对高层建筑结构体系若干问题的探讨论文.doc

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1、对高层建筑结构体系若干问题的探讨王以涛宁夏轻工业设计研究院宁夏银川750001摘耍：FT前，随着高层建筑不断增多，高层建筑的结构烈式也越來越复杂，本文就高层建筑结构体系中的若十问题进行了讨论。关键词：高层建筑；结构体系；设计中图分类号：TU355文献标识码：A文章编号：2095-2104(2012)高层建筑的高度和数量，从一个侧而反映一个国家科学技术水平和经济发展程度，但对丁高层建筑亦应适当控制，随着层数和建筑高度增加，利用结构空间作用，乂发展了框架简体结构、简中简结构、多简结构和巨型结构等多种结构体系。高层建筑结构的承载能力

2、、侧移刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其釆用结构体系有着密切关系。不同结构体系，适用丁不同层数、高度和功能的建筑。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，往往需耍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，便形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系屮框架体系主耍承受垂直荷载，剪力墙主耍承受水平剪力。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设萱，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

3、的水平剪力显著降低H内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架一剪力墙体系的能建高度要人于框架体系。1.2剪力墙体系当受力主体结构全部由平而剪力墙构件组成时，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,具位移曲线呈弯曲型。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，能建高度大丁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筒体体系，包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多朿筒等多种型式。筒体是一种空

4、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I韦I成的三维竖向结构单体，空腹筒是由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，往往应用丁大跨度、大空间或超高层建筑。2.高层建筑结构设计内容2.1水平荷载一方而，因为楼房自重和楼而使用荷载在竖构件屮所引起的轴力和弯矩的数值，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，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上

5、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负弯矩值减小，跨中正弯矩Z和端支座负弯矩值增人；还会对预制构件的下料长度产牛影响，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，会得岀偏于不安全的结果。采用框架体系和框架剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴向压力往往大于边柱的铀向压力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴

6、向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较人的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。故在高层建筑设计中，轴向变形不能不考虑。2.3侧移与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼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人，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度Z内。在高层建筑结构设计中，不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗倒移刚度，以保证结构在水平荷载作用下所产生的侧移限制在一定范围内。侧移是高层建

7、筑的要害问题，Z所以要控制结构侧移，其主要原因有:2.3.1侧移过大，使建筑物内的人在心理上产生不适应，控制结构侧移是保证建筑物止常使用的需耍。2.3.2侧移过大，使建筑物内的填充墙、建筑装饰和电梯轨道等服务设施产生裂缝、变形，甚至损坏。2.3.3侧移过人，将导致结构开裂或损坏，进而危及结构正常使用和耐久性，实际上控制结构构件裂缝就是限制结构侧移。2.3.4地震对建筑物的破坏程度，主耍取决丁结构侧移大小，如杲结构变形能力不足以抵御地震输入能量对结构变形的要求，结构则会发生倒塌。2.概念设计概念设计是指一些难以做岀精确力学分析或

8、在规范中难以具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，做出判断，以便采取相应措施。概念设计带有一定经验性。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定假定条件下进行的。尽管分析的于段不断提高，分析的原理不断完善，但是由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本