浅析高层建筑结构设计 new 3200字_工学.doc

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1、浅析高层建筑结构设计new.3200字摘要：本文围绕高层建筑结构，总结了高层建筑结构设计的特点，提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法，简单阐述了高层建筑结构设计应注意的问题。关键词：高层建筑结构，结构体系，剪力墙，高层建筑结构设计问题一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占一有更重要的位置，不同结构体系的选择，右•接关系到建筑建设的各项事宜等。其主要特点有：（一）水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构屮，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑屮，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起肴决定性作用

2、。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件屮所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑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屮所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而冇较大的变化。（二）侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计屮的关键凶素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△二qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位

3、移的迅速增大，在设计屮不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度,否则会产生以下情况：1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。2.使居住人员感到不适或惊慌。：3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。4.使主体结构构件出现大裂缝，其至损坏。（三）抗震设计要求更高有抗農设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。（四）轴向变形不容忽视采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑

4、屮，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，屮柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的羌异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁巾间支廉沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨屮正弯矩值和端支座负弯矩值增大。二、高层建筑的结构体系（一）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T作的结构体系。衣体系中框架体系主耍承受垂育荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪世。剪力墙

5、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能建高度要大于框架体系。（二）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。在剪力墻体系屮，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部比较高，有一定的延性，传力肓接均匀，鹤体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架一剪力墙体系。三、高层建筑结构分析（一）.高层建筑结构分析的基本假定1.弹性假定。目前T•程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性

6、的计算方法。在垂宜荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基木符合结构的实际工作状况。但是在遭受地農或强台风作用时，往往会产生较大的位移，进入到弹槊性工作阶段。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T作状态的，应按弹數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木假定。但有不少人对几何非线性问题&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的比值A/H>1/500时，P—A效应的影响就不能忽视了。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瓯内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。一般来

7、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，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或是层数校少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。4.计算图形的假定。高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种：①一维协同分析。②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个白由度，按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节