯
形式及适用范围：由在斜板两侧或中间设置的斜梁、踏步板、平台板和平台梁组成。用于梯段较长时较为经济，但梁式楼梯的支模及施工均较板式楼梯复杂，且外观也显得笨重。受力特点：梁式楼梯的平台梁承受斜梁传来的集中荷载和平台板传来的均布荷载及平台梁自重。平台梁一般按简支梁计算
平台梁计算简图：见书上图7.32 梁式楼梯斜梁的配筋见书上图7.31 3.装配式楼梯的构造
常用的装配式楼梯有悬臂式楼梯、板式楼梯、小型分件装配式楼梯等。装配式楼梯一般各地均编有通用图，可根据制作、运输、吊装等条件选用。
作业布置：课后思考题7.2，7.3，7.6
第八章多层及高层钢筋混凝土房屋
内容提要：介绍钢筋混凝土多层及高层房屋的结构体系，以及框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构的受力特点、构造要求和抗震措施。
学习目标：了解钢筋混凝土多层及高层房屋的常用结构体系的特点及适用高度； 理解框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构的受力特点、构造要求 框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构抗震设计的一般规定和抗震构造措施。
课前：掌握高层建筑和多层建筑的定义；
结构内力，位移与高度的关系
8.1 常用结构体系
多层及高层钢筋混凝土房屋的常用结构体系可分为四种类型：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构，各有不同的适用高度和优缺点。
8.1.1 框架结构体系
概念：采用梁、柱组成的框架体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载
优点：建筑平面布置灵活，可做成需要较大空间的会议室、餐厅、办公室及工业车间、实验室等，加隔墙后，也可做成小房间 缺点：框架结构的侧向刚度较小，水平位移大
适用层数：6～15层，非地震区也可建到15～20层。8.1.2 剪力墙结构体系
概念：将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构 优点：整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形很小。缺点：剪力墙间距太小，平面布置不灵活，结构自重较大 适用层数：10~50层
8.1.3 框架－剪力墙体系
概念：在框架中设置一些剪力墙，就成了框架－剪力墙(简称框－剪)体系
优点：结构总体刚度加大，侧移减小。同时，通过框架和剪力墙协同工作，通过变形协调，使各种变形趋于均匀，改善了纯框架或纯剪力墙结构中上部和下部层间变形相差较大的缺点
适用层数：15～25层，一般不宜超过30层
8.1.4 简体体系
概念：由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构
8.2 框架结构
8.2.1 框架结构类型
（1）全现浇框架
优点;整体性及抗震性能好，预埋铁件少，较其他形式的框架节省钢材等。
缺点:模板消耗量大，现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。（2）装配式框架
优点：构件质量容易保证，并可节约大量模板，改善施工条件，加快施工进度，缺点：结构整体性差，节点预埋件多，总用钢量较全现浇框架多，施工需要大型运输和拼装机械，在地震区不宜采用。
（3）装配整体式框架
优点：保证了节点的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分预埋铁件，节点用钢量减少 缺点：增加了现场浇筑混凝土量
（4）半现浇框架
优点：全现浇简单，而整体受力性能比全装配优越。梁、柱现浇，节点构造简单，整体性较好；而楼板预制，又比全现浇框架节约模板，省去了现场支模的麻烦
8.2.2 框架结构的受力特点
框架结构承受的荷载包括竖向荷载和水平荷载。竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般为分布荷载，有时有集中荷载。水平荷载主要为风荷载。
在高层框架结构中，竖向荷载的作用与多层建筑相似，柱内轴力随层增加而增加，而水平荷载的内力和位移则将成为控制因素。
侧移由2部分组成：第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生；第二部分侧移由柱的轴向变形产生
框架抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸。通常梁柱截面惯性较小，侧向变形较大，所以称框架结构为柔性结构。
竖向活荷载具有不确定性。梁、柱的内力将随竖向活荷载的位置而变化。风荷载也具有不确定性，梁、柱可能受到反号的弯矩作用，所以框架柱一般采用对称配筋。8.2.3 现浇框架节点构造
具体有四点要求，见书上164页
8.3 剪力墙结构
了解几点要求：（1）为保证墙体的稳定及浇灌混凝土的质量，钢筋混凝土剪力墙的截面厚度不应小于楼层净高的1/25，也不应小于140mm。（2）（3）（4）采用装配式楼板时，楼板搁置不能切断或过多削弱剪力墙沿高度的连续性，剪力墙至少应有60%面积与上层相连。
钢筋混凝土剪力墙中，混凝土不宜低于C20级
剪力墙上开洞时，洞口边缘必须配置钢筋，必要时应配斜筋以抵抗洞口角部的应力集中。
熟读书上166页的图8.12 剪力墙截面的配筋形式和图8.13洞口配筋
