淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用1資料-資料下載頁
2025-06-17 18:15本頁面
【正文】 合考慮使用要求、建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工等因素后確定。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，保證結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)合理等要求比一般多層建筑更為突出，因此宜盡量采用簡單規(guī)則的平面，立面型式也應(yīng)避免過多外挑內(nèi)收。目前有一些高層建筑的平面形狀過于復(fù)雜，凹角很多，對(duì)抗震是不利的，特別是一些工程采用了收腰的平面，在平面的狹窄部位，地震時(shí)容易破壞，所以在方案選擇階段宜盡量調(diào)整，加大寬度、加厚樓板。再如近年建成的同濟(jì)大學(xué)圖書館等，這類懸掛結(jié)構(gòu)只有中央電梯井落地，樓面全部懸挑，從整體上看時(shí)豎向懸臂結(jié)構(gòu)，缺少第二道防線，所以在抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜慎重采用。為了建筑外形的標(biāo)新立異而以結(jié)構(gòu)抗震和安全隱患為代價(jià)是得不償失的。 結(jié)構(gòu)剛度高層建筑的抗側(cè)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大影響，應(yīng)設(shè)計(jì)得剛些還是柔些，不同的設(shè)計(jì)有不同的做法，因此各結(jié)構(gòu)物的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差較大。據(jù)調(diào)查，目前的高層建筑大多數(shù)都設(shè)計(jì)得比較剛，特別是高層住宅，主要表現(xiàn)在剪力墻較多，而且墻普遍較厚，有些建筑只有十幾層，墻厚達(dá)400 mm500 mm左右，比較浪費(fèi)，計(jì)算的最大相對(duì)側(cè)移值只有1/300001/50000，甚至更小，對(duì)于土質(zhì)較好，基巖埋深較淺的地區(qū)，地基的特征周期值較小，而高層建筑大多數(shù)采用樁基，持力層多落在中、微風(fēng)化巖上，所以建議高層建筑的抗側(cè)剛度一般可以設(shè)計(jì)得柔些，可以以結(jié)構(gòu)的極限變形能力(保守的也可按規(guī)范的位移限制)作為控制值。在滿足變形限值的前提下，結(jié)構(gòu)剛度盡可能設(shè)計(jì)得小些，這樣，既降低地震作用，也使場地土與建筑物發(fā)生共振的可能性減小，而且又達(dá)到了經(jīng)濟(jì)目的。 高寬比限制《鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ91)中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比H/B進(jìn)行限值的目的是為了保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和不傾覆。一般而言，隨著建筑物高度的增加，傾覆力矩也將迅速增大，高寬比大的結(jié)構(gòu)其安全性和經(jīng)濟(jì)性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。但目前高寬比限值中考慮的因素過于簡單。首先，結(jié)構(gòu)的抗傾覆性與基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)寬度及基礎(chǔ)形式等有很大的關(guān)系?；A(chǔ)埋的越深、基礎(chǔ)寬度越大，結(jié)構(gòu)抗傾覆能力就越大，高寬比控制就可以稍大一些。有樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，其抗傾覆能力比天然地基的抗傾覆能力好，所以高寬比控制也可以大些。其次，上部結(jié)構(gòu)的剛度分布不同，結(jié)構(gòu)整體性也不同，若上部結(jié)構(gòu)通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能保證結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度，以使結(jié)構(gòu)在地震作用下和風(fēng)振作用下都不會(huì)有過大的動(dòng)力反應(yīng)，高寬比控制也可以大些。比高層建筑更細(xì)柔的高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)并不采用H/B來控制，而是通過計(jì)算確定附加彎矩等不利因素從而采用相應(yīng)的措施，安全性同樣能得到保證。因此，可以通過合理的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來考慮結(jié)構(gòu)整體性和抗傾覆性的要求，適當(dāng)突破高寬比限值。 側(cè)向位移限制高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移隨著高度的增長而迅速變大，為防止位移過大，規(guī)范對(duì)頂點(diǎn)位移和層間位移都作了一定的限制?？刂祈旤c(diǎn)位移u/H的主要目的是保證居住、工作的人有舒適感和防止房屋在罕遇地震時(shí)倒塌，但人的舒適感主要與結(jié)構(gòu)的自振周期和頂點(diǎn)的加速度有關(guān)，而與頂點(diǎn)位移并沒有十分直接的關(guān)系，所以用控制u/H來保證人的舒適度根據(jù)并不充分。