第一節多高層建筑結構體系簡介

一、多高層建筑的概念

1.多高層建筑的定義

《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010（簡稱《高規》）規定：

10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑物，稱為高層建筑。否則，稱為多層建筑。

房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的電梯機房、水箱及構架等高度。

第一節多高層建筑結構體系簡介一、多高層建筑的概念二、多高層建筑的結構體系

1.框架結構體系

1）組成

以梁和柱為主要承重構件組成的結構體系。

2）分類

按施工方法不同，分為現澆框架、預制框架和裝配整體式框架。

二、多高層建筑的結構體系

3）特點

建筑平面布置靈活，便于設置大空間的房間；結構抗側剛度小，水平力作用下的變形大。

4）適用建筑

辦公樓、醫院、學校等多層建筑及高度不大的高層建筑。

2.剪力墻結構體系

1）組成

由縱、橫向鋼筋混凝土剪力墻組成的結構體系。3）特點

2）特點

剛度大、承載力高、整體性較好；在水平力作用下的側向變形較小，抗震性能好；平面布置不夠靈活；結構自重較大。3）適用建筑

住宅、旅館等開間較小的高層建筑。3.框架—剪力墻結構體系

1）組成

在框架結構中布置一定數量的剪力墻所組成的結構體系。2）特點

2）特點

具有框架結構和剪力墻結構共同的特點。

3）適用建筑

公共建筑和辦公樓等建筑中得到廣泛應用。4.板柱-剪力墻結構體系

由無梁樓蓋和柱組成的板柱框架與剪力墻共同承受豎向和水平作用的結構。5.筒體結構體系

由豎向筒體為主組成的結構體系。

2）特點一、布置原則1）房屋的開間與進深尺寸應盡可能統一，以減少構件的類型和規格，方便設計和施工。2）房屋的平面布置應盡可能規則、對稱，使結構傳力直接、受力明確。3）房屋的豎向布置應力求體形簡單，使結構剛度沿高度分布均勻，避免突變。4）合理的設置伸縮縫、沉降縫、防震縫等結構縫。

第二節框架結構房屋的結構布置一、布置原則第二節框架結構房屋的結構布置二、布置方案

1．橫向框架承重方案

1）布置由主梁和柱組成的承重主框架沿房屋的橫向布置，縱向由連系梁將橫向框架連成空間結構體系（如圖)。

2）特點橫向剛度較大，有利于抵抗橫向水平力。縱向連系梁的截面尺寸小，有利于房屋室內的采光和通風。

二、布置方案

2．縱向框架承重方案

1）布置

由縱向主梁與柱構成的承重主框架沿房屋的縱向布置，橫向連系梁將縱向框架連成空間結構體系（如圖）。

2）特點

縱向剛度大，有利于調整縱向地基不均勻沉降；橫向連系梁的截面尺寸較小，房屋的橫向剛度較差，但有利于設備管線的穿行，并可獲得較高的室內凈空。主要適用于層數較少的工業房屋。2．縱向框架承重方案3．縱橫向框架承重方案

1）布置在房屋的兩個方向均布置承重主框架形成的承重方案（如圖）。

2）特點房屋的雙向剛度均較大，適用于柱網平面形狀為方形或樓面荷載較大的情況，樓蓋常采用現澆混凝土雙向板或井式梁。

3．縱橫向框架承重方案橫向框架承重方案施工方案可采用：梁，板，柱整體現澆。框架結構體系本結構設計：整體式現澆肋形樓蓋鋼筋混凝土現澆板式樓梯柱下獨立基礎橫向框架承重方案施工方案可采用：框架結構體系本結構設計：整體一、桿件截面尺寸

1.框架梁

截面形式：矩形、T形、倒L形等。

截面高度:

截面寬度:

,且不宜小于200mm。2.框架柱

截面形式：矩形、方形、圓形或多邊形等；

截面高、寬可取（1/15～1/20）的層高；同時要求：●截面寬度不宜小于250mm,截面高度不宜小于400mm。

●滿足軸壓比。

●滿足框架結構側移的限值

第三節框架桿件的截面尺寸和計算簡圖----截面尺寸以50mm為模數。一、桿件截面尺寸第三節框架桿件的截面尺寸和計算簡圖----二、計算簡圖

1.計算單元豎向荷載按單元范圍確定；水平作用力則需按整體結構考慮。

二、計算簡圖2.計算模型桿件一般用其截面形心軸線表示。變截面桿件則以該桿最小截面的形心軸線表示。現澆框架各節點均視為剛節點。框架柱在基礎頂面為固定支座。梁的跨度取柱軸線之間的距離；柱高取層高；低層柱高取至基礎頂面。

2.計算模型三、建筑材料：混凝土：C30

（fC=14.3MPa，Ec=3.0×MPa）鋼筋：縱向受力筋采用HRB400級鋼筋，

其余采用HRB335級鋼筋三、建筑材料：第四節鋼筋混凝土梁板結構鋼筋混凝土梁板結構應用十分廣泛，樓蓋是典型的梁板結構。按施工方法分為：現澆整體式樓蓋；裝配式樓蓋；裝配整體式樓蓋按結構型式分為：單向板肋梁樓蓋；雙向板肋梁樓蓋；井式樓蓋；無梁樓蓋第四節鋼筋混凝土梁板結構鋼筋混凝土梁結構設計--多層框架結構房屋課件現澆整體式樓蓋現澆整體樓蓋整體性好、抗震性強、防水性好，在實際工程中應用較普遍。