8.4 框架－剪力墙结构简介
8.4.1 框架－剪力墙结构的受力特点
剪力墙的变形以弯曲型为主，框架的变形以剪切型为主。在框-剪结构中，框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形。
剪力墙负担大部分水平力；另外，框架和剪力墙分担水平力的比例，房屋上部、下部是变化的。在房屋下部，由于剪力墙变形增大，框架变形减小，使得下部剪力墙担负更多剪力，而框架下部担负的剪力较少。在上部，情况恰好相反，剪力墙担负外载减小，而框架担负剪力增大。
8.4.2 框架－剪力墙的构造要求
（1）剪力墙是主要的抗侧力构件，承担着大部分剪力，因此构造上应加强。
（2）剪力墙的厚度不应小于160mm，也不应小于h/20（h为层高）。（3）剪力墙墙板的竖向和水平方向分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%，直径不应小于8mm，间距不应大于300mm，并至少采用双排布置。
（4）剪力墙周边应设置梁（或暗梁）和端柱组成边框。（5）剪力墙水平和竖向分布钢筋的搭接长度不应小于1.2la。
（6）剪力墙洞口上、下两边的水平纵向钢筋不应少于2根直径12mm的钢筋，钢筋截面面积分别不宜小于洞口截断面的水平分布钢筋总截面面积的1/2。
（7）当剪力墙墙面开有非连续小洞口，且在整体计算中不考虑其影响时，应将洞口处被截断的分布筋量分别集中配置在洞口上、下和左、右两边，且钢筋直径不应小于12mm，穿过连系梁的管道宜预埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小于梁高的1/3，且不宜小于200mm，洞口处宜配置补强钢筋，熟读书上168页图8.16 洞口补强配筋示意
8.5 多层及高层钢筋混凝土房屋措施
8.5.1 地震基本知识
(1)地震及其破坏作用 地震是指由于人工爆破、矿山开采、工程活动以及火山爆发、地壳的运动所引起的地面震动。地震破坏的主要表现有：1）地表破坏现象；2）房屋结构破坏 8.5.1.2 地震震级和烈度 掌握几个定义
（1）地震震级：表示地震本身能量大小的一种度量，其数值是根据地震仪记录到的地震波图表确定。震级用M表示。
（2）地震烈度:指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。一次地震，表示地震大小的震级只有一个。(3)震中烈度：震中区的烈度
并了解表8.1中国地震烈度表的内容 8.5.1.3 建筑地震设防（1）抗震设防的依据
一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国取10%）可能遭遇到的最大地震烈度称为基本烈度。
抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般取基本烈度。
（2）建筑抗震设防分类
建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。（3）抗震设防标准
抗震设防标准是指衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。具体的4个标准见书上170页
（4）抗震设防的目的（重点）
抗震设防的目的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。
三个基本水准原则：小震不坏、中震可修、大震不倒 8.5.1.4 抗震设计的基本要求
所谓建筑抗震概念设计指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
基本内容和要求如下：
（1）场地和地基的要求
（2）建筑设计和建筑结构的规则性（3）结构体系的要求
8.5.2 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震措施
8.5.2.1 震害特点
（1）钢筋混凝土框架房屋的震害
①结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
②柱端与节点的破坏较为突出
③砌体填充墙的破坏较为普遍
④防震缝的震害也很普遍
（2）高层钢筋混凝土抗震墙结构和钢筋混凝土框架－抗震墙结构房屋的震害
①设有抗震墙的钢筋混凝土结构有良好的抗震性能
②连系梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害
具体的震害特点见书上172页 8.5.2.2 抗震设计的一般规定
(1)钢筋混凝土高层建筑房屋的适用高度和高宽比（2）抗震等级
①框架－抗震墙结构，在基本震型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，②裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级
③当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。④抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按表8.3确定抗震等级（3）防震缝
①框架结构房屋的防震缝最小宽度，当高度不超过15m时，可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。
