【正文】 結(jié)構(gòu)體系。 五 、 學(xué)習(xí)方法 第一章 結(jié)構(gòu)體系及布置 高層建筑的受力特點(diǎn) 內(nèi)力及位移 當(dāng)建筑物高度增加時(shí) ， 水平荷載對結(jié)構(gòu)的作用將愈來愈大 。 鋼結(jié)構(gòu)高層興建 三 、 高層出現(xiàn)的原因 ∶ 十八世紀(jì)末的產(chǎn)業(yè)革命帶來了生產(chǎn)力發(fā)展與經(jīng)濟(jì)繁榮 。 國內(nèi)高層的特點(diǎn) ∶ 層數(shù)增多 ， 高度加大 。 英 、法兩國高層建筑占城市建筑的 40%左右 。 鋼筋砼造價(jià)低 、 材料來源豐富 ， 便于作成各種形狀 ,結(jié)構(gòu)剛度大 ,耐火性能好 .缺點(diǎn)自重大 ?，F(xiàn)在，高層建筑的發(fā)展已成為歷史的必然和時(shí)代的潮流。 在豎向布置上 ，一方面豎向體型趨于多變 ， 階梯形內(nèi)收 、 上部樓層外挑 突出的建筑物增多；另一方面 ， 高低不等的組合體型更廣泛地得到應(yīng)用 。 近幾十年來 ， 科學(xué)技術(shù)的飛躍使高層建筑的實(shí)現(xiàn)具備了必要條件 ， 提供了多種輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料， 新型結(jié)構(gòu)方式 ， 與水暖 、 電梯 、 空調(diào) 、 供電 、 自控等現(xiàn)代設(shè)施 、 先進(jìn)的施工技術(shù)及機(jī)械設(shè)備 ， 特別計(jì)算機(jī)應(yīng)用于設(shè)計(jì)中 。 在高層建筑中 ， 結(jié)構(gòu)要使用更多的材料來抵抗水平力 ,抗側(cè)力成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題 。 根據(jù)使用要求和建筑布置確定的柱網(wǎng)和層高來布置梁和柱 。 圖 15 為了滿足地震區(qū)住宅建筑需要底層商店或旅館中底層需設(shè)置大的公用房間的要求 ， 可作成部分剪力墻框支、 部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu) 。 在建筑布置上 ， 常利用筒體作電梯間、 樓梯間和豎向管道的通道 。 F、 剪力墻應(yīng)貫通全高 ,使結(jié)構(gòu)上下剛度連貫而均勻 . 四 、 筒中筒結(jié)構(gòu)體系 筒體的基本形式有三種 ∶ 實(shí)腹筒 、 框筒及桁架筒 。 建筑平面以接近方形為好 ， 長寬比不應(yīng)大于 2。 一、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的選擇 不同的結(jié)構(gòu)體系所具有的強(qiáng)度和剛度是不一樣的，因而它們適用的高度也不同。 框— 剪結(jié)構(gòu)底層布置靈活 ， 但客房露出梁柱 ， 建筑上難以處理 。 2普通樓面 6M以內(nèi) ， 預(yù)應(yīng)力砼樓面可達(dá) 9M。 二 、 結(jié)構(gòu)平面形狀 一般建筑物分為板式和塔式兩大類 。一是設(shè)置防震縫 ， 將房屋劃分成簡單規(guī)則的形狀 ，使每一部分成為獨(dú)立的抗震單元 。 要采取措施減少溫度收縮應(yīng)力， 而不用設(shè)伸縮縫的辦法 。 無要求時(shí) ，可采用筏基 。 抗 — 采用剛性很大的基礎(chǔ) ， 用基礎(chǔ)本身的剛度來抵抗沉降差 。 上面兩種都是極端的處理方法 ， 目前采用調(diào)整各部分沉降差 ， 在施工過程中留臨時(shí)的后澆段 。 四 、 風(fēng)壓高度變化系數(shù) μZ 在 10M以上 ， 隨著高度增加 ， 風(fēng)速加快 ， 風(fēng)壓值也就加大 。 ziz HH???? ??? 1圖 22 表 23 七 、 總體風(fēng)荷載與局部風(fēng)荷載 總體效應(yīng)是指作用在建筑物上的全部風(fēng)荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力及位移 。 局部向上體型系數(shù)用 2。 