伸臂桁架和腰桁架加強(qiáng)層設(shè)計(jì)小結(jié).doc

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1、.加強(qiáng)層是否對筒中筒結(jié)構(gòu)也有作用?答:一般的加強(qiáng)層主要應(yīng)用于梳柱的框架核心筒結(jié)構(gòu),對于密柱深梁的筒中筒結(jié)構(gòu)則效果沒那么顯著.但是現(xiàn)代的高層建筑已經(jīng)很少采用密柱深梁的形式,因此加強(qiáng)層的作用實(shí)際上還是有的!2.為什么一般在設(shè)置伸臂桁架的加強(qiáng)層也同時(shí)要設(shè)置環(huán)桁架呢?答:這是因?yàn)榕c伸臂相連的框架柱會受到巨大的內(nèi)力作用,造成可能與旁邊無伸臂相連柱之間產(chǎn)生的變形差異,設(shè)置環(huán)桁架則可以很好的調(diào)整有伸臂相連和無伸臂相連柱的內(nèi)力和變形差,形成一個(gè)均勻的外框架.加強(qiáng)層的優(yōu)缺點(diǎn):1.對于抗風(fēng)控制的結(jié)構(gòu)而言,設(shè)置加強(qiáng)層一般利大于弊,因?yàn)榧訌?qiáng)層可以提供很大的剛

2、度,是一種有效的抗風(fēng)力體系.2.對于抗震設(shè)計(jì)的高層而言,設(shè)置加強(qiáng)層則很容易形成相對的薄弱層,產(chǎn)生剛度和承載力突變,但是流行的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)是采用有限剛度的設(shè)計(jì)理念,即加強(qiáng)層不能太強(qiáng),以期在滿足整體剛度要求的情況下,減小局部的突變.3.設(shè)置一道伸臂它的效率是最高的,但是也會造成很大的剛度和內(nèi)力突變,因此對于抗震設(shè)計(jì)而言,一般宜多不宜強(qiáng).同時(shí)不要在頂部設(shè)置加強(qiáng)層,因?yàn)檫@樣可以盡量避免頂部柱受拉.伸臂桁架和腰桁架加強(qiáng)層設(shè)計(jì)小結(jié)HiStruct在外框柱與核心筒之間設(shè)置伸臂桁架的主要目的是減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，它的機(jī)理是提高水平荷載作用下的外框架柱的軸力，從

3、而增加框架承擔(dān)的傾覆力矩，同時(shí)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(dān)比。對于框架核心筒結(jié)構(gòu)，設(shè)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(shè)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(dá)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)量和布置方式，可以設(shè)置腰桁架，也可以不設(shè)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

4、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(shè)置一種或者同時(shí)設(shè)置以上兩種構(gòu)件，設(shè)置了伸臂桁架、腰桁架的樓層可統(tǒng)稱為加強(qiáng)層。設(shè)置加強(qiáng)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(qiáng)層及上下相鄰層構(gòu)件的內(nèi)力會出現(xiàn)較大的改變，設(shè)置是方向性的改變，加強(qiáng)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(yīng)。因此，在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)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(qiáng)層，以形成較大的抗側(cè)剛度。而在抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)盡可能的減小出現(xiàn)薄弱層形成的不利效應(yīng)，因此可以不設(shè)置加強(qiáng)層時(shí)，就不必設(shè)置加強(qiáng)層

5、，需要設(shè)置加強(qiáng)層時(shí)，也不宜采用剛度過大的伸臂和腰桁架，以避免加強(qiáng)層范圍出現(xiàn)過大的剛度突變。沿高度可以布置一個(gè)樓層（一道）或多個(gè)樓層（多道）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(dāng)設(shè)置四道以上的伸臂桁架時(shí)，減小側(cè)移的效果就不再明顯。伸臂設(shè)置的位置不同，其減小側(cè)移的效果也不相同，研究表明，當(dāng)沿高度僅設(shè)置一道伸臂桁架時(shí)，可以設(shè)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(shè)置兩道伸臂桁架時(shí)，其中一道可設(shè)置在0.7H高度處，另一道大約設(shè)置在0.

6、5H處。一般的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，伸臂桁架設(shè)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(shè)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(qiáng)層一般宜與高層建筑的設(shè)備層和避難層統(tǒng)一，但是應(yīng)強(qiáng)調(diào)建筑機(jī)電和結(jié)構(gòu)的合作優(yōu)化，包括加強(qiáng)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(shí)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(qiáng)梁弱柱”的不利抗震概念。因此，伸臂桁架、腰

7、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(shè)置加強(qiáng)層，具有不利的效應(yīng)，加強(qiáng)層的剛度遠(yuǎn)大于其他樓層，并出現(xiàn)內(nèi)力突變，因此應(yīng)提高加強(qiáng)層以及與加強(qiáng)層相鄰的豎向構(gòu)件的抗震性能。一般情況下，加強(qiáng)層及上下相鄰層中混凝土構(gòu)件的抗震構(gòu)造措施應(yīng)提高一級采用，特一級時(shí)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(shí)又樓板剛好處于同一標(biāo)高，因此若按照樓板無限剛的假定進(jìn)行計(jì)算，則應(yīng)將伸臂桁架單獨(dú)開來，以便釋放上下弦的拉伸和壓縮變形，或者計(jì)算的時(shí)候樓板采用彈性膜假定，實(shí)際設(shè)計(jì)中一般在加強(qiáng)層均需要根據(jù)具體

8、情況提出不同的構(gòu)造措施和計(jì)算假定。當(dāng)伸臂桁架或腰桁架兼做轉(zhuǎn)換層構(gòu)件時(shí)，不僅需要驗(yàn)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(yīng)提出特殊的嚴(yán)格要求。在高烈度設(shè)防區(qū)，當(dāng)在較高的或者特別不規(guī)則的高層建筑中設(shè)置加強(qiáng)層時(shí)，還宜