大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)模板--淺談高層建筑

1、 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計題目:淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用學(xué)習(xí)中心:漢中奧鵬教育年學(xué)學(xué)指導(dǎo)教師:完成日期:年月日淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要是畢業(yè)論文(設(shè)計的內(nèi)容不加注釋和評論的簡短陳述,具有獨立 個字符的中文摘要。關(guān)鍵詞: 1.1 高層建筑發(fā)展情況 (21.2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用情況 (22 高層建筑中常用結(jié)構(gòu)體系及特點 (32.1 框架結(jié)構(gòu) (32.1.1 特點 (32.1.2 應(yīng)用實例 (42.2 剪力墻結(jié)構(gòu) (42.2.1 特點 (42.2.2 應(yīng)用實例 (52.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu) (52.3.1 特點 (52.3.2 應(yīng)用實例 (62.4 筒體結(jié)構(gòu)

2、(62.4.1 特點 (72.4.2 應(yīng)用實例 (82.5 巨型結(jié)構(gòu) (82.5.1 特點 (82.5.2 應(yīng)用實例 (93 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點 (103.1 水平荷載成為設(shè)計的決定性因素 (103.2 側(cè)移成為設(shè)計的控制指標(biāo) (103.3 軸向變形的影響在設(shè)計中不容忽視 (113.4 延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo) (113.5 動力效應(yīng)大 (113.6 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大 (113.7 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆 (113.8 溫差過大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力及變形大 (124 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時選定結(jié)構(gòu)體系需要注意的問題 (134.1 結(jié)構(gòu)的平面形狀及立面型式 (134.2 結(jié)構(gòu)剛度 (134.3 高寬比限制 (

3、134.4 側(cè)向位移限制 (135 結(jié)論與展望 (14參考文獻(xiàn) (15附錄 (16 注意引言內(nèi)容不要與摘要內(nèi)容雷同。引言,或稱前言,主要闡述立題的背景與問題的提出。諸如本課題所及的國內(nèi)外現(xiàn)狀、理論依據(jù)、研究的意義,并點出自己要研究的主題和本論文要解決的問題等。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用1 緒論1.1 高層建筑發(fā)展情況(隨著科技的進(jìn)步,高強(qiáng)、高性能材料的產(chǎn)生,以及生產(chǎn)力的提高,建筑正朝向更高的方向發(fā)展,人們對高層建筑的需求量越來越大,世界范圍內(nèi)逐漸產(chǎn)生了很多著名的高層、超高層建筑。本節(jié)應(yīng)該概述高層建筑的發(fā)展過程和發(fā)展情況。閱后刪除紅字。1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用情況(相對于低層

4、建筑,高層建筑要求建筑結(jié)構(gòu)具有更好的抗側(cè)力特性,傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足這些要求,因此一些適應(yīng)于建造更高建筑的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運而生。本節(jié)應(yīng)該對適用于高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用情況進(jìn)行概述。閱后刪除紅字。 高層建筑發(fā)展到今天,其結(jié)構(gòu)體系形式繁多,劃分標(biāo)準(zhǔn)也多種多樣。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類標(biāo)準(zhǔn)通常依據(jù)其豎向承重單體和抗側(cè)力單元的類型來劃分,通常分為以下幾種類型。2.1 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱等線型構(gòu)件通過節(jié)點連接在一起構(gòu)成的結(jié)構(gòu),其基本的豎向承重單體和抗側(cè)力單元為梁、柱通過節(jié)點連接形成的框架。框架結(jié)構(gòu)最理想的施工材料是鋼筋混凝土,這是因為鋼筋混凝土節(jié)點具有天然的剛性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系也可以

5、用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中,但鋼筋結(jié)構(gòu)的抗彎節(jié)點處理費用相對較高。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方法的不同,可以分為以下四種。(1梁、板、柱全部現(xiàn)場澆注的現(xiàn)澆框架。(2樓板預(yù)制,梁、柱現(xiàn)場澆注的現(xiàn)澆框架。(3梁、板預(yù)制,柱現(xiàn)場澆注的半裝配式框架。(4梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架。2.1.1 特點1、框架結(jié)構(gòu)的位移特點在水平荷載的作用下,框架結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移,側(cè)移一般由以下兩部分組成:(1由水平力所引起的傾覆力矩,使得框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的整體彎曲變形,即柱子的軸向拉伸和壓縮所引起的側(cè)移;(2由水平力所引起的樓層剪力,使得框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形,即框架整體受剪,層間梁、柱桿件發(fā)生彎曲而引起的水平位移。框架結(jié)構(gòu)

6、屬于柔性結(jié)構(gòu),側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時,其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形,整體彎曲變形的影響很小。2、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部比較空曠而且建筑平面布置靈活,可以做成具有較大空間的會議室、餐廳、辦公室、實驗室等,同時便于門窗的靈活布置,立面也可以處理得富于變化,可以滿足各種不同用途的建筑的需求。3、框架結(jié)構(gòu)的缺點框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面較小,抗側(cè)剛度較小,在強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的整體位移和層間位移都比較大,這對結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是不利的,容易加重震害。框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點內(nèi)力集中,受力非常復(fù)雜,是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的關(guān)鍵部位。另外,由于框架結(jié)構(gòu)的受力特性和抗震性能的限制,使得他的適用高

