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1、關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討:本文就高層建筑各主要結(jié)構(gòu)體系要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析進(jìn)行分析。 關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)體系;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)分析 Abstract:thispaperthemainstructureofthehigh-risebuildingsystemrequirements,thestructuraldesignfeaturesandstructuredesignanalysisforanalysis. Key;Structuredesign;Structureanalysis ?。篢U318:A: 1高層建筑結(jié)構(gòu)體系要求 高層
2、建筑結(jié)構(gòu)體系選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)題,結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理,對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定的作用。因此,高層建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)滿足如下要求:結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑;樓屋蓋梁系的布置,應(yīng)盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻、柱上去;豎向構(gòu)件的布置,應(yīng)盡量使豎向構(gòu)件在垂直重力荷載作用下的壓應(yīng)力水平按近均勻,以避免豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移。而垂直重力荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平接近均勻是最合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)選擇;轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的布置,應(yīng)盡量做到使上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳來(lái)的垂直重力荷載通過(guò)轉(zhuǎn)換層一次至多二次轉(zhuǎn)換,即能傳遞到下部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件上去;整體抗側(cè)力
3、結(jié)構(gòu)必須體系明確,傳力直接。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力:抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)具有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能,當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用,當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),可能損壞,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用,當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí),不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。以達(dá)到這樣的抗震設(shè)防目標(biāo)?! 〗Y(jié)構(gòu)體系宜有多道抗震防線:框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是具有良好性能的多道防線的抗震結(jié)構(gòu),其中剪力墻既是主要抗側(cè)力構(gòu)件又是第
4、一道抗震防線。因此,剪力墻應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量,其承受的結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩不應(yīng)小于底部總地震傾覆力矩的50%。同時(shí),為承受剪力墻開(kāi)裂后重分配的地震作用,任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力,不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。 結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度:主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度合理是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。首先,主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度要滿足規(guī)范規(guī)定的水平位移、整體穩(wěn)定、強(qiáng)度延性的要求,保證高層建筑結(jié)構(gòu)能正常工作,這是高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度的下限值,必須滿足。但是,總結(jié)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度不宜
5、過(guò)大,應(yīng)該合理。 2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 水平荷載在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起控制作用:在多層建筑中控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是以重力為代表的豎向荷載,而在高層建筑中,即使重力荷載仍然對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的影響,但起控制作用的則是水平荷載(風(fēng)荷載和地震作用)。通常,在豎向荷載作用下,豎向構(gòu)件中的軸力N隨結(jié)構(gòu)高度H呈線性關(guān)系增長(zhǎng),而水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)底部彎矩M則是隨結(jié)構(gòu)高度H的二次方關(guān)系而急劇增長(zhǎng)?! ?cè)向位移在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中必須加以限制:隨著建筑高度H的增大,水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移急劇增大。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移△與建筑高度H呈四次方的關(guān)系。軸向變形在高
6、層建筑的側(cè)移中占有重要的份額:在水平荷載作用下,高層框架的柱軸力較大,由柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移也較大,它在高層框架的側(cè)移中往往占有重要的份額,在設(shè)計(jì)計(jì)算中不容忽視,否則就會(huì)使側(cè)移的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差?! ∫砸粭澣?2層的框架結(jié)構(gòu)為例,在水平荷載作用下,柱軸向變形所產(chǎn)生的側(cè)移可以是梁、柱彎曲變形產(chǎn)生側(cè)移的40%,故在頂層最大側(cè)移中,柱軸向變形產(chǎn)生側(cè)移所占的比例相當(dāng)大?! ?.2結(jié)構(gòu)分析中基本假定 高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件(框架、剪力墻、筒體等)通過(guò)水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系。要完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是十分困難的。各種實(shí)用的分析方法都需要對(duì)
7、計(jì)算模型引入不同程度的簡(jiǎn)化。下面是常見(jiàn)的一些基本假定: 2.2.1彈性假定 目前工程上實(shí)用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷或一般風(fēng)力作用下,結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。但是在遭受罕遇害地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí),高層建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移,出現(xiàn)裂縫,結(jié)構(gòu)進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的,應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)?! ?.2.2小變形假定 小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少學(xué)者與研究人員對(duì)幾何非線性問(wèn)題(P-△效