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《高層建筑抗震論文建筑抗震論文:對(duì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探析》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、高層建筑抗震論文建筑抗震論文:對(duì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探析 摘要:本文主要對(duì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)布置與關(guān)系以及結(jié)構(gòu)的抗震性能幾個(gè)問題進(jìn)行了探討?! £P(guān)鍵詞:高層建筑;框架結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì) 1正確選擇合理的結(jié)構(gòu)體系 由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計(jì)的主要矛盾,因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的不同,鋼筋砼結(jié)構(gòu)主要可分為框架結(jié)構(gòu)、框架——剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)體系,這些體系的受力特點(diǎn)、抵抗水平力的能力,特別是抗震
2、性能等有所不同,因此具有不同的適用范圍?! 】蚣芙Y(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成,框架梁和柱既承受垂直荷載,又承受水平荷載,并可為建筑提供靈活布置的室內(nèi)空間。當(dāng)建筑物層數(shù)較少時(shí),水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較小,采用框架結(jié)構(gòu)體系比較合理,當(dāng)層數(shù)較多時(shí),由于框架結(jié)構(gòu)在水平力的作用下,內(nèi)力分布很不均勻,并存在著層間屈服強(qiáng)度特別弱的樓層,且由于框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面慣性矩相對(duì)較小,導(dǎo)致側(cè)向剛度較小,側(cè)向變形較大,在強(qiáng)烈地震作用下,結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服,發(fā)生彈塑性變形,并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象,震害一般是梁輕柱重
3、,柱頂重于柱底,尤其是角柱和邊柱更容易發(fā)生破壞,除剪跨比較小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞。因此框架結(jié)構(gòu)屬于以剪切變形為主的柔性結(jié)構(gòu),使用高度受到限制,主要用于非抗震設(shè)計(jì)和層數(shù)相對(duì)較少的建筑中。剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻沿橫向、縱向正交布置或多軸線斜交布置,由鋼筋砼墻體承受全部的水平荷載和豎向荷載,屬于以彎曲變形為主的剛性結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度比框架結(jié)構(gòu)大的多,在水平力作用下側(cè)向變形小,空間整體性好。剪力墻結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)可分為單肢墻、小開口墻、聯(lián)肢墻,單肢墻和小開口墻的截面內(nèi)力
4、完全或接近于按材料力學(xué)公式成直線分布規(guī)律,其平衡地震力矩只靠截面內(nèi)力偶負(fù)擔(dān)。聯(lián)肢墻則通過連系梁使許多墻肢共同工作,地震力矩可由多個(gè)墻肢的截面內(nèi)力矩與連梁對(duì)墻肢的約束力矩共同負(fù)擔(dān),設(shè)計(jì)原則是梁先屈服,然后墻肢彎曲破壞喪失承載內(nèi)力。當(dāng)連梁鋼筋屈服并且有延性時(shí),即可吸收大量地震能量,又能繼續(xù)傳遞,彎矩和剪力,對(duì)墻肢有一定的約束作用。由于剪力墻結(jié)構(gòu)自重大,建筑平面布置局限性大,難以滿足建筑內(nèi)部大空間的要求。因此其更多地用于墻體布置較多,房間面積要求不太大的建筑物中,既減少了非承重隔墻的數(shù)量,也可使室內(nèi)無(wú)
5、外露梁柱,達(dá)到整體美觀?! 】蚣堋袅Y(jié)構(gòu)是指在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一些剪力墻,是剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的結(jié)構(gòu)體系,能提供建筑大開間的使用空間,是由若干道單片剪力墻與框架組成。在這種結(jié)構(gòu)體系中,框架和剪力墻共同承擔(dān)水平力,但由于兩者剛度相差很大,變形形狀也不相同,必須通過各層樓板使其變形一致,達(dá)到框架和剪力墻的協(xié)同工作。從受力特點(diǎn)看,剪力墻是以彎曲變形為主,框架是以剪切變形為主,由于變位協(xié)調(diào),在頂部框架協(xié)助剪力墻抗震,在底部剪力墻協(xié)助框架抗震,其抗震性能由于較好的的發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)而大為提高。因此可
6、以適用于各種不同高度建筑物的要求而被廣泛采用?! ∫陨戏治隽巳N常用的鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn),通過分析比較看出,選擇高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系通常需要考慮的兩個(gè)主要原因是建筑物的高度和用途?! ?正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn),選擇合理的結(jié)構(gòu)類型 高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu),垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系;水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看,垂直荷載方向不變,隨建筑物的增高僅引起量的增加;而水平荷載可來(lái)自任何方向,當(dāng)為均布荷載時(shí),彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特
7、性看,豎向荷載引起的側(cè)移很小,而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí),側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出,在高層結(jié)構(gòu)中,水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響,水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素,結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外,同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度,使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。 高層建筑有上述的受力特點(diǎn),因此設(shè)計(jì)中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下,選擇切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)類型,使之在特定的物資和技術(shù)條件下,具有良好的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)效果和建筑速度是非
8、常必要的。高層建筑上常用的結(jié)構(gòu)類型主要有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有整體自重輕,強(qiáng)度高、抗震性能好、施工工期短等優(yōu)點(diǎn),并且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面相對(duì)較小,具有很好的延性,適合采用柔性方案的結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高,當(dāng)場(chǎng)地土特征周期較長(zhǎng)時(shí),易發(fā)生共振。與鋼結(jié)構(gòu)相比,現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大,空間整體性好,造價(jià)低及材料來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn),可以組成多種結(jié)構(gòu)體系,以適應(yīng)各類建筑的要求,在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用,比較適用于提供承載力,控制塑性變形的剛性方案結(jié)構(gòu)。其突出缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大,抵抗塑性變形能力差,施工