1.現澆肋形樓蓋現澆整體式樓蓋2.井式樓蓋2.井式樓蓋3.無梁樓蓋3.無梁樓蓋基本知識單、雙向板的有關規定1）兩對邊支承的板，應按單向板計算。2）時，應按雙向板計算。3）時，宜按雙向板計算。4）時，宜按沿短邊方向受力的單向板計算。板的荷載傳遞路線

荷載→板→次梁→主梁→柱或墻。基本知識板的荷載傳遞路線肋形梁板結構的設計內容1）結構平面布置:根據建筑設計，確定柱網和梁格布置。柱網間距一般在：（3.6~6）m2）確定板、次梁和主梁的結構計算簡圖；主梁沿橫向布置

次梁沿縱向布置

常用跨度單向板：（1.7~2.7）m

次梁：（4~6）m

主梁：（5~8）m3）內力計算；4）截面承載力計算（正截面），配筋及構造；5）繪制樓蓋結構施工圖。肋形梁板結構的設計內容雙向板的內力計算雙向板的內力分析方法：彈性理論計算、塑性理論計算。常用彈性理論計算法。按彈性理論方法計算時，常采用簡化法，即根據雙向板四邊支承條件，查相應的計算用表。本案雙向板，按彈性理論計算板的不利荷載布置可以不考慮支撐梁對板的有利影響可以不考慮板四邊按固接考慮雙向板的內力計算本案雙向板，按彈性理論計算板的不利荷載布置可

一、反彎點法

1.水平力作用下的受力特點

1）彎矩特點●各桿的彎矩圖形均為斜直線；●每桿均有一個彎矩為零的反彎點。第五節水平力作用下的內力近似計算一、反彎點法第五節水平力作用下的內力近似計算

2）變形特點●除底層柱下端，各柱的上下端均有側向位移和柱端轉角。●忽略梁的軸向變形，同一層各柱上下端的相對水平位移相同。

2）變形特點2.水平力作用下的計算特點確定柱的剪力和反彎點位置。3.基本假定

1）確定各柱剪力時，假定梁的線剛度無限大，即認為各柱端無轉角。

2）確定各柱反彎點位置時，除底層柱外，各層柱上、下端節點的轉角相同。

2.水平力作用下的計算特點4.反彎點法柱中剪力計算

以4層框架結構的頂層為例。沿各柱的反彎點處切開，反彎點以上部分的受力圖如圖。根據水平力的平衡條件得4.反彎點法柱中剪力計算

根據假定1），柱中剪力V與相對水平位移的關系式為

令則

d為柱上下兩端產生單位相對水平位移時需施加的水平集中力，稱為柱的抗側移剛度（如圖）。

d可根據柱的線剛度和柱高求得。

根據假定1），柱中剪力V

對頂層任一柱，可寫出

于是有

由此可解得

因此

對頂層任一柱，可寫出同理，可求得其它各層柱的剪力。寫為通式，則任意一層（第i層）的任意一根柱（第j柱）的剪力可表示為

5.反彎點位置根據假定2），反彎點的位置為●底層柱：距柱底2/3的底層柱高處。●底層以上柱：柱高的1/2處。同理，可求得其它各層柱的剪力。寫為通式6.反彎點法計算步驟

1）計算dij；

2）計算Vij；

3）根據Vij和反彎點位置，計算柱端彎矩；

4）根據節點力矩平衡計算梁端彎矩；

5）根據力平衡原理，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；

6）繪制內力圖（彎矩圖、剪力圖）7.反彎點法適用情況框架各層結構比較均勻，梁柱節點線剛度之比的多層框架。6.反彎點法計算步驟二、D值法

1.問題的提出

框架層數增多時，柱的截面尺寸增大，梁柱線剛度比小于3。此時，節點轉角對內力和反彎點的高度影響大，用反彎點法計算誤差大。采用修正柱的抗側移剛度和調整柱反彎點高度的改進反彎點法，即D值法。

2.柱抗側移剛度D計算

影響抗側移剛度D因素：柱的線剛度ic、柱高h、梁柱線剛度比K。經推導，柱的抗側移剛度D按下式計算：二、D值法

αc稱為柱的抗側移剛度影響（降低）系數，可根據柱所在層的梁柱線剛度比K按表列公式計算。

3.柱反彎點高度修正

通過力學分析，得到規則框架的標準反彎點高度比yo，然后考慮影響柱反彎點高度的因素，對yo修正。（1）標準反彎點高度比yoyo根據框架的總層數m、柱所在層次n和梁柱線剛度比K以及荷載形式查表得到。

αc稱為柱的抗側移剛度影響（降低）系數，可根（2）上下梁線剛度變化對柱反彎點高度比修正值y1y1根據上下橫梁線剛度比α1和梁柱線剛度比K查表得到。當上橫梁線剛度小于下橫梁線剛度時，y1取正值；當上橫梁線剛度大于下橫梁線剛度時，y1取負值；對于底層柱，取y1=0。（3）層高變化對柱反彎點高度比的修正值y2和y31）y2根據上層層高與本層層高之比α2和梁柱線剛度比K查表得到。（2）上下梁線剛度變化對柱反彎點高度比修正值y1

當α2＞1時，y2取正值；當α2＜1時，y2取負值；對于頂層y2=0。

2）y3根據下層層高與本層層高之比α3和梁柱線剛度比K查表得到。當α3＞1時，y3取負值；當α2＜1時，y3取正值；對于底層柱，取y3=0。總之，各層柱的反彎點高度比計算公式為當α2＞1時，y2取正值；4.D值法計算步驟

