高層建筑結(jié)構(gòu)設計[精品資料]

高層建筑結(jié)構(gòu)設計 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術(shù)論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習報告 單位總結(jié) 摘要：高層建筑越來越普遍和常見，本文簡要介紹了結(jié)構(gòu)的設計過程結(jié)構(gòu)設計、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)抗震設計等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；結(jié)構(gòu)抗震 TU97A 1、結(jié)構(gòu)抗震設計的基本原則 1.1 結(jié)構(gòu)的簡單性 結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在抗震作 用下具有直接和明確的傳力途徑，結(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力和位移分析以及限制薄弱部位出現(xiàn)都易于把握，對結(jié)構(gòu)抗震性能的估計也比較可靠。 1.2 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性 1.2.1 沿建筑物豎向 建筑造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻，避免剛度、承載能力和傳力途徑的突變 以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位，這些部分將產(chǎn)生過大的應力集中或過大的變形。容易導致結(jié)構(gòu)過早的倒塌。 1.2.2 建筑平面比較規(guī)則。 平面內(nèi)結(jié)構(gòu)布置比較均勻，使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直 接的途徑傳遞并使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。建筑平面規(guī)則，結(jié)構(gòu)布置均勻，有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過早破壞和倒塌，使地震作用能在各子結(jié)構(gòu)之間重分布，增加結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)量，發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)耗散地震能量的作用。 1.3 結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力 1.3.1 水平地震作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通?？墒菇Y(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)承載力及延性的綜合反映。 1.3.2 結(jié)構(gòu)剛度選擇時，雖可考慮場地特 征，選擇結(jié)構(gòu)剛度，以減少地震作用效應，但也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大。 1.3.3 結(jié)構(gòu)除需要滿足水平方向的剛度和抗震能力外，還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力。現(xiàn)有的抗震設計計算中不考慮地震地面運動的扭轉(zhuǎn)分量。在概念設計中應注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力。 1.4 結(jié)構(gòu)的整體性 1.4.1 在建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到了非常重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要使這些子結(jié)構(gòu)能夠協(xié)同承受地震力，特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu) 布置不均勻或布置復雜或各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和抗力，并與豎向各子結(jié)構(gòu)有效連接，當結(jié)構(gòu)空曠，平面狹長或平面凹凸不規(guī)則，或樓蓋開大洞口時，更應特別注意。設計中不能誤以為，在多遇地震作用計算中考慮了樓板平面內(nèi)彈性變形影響后 就可削弱樓蓋體系。 1.4.2 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的整體性尤其是高層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的整體性以及基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的可靠連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保證。 2、結(jié)構(gòu)總體布置原則 2.1 安全，合 理而經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)設計必須注重概念設計方法。 #160； 2.2 概念設計：是指一些難以精確作出力學分析或者在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題，必須由工程師運用 “ 概念 ” 進行分析，作出判斷，以便采取措施。 #160； 2.3 建筑高度：高層建筑結(jié)構(gòu)應根據(jù) 房屋高度、 高寬比、 抗震類別、 抗震設防烈度、 場地類別、 結(jié)構(gòu)材料和施工條件等因素。 #160； 3、參數(shù)在高層結(jié)構(gòu)中設計中的應用 高層的合理性、安全性很大一部分取決于高層結(jié)構(gòu)中參數(shù)的選取。所以，各參數(shù)的選擇合理性能夠 很大的提高提升控制整體的效率。同時，也能夠有效的使結(jié)構(gòu)設計達到安全、經(jīng)濟、合理的效果。 3.1 軸壓比：控制結(jié)構(gòu)的軸壓比，從而達到結(jié)構(gòu)延展性的要求。在特殊情況下，會出現(xiàn)不滿足規(guī)范要求的狀況，此時，可以通過增加墻、柱橫面的面積或者增加墻、柱的混凝土強度的方法來合理調(diào)節(jié)。 3.2 剪重比：最小水平地震剪力是各樓層必須控制的，確保在安全的情況下增加其結(jié)構(gòu)的周期長度。在小于或者同規(guī)范的限制額度相差較大時，可以增強縱向結(jié)構(gòu)部件，增強墻、柱的豎向構(gòu)件的延展程度來合理分配。 3.3 剛重比：建筑結(jié) 構(gòu)中要規(guī)范上限，此舉主要用于重力荷載，在水平位移作用產(chǎn)生下引起二階效應能否被忽略。當與最小限制值出現(xiàn)出入時?？梢栽黾踊蛘邷p少橫豎向構(gòu)件，加強墻、柱等縱向建筑結(jié)構(gòu)的剛度來整合。 3.4 層間位移角：限制建筑結(jié)構(gòu)在合理使用中的水平位移，能夠有效保證高層結(jié)構(gòu)應該必備的合理剛度需求。避免在施工或者居住過程中出現(xiàn)過大的位移，而影響了整個建筑構(gòu)件的完整性和安全性。