高层建筑结构设计及特点探究.pdf

《高层建筑结构设计及特点探究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、【文章编号】1673—0038(2013)09—0027-02高层建筑结构设计及特点探究殷良友(信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司IgtJIl省"成都610000)摘要：随着我国城市经济建设的快速发展，人们生活水平的提高，无论是普通住宅还是高档公寓、大型写字楼，其建筑高度越来越高，本文笔者对高层建筑结构进行了简要的分析以及提出了各种体系相应的设计方法，以达到设计要求。仅供参考。关键词：高层建筑；结构设计；剪力墙框架1高层建筑的结构体系1．1框架一剪力墙体系当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成

2、了框架～剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够的刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直荷载，剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架一剪力墙体系的允许建造高度要大于纯框架体系。1．2剪力墙体系当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系

3、，允许建造高度大于框架或框架一剪力墙体系。1．3筒体体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种形式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是有密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑，建造高度远远大于框架、框架一剪力墙及剪力墙体系。2高层建筑结构设计特点2．1水平荷载成为决定因素①因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的

4、数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比：②对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。2．2轴向变形不容忽视高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安

5、全的结果。2．3侧移成为控制指标与多低层楼房不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。2．4结构延性是重要设计指标相对于多低层楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。3高层建筑结构分析3．1高层建筑结构分析的基本假定高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、简体等)通过水平构件(梁、板)连接构成的大型空间结构体系，要完全精确

6、地按照三维空间结构进行分析是十分困难的，各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化，下面是常见的一此基本假定：(1)弹性假定：目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法．在垂直荷载或水平荷载作用下，结构通常处于弹性工作阶段，与这一假定基本符合的结构往往会产生较大位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的，应按弹塑性动力分析方法进行设计。(2)小变形假定：小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定，但有不少人对几何非线性问题(P一△效应)进行了一些研究，一般认为，当顶点水平位移△与建筑物高度H的比

7、值△／I-I>111500时，P-△效应的影响就不能忽视了。·27·规划与设计I村固冀商2013年3月(3)刚性楼板假定：许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用实腹薄壁杆件理论计算简体结构提供了条件。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是对于复杂楼板的结构工程，楼板面内变形对结构底部和顶部各层内力和位移的影响较大，不能简单地采用刚性楼板假定。(4)计算图形的假定，高层建筑结构体系整体分析采用的计