首先計算Dij，接著計算Vij，此時需將反彎點法計算Vij公式中的dij用Dij代替；

然后計算反彎點高度yh；其余步驟同反彎點法。4.D值法計算步驟

一、側移的近似計算

水平力作用下的側移主要由梁和柱的彎曲變形引起。

特點:框架下部的層間位移較大，上部的層間位移較小。對任意一層的層間位移，可采用D值法按下式近似計算：

框架結構側移的近似計算及限值一、側移的近似計算框架結構側移的近似計算及限值

結構頂點的位移為各層層間位移的總和，即二、側移限值

側移過大，會影響結構的承載力、穩定性和使用要求。因此，要求框架結構的樓層層間最大位移與層高之比結構頂點的位移為各層層間位移的總和，即一、彎矩二次分配法

計算步驟：

1）計算每一跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩。

2）計算各節點的分配系數。

3）將各節點的不平衡彎矩同時進行分配并向遠端傳遞后，再對各節點分配一次即結束。二、分層法

1.基本假定

1)豎向荷載作用下框架無側移。

2)豎向荷載僅對其作用層的梁及其相連的上、下柱有影響。

3)柱的遠端為固定端。第六節豎向荷載作用下的內力近似計算一、彎矩二次分配法第六節豎向荷載作用下的內力近似計算

2.計算方法

將每層梁及其相連的上、下柱所組成的開口框架作為一個獨立的計算單元，用力矩分配法計算。計算時，底層以上各層柱的線剛度均乘以折減系數0.9，并取傳遞系數為1/3；底層柱及梁的傳遞系數仍為1/2。計算所得梁中彎矩即為該梁在荷載作用下的彎矩；柱端彎矩則為該柱在其相應的上、下兩層中計算所得柱端彎矩的疊加。當節點彎矩不平衡時，可再進行一次彎矩分配。2.計算方法

首先計算框架在恒荷載、活荷載及風荷載作用下的內力，然后進行內力組合，求得各構件控制截面的最不利內力，對梁、柱進行配筋計算和設計基礎。

一、豎向活荷載的不利布置恒荷載必須考慮，豎向活荷載考慮最不利布置。對一般框架結構，當樓面活荷載不超過5kN/m2時，可把活荷載同時作用于框架的各層梁上計算內力，但應將梁的跨中彎矩乘以增大系數1.1～1.2。第七節框架結構的內力組合與截面設計要點首先計算框架在恒荷載、活荷載及風荷載作用下的二、控制截面及最不利內力

1.框架梁

●控制截面：梁的兩端截面（與柱相交處）和跨中截面。

●最不利內力：梁端截面最大負彎矩和最大剪力以及最大正彎矩。跨中截面為最大正彎矩和可能出現的最大負彎矩。

2.框架柱

●控制截面：柱的上、下端截面（梁底面和現澆梁板的頂面處）。

●最不利內力：一般采用對稱配筋，有如下3種：二、控制截面及最不利內力

①及相應的N、V。

②Nmax及相應的M、V。

③Nmin及相應的M、V。

風荷載在內力組合時，應考慮左風和右風，取其不利的一種組合。

三、梁端彎矩調幅

1.調幅目的

保證結構具有必要的塑性變形能力，提高框架結構的延性，減少節點附近梁頂面的配筋量，節約鋼材，便于施工。①及相應的N、V。

2.調幅方法現澆整體式框架在豎向荷載作用下的梁端負彎矩乘以調幅系數β=0.8～０.９，同時將跨中彎矩乘以1.2～1.1的增大系數，而且是先調整再與水平荷載作用下的內力組合。四、截面設計要點框架梁按受彎構件設計計算。框架柱按受壓構件對稱配筋計算。對一般現澆框架結構，底層柱的計算長度lo取基礎頂面至一層樓板頂面的高度；其余各層柱的計算長度lo取1.25倍層高。

2.調幅方法一、樓梯的類型與組成1.類型按施工方法分為整體式和裝配式。按梯段的結構形式分為板式和梁式。第八節樓梯2.組成1）板式樓梯組成:平臺板、平臺梁、梯段板。荷載傳遞路線：踏步板——平臺梁——墻柱。一、樓梯的類型與組成第八節樓梯2.組成2）梁式樓梯組成:平臺板、平臺梁、踏步板、斜梁。荷載傳遞路線：踏步板——梯段梁——平臺梁——墻柱。2）梁式樓梯二、鋼筋混凝土現澆板式樓梯計算與構造1.梯段板1）取1m寬板帶作為計算單元，按單筋矩形截面進行截面配筋計算；2）按簡支于上、下平臺梁的簡支板計算，計算簡圖如圖示。二、鋼筋混凝土現澆板式樓梯計算與構造3）梯段板在豎向荷載作用下的內力：如考慮平臺梁對踏步板的約束作用，可取：3）梯段板在豎向荷載作用下的內力：4）配筋方式通常采用分離式。在垂直受力筋方向按構造要求配置分布筋，每踏步至少有1根分布筋。4）配筋方式通常采用分離式。2.平臺板當板的兩端均與梁整體連接時，板跨中彎矩可取：當板的一端支承在平臺梁上，而另一端支承在墻上時，跨中彎矩為平臺板的配筋方式及構造要求與普通板一樣。2.平臺板3.平臺梁一般按單跨簡支梁計算。承受梯段板、平臺板傳來的荷載及平臺梁自重；荷載按沿梁長均布考慮。平臺梁配筋和構造要求與一般梁板結構相同。3.平臺梁三、鋼筋混凝土現澆梁式樓梯計算與構造1．踏步板1）取1個踏步作為計算單元，按兩端支承在斜梁上的單向板進行截面配筋設計；2）每個踏步下不少于的受力鋼筋，且布置在踏步下面的斜板中，分布筋間距不大于250mm。

