高层建筑结构位移控制的可靠性分析.pdf

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1、圃高层建筑结构位移控制的可靠性分析陈磊枣庄市建筑设计研究院摘要：阐释了国际上已制定的技术准则对高层建筑结构位移进行控制的规范要求，表达了高层建筑发生的顶点位移、层间位移差别以及发生在各层之闰位移等各个因素闰的彼此作用关系。尤其是说明了层问位移差和承力层之闻位移性质的差别。基于此，联系相关科研过程和工程项目设计实践，针对高层建筑结构位移允许的限度给出了部分个人见解，以供工程技术准则的修订和完善过程或进行建筑工程设计时借鉴。关键词：高层建筑；结构位移；控制措施；可靠性分析由于负载规则对高层建筑因承受自然风载荷而发生位移这一情况并未给出全面、清晰的安全

2、理论，所以，探讨承受风荷载情况下高层构筑物的结构位移对安全可靠性能的影响，对高层、矗立构筑物构架抗风强度设计及抗风振设计有着相当重要的意义。1高屡建筑承受的风荷载特征施加在高耸建筑物结构上的风荷载一般可划分为两种作用形式，均衡风压及波动分压。均衡风压w；能够当做静态的随时变化数据对待，设定均衡风压w。=∞。状态下的波动风压W。(tu。)即属于处在持续变化的状态之下，其对高层建筑物构架可发挥出因时而变的动力作用。在现阶段，同步顾及均衡风压及波动风压变化历程的高层建筑构架稳定水平分析，在大部分情况下，均为首先核算出在设定W。=u；状态下，高层结构在总

3、风压W(tu。)作用下的动力稳定程度P。(u。)，尔后依照全概率运算公式计算出高层建筑结构的稳定程度参数P。。‰=n⋯”√虬J(1虬式中pu。(6J,。)是平均风压w。的概率密度函数。本计算方法必须对均衡风压w。的一组样本数值来计算条件可靠程度P。(u。)(动力稳定程度)，在工程实践中使用相当麻烦。基于此，国家颁发的建筑结构实用准则仅提供了均衡风压的概率排列情况；在具体工程应用的载荷标准中，首先依照设计规定期限中的最高承受风压确定周期性波动风压下的高层建筑构架最高动力效果平均值，这种效应等同于一个同等效果的静风荷载的效果，尔后，把此种同等效应的静

4、风载荷和最高基准风压条件下的均衡风压之和当做高层构架设计的风力荷载数值。确切地说，高层建筑构架的抗风稳定性分析可以认为是动力稳定性评估，在此理论方面国际上已研究并总结出相当量的较为完整的学术成果，然而，联系到具体应用过程，有必要把动力稳定性评估大致地转换成静态力稳定性评估的过程。高层建筑构架在现实风荷载(涵盖均衡风压及周期性波动风压以及它的静、动状况下的随机反应)情况下的稳定性评估，能够依照一致的规范性指标在“静态风压排布模型状态下利用静态力稳定程度分析手段实旋n3。2结构顶点位移的运算流程和位移限定规则2．1位移运算流程2．1．1简化流程一座高

5、层构筑物就好比一个矗起的嵌状固定于地基的开孔上，且带有横肋骨的大型空间结构式“悬臂横梁”，通常所言高层构筑物框架的抵抗侧倾刚度性能幔3，即为此”悬臂横梁“承担水平方向荷载的抗衡弯曲刚度。很明显，生活中的高层建筑构架是不可能用一个竖直放置的悬臂梁就可代表其复杂程度的，然而，由整体控制的过程来讲，将现实的高层建筑构架仿效成一个垂直放置的“悬臂横梁”的方式是比较恰当及有实际效果的。进行刚度参数的运算时，可进行如下设定：(1)水平方向风荷载的施加过程顺构筑物的纵向排布成倒三角形形态；(2)遵照弹性学说及手段；(3)不考虑扭转作用和构架抵抗扭转的刚度数值。

6、基于此，纵向“悬臂横粱”顶点弯曲侧移U_为：U，。=ll掰760E1=kT(1)式中k为构架的总刚度参数：T为构架基底整体水平风力基准参数值：7'=∑¨^毋(2)·!式中，h、是楼层节点部位上下各半层范围之内层高之总和，B是构架水平方向宽程，u，顺高度方向持续高变的风荷载基准数值，依照荷载准则进行核算∞1。2．1．2随机振动规律遵循随机振动规则，针对对等截面无扭转类型构架，根据振型分解程序能够获取高层建筑构架水平位移U：￡√”J：，u+毛v，毕虬：“‰(3)式中，l，是脉动增加系数，u。是构架体形系数，巾，是振动系数，l。是构架迎风面宽程，u。是

7、基准风压参数，nl是构架单位高程的重量，m．是构架首个振动脉波频率，V。和V：各是脉动型波动风及均衡风吹动下对等截面构架的首波振型作用参数H1。2．2顶点位移限值基准在高层建筑结构设计中，因为几个重要的原因使侧向刚度成为主要考虑因素。就极限状态而论，必须限制水平位移，防止由于重力产生二阶P～A效应致使建筑物突然坍塌。表1是我国规程JGJ3—9l给出的高度在180m以下的钢筋混凝土高层建筑在水平风荷载标准值作用下顶点弹性水平位移和层间最大相对水平位移的限制条件。3结构顶点位移的概率分布及统计参数为简化计算，设结构水平宽度不变，则结构顶点位移UⅢ在年

8、最大风压w0。作用下的计算公式为：4高层建筑的适宜自振周期及稳定性高层建筑的适宜刚度(总体刚度)的定量表达是要求有它适宜的自振周期T。当