高层民用建筑结构设计研究.pdf

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1、-__j-__．．C=了同层民用建筑结构设计研究何中亚摘要：高层民用建筑是建筑行业一个重要的发展方向，经历了几十年的发展，其发展前景依然宽广。本文围绕高层民用建筑结构，对高层民用建筑结构设计的特点进行了总结，并且提出了高层民用建筑结构各种体系相对应的分析方法及计算假定。在实际高层民用建筑结构设计的过程中具有一定参考价值。关键词：高层民用建筑结构；结构体系；剪力墙；结构分析’引言高层建筑指的是超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24，6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英

2、国，把等于或大于24．3m得建筑视为高层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的其他民用建筑为高层建筑。随着科学技术的发展和时代的进步，越来越多的高层建筑相继出现。国外比较著名的有纽约帝国大厦和世贸大楼，国内有上海金茂大厦和上海环球金融中心。高层民用建筑是高层建筑之中一个非常重要的组成部分，其占地面积小，是房地产业主要投资的领域之一。但是如果高层民用建筑结构设计不合理，不仅会造成大量浪费，更重要的是留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。1高层民用建筑结构

3、设计特点1．1水平荷载成为设计的决定因素高层民用建筑结构整体可以近似的看作悬臂梁。楼房自重和楼面荷载作用在结构上所引起的轴力和弯矩的数值与楼房高度的呈线性关系；而水平荷载作用在结构上时，产生的倾覆力矩和轴力与楼房高度的平方成正比；对一具体高层建筑来说，竖向的荷载大体不变，水平荷载主要有风荷载和地震作用等，这些荷载容易造成建筑结构的失稳，是设计过程中必须要考虑的因素。1．2轴向变形在设计过程中不容忽视高层建筑中，竖向的荷载包含建筑自重以及楼层载重等，其数值很大，在结构中会引起较大的轴向变形，轴向变形会使高层

4、民用建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化；连续梁中间支座处负弯矩值会减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值会增大；构件在竖向的荷载作用下会产生塑性变形，因此在设计过程中要充分考虑到够简单竖向荷载的影响，从而对配筋进行合理设计。1．3侧移成为设计的控制指标较低楼房一般可不考虑结构侧移，但在高层民用建筑结构设计中，结构侧移已成为至关重要的因素。在水平荷载作用下，随着楼房高度增加，结构侧移变形迅速增大，为了维持结构的稳定性，侧移变形应当被维持在一定的范围之内。1．4结构延性是设计过程中的重要指标在地震等自然灾害作用

5、下，为防止高层建筑结构出现倒塌等重大破坏，要求高层结构在进入塑性变形阶段以后，仍应具有变形能力。为了保证结构的安全性及可靠性，需要在结构的设计过程中采取相应措施，以提高结构的延性，使建筑结构安全可靠。2高层民用建筑结构的布置原则与要求2．1结构平面布置结构平面形状的设计应力求简单、规则、对称，尽量使结构的质心与刚心重合。偏心结构会产生扭转效应，过大的扭转效应会增加端部构件位移，从而产生应力集中甚至破坏。对于结构扭转是否过大，有两种方法可以判定：一种是概念设计方法，通过控制结构平面规则性，近似计算刚心、质心

6、及偏心距，尽量使结构质心和刚心重合。另一种方法是比值法，楼层最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)的比值；如果比值超过1．2，就可以认为结构扭转不规则，如有条件可调整结构平面布置，应使比值小于1．5，否则应调整结构平面布置(哪图1)。高层建筑应采用规则的结构布置，如果由于建筑的要求与使用功能限制，结构的平面布置严重不规则时，应当将其划分成若干比较规则、简单的独立结构单元。对于活跃地震区的抗震建筑物，结构的简单、规则、对称的原则就显得尤为重要。2．2结构竖向布置结构竖向布置的最基

7、本原则是均匀、规则。均匀是指结构的上下体型、承载力、刚度以及质量分布均匀，同时它们的变化也应当均匀。就结构的刚度来说，一般结构应当设计成下大上小，从下而上逐渐减小。如果设计不合理造成结构下层冈《度小，将会使变从第30层跑至9第l层，用33min。如果是一名身体素质一般的人或老人、小孩，则所需的时间肯定会更多。这样我们就可以知道，在高于50。的建筑中，遇到火险，人们能跑到楼外逃生的可能性就很渺小。4．3设计规范的操作和管理高层民用建筑物安全性的结构设计规范有两种形式：①推荐性的；②强制性的。发达国家的规范多

8、采用推荐性的，但结构工程变化多端，规范不可能取代设计人员所必需的理论知识和经验判断，规范对设计人员只起指导帮助作用，设计人员必须承担设计的全部责任。我国采用的设计规范不是推荐性的，而是强制性的，是设计人员必须遵守的法律，如违反，一切后果由设计人员自负，不过有时建筑物出现了事故，设计人员也可凭规范推卸责任。这样就导致了许多人成为了漏网之鱼。但强制性规范也有不足之处，就是不能灵活地适应设计中遇到的各种情况，难以照顾到设计者可能遇到