三、鋼筋混凝土現澆梁式樓梯計算與構造2．梯段斜梁1）豎向荷載作用下的內力（如圖）：2）梯段斜梁配筋及構造要求與一般梁相同。2．梯段斜梁3.平臺板與平臺梁平臺板的計算和構造要求與板式樓梯平臺板相同。平臺梁承受平臺板傳來的均布荷載，梯段斜梁傳來的集中力及平臺梁自身的均布荷載。平臺梁的配筋和構造要求與一般梁相同。3.平臺板與平臺梁兩種：錐形、階梯形。第九節柱下獨立基礎設計一、基礎形式二、基礎的主要尺寸基礎底面尺寸、基礎高度、外形尺寸等杯形基礎、高杯基礎兩種：錐形、階梯形。第九節柱下獨立基礎設計一、基礎形式1.按地基承載力確定基礎底面尺寸；2.按混凝土沖切、剪切強度確定基礎高度和變階處高度；3.按基礎受彎承載力計算板底配筋；4.構造處理及施工圖繪制三、設計內容1.按地基承載力確定基礎底面尺寸；三、設計內容1.確定基礎底面尺寸已知：上部結構傳來的力（軸力、彎矩和剪力標準值）、地基承載力特征值，確定基礎底邊長。1）軸心受壓2）偏心受壓1.確定基礎底面尺寸已知：上部結構傳來的力（軸力、彎矩和剪力計算步驟：1）按軸壓計算公式初步確定基礎底面面積；2）考慮偏心影響，將初定基底面積擴大10％～40%；3）確定基底邊長比值l/b=1.5～2.0；4）計算基礎底面邊緣最大和最小壓應力；5）按地基承載力驗算公式進行驗算。計算步驟：1）按軸壓計算公式初步確定基礎底面面積；2.基礎高度確定根據柱與基礎交接處混凝土抗沖切承載力要求確定。2.基礎高度確定計算階梯形基礎的受沖切承載力截面位置計算階梯形基礎的受沖切承載力截面位置3.底板鋼筋計算

3.底板鋼筋計算4.構造要求

(1)一般要求軸心受壓基礎的底面一般采用正方形；偏心受壓基礎底面應采用矩形，其長邊與彎矩作用方向平行；長、短邊長的比值在1.5～2.0之間，不應超過3.0。錐形基礎的邊緣高度不宜小于200mm；階形基礎的每階高度宜為300～500mm。混凝土強度等級不宜底于C20。常用C20或C25。基礎下通常要做低強度混凝土（宜采用C10）墊層，其厚度宜為50～100mm。底板受力鋼筋一般采用HPB235級或HRB335級鋼筋，其最小直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。當有墊層時，受力鋼筋的保護層厚度不宜小于35mm，無墊層時不宜小于70mm。基礎底板的邊長大于時2.5m，沿此方向的鋼筋長度可減短10%，并應交錯布置。對于現澆柱基礎，如與柱不同時澆灌，其插筋的根數及直徑應與柱內縱向受力鋼筋相同。插筋的錨固及柱的縱向受力鋼筋的搭接長度，均應符合《混凝土規范》的規定。

4.構造要求(1)一般要求1基礎的分類(1)柱下獨立基礎（擴展基礎）根據其受力性能可分為：軸心受壓基礎偏心受壓基礎1基礎的分類(1)柱下獨立基礎（擴展基礎）根據其受2構造要求基礎形狀：獨立基礎的底面一般為矩形，l/b=1.5~2.0。基礎的截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐形。底板配筋：一般采用I級或II級鋼筋，d不宜小于10mm，間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。當基礎底面邊長大于或等于3m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長的0.9倍，并宜交錯布置。保護層厚度：有墊層時，c≥35mm；無墊層時，c≥70mm。混凝土強度等級：基礎的混凝土強度等級不宜低于C15。常用C15和C20，基礎底部通常澆注一層素混凝土墊層，便于綁扎底板鋼筋，保證施工質量，墊層混凝土強度等級不宜低于C10。厚度為50～100mm，四周伸出底板50mm2構造要求基礎形狀：獨立基礎的底面一般為矩形，l/b=12構造要求階梯形基礎：每一階高度為200～500mm之間，第一階出挑寬度b1≤1.75h1，其余各階出挑寬度bi≤hi錐形基礎的邊緣高度≥200mm，不宜大于500mm；基礎頂面四邊應比柱子寬50mm，便于安裝柱子模板。當錐形基礎的斜坡處為非支模制作時，坡角不宜大于250，最大不得大于350。2構造要求階梯形基礎：每一階高度為200～500mm之間1基礎的分類與設計內容

(2)基礎的設計內容：基礎的形式；埋置深度；底面尺寸；基礎高度；底板的配筋計算；

對一些重要的建筑物或土質較為復雜的地基，尚應進行變形或穩定性驗算；

當獨立基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下獨立基礎頂面的局部受壓承載力。1基礎的分類與設計內容(2)基礎的設計內容：2基礎底面尺寸

（1）軸心荷載作用下的基礎：在軸心荷載作用下，基礎底面的壓力為均勻分布，設計時應滿足：

若基礎的埋置深度為d，基礎及其上填土的平均重度為＝20kN/m2,則，可得基礎底面面積為：2基礎底面尺寸（1）軸心荷載作用下的基礎：在

（2）偏心荷載作用下的基礎：在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力為線性分布。

偏心受壓基礎壓力分布2基礎底面尺寸（2）偏心荷載作用下的基礎：在偏心荷載作用下，基礎底基礎底面邊緣的壓力可按下式計算：

取，并將代入，可將基礎底面邊緣的壓力值寫成如下形式：2基礎底面尺寸基礎底面邊緣的壓力可按下式計算：取在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合下式要求：

