高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

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1、-__j-__．．C=了同層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究何中亞摘要：高層民用建筑是建筑行業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，其發(fā)展前景依然寬廣。本文圍繞高層民用建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并且提出了高層民用建筑結(jié)構(gòu)各種體系相對(duì)應(yīng)的分析方法及計(jì)算假定。在實(shí)際高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中具有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：高層民用建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)體系；剪力墻；結(jié)構(gòu)分析’引言高層建筑指的是超過(guò)一定高度和層數(shù)的多層建筑。在美國(guó)，24，6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英

2、國(guó)，把等于或大于24．3m得建筑視為高層建筑。中國(guó)自2005年起規(guī)定超過(guò)10層的住宅建筑和超過(guò)24m高的其他民用建筑為高層建筑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，越來(lái)越多的高層建筑相繼出現(xiàn)。國(guó)外比較著名的有紐約帝國(guó)大廈和世貿(mào)大樓，國(guó)內(nèi)有上海金茂大廈和上海環(huán)球金融中心。高層民用建筑是高層建筑之中一個(gè)非常重要的組成部分，其占地面積小，是房地產(chǎn)業(yè)主要投資的領(lǐng)域之一。但是如果高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不僅會(huì)造成大量浪費(fèi)，更重要的是留下了結(jié)構(gòu)質(zhì)量的安全隱患。因此高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。1高層民用建筑結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)特點(diǎn)1．1水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定因素高層民用建筑結(jié)構(gòu)整體可以近似的看作懸臂梁。樓房自重和樓面荷載作用在結(jié)構(gòu)上所引起的軸力和彎矩的數(shù)值與樓房高度的呈線性關(guān)系；而水平荷載作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)，產(chǎn)生的傾覆力矩和軸力與樓房高度的平方成正比；對(duì)一具體高層建筑來(lái)說(shuō)，豎向的荷載大體不變，水平荷載主要有風(fēng)荷載和地震作用等，這些荷載容易造成建筑結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮的因素。1．2軸向變形在設(shè)計(jì)過(guò)程中不容忽視高層建筑中，豎向的荷載包含建筑自重以及樓層載重等，其數(shù)值很大，在結(jié)構(gòu)中會(huì)引起較大的軸向變形，軸向變形會(huì)使高層

4、民用建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生明顯的變化；連續(xù)梁中間支座處負(fù)彎矩值會(huì)減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值會(huì)增大；構(gòu)件在豎向的荷載作用下會(huì)產(chǎn)生塑性變形，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮到夠簡(jiǎn)單豎向荷載的影響，從而對(duì)配筋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。1．3側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)較低樓房一般可不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移，但在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為至關(guān)重要的因素。在水平荷載作用下，隨著樓房高度增加，結(jié)構(gòu)側(cè)移變形迅速增大，為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，側(cè)移變形應(yīng)當(dāng)被維持在一定的范圍之內(nèi)。1．4結(jié)構(gòu)延性是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要指標(biāo)在地震等自然災(zāi)害作用

5、下，為防止高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌等重大破壞，要求高層結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段以后，仍應(yīng)具有變形能力。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性及可靠性，需要在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中采取相應(yīng)措施，以提高結(jié)構(gòu)的延性，使建筑結(jié)構(gòu)安全可靠。2高層民用建筑結(jié)構(gòu)的布置原則與要求2．1結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)平面形狀的設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心重合。偏心結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)增加端部構(gòu)件位移，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中甚至破壞。對(duì)于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)是否過(guò)大，有兩種方法可以判定：一種是概念設(shè)計(jì)方法，通過(guò)控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，近似計(jì)算剛心、質(zhì)心

6、及偏心距，盡量使結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心重合。另一種方法是比值法，樓層最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)與樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)的比值；如果比值超過(guò)1．2，就可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，如有條件可調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置，應(yīng)使比值小于1．5，否則應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置(哪圖1)。高層建筑應(yīng)采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，如果由于建筑的要求與使用功能限制，結(jié)構(gòu)的平面布置嚴(yán)重不規(guī)則時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其劃分成若干比較規(guī)則、簡(jiǎn)單的獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元。對(duì)于活躍地震區(qū)的抗震建筑物，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的原則就顯得尤為重要。2．2結(jié)構(gòu)豎向布置結(jié)構(gòu)豎向布置的最基

7、本原則是均勻、規(guī)則。均勻是指結(jié)構(gòu)的上下體型、承載力、剛度以及質(zhì)量分布均勻，同時(shí)它們的變化也應(yīng)當(dāng)均勻。就結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)說(shuō)，一般結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成下大上小，從下而上逐漸減小。如果設(shè)計(jì)不合理造成結(jié)構(gòu)下層岡《度小，將會(huì)使變從第30層跑至9第l層，用33min。如果是一名身體素質(zhì)一般的人或老人、小孩，則所需的時(shí)間肯定會(huì)更多。這樣我們就可以知道，在高于50。的建筑中，遇到火險(xiǎn)，人們能跑到樓外逃生的可能性就很渺小。4．3設(shè)計(jì)規(guī)范的操作和管理高層民用建筑物安全性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范有兩種形式：①推薦性的；②強(qiáng)制性的。發(fā)達(dá)國(guó)家的規(guī)范多

8、采用推薦性的，但結(jié)構(gòu)工程變化多端，規(guī)范不可能取代設(shè)計(jì)人員所必需的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)判斷，規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)人員只起指導(dǎo)幫助作用，設(shè)計(jì)人員必須承擔(dān)設(shè)計(jì)的全部責(zé)任。我國(guó)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范不是推薦性的，而是強(qiáng)制性的，是設(shè)計(jì)人員必須遵守的法律，如違反，一切后果由設(shè)計(jì)人員自負(fù)，不過(guò)有時(shí)建筑物出現(xiàn)了事故，設(shè)計(jì)人員也可憑規(guī)范推卸責(zé)任。這樣就導(dǎo)致了許多人成為了漏網(wǎng)之魚。但強(qiáng)制性規(guī)范也有不足之處，就是不能靈活地適應(yīng)設(shè)計(jì)中遇到的各種情況，難以照顧到設(shè)計(jì)者可能遇到