樓板在其自身平面內(nèi)剛度很大 ， 可視為剛度無限大的平板 。 2 為主要承重框架沿房屋縱向布置 ， 樓板支撐在縱向框架的主梁上 ， 沿橫墻設(shè)置聯(lián)系梁 。 第一節(jié) 豎向荷載作用下的近似計(jì)算 分層計(jì)算法 一 、 豎向荷載包括的內(nèi)容 ∶ 豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重 、 使用活荷 、 雪荷載以及施工檢修荷載等 。 除底層柱底為固定端外 ， 其余各柱端為彈性固定端 。 這況使計(jì)算大為簡化 ，而其誤差一般不超過 5%。 修正后的柱側(cè)移剛度用 D表示 ， 故稱為 D值法 。 上下梁剛度變化時(shí)的反彎點(diǎn)高度比修正值 當(dāng) 時(shí) ， 令 ， 反彎點(diǎn)上移 ， 取正值； 當(dāng) 時(shí) ， 令 ， 反彎點(diǎn)下移 ， 取負(fù)值 。 框架的側(cè)移包括兩部分 ∶ 一是頂層最大側(cè)移 ， 若過大將會影響結(jié)構(gòu)和使用 。 圖 41 剪力墻有效翼緣寬度按剪力墻凈距 、 翼緣厚度 、 門窗洞凈跨計(jì)算取較小值 。 000 AAAAdq??????????njjnjiiqhhJJ11qqqeq AHJEJEJ291 ???eqEJHV 306011??eqEJHV 3031??(倒三角分布荷載 ) (均布荷載 ) (頂部集中荷載 ) 第三節(jié) 雙肢墻的計(jì)算 一 、 連續(xù)化方法的定義 在多數(shù)建筑中 ， 門窗洞口在剪力墻中排列都很整齊 ， 剪力墻可劃分為許多墻肢和連梁 ， 將連梁看成墻肢間的連桿 ， 并將它們沿墻高離散成均勻分布的連續(xù)連桿 ， 用微分方程求解 ， 這種方法稱為連續(xù)化方法 ， 又稱為連續(xù)連桿法 。2139。032121021???????? xJhaxAA AAVxcJJcb???左邊 20212210223212020212239。221239。39。 ??00)(221039。 ???iiiAGHJE??/22γ是考慮墻肢剪切變形影響的剪切參數(shù) 。 )//231(1/,/10??????????iiiiiiAAJJAANSZZJJZJJ? 定義 是指洞口總立面面積雖然超過了墻總立面面積的 16%， 但洞口仍較小 ， 能滿足以下兩個(gè)基本條件的剪力墻 。 將水平荷載按剛度分配到各個(gè)墻肢 ， 第 I個(gè)墻肢的基底剪力為 將 按原來的荷載分布形式作用在每個(gè)獨(dú)立墻肢上 ， 并按懸臂墻計(jì)算墻肢截面彎矩及剪力 。 39。2139。12239。 ????shh ?39。 框架以剪切型為主 ， 剪力墻以彎曲型為主 ， 在同一結(jié)構(gòu)中 ， 通過樓板把兩者聯(lián)系在一起 。 圖 52 剛結(jié)體系 通過聯(lián)系梁 ， 連桿與剪力墻相連端為剛結(jié)， 與框架相連端為鉸結(jié) 。 基本思路 把框架 — 剪力墻體系的計(jì)算 ， 轉(zhuǎn)化為彈性地基梁的計(jì)算 ， 通過解微分方程求出剪力墻的位移曲線 ， 然后利用下述的微分關(guān)系求出剪力墻的內(nèi)力和荷載 ∶ )(,)(,443322wwwwPdxdVdxydJEPVdxdMdxydJEVdxydJEM????????第三節(jié) 鉸結(jié)體系協(xié)同工作計(jì)算 一 、 總剪力墻及總框架剛度的計(jì)算 框架高大于 50米或者高寬比大于 4， 考慮軸向變形 。 當(dāng)樓層較高時(shí) ， 誤差不大 。 另外 ， 二者分擔(dān) 圖 51 荷載的比例上 、 下是變化的 。0ba MM ?sshhMMsshhMMbacbca 1,1 ????要使兩框架受力后轉(zhuǎn)角相等 ， 圖 A不考慮剛域時(shí)剛度為 ， 圖 B為 biaiMdxydEkMdxydEk??2239。2139。1239。 2,1baballba??????1)(39。 剛域長度的取法 梁剛域長度 = 或 = 柱剛域長度 = 或 = 4/1 lz hh ? 4/2 lz hh ?4/1 zl hh ? 4/2 zl hh ?圖 425 圖 424 二 、 壁式框架受力分析 壁式框架與普通框架的差別 A、 剛域的存在； B、 桿件截面較寬 ， 剪切變形的影響不宜忽略 。 