在確定偏心荷載作用下基礎的底面尺寸時，一般采用試算法。首先按軸心荷載作用下初步估算基礎的底面面積；再考慮基礎底面彎矩的影響，將基礎底面積適當增加(10-40)%，初步選定基礎底面的邊長l和b，計算偏心荷載作用下基礎底面的壓力值，然后驗算是否滿足要求；如不滿足，應調整基礎底面尺寸重新驗算，直至滿足為止。2基礎底面尺寸在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合下式要求：在3基礎高度驗算

獨立基礎的高度除應滿足構造要求外，還應根據柱與基礎交接處以及基礎變階處混凝土的受沖切承載力計算確定。3基礎高度驗算獨立基礎的高度除應滿足構造要求外，3基礎高度驗算3基礎高度驗算4基礎底板配筋

獨立基礎底板的受力狀態可看作在地基土反力作用下支承于柱上倒置的變截面懸臂板。基礎底板配筋采用地基土凈反力。(1)

軸心荷載作用下的基礎：將基礎底板劃分為四個區塊，每個區塊都可看作是固定于柱邊的懸臂板，且區塊之間無聯系。4基礎底板配筋獨立基礎底板的受力狀態可看作在地基土反力

由于長邊方向的鋼筋一般置于沿短邊方向鋼筋的下面，此處若假定b方向為長邊，故沿長邊b方向的受力鋼筋截面面積，可近似按下式計算：

如果基礎底板兩個方向受力鋼筋直徑均為d，則截面Ⅱ－Ⅱ的有效高度為，故沿短邊l方向的受力鋼筋截面面積為：4基礎底板配筋由于長邊方向的鋼筋一般置于沿短邊方向鋼筋的下面，此處

(2)偏心荷載作用下的基礎：當偏心矩小于或等于1/6基礎寬度時，沿彎矩作用方向在任意截面Ⅰ－Ⅰ處，及垂直于彎矩作用方向在任意截面Ⅱ—Ⅱ處相應于荷載效應基本組合時的彎矩設計值可分別按下列公式計算：

當按上式求得彎矩設計值、后，其相應的基礎底板受力鋼筋截面面積可近似地按軸心受壓公式進行計算。4基礎底板配筋(2)偏心荷載作用下的基礎：當偏心矩小于或第一節多高層建筑結構體系簡介

一、多高層建筑的概念

1.多高層建筑的定義

《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010（簡稱《高規》）規定：

10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑物，稱為高層建筑。否則，稱為多層建筑。

房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的電梯機房、水箱及構架等高度。

第一節多高層建筑結構體系簡介一、多高層建筑的概念二、多高層建筑的結構體系

1.框架結構體系

1）組成

以梁和柱為主要承重構件組成的結構體系。

2）分類

按施工方法不同，分為現澆框架、預制框架和裝配整體式框架。

二、多高層建筑的結構體系

3）特點

建筑平面布置靈活，便于設置大空間的房間；結構抗側剛度小，水平力作用下的變形大。

4）適用建筑

辦公樓、醫院、學校等多層建筑及高度不大的高層建筑。

2.剪力墻結構體系

1）組成

由縱、橫向鋼筋混凝土剪力墻組成的結構體系。3）特點

2）特點

剛度大、承載力高、整體性較好；在水平力作用下的側向變形較小，抗震性能好；平面布置不夠靈活；結構自重較大。3）適用建筑

住宅、旅館等開間較小的高層建筑。3.框架—剪力墻結構體系

1）組成

在框架結構中布置一定數量的剪力墻所組成的結構體系。2）特點

2）特點

具有框架結構和剪力墻結構共同的特點。

3）適用建筑

公共建筑和辦公樓等建筑中得到廣泛應用。4.板柱-剪力墻結構體系

由無梁樓蓋和柱組成的板柱框架與剪力墻共同承受豎向和水平作用的結構。5.筒體結構體系

由豎向筒體為主組成的結構體系。

2）特點一、布置原則1）房屋的開間與進深尺寸應盡可能統一，以減少構件的類型和規格，方便設計和施工。2）房屋的平面布置應盡可能規則、對稱，使結構傳力直接、受力明確。3）房屋的豎向布置應力求體形簡單，使結構剛度沿高度分布均勻，避免突變。4）合理的設置伸縮縫、沉降縫、防震縫等結構縫。

第二節框架結構房屋的結構布置一、布置原則第二節框架結構房屋的結構布置二、布置方案

1．橫向框架承重方案

1）布置由主梁和柱組成的承重主框架沿房屋的橫向布置，縱向由連系梁將橫向框架連成空間結構體系（如圖)。

2）特點橫向剛度較大，有利于抵抗橫向水平力。縱向連系梁的截面尺寸小，有利于房屋室內的采光和通風。

二、布置方案

2．縱向框架承重方案

1）布置

由縱向主梁與柱構成的承重主框架沿房屋的縱向布置，橫向連系梁將縱向框架連成空間結構體系（如圖）。

2）特點

縱向剛度大，有利于調整縱向地基不均勻沉降；橫向連系梁的截面尺寸較小，房屋的橫向剛度較差，但有利于設備管線的穿行，并可獲得較高的室內凈空。主要適用于層數較少的工業房屋。2．縱向框架承重方案3．縱橫向框架承重方案

