高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計綜述

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1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計綜述:當(dāng)前，隨著城市化發(fā)展以及建筑用地的緊張,高層建筑將日益增多，本文就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點和高層建筑結(jié)構(gòu)體系等方面進行了探析。　　關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計　　1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義及依據(jù)　　1.1概念設(shè)計的意義　　高層建筑能做到結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進的設(shè)計，發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)，更好地解決構(gòu)造處理，用概念設(shè)計來判斷計算設(shè)計的合理性?！　?.2概念設(shè)計的依據(jù)　　高層建筑結(jié)構(gòu)總體系與各分體系的工作原理和力學(xué)性質(zhì)，設(shè)計和構(gòu)造處理原則，計算程序的力學(xué)模型和功能，吸取或不斷積

2、累的實踐經(jīng)驗?！　?高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點　　2.1水平荷載成為決定因素　　樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩,與樓房高度的1次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,與樓房高度的2次方成正比。對于一定高度的樓房來講,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,則隨著結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化?！　?.2軸向變形不容忽視　　高層建筑的豎向荷載很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,導(dǎo)致連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩值和端

3、支座負(fù)彎矩值增大;還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計算值對下料長度進行調(diào)整?！　?.3側(cè)移成為控制指標(biāo)　　與較低的樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形迅速增大,因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。　　2.4抗震設(shè)計要求更高　　有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。　　2.5結(jié)構(gòu)延性是重要的設(shè)計指標(biāo)　　相對于較低的樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些

4、,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,尤其需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性?！　?高層建筑的結(jié)構(gòu)體系　　3.1框架-剪力墻體系　　當(dāng)框架體系的強度和剛度不能滿足要求時,往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架,即采用框架-剪力墻體系。剪力墻增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,使建筑物的水平位移減小;同時框架承受的水平剪力顯著降低,且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻。所以,框架-剪力墻體系的能建高度要大于框架體系?！　?.2剪力墻體系　　當(dāng)受力主體結(jié)

5、構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時,即形成剪力墻體系。剪力墻體系的強度和剛度均比較高,有一定的延性,傳力直接、均勻,整體性好,抗倒塌能力強,是一種良好的結(jié)構(gòu)體系,能建高度大于框架或框架-剪力墻體系?！　?.3筒體體系　　凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系稱為筒體體系,包括單筒體、筒體-框架、筒中筒、多束筒等多種形式。筒體是一種空間受力構(gòu)件,分為實腹筒和空腹筒兩種類型。筒體體系具有很高的剛度和強度,各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力很強,往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑?！　?高層建筑結(jié)構(gòu)分析　　4.1高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基

6、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)通過水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系,要想完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。以下是常見的一些基本假定:　　(1)彈性假定。目前,工程上使用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計算方法。但是,在遭受地震或強臺風(fēng)作用時,高層建筑結(jié)構(gòu)往往會產(chǎn)生較大的位移而出現(xiàn)裂縫,進入到彈塑性工作階段。如果此時仍按彈性方法計算內(nèi)力和位移,則不能反映結(jié)構(gòu)的真實工作狀態(tài),而應(yīng)按彈塑性動力分析方法進行設(shè)計?！　?2

7、)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。有不少研究人員對幾何非線性問題(P-Δ效應(yīng))進行了研究。一般認(rèn)為,當(dāng)頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時,則P-Δ效應(yīng)的影響就不能忽視。　　(3)剛性樓板假定。許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度,簡化了計算方法,并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結(jié)構(gòu)提供了條件。但是,對于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu),如樓板剛度較小、主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過大或是層數(shù)較少等情況,則樓板變形

8、的影響較大,特別是對結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯。可對這些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來考慮這種影響?！　?4)計算圖形的假定。高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計算圖形主要是三維空間分析。二維協(xié)同分析并未考慮抗側(cè)力構(gòu)件的公共節(jié)點在樓面外的位移協(xié)調(diào)(豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào)),而且忽略了抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度,對于具有明顯空間工作性能的