二 、 小開口整體墻的計(jì)算公式 內(nèi)力和應(yīng)力的分布特點(diǎn) A、 墻肢中大部分層都沒有反彎點(diǎn)； B、 截面上正應(yīng)力分布接近直線分布 。 JJTTJJJJJJscJJscscJJJsccAAAcAAAAAAAcAAAcAAAAcAyAxAyAAcAxAAcAAAAAA???????????????????????????????????22121212121212121221212212121222121222212221222121121222)21(22)(2)()(4)(4)(422???????第四節(jié) 多肢墻的計(jì)算 一 、 多肢墻與雙肢墻計(jì)算的不同點(diǎn) 多肢墻中共有 K+1個(gè)墻肢 。 剪力最大 (也是彎矩最大 )的連梁不在底層 ， 它的位置及大小將隨 α的值改變 。2210)()()()()()(HmdHyddxydxmHmHddydxdyxmVxxmHx????????????????代入 (3)式 2239。39。3212022122130239。39。 ) 圖 46 三 、 內(nèi)力計(jì)算 求解內(nèi)力的基本方法是力法 。 因此 ， 總水平荷載將按各片剪力墻的剛度大小分配 。 因此必須對這兩部分側(cè)移加以限制 。 時(shí) ， 為負(fù)值 ， 反彎點(diǎn)向下移 。 由結(jié)點(diǎn) A的平衡條件 ， ????????????????????cbbccbbcbbAEccACbbAGccABAEACAGABKKKKKKKKKKMKKMKKMKKMaMMMM2)2(12)2(66)2(2)(6)32(26)2(2)(6)32(2)(043433344??????????????????????????0?? AM(ｂ ) ，得， 同理 ， 0?? BM?? ccbb kkkk 2)2( 21 ???cbbbbcbbccKkkkkkdkKKKKK2)(22222444321??????????????????得 , (ｂ )+(ｃ )，得 當(dāng)桿端有相對位移 δ， 且兩端有轉(zhuǎn)角 θ時(shí) ， 由轉(zhuǎn)角位移方程 ， 得 )(12)(612 2 ????? ?????? hKhih KV cccAB(ｅ ) 把 (ｄ )代入 (ｅ )，得 kkhKVDkkhKkkhKVcABccAB?????????????21221221222?????表 31 當(dāng)框架橫梁的線剛度為無窮大 ， 即 ， 則 α=1。 二 、 反彎點(diǎn)法的內(nèi)容 反彎點(diǎn)高度 Y的確定 對上部各層柱 ， 反彎點(diǎn)在柱中央 。 將每個(gè)單層框架的計(jì)算結(jié)果按相應(yīng)部分迭加起來便得到原框架的計(jì)算結(jié)果 (即柱的彎矩取相鄰兩個(gè)單元中同一柱對應(yīng)彎矩之和 ， 而梁的彎矩直接采用。 內(nèi)容 ∶ 按上述假定 ， 計(jì)算時(shí)可將各層梁及其上、 下柱所組成的框架作為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算單元分層計(jì)算 ， 其中柱上 、 下柱端固定 。 層間凈空利用好 ， 有利于集中通風(fēng)管道通過 , 工藝布置較靈活 ， 但橫向剛度差 。 在上述假定下 ， 內(nèi)力分析時(shí)要解決兩個(gè)問題 ∶ 水平荷載在各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的分配 。 在高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中 ， 應(yīng)考慮下列問題 ∶ 保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度 ， 能可靠地承受風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力； 結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度 ， 控制高層建筑在水平荷載下的位移 ，