超高層伸臂桁架和腰桁架多圖詳解_1

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1、超高層伸臂桁架和腰桁架多圖詳解在外框柱與核心筒之間設置伸臂桁架的主要目的是減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，它的機理是提高水平荷載作用下的外框架柱的軸力，從而增加框架承擔的傾覆力矩，同時減小了內(nèi)核心筒的傾覆力矩。它對結(jié)構(gòu)形成的反彎作用可以有效的增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減小結(jié)構(gòu)側(cè)移動，一般情況下也會減小外框架的剪力分擔比。對于框架核心筒結(jié)構(gòu)，設置伸臂桁架后減小側(cè)移顯著，而對于筒中筒結(jié)構(gòu)而言，減小側(cè)移的效果很小。在結(jié)構(gòu)周圍設置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的軸力均勻變化，因此也可以達到提高外框架抗傾覆力矩的能力以及減小側(cè)移的目的，但是不如伸臂有效。在框架核心筒結(jié)構(gòu)中，視外框柱的數(shù)量和布

2、置方式，可以設置腰桁架，也可以不設置；由于腰桁架可以減小框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后，因而在筒中筒結(jié)構(gòu)中，腰桁架可以加大結(jié)構(gòu)的整體剛度并減小其側(cè)移。結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體情況，僅設置一種或者同時設置以上兩種構(gòu)件，設置了伸臂桁架、腰桁架的樓層可統(tǒng)稱為加強層。設置加強層后，造成結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度不均勻，剛度突變帶來內(nèi)力突變，因此在加強層及上下相鄰層構(gòu)件的內(nèi)力會出現(xiàn)較大的改變，設置是方向性的改變，加強層的剛度越大，內(nèi)力突變的程度也越大，這種突變會產(chǎn)生薄弱層效應。因此，在結(jié)構(gòu)抗風設計中，采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好，它可以采用剛度大的加強層，以形成較大的抗側(cè)剛度。而在抗震設計的結(jié)構(gòu)

3、中，應盡可能的減小出現(xiàn)薄弱層形成的不利效應，因此可以不設置加強層時，就不必設置加強層，需要設置加強層時，也不宜采用剛度過大的伸臂和腰桁架，以避免加強層范圍出現(xiàn)過大的剛度突變。沿高度可以布置一個樓層或多個樓層的伸臂桁架和腰桁架。研究表明，多道伸臂桁架減小側(cè)移的效果優(yōu)于一道伸臂桁架，但是伸臂結(jié)構(gòu)數(shù)量與減小側(cè)移并不成正比，當設置四道以上的伸臂桁架時，減小側(cè)移的效果就不再明顯。伸臂設置的位置不同，其減小側(cè)移的效果也不相同，研究表明，當沿高度僅設置一道伸臂桁架時，可以設置在結(jié)構(gòu)的2/3H處減小側(cè)移效果最好，而要減小內(nèi)筒傾覆彎矩則越靠下越好；設置兩道伸臂桁架時，其中一道可

4、設置在高度處，另一道大約設置在處。一般的高層結(jié)構(gòu)設計中，伸臂桁架設置位置需要做敏感性分析，以研究其最有效和最適合具體結(jié)構(gòu)的位置。筒中筒結(jié)構(gòu)中腰桁架的設置則要視減小剪力滯后的效果而定。由于具體結(jié)構(gòu)的類型和建筑布置的不同，結(jié)構(gòu)的加強層一般宜與高層建筑的設備層和避難層統(tǒng)一，但是應強調(diào)建筑機電和結(jié)構(gòu)的合作優(yōu)化，包括加強層的位置，數(shù)量等。、從具體的技術(shù)層面上講，伸臂桁架和腰桁架的剛度不宜太大，如果采用整層樓高的鋼筋混凝土實腹大梁，不僅剛度突變過大，而且與它相連的上下層框架柱將非常不利，這些柱子容易出現(xiàn)塑性鉸及裂縫，甚至破壞，呈“強梁弱柱”的不利抗震概念。因此，伸臂桁架、

5、腰桁架均宜采用桁架結(jié)構(gòu)，其中鋼結(jié)構(gòu)施工方便，優(yōu)于鋼骨混凝土桁架。由于抗震結(jié)構(gòu)中設置加強層，具有不利的效應，加強層的剛度遠大于其他樓層，并出現(xiàn)內(nèi)力突變，因此應提高加強層以及與加強層相鄰的豎向構(gòu)件的抗震性能。一般情況下，加強層及上下相鄰層中混凝土構(gòu)件的抗震構(gòu)造措施應提高一級采用，特一級時可不再提高。伸臂桁架的上下弦是桁架的重要構(gòu)件，必然有拉伸和壓縮變形，有時又樓板剛好處于同一標高，因此若按照樓板無限剛的假定進行計算，則應將伸臂桁架單獨開來，以便釋放上下弦的拉伸和壓縮變形，或者計算的時候樓板采用彈性膜假定，實際設計中一般在加強層均需要根據(jù)具體情況提出不同的構(gòu)造措施和

6、計算假定。當伸臂桁架或腰桁架兼做轉(zhuǎn)換層構(gòu)件時，不僅需要驗算其豎向變形和承載力，而且對于這種構(gòu)件的抗震性能應提出特殊的嚴格要求。在高烈度設防區(qū)，當在較高的或者特別不規(guī)則的高層建筑中設置加強層時，還宜采取進一步的性能設計要求和措施。為了保證它在中震或大震作用下的安全性，可以要求其桿件和相鄰桿件在中震或大震下不屈服，甚至更高的性能要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)高度及其重要性，宜采用靜力彈塑性分析或時程分析檢驗結(jié)構(gòu)在中震及大震下的表現(xiàn)，以評估其達到設計抗震性能目標的能力。伸臂桁架和腰桁架、外框架及核心筒相連，除了必須按照提高一級的抗震等級設計外，在實際設計中還需要注意以下各項措施。伸

7、臂桁架和核心筒之間的連接應采用剛接，伸臂桁架對核心筒的作用力很大，因此宜將其貫穿核心筒，并與另一邊的伸臂相連，或伸臂深入墻中應有足夠的錨固長度，且有可靠的錨固措施以均勻傳遞伸臂的集中力。與伸臂桁架相連部位的混凝土墻內(nèi)應設置豎向鋼骨；如果原來結(jié)構(gòu)中已經(jīng)設置鋼骨，則應利用此鋼骨與伸臂桁架構(gòu)件相連，如果未設置鋼骨，則可以在相鄰樓層設置局部鋼骨。但是在結(jié)構(gòu)施工階段，應對伸臂桁架結(jié)構(gòu)與核心筒之間連接采用措施，使二者之間可以豎向滑動，以避免由于施工階段內(nèi)外結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向變形差在伸臂結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的初始應力。待結(jié)構(gòu)的豎向變形差基本消除后，再進行連接。伸臂桁架與外框柱的連接雖

8、然可以采用鉸接，但是為了保證連接的可靠