1）布置在房屋的兩個方向均布置承重主框架形成的承重方案（如圖）。

2）特點房屋的雙向剛度均較大，適用于柱網平面形狀為方形或樓面荷載較大的情況，樓蓋常采用現澆混凝土雙向板或井式梁。

3．縱橫向框架承重方案橫向框架承重方案施工方案可采用：梁，板，柱整體現澆。框架結構體系本結構設計：整體式現澆肋形樓蓋鋼筋混凝土現澆板式樓梯柱下獨立基礎橫向框架承重方案施工方案可采用：框架結構體系本結構設計：整體一、桿件截面尺寸

1.框架梁

截面形式：矩形、T形、倒L形等。

截面高度:

截面寬度:

,且不宜小于200mm。2.框架柱

截面形式：矩形、方形、圓形或多邊形等；

截面高、寬可取（1/15～1/20）的層高；同時要求：●截面寬度不宜小于250mm,截面高度不宜小于400mm。

●滿足軸壓比。

●滿足框架結構側移的限值

第三節框架桿件的截面尺寸和計算簡圖----截面尺寸以50mm為模數。一、桿件截面尺寸第三節框架桿件的截面尺寸和計算簡圖----二、計算簡圖

1.計算單元豎向荷載按單元范圍確定；水平作用力則需按整體結構考慮。

二、計算簡圖2.計算模型桿件一般用其截面形心軸線表示。變截面桿件則以該桿最小截面的形心軸線表示。現澆框架各節點均視為剛節點。框架柱在基礎頂面為固定支座。梁的跨度取柱軸線之間的距離；柱高取層高；低層柱高取至基礎頂面。

2.計算模型三、建筑材料：混凝土：C30

（fC=14.3MPa，Ec=3.0×MPa）鋼筋：縱向受力筋采用HRB400級鋼筋，

其余采用HRB335級鋼筋三、建筑材料：第四節鋼筋混凝土梁板結構鋼筋混凝土梁板結構應用十分廣泛，樓蓋是典型的梁板結構。按施工方法分為：現澆整體式樓蓋；裝配式樓蓋；裝配整體式樓蓋按結構型式分為：單向板肋梁樓蓋；雙向板肋梁樓蓋；井式樓蓋；無梁樓蓋第四節鋼筋混凝土梁板結構鋼筋混凝土梁結構設計--多層框架結構房屋課件現澆整體式樓蓋現澆整體樓蓋整體性好、抗震性強、防水性好，在實際工程中應用較普遍。

1.現澆肋形樓蓋現澆整體式樓蓋2.井式樓蓋2.井式樓蓋3.無梁樓蓋3.無梁樓蓋基本知識單、雙向板的有關規定1）兩對邊支承的板，應按單向板計算。2）時，應按雙向板計算。3）時，宜按雙向板計算。4）時，宜按沿短邊方向受力的單向板計算。板的荷載傳遞路線

荷載→板→次梁→主梁→柱或墻。基本知識板的荷載傳遞路線肋形梁板結構的設計內容1）結構平面布置:根據建筑設計，確定柱網和梁格布置。柱網間距一般在：（3.6~6）m2）確定板、次梁和主梁的結構計算簡圖；主梁沿橫向布置

次梁沿縱向布置

常用跨度單向板：（1.7~2.7）m

次梁：（4~6）m

主梁：（5~8）m3）內力計算；4）截面承載力計算（正截面），配筋及構造；5）繪制樓蓋結構施工圖。肋形梁板結構的設計內容雙向板的內力計算雙向板的內力分析方法：彈性理論計算、塑性理論計算。常用彈性理論計算法。按彈性理論方法計算時，常采用簡化法，即根據雙向板四邊支承條件，查相應的計算用表。本案雙向板，按彈性理論計算板的不利荷載布置可以不考慮支撐梁對板的有利影響可以不考慮板四邊按固接考慮雙向板的內力計算本案雙向板，按彈性理論計算板的不利荷載布置可

一、反彎點法

1.水平力作用下的受力特點

1）彎矩特點●各桿的彎矩圖形均為斜直線；●每桿均有一個彎矩為零的反彎點。第五節水平力作用下的內力近似計算一、反彎點法第五節水平力作用下的內力近似計算

2）變形特點●除底層柱下端，各柱的上下端均有側向位移和柱端轉角。●忽略梁的軸向變形，同一層各柱上下端的相對水平位移相同。

2）變形特點2.水平力作用下的計算特點確定柱的剪力和反彎點位置。3.基本假定

1）確定各柱剪力時，假定梁的線剛度無限大，即認為各柱端無轉角。

2）確定各柱反彎點位置時，除底層柱外，各層柱上、下端節點的轉角相同。

2.水平力作用下的計算特點4.反彎點法柱中剪力計算

以4層框架結構的頂層為例。沿各柱的反彎點處切開，反彎點以上部分的受力圖如圖。根據水平力的平衡條件得4.反彎點法柱中剪力計算

根據假定1），柱中剪力V與相對水平位移的關系式為

令則

d為柱上下兩端產生單位相對水平位移時需施加的水平集中力，稱為柱的抗側移剛度（如圖）。

d可根據柱的線剛度和柱高求得。

根據假定1），柱中剪力V

對頂層任一柱，可寫出

于是有

由此可解得

因此

對頂層任一柱，可寫出同理，可求得其它各層柱的剪力。寫為通式，則任意一層（第i層）的任意一根柱（第j柱）的剪力可表示為

5.反彎點位置根據假定2），反彎點的位置為●底層柱：距柱底2/3的底層柱高處。●底層以上柱：柱高的1/2處。同理，可求得其它各層柱的剪力。寫為通式6.反彎點法計算步驟

