初探高層建筑結(jié)構(gòu)特征及其體系

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1、初探高層建筑結(jié)構(gòu)特征及其體系文章分析高層建筑結(jié)構(gòu)的六個特征，并介紹目前國內(nèi)高層建筑的四大結(jié)構(gòu)體系摘要：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)?！　　　　　∥覈母镩_放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達(dá)到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓摘要：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設(shè)計人員，

2、必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特征及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設(shè)計達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、平安適用、確保質(zhì)量的基本原則?！　　　∫?、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特征　　　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特征有摘要：　　　?。ㄒ唬┧搅κ窃O(shè)計主要因素　　在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要

3、影響，但水平荷載卻起著決定性功能。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅和建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是和建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震功能，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。　　　?。ǘ﹤?cè)移成為控指標(biāo)　　和低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，和建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8E

4、I）?！　×硗猓邔咏ㄖS著高度的增加、輕質(zhì)高強材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況摘要：　　1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導(dǎo)致房屋側(cè)塌?！　?.使居住人員感到不適或驚慌?！　?.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。　　4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞

5、?！　　　。ㄈ┛拐鹪O(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?！　　　。ㄋ模p輕高層建筑自重比多層建筑更為重要　　高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，假如在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價和處理辦法，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益?！　〉卣鹦?yīng)和建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅功能于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震功能傾

6、覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大?！　　　。ㄎ澹┹S向變形不容忽視　　采用框架體系和框架剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大?！　　　。└拍钤O(shè)計和理論計算同樣重要　　抗震設(shè)計可以分為計算設(shè)計和概念設(shè)計兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計計算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分

7、析的原則不斷完善，但由于地震功能的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞，這時結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計算原理去進(jìn)行分析。實踐表明，在設(shè)計中把握好高層建筑的概念設(shè)計也是很重要的。　　　　二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系　　　　（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則　　1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)和建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到平安適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料?！　?.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)

8、選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置方案，并注重加強構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性?！　　　。ǘ└邔咏ㄖY(jié)構(gòu)體系及適用范圍　　目前國