另外u/H較大的結(jié)構(gòu)只是可能會(huì)倒塌，而結(jié)構(gòu)遭遇到強(qiáng)烈地震時(shí)能保證不倒塌的關(guān)鍵，是結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有足夠的變形能力和耗能能力，如采用一些減振、隔振裝置，關(guān)鍵部位用鋼骨混凝土等。使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，控制房屋在罕遇地震時(shí)倒塌與否的條件是結(jié)構(gòu)極限變形能力而不是u/H限值。另外，為使結(jié)構(gòu)具有較好的防倒塌能力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮P△效應(yīng)?？刂茖娱g位移△u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂和損壞，但目前的限值中沒有明確△u的定義，上下兩層的水平位移差與層轉(zhuǎn)角的含義又不同，下層轉(zhuǎn)動(dòng)引起的上層剛性位移對(duì)構(gòu)件內(nèi)力并不產(chǎn)生影響，彎曲產(chǎn)生的變形和剪切產(chǎn)生的變形對(duì)構(gòu)件內(nèi)力的影響也是不一樣的。因此，雖然△u/h有限值要求，但不同的算法所得的數(shù)值有時(shí)會(huì)相差幾倍，所以△u/h實(shí)際上失去了指導(dǎo)意義。另外，衡量填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂的損壞與否，用△u/h來控制也不是最妥當(dāng)，如非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間是剛性連接，則應(yīng)主要看其主拉應(yīng)力是否超出材料的開裂強(qiáng)度和破壞強(qiáng)度。若非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)是柔性連接且連接材料具有較好的變形能力，則△u/h超出限值也并不會(huì)破壞。 5 結(jié)論與展望 隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求越來越高。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作，對(duì)于建筑的設(shè)計(jì)有著非常重要的作用和意義。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)的過程中，不僅要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，嚴(yán)格執(zhí)行新規(guī)范中相應(yīng)的構(gòu)造要求，還要結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系選型分析，并要制定多種方案進(jìn)行比較分析，只有這樣才能提高設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性。 參考文獻(xiàn)[1] 張慶風(fēng)，張小玲等．鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)．中國建筑工業(yè)出版社，2003．11(l).[2] 劉錫良．國外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用概況．浙江建筑，2001．02[3] 張慶風(fēng)，張小玲等．鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)．中國建筑工業(yè)出版社，2003．11(3)[4] 金磊．鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國發(fā)展看好．中國建材報(bào)，2002．O1[5] 薛發(fā)．國外低層鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展概況．工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2004．04[6] 張慶風(fēng)，張小玲等．鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)．中國建筑工業(yè)出版社，2003．11(3)[7] 張慶風(fēng)，張小玲等．鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)和施工技術(shù)．中國建筑工業(yè)出版社，2003．11(2)[8] 陸燁，李國強(qiáng)．日本產(chǎn)業(yè)化高層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系．建筑技術(shù)及設(shè)計(jì)，2005．05:8287[9] 李國強(qiáng)，劉昭如等．上海市工程建設(shè)規(guī)范一多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程(討論稿)[10] 李國強(qiáng)，劉昭如等．上海市工程建設(shè)規(guī)范一多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程(討論稿)[11] 李國強(qiáng)，劉昭如等．節(jié)能省地型住宅設(shè)計(jì)競賽一山東省萊蕪市御龍灣花園住宅小區(qū)l商住樓設(shè)計(jì)．2006．0719
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