发布时间 : 星期六 文章注册结构基础讲义 - 钢筋混凝土结构(2)更新完毕开始阅读
多层和高层建筑结构都要抵抗竖向及水平荷载作用，但是在高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力，抗侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。在地震区，地震作用对高层建筑的威胁也比多层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。
多层和高层建筑抗侧力体系在不断的发展和改进，建筑高度也不断增高。现在，多层和高层建筑结构体系大约可分为四大类型：框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构和简体结构，各有不同的适甩高度和优缺点。下文将介绍各种体系及其组成和布置。 多层建筑可以采用砖石和钢筋混凝土材料建造。
高层建筑结构所用的材料，主要是钢筋混凝土和钢。钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工方便等优点。在钢材多的国家，很多都采用钢结构建造高层建筑。钢筋混凝土结构造价较低、材料来源丰富，便于做成各种形状，而且结构刚度大，耐火性能好。它的缺点是自重较大、抗震性能不如钢结构、建造高度也低于钢结构。近年来，开始采用高强混凝土，并且改进了结构体系，钢筋混凝土的建造高度也逐渐增加。 框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系是多层及高层建筑中传统的、广为应用的抗侧力体系；在高度较大的高层建筑中，利用结构空间作用，又发展了框架——筒体结构、框筒结构、筒中筒结构及多筒结构等多种抗侧力很好的结构体系。 1．框架结构体系
当采用梁柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载时，称其为框
架结构体系。它适用于多层及高度不大的高层建筑。
框架结构的优点是建筑平面布置灵活，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。框架结构的构件主要是梁和柱，可以做成预制或现浇框架，布置比较灵活，立面也可变化。
通常，梁、柱断面尺寸都不能太大，否则影响使用面积。因此，框架结构的侧向刚度较小，水平位移大，这是它的主要缺点，并因此限制了框架结构的建造高度，一般不易超过60m。在抗震设防烈度较高的地区，高度更加受到限制。
通过合理设计，框架结构本身的抗震性能较好，能承受较大变形。但是，变形大了容易引起非结构构件(如填充墙、装修等)出现裂缝及破坏，这些破坏会造成很大经济损失，也会威胁人身安全。所以，如果，在地震区建造较高的框架结构，必须选择既减轻重量，又能经受较大变形的隔墙材料和构造做法。否则，就要严格控制框架建造的高度。在北京，已建成了高18层、局部22层的现浇框架结构，采用了延性框架设计方法，并采用轻钢龙骨石膏板作隔断墙，外墙采用玻璃幕墙。
通常根据使用要求和建筑布置确定的柱网和层高布置梁和柱。在高层建筑中，梁柱必须做成刚接。梁的跨度受到梁断面尺寸的限制。过大的梁断面会增加层高，是不经济的，对抗震也不利。柱断面的尺寸要根据所承受轴力和弯矩的大小确定。在地震区，柱断面尺寸受到轴压比限制，不能过小。
梁、柱布置要整齐、规则。图6-6-2列举了一些框架结构的平面布置形式。
2．剪力墙结构体系
利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构，称为剪力墙结构体系。墙体同时也作为维护及房间分隔构件。
剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8m。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑，此时可省去大量填充墙的工序及材料，如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法，施工速度很快。
现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形小。墙体截面积大，承载力要求比较容易满足。剪力墙的抗震性能也好。因此，它适宜于建造高层建筑，在10～50层范围内都适用，目前我国10-30层的高层公寓式住宅大多采用这种体系。由于它适合于建造住宅，我国许多5～8层住宅也都采用剪力墙结构体系。
剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的，主要是剪力墙间距太小，平面布置不灵活，不适应于建造公共建筑，结构自重较大。
为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度，剪力墙的间距要尽可能做大些，如做成6m左右。
当把墙的底层做成框架柱时，称为框支剪力墙。底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，致使结构破坏。因此，在地震区不允许单独采用这种框支剪力墙结构。
为了满足地震区住宅建筑需要底层商店或旅馆中底层需设置大的公用房间的要求，可做成部分剪力墙框支、部分剪力墙落地的底层大空间剪力墙结构。
在底层大空间剪力墙结构中，一般应把落地剪力墙布置在两端或中部，并使纵向、横向墙围成简体，在底层还要采取加大墙厚、提高混凝土强度等级等措施加大底层墙的刚度，使整个结构上下刚度差别减小。上部则应采用开间较大的剪力墙布置方案。因为框支剪力墙承受的剪力大部分要通过楼板传到落地剪力墙上，落地剪力墙之间的距离要加以限制(墙的距离与楼板宽度之比不超过3，抗震设计时不超过2～2．5)，同时还要加强过渡层楼板的整体性和刚性(底层大空间与上部剪力墙之间的楼板称过渡层楼板)，这层楼板应采用厚度较大现浇钢筋混凝土板。 3．框架-剪力墙及框架-筒体结构体系
框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，在框架中设置一些剪力墙，就成了框架-剪力墙结构。
在北京饭店的结构平面图中可见，大多数剪力墙是单片式的分散布置形式，这种结构刚度比较小，建造高度一般在10～20层。如果把剪力墙连在一起，做成井筒式，井筒的刚度和承载力都将大大提高，也增强了抗扭能力，因此，可以建造高达30～40层的建筑。这种结构也称为框架一筒体结构。从受力和变形性能来看，它与框架-剪力墙结构相同，可统称为框架-剪力墙体系。在这种体系中，剪力墙(或筒体)常常担负大部分水平荷载，结构总刚度加大，侧移减小。同时，由于框架和剪力墙协同工作，通过变形协调，使各