高层结构中结构布置的原则及要求.pdf

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1、高层结构中结构布置的原则及要求张毅(四川建筑职业技术学院成都校区，四川成都610081)摘要：平立面规则性是高层建筑结构抗震设计的一个控制指标。结构平面不对称、不规则、不连续容易导致结构扭转破坏，甚至引起整体结构连续倒塌。随着建筑功能技术要求的发展变化提高，使得部分高层建筑平面不规则。本文提出了进一步优化高层结构平面、立面布置的具体措施及结构布置的抗震要求，为结构设计、相关施工人员提供参考。关键词：高层结构；平面布置；立面布置；构造要求中图分类号：TU972+4文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)01—008

2、5—02高层结构中，平面、立面的布置原则为简单、规则、对称，避免平面和立面都采用复杂形状，对抗风、抗震都有利。结构的不规则程度主要根据体型、刚度、质量及承载力在平面和立面的分布等情况综合判别。1结构平面布置应符合下列要求平面形状的选择极大地影响结构的内力和变形。(1)在高层建筑的一个独立结构单元内，平面应简单、规则，承载力和刚度均匀对称、尽量使质心和刚心重合，减少偏心，偏心大的结构扭转效应大，会加大结构端部构件的应力，导致应力集中。(2)平面长度不宜过长，平面过于狭长的建筑地震时两端的地震波输入有相位差，因而会产生不规则振动，

3、造成较大震害。突出部分长度不宜过大。图l有突出部分的抗震不利建筑平面(3)不宜采用角部重叠的平面或细腰平面。这种结构在凹角部分应力集中，容易开裂破坏，应采取加大楼板厚度，增加板内配筋，不设置楼电梯间等措施。囱2抗震不利的建筑平面(4)高层建筑结构高度越大，风荷载越来越成为主要荷载，平面宜选用风压较小的形状。对抗风有利的平面形状是如圆形、正多边形、椭圆、鼓形的凸平面。对抗风不利的是凹凸较多的复杂平面，如V形、Y形、H形、弧形等平面。沿海地区的高层、超高层，对风荷载不利的平面形状要谨慎。同时应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响。(

4、5)楼面削弱过大对高层结构十分不利，如楼板凹人较大、楼板有较大开洞等。楼电梯间因各楼层间无楼板支撑，相当于楼板开大洞。井字平面形状的建筑，外伸长度较大，楼电梯间又使楼板受到较大削弱，对抗震极为不利。开大洞时，洞口尺寸宜≤1／2楼面宽度；开洞总面积宜≤30％楼板面积；扣除凹入或洞口后的最小宽度宜I>5m，且开洞后每边楼板净宽度宜i>2m。当楼板有较大削弱时，应采取以下加强措施：加厚洞口附近楼板，提高配筋率，采用双层双向配筋；洞口边缘设置边梁、暗梁；洞口角部配斜向钢筋；外伸段凹槽处设连接梁或连接板。‘’(6)．筒体结构采用正多边形

5、、圆形、矩形和等边三角形时，对称轴尽可能多设，采用矩形平面时，L／B≤2。2结构的竖向布置应符合下列要求(1)为保证建筑物在水平荷载作用下不倾覆，保证建筑物的整体稳定性，高层结构的H／B不宜过大。(2)结构的承载力和刚度自下而上宜逐渐减小，变化宜均匀、连续，避免突变。承载力和刚度突变的楼层，可能因为层间变形过大而形成软弱层或因形成塑性铰层而成为薄弱层，使地震力集中，层间位移过大，从而使突变处发生严重破坏甚至倒塌。A级高度高层建筑受剪承载力宜≥上一层受剪承载力的80％，应≥上一层受剪承载力的65％，而B级应≥上～层受剪承载力的7

6、5％。建筑物刚度突变造成地震时因局部动力反应特大而发生破坏。设计时沿竖向因荷载减小而改变截面尺寸和混凝土强度等级，这种改变使结构的刚度发生变化应自下而上递减。从施工角度来说，改变的次数越少越好，从受荷角度来说，改变次数太少越容易使刚度发生突变，所以竖向的变化一般综合考虑不超过4次为好，每次改变，梁、柱尺寸一般减少100mm～150mm，墙厚减少50mm，混凝土减少一个强度等级。尺寸减少与强度降低最好错开楼层，避免同层、同时改变。(3)竖向刚度的改变还可能有以下两个原因。①抗侧力结构(框架、剪力墙、筒体等)突然改变布置。为保证结

7、构竖向的规则性，竖向抗侧力构件宜上下连续贯通’，若不能连续贯通，应按部分框肢剪力墙结构体系、框肢核心筒结构体系及复杂体系的特殊要求进行处理；②结构竖向体型突变：结构的竖向布置应尽量避免过大外挑造成“头重脚轻”，此时扭转效应明显加强，竖向地震震害明显加强，减小结构的扭转效应可限制结构在考虑偶然偏心影响龇∞斗llI斗!Q；笠彳旦堡重型地堡墨：选差垫丝塑丛主翌望盔三墨下的扭转位移比和限制结构的扭转周期比；内收不宜过多、过急，收进尺寸应限制，局部立面收进尺寸≤该方向尺寸的25％；楼层刚度≥相邻上层刚度的70％或相邻上三层平均刚度的80

8、％，且连续三层总刚度的降低不超过50％，力求竖向刚度和承载力的均匀渐变，避免产生应力集中。∥勿∥乃钐底层或底部若干层取消部分剪力墙或柱子∥钐∥勿钐中间部分楼层因功能取消部分剪力墙∥钐∥乃钐顶层设置大房间取消部分剪力墙或内柱图3抗侧力结构改变布置(4)楼电梯间这种刚度很大的井筒