②框架－抗震墙结构房屋的防震缝宽度可用①项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的50%，且均不宜小于70mm。
③防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
(4)抗撞墙
（5）纵向钢筋锚固和连接 现浇钢筋混凝土框架梁、柱的纵向受力钢筋的连接方法，一、二级框架柱的各部位及三级框架柱的底层宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头；三级框架柱的其他部位和四级框架柱可采用绑扎搭接或焊接接头。（6）箍筋的要求
箍筋末端应作135°的弯钩，弯钩的平直部分的长度不应小于10d（d为箍筋直径），高层建筑中尚不应小于75mm 8.5.2.3 抗震构造措施
(1)框架结构的抗震措施
1)梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。
2)梁的纵向钢筋配置应符合下列各项要求：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配置筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。
3)梁端箍筋加密区的长度，箍筋的最大间距和最小直径应按表8.9（详见P177）采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2mm。
4)柱的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm；剪跨比宜大于2；截面长边与短边的边长比不宜大于3。
5)柱的纵向钢筋配置应符合下列各项要求：宜对称配置；截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm；柱总配筋率不应大于5%；一级且剪跨比不大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%； 6)柱的箍筋加密范围应按下列规定采用： ①柱端，取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值；
②底层柱，柱根不小于柱净高的1/3。当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm；
③剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。一般情况下，加密区箍筋的最大间距和最小直径应按表8.12（详见P178）采用。7）框架梁、柱纵向钢筋在节点核心区的锚固和搭接
(2)抗震墙结构抗震构造措施 1)抗震墙的厚度，一、二级不应小于160mm且不应小于层高的1/20，三、四级不应小于140mm且不应小于层高的1/25。
2)抗震墙竖、横向分布钢筋的配筋，应符合下列要求：
①一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%；四级抗震墙不应小于0.20%；钢筋最大间距不应小于300mm，最小直径不应小于8mm。
②部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位，纵向及横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%，钢筋间距不应大于200mm。
3)抗震墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，并应符合下列要求
①抗震墙结构，一、二级抗震墙底部加强部位及相邻的上一层应按表8.14设置约束边缘构件。
②部分框支抗震墙结构，一、二级落地抗震墙底部加强部位及相邻的上一层的两端应设置符合约束边缘构件要求的翼墙或端柱，洞口两侧应设置约束边缘构件；不落地抗震墙应在底部加强部位及相邻的上一层的墙肢两端设置约束边缘构件。
4)抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙，如图8.21所示。5)抗震墙的构造边缘构件的范围宜按图8.21采用；构造边缘构件的配筋应满足受弯承载力要求，并宜符合表8.15（详见P182）的要求。
6）抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计，箍筋应沿全高加密。7）
一、二级抗震墙跨高比不大于2且墙厚不小于200mm的连系梁，除普通箍筋外宜另设斜向交叉构造钢筋。
8）顶层连系梁的纵向钢筋锚固长度范围内应设置箍筋，(3)框架－抗震墙结构抗震构造措施
①抗震墙的厚度不应小于160mm且不应小于层高的1/20，底部加强部位的抗震墙厚度不应小于200mm且不应小于层高的1/16，抗震墙的周边应设置梁（或暗梁）和端柱组成的边框；端柱截面宜与同层框架柱相同，并应满足框架结构柱的抗震要求；抗震墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。
②抗震墙的竖向和横向分布钢筋配筋率均不应小于0.25%，并应双排布置，拉筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。
③框架－抗震墙结构的其他抗震构造措施应符合对框架和抗震墙的有关要求。
作业布置：思考题8.1~8.10
