高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)探究.pdf

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1、【文章編號(hào)】1673—0038(2013)09—0027-02高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)探究殷良友(信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司IgtJIl省"成都610000)摘要：隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，無(wú)論是普通住宅還是高檔公寓、大型寫字樓，其建筑高度越來(lái)越高，本文筆者對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析以及提出了各種體系相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。僅供參考。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻框架1高層建筑的結(jié)構(gòu)體系1．1框架一剪力墻體系當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時(shí)，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(lái)代替部分框架，便形成

2、了框架～剪力墻體系。在承受水平力時(shí)，框架和剪力墻通過(guò)有足夠的剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架主要承受垂直荷載，剪力墻的設(shè)置，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(shí)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，所以框架一剪力墻體系的允許建造高度要大于純框架體系。1．2剪力墻體系當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí)，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu)，其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強(qiáng)，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系

3、，允許建造高度大于框架或框架一剪力墻體系。1．3筒體體系凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為簡(jiǎn)體體系，包括單筒體、筒體一框架、筒中筒、多束筒等多種形式。筒體是一種空間受力構(gòu)件，分實(shí)腹筒和空腹筒兩種類型。實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體，空腹筒是有密排柱和窗裙梁或開(kāi)孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強(qiáng)度，各構(gòu)件受力比較合理，抗風(fēng)、抗震能力很強(qiáng)，往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑，建造高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于框架、框架一剪力墻及剪力墻體系。2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)2．1水平荷載成為決定因素①因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的

4、數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比：②對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，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，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。2．2軸向變形不容忽視高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安

5、全的結(jié)果。2．3側(cè)移成為控制指標(biāo)與多低層樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(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結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)相對(duì)于多低層樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。3高層建筑結(jié)構(gòu)分析3．1高層建筑結(jié)構(gòu)分析的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、簡(jiǎn)體等)通過(guò)水平構(gòu)件(梁、板)連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系，要完全精確

6、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)計(jì)算模型引入不同程度的簡(jiǎn)化，下面是常見(jiàn)的一此基本假定：(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．在垂直荷載或水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段，與這一假定基本符合的結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生較大位移，出現(xiàn)裂縫，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)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，但有不少人對(duì)幾何非線性問(wèn)題(P一△效應(yīng))進(jìn)行了一些研究，一般認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移△與建筑物高度H的比

7、值△／I-I>111500時(shí)，P-△效應(yīng)的影響就不能忽視了?！?7·規(guī)劃與設(shè)計(jì)I村固冀商2013年3月(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(wú)限大，而平面外的剛度則忽略不計(jì)。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度，簡(jiǎn)化了計(jì)算方法。并為采用實(shí)腹薄壁桿件理論計(jì)算簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)提供了條件。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是對(duì)于復(fù)雜樓板的結(jié)構(gòu)工程，樓板面內(nèi)變形對(duì)結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響較大，不能簡(jiǎn)單地采用剛性樓板假定。(4)計(jì)算圖形的假定，高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)