當出現(xiàn)與規(guī)范限制有出入時，應該采取轉(zhuǎn)變平面結(jié)構(gòu)布置、縮小建筑剛心與質(zhì)心的偏心距等措施，將錯誤改正至規(guī)范限制內(nèi)。 3.5 周期比：在建筑結(jié)構(gòu)中， 建筑的抗扭曲、抗扭剛度應該有意識增強。采取有針對性的方法增強其抗度。盡最大可能減小結(jié)構(gòu)扭曲造成的嚴重問題。不符合規(guī)范限制時，施工單位要通過也只能通過更改結(jié)構(gòu)布局，來進一步增加結(jié)構(gòu)的剛度。 3.6 剛度比：建筑結(jié)構(gòu)中，很重要的一部分便是剛度比?？刂苿偠缺?，主要是為了限制結(jié)構(gòu)縱向的布置不規(guī)律性。結(jié)構(gòu)沿豎向變型或者扭曲，形成薄弱層，是我們必須要盡量出現(xiàn)的嚴重問題。與限制額度出現(xiàn)差值時，可增強剛度，或者削減剛度來進行針對性的彈性調(diào)整。 4、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系 4.1 框架結(jié)構(gòu)體系：當采用梁 、柱組成的結(jié)構(gòu)體系為豎向承重結(jié)構(gòu)，并承受水平荷載時。（橫向、豎向、雙向承重）。有點：平面布置靈活，立面也可以變化。 #160； 4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系：用墻體來承受荷載和側(cè)向力，有點：墻體截面大，整體性好，抗側(cè)移剛度大，抗震性能較強，同時墻體也可以作為圍護結(jié)構(gòu)和房間的分隔構(gòu)件。缺點：受樓板的跨度的限制，一般為 3 8M，間距小，平面布置不靈活，結(jié)構(gòu)自重大不適宜建造公共建筑。 #160； 4.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系：框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻和框架組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中大部分的水平方向的 荷載是由剪力墻來承擔的，豎向的荷載是由框架來承擔的，二者都受到力的作用，分工合理。剪力墻應該均勻的布置在建筑物的周邊、電梯間的附近、平面形狀變化較大以及豎向的荷載很重的部位。因為該結(jié)構(gòu)是以框架結(jié)構(gòu)為主的，剪力墻結(jié)構(gòu)為輔助，所以說，此結(jié)構(gòu)體系適合用于 25 層以下的建筑物，并且最高的也應該小于 30 層。 4.4 筒體結(jié)構(gòu)體系：筒體結(jié)構(gòu)由框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來。筒體結(jié)構(gòu)是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，多用 于寫字樓建筑。筒體結(jié)構(gòu)布置復雜，空間作用顯著。對稱筒體結(jié)構(gòu)可等效為平面框架進行近似分析。 #160； #160； 4.5 巨型結(jié)構(gòu)體系：巨型結(jié)構(gòu)由幾個大型結(jié)構(gòu)單元所組成的主結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)單元組成的次結(jié)構(gòu)共同工作，形成具有更大的整體穩(wěn)定性和更高效能的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，對于建造500以上的超高層建筑，是最合適的結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)中，主結(jié)構(gòu)承擔了絕大部分外力，次結(jié)構(gòu)只是協(xié)助主框架抵抗外載。由于次結(jié)構(gòu)的柱距小、荷載小，因而其梁、柱斷面可以做得很小，有利于樓面的合理使用。 5、結(jié)構(gòu)的設計過 程 結(jié)構(gòu)的設計過程結(jié)構(gòu)設計的階段大體可以分為三個階段，結(jié)構(gòu)方案階段，結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設計階段。 5.1 方案階段的內(nèi)容為：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設防烈度，工程地質(zhì)勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式（例如，磚混結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式）。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。 5.2 結(jié)構(gòu)計算階段的內(nèi)容為：首先，荷載的計算。荷 載包括外部荷載（例如，風荷載，雪荷載，施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等）和內(nèi)部荷載（例如，結(jié)構(gòu)的自重荷載，使用荷載，裝修荷載等等）上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次，構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值，構(gòu)造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。再次，內(nèi)力的計算，根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力及拉力等等。最后，構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu) 件的要求和限制（比如，軸壓比，剪跨比，跨高比，裂縫和撓度等等）來復核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。 6、結(jié)語 一是結(jié)構(gòu)方案要根據(jù)建筑使用功能、房屋高度、地理環(huán)境、施工技術(shù)條件和材料供應情況、有無抗震設防等選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。二是抗震房屋應設計成具有高延性的耗能結(jié)構(gòu)并具有多道防線，地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響，地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的可能性，各類結(jié)構(gòu)材料的特性及其受溫度變化的影響，非結(jié)構(gòu)性部件對主體結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生的有利和不利影響， 要協(xié)調(diào)布置，并保證與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造的可靠性。 參考文獻： #160； 1魏仁杰論工程抗震設防標準 2張吉人 .建筑結(jié)構(gòu)設計施工質(zhì)量控制 M.中國建筑工業(yè)出版社 .2006.9. #160； 3沈蒲生 .樓蓋結(jié)構(gòu)設計原理 M.科學出版社 .2003.12. #160； 閱讀相關(guān)文檔 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