1）計算dij；

2）計算Vij；

3）根據Vij和反彎點位置，計算柱端彎矩；

4）根據節點力矩平衡計算梁端彎矩；

5）根據力平衡原理，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；

6）繪制內力圖（彎矩圖、剪力圖）7.反彎點法適用情況框架各層結構比較均勻，梁柱節點線剛度之比的多層框架。6.反彎點法計算步驟二、D值法

1.問題的提出

框架層數增多時，柱的截面尺寸增大，梁柱線剛度比小于3。此時，節點轉角對內力和反彎點的高度影響大，用反彎點法計算誤差大。采用修正柱的抗側移剛度和調整柱反彎點高度的改進反彎點法，即D值法。

2.柱抗側移剛度D計算

影響抗側移剛度D因素：柱的線剛度ic、柱高h、梁柱線剛度比K。經推導，柱的抗側移剛度D按下式計算：二、D值法

αc稱為柱的抗側移剛度影響（降低）系數，可根據柱所在層的梁柱線剛度比K按表列公式計算。

3.柱反彎點高度修正

通過力學分析，得到規則框架的標準反彎點高度比yo，然后考慮影響柱反彎點高度的因素，對yo修正。（1）標準反彎點高度比yoyo根據框架的總層數m、柱所在層次n和梁柱線剛度比K以及荷載形式查表得到。

αc稱為柱的抗側移剛度影響（降低）系數，可根（2）上下梁線剛度變化對柱反彎點高度比修正值y1y1根據上下橫梁線剛度比α1和梁柱線剛度比K查表得到。當上橫梁線剛度小于下橫梁線剛度時，y1取正值；當上橫梁線剛度大于下橫梁線剛度時，y1取負值；對于底層柱，取y1=0。（3）層高變化對柱反彎點高度比的修正值y2和y31）y2根據上層層高與本層層高之比α2和梁柱線剛度比K查表得到。（2）上下梁線剛度變化對柱反彎點高度比修正值y1

當α2＞1時，y2取正值；當α2＜1時，y2取負值；對于頂層y2=0。

2）y3根據下層層高與本層層高之比α3和梁柱線剛度比K查表得到。當α3＞1時，y3取負值；當α2＜1時，y3取正值；對于底層柱，取y3=0。總之，各層柱的反彎點高度比計算公式為當α2＞1時，y2取正值；4.D值法計算步驟

首先計算Dij，接著計算Vij，此時需將反彎點法計算Vij公式中的dij用Dij代替；

然后計算反彎點高度yh；其余步驟同反彎點法。4.D值法計算步驟

一、側移的近似計算

水平力作用下的側移主要由梁和柱的彎曲變形引起。

特點:框架下部的層間位移較大，上部的層間位移較小。對任意一層的層間位移，可采用D值法按下式近似計算：

框架結構側移的近似計算及限值一、側移的近似計算框架結構側移的近似計算及限值

結構頂點的位移為各層層間位移的總和，即二、側移限值

側移過大，會影響結構的承載力、穩定性和使用要求。因此，要求框架結構的樓層層間最大位移與層高之比結構頂點的位移為各層層間位移的總和，即一、彎矩二次分配法

計算步驟：

1）計算每一跨梁在豎向荷載作用下的固端彎矩。

2）計算各節點的分配系數。

3）將各節點的不平衡彎矩同時進行分配并向遠端傳遞后，再對各節點分配一次即結束。二、分層法

1.基本假定

1)豎向荷載作用下框架無側移。

2)豎向荷載僅對其作用層的梁及其相連的上、下柱有影響。

3)柱的遠端為固定端。第六節豎向荷載作用下的內力近似計算一、彎矩二次分配法第六節豎向荷載作用下的內力近似計算

2.計算方法

將每層梁及其相連的上、下柱所組成的開口框架作為一個獨立的計算單元，用力矩分配法計算。計算時，底層以上各層柱的線剛度均乘以折減系數0.9，并取傳遞系數為1/3；底層柱及梁的傳遞系數仍為1/2。計算所得梁中彎矩即為該梁在荷載作用下的彎矩；柱端彎矩則為該柱在其相應的上、下兩層中計算所得柱端彎矩的疊加。當節點彎矩不平衡時，可再進行一次彎矩分配。2.計算方法

首先計算框架在恒荷載、活荷載及風荷載作用下的內力，然后進行內力組合，求得各構件控制截面的最不利內力，對梁、柱進行配筋計算和設計基礎。

一、豎向活荷載的不利布置恒荷載必須考慮，豎向活荷載考慮最不利布置。對一般框架結構，當樓面活荷載不超過5kN/m2時，可把活荷載同時作用于框架的各層梁上計算內力，但應將梁的跨中彎矩乘以增大系數1.1～1.2。第七節框架結構的內力組合與截面設計要點首先計算框架在恒荷載、活荷載及風荷載作用下的二、控制截面及最不利內力

1.框架梁

●控制截面：梁的兩端截面（與柱相交處）和跨中截面。

●最不利內力：梁端截面最大負彎矩和最大剪力以及最大正彎矩。跨中截面為最大正彎矩和可能出現的最大負彎矩。

2.框架柱

●控制截面：柱的上、下端截面（梁底面和現澆梁板的頂面處）。

●最不利內力：一般采用對稱配筋，有如下3種：二、控制截面及最不利內力

①及相應的N、V。

②Nmax及相應的M、V。

③Nmin及相應的M、V。

風荷載在內力組合時，應考慮左風和右風，取其不利的一種組合。

三、梁端彎矩調幅

1.調幅目的

保證結構具有必要的塑性變形能力，提高框架結構的延性，減少節點附近梁頂面的配筋量，節約鋼材，便于施工。①及相應的N、V。

2.調幅方法現澆整體式框架在豎向荷載作用下的梁端負彎矩乘以調幅系數β=0.8～０.９，同時將跨中彎矩乘以1.2～1.1的增大系數，而且是先調整再與水平荷載作用下的內力組合。四、截面設計要點框架梁按受彎構件設計計算。框架柱按受壓構件對稱配筋計算。對一般現澆框架結構，底層柱的計算長度lo取基礎頂面至一層樓板頂面的高度；其余各層柱的計算長度lo取1.25倍層高。

2.調幅方法一、樓梯的類型與組成1.類型按施工方法分為整體式和裝配式。按梯段的結構形式分為板式和梁式。第八節樓梯2.組成1）板式樓梯組成:平臺板、平臺梁、梯段板。荷載傳遞路線：踏步板——平臺梁——墻柱。一、樓梯的類型與組成第八節樓梯2.組成2）梁式樓梯組成:平臺板、平臺梁、踏步板、斜梁。荷載傳遞路線：踏步板——梯段梁——平臺梁——墻柱。2）梁式樓梯二、鋼筋混凝土現澆板式樓梯計算與構造1.梯段板1）取1m寬板帶作為計算單元，按單筋矩形截面進行截面配筋計算；2）按簡支于上、下平臺梁的簡支板計算，計算簡圖如圖示。二、鋼筋混凝土現澆板式樓梯計算與構造3）梯段板在豎向荷載作用下的內力：如考慮平臺梁對踏步板的約束作用，可取：3）梯段板在豎向荷載作用下的內力：4）配筋方式通常采用分離式。在垂直受力筋方向按構造要求配置分布筋，每踏步至少有1根分布筋。4）配筋方式通常采用分離式。2.平臺板當板的兩端均與梁整體連接時，板跨中彎矩可取：當板的一端支承在平臺梁上，而另一端支承在墻上時，跨中彎矩為平臺板的配筋方式及構造要求與普通板一樣。2.平臺板3.平臺梁一般按單跨簡支梁計算。承受梯段板、平臺板傳來的荷載及平臺梁自重；荷載按沿梁長均布考慮。平臺梁配筋和構造要求與一般梁板結構相同。3.平臺梁三、鋼筋混凝土現澆梁式樓梯計算與構造1．踏步板1）取1個踏步作為計算單元，按兩端支承在斜梁上的單向板進行截面配筋設計；2）每個踏步下不少于的受力鋼筋，且布置在踏步下面的斜板中，分布筋間距不大于250mm。

三、鋼筋混凝土現澆梁式樓梯計算與構造2．梯段斜梁1）豎向荷載作用下的內力（如圖）：2）梯段斜梁配筋及構造要求與一般梁相同。2．梯段斜梁3.平臺板與平臺梁平臺板的計算和構造要求與板式樓梯平臺板相同。平臺梁承受平臺板傳來的均布荷載，梯段斜梁傳來的集中力及平臺梁自身的均布荷載。平臺梁的配筋和構造要求與一般梁相同。3.平臺板與平臺梁兩種：錐形、階梯形。第九節柱下獨立基礎設計一、基礎形式二、基礎的主要尺寸基礎底面尺寸、基礎高度、外形尺寸等杯形基礎、高杯基礎兩種：錐形、階梯形。第九節柱下獨立基礎設計一、基礎形式1.按地基承載力確定基礎底面尺寸；2.按混凝土沖切、剪切強度確定基礎高度和變階處高度；3.按基礎受彎承載力計算板底配筋；4.構造處理及施工圖繪制三、設計內容1.按地基承載力確定基礎底面尺寸；三、設計內容1.確定基礎底面尺寸已知：上部結構傳來的力（軸力、彎矩和剪力標準值）、地基承載力特征值，確定基礎底邊長。1）軸心受壓2）偏心受壓1.確定基礎底面尺寸已知：上部結構傳來的力（軸力、彎矩和剪力計算步驟：1）按軸壓計算公式初步確定基礎底面面積；2）考慮偏心影響，將初定基底面積擴大10％～40%；3）確定基底邊長比值l/b=1.5～2.0；4）計算基礎底面邊緣最大和最小壓應力；5）按地基承載力驗算公式進行驗算。計算步驟：1）按軸壓計算公式初步確定基礎底面面積；2.基礎高度確定根據柱與基礎交接處混凝土抗沖切承載力要求確定。2.基礎高度確定計算階梯形基礎的受沖切承載力截面位置計算階梯形基礎的受沖切承載力截面位置3.底板鋼筋計算

3.底板鋼筋計算4.構造要求

(1)一般要求軸心受壓基礎的底面一般采用正方形；偏心受壓基礎底面應采用矩形，其長邊與彎矩作用方向平行；長、短邊長的比值在1.5～2.0之間，不應超過3.0。錐形基礎的邊緣高度不宜小于200mm；階形基礎的每階高度宜為300～500mm。混凝土強度等級不宜底于C20。常用C20或C25。基礎下通常要做低強度混凝土（宜采用C10）墊層，其厚度宜為50～100mm。底板受力鋼筋一般采用HPB235級或HRB335級鋼筋，其最小直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。當有墊層時，受力鋼筋的保護層厚度不宜小于35mm，無墊層時不宜小于70mm。基礎底板的邊長大于時2.5m，沿此方向的鋼筋長度可減短10%，并應交錯布置。對于現澆柱