7、度受到限制,一般不宜超過60m。2.1.2 應(yīng)用實例(此處例舉一到兩個已建成的使用該結(jié)構(gòu)體系的高層建筑實例,對該建筑進(jìn)行簡要介紹,建議圖文并茂,使用合適的圖片。閱后刪除紅字。2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)由墻體承受全部水平作用和豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系成為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。一般情況下,剪力墻結(jié)構(gòu)均做成落地形式,但是由于建筑功能及其他方面的要求,部分剪力墻可能不能落地,如下圖2.1所示,即為此類部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。 圖2.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)立面布置示意圖剪力墻結(jié)構(gòu)按照施工方法的不同,可以分為以下三種:(1剪力墻全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu);(2全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻結(jié)構(gòu);(3部分現(xiàn)澆、部分為預(yù)制裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。2.

8、2.1 特點1、剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移特點在承受水平力作用時,剪力墻相當(dāng)于一根懸臂深梁,其水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成,在高層建筑結(jié)構(gòu)中,框架柱的變形以剪切變形為主,剪力墻的變形以彎曲變形為主,其位移曲線呈彎曲性,特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層的增高而增加。2、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點相比框架結(jié)構(gòu)來說,剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大,整體性好,結(jié)構(gòu)頂點水平位移和層間位移通常較小,經(jīng)過恰當(dāng)設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,結(jié)構(gòu)的用鋼量也較省。3、剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點由于剪力墻結(jié)構(gòu)中采用了一定數(shù)量的墻體用以承擔(dān)全部水平作用和豎向荷載,因此結(jié)構(gòu)的平面布置相對不靈活,結(jié)構(gòu)自重較大。2.2.2 應(yīng)用實例(此處例舉一到兩

9、個已建成的使用該結(jié)構(gòu)體系的高層建筑實例,對該建筑進(jìn)行簡要介紹,建議圖文并茂,使用合適的圖片。閱后刪除紅字。2.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的結(jié)構(gòu)體系,豎向荷載由框架和剪力墻等豎向承重單體共同承擔(dān),水平荷載則主要由剪力墻這一具有較大剛度的抗側(cè)力單元來承擔(dān)。2.3.1 特點1、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移框架-剪力墻結(jié)構(gòu)很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受力性能,它們的協(xié)同工作使各層層間變形趨于均勻,改善了純框架或者純剪力墻結(jié)構(gòu)中上部和下部樓層層間變形相差較大的缺點?？傮w說來,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎-剪型變形:(1下部樓層:剪力墻位移較

10、小,框架位移較大,剪力墻拉著框架,彎曲型變形。(2上部樓層:剪力墻位移較大,框架位移較小,框架拉著剪力墻,剪切型變形。2、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系綜合了框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,并在一定程度上規(guī)避了兩者的缺點,達(dá)到了揚長避短的目的,使得建筑功能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)得比較好。它既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點,又具有較大的剛度和較好的抗震能力。因此,在高層建筑用應(yīng)用非常廣泛,它與框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了目前最常用的三大常規(guī)結(jié)構(gòu)。3、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)布置要點框架剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向抗側(cè)力體系。關(guān)鍵應(yīng)該注意剪力墻的數(shù)量和位置。如果剪力墻布置數(shù)量多,則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大,

11、側(cè)向變形小,布置難度大;如果剪力墻布置的數(shù)量少,則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小,側(cè)向變形大,對框架的抗震要求高。因此在進(jìn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時,對于剪力墻的布置,應(yīng)注意以下一些要求:(1抗震設(shè)計時使各主軸方向側(cè)向剛度接近;(2對稱布置;(3貫穿建筑全高;(4布在周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化處、豎向荷載變化處;(5平面形狀凸凹較大時在突出部位的端部設(shè)置;(6形成翼墻;(7布置3片以上;(8間距不宜過大;(9不宜布置在長框架的兩端。2.3.2 應(yīng)用實例(此處例舉一到兩個已建成的使用該結(jié)構(gòu)體系的高層建筑實例,對該建筑進(jìn)行簡要介紹,建議圖文并茂,使用合適的圖片。閱后刪除紅字。2.4 筒體結(jié)構(gòu)由密柱高梁空

12、間框架或空間剪力墻所組成,在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側(cè)力構(gòu)件稱為筒體(由密柱框架組成的筒體稱為框筒;由剪力墻組成的筒體稱為薄壁筒。由一個或數(shù)個筒體作為主要抗側(cè)力構(gòu)件而形成的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu),它適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。2.4.1 特點筒體結(jié)構(gòu)的類型很多,根據(jù)筒體的布置、組成和數(shù)量等,可以再分為:(1框筒結(jié)構(gòu):框筒結(jié)構(gòu),如下圖2.2所示。筒體通常放在建筑外圍,由間距很密的柱子與截面很高的梁組成,筒體內(nèi)設(shè)置了一些柱子以減小樓板和梁的跨度,這些柱子僅用來承受豎向荷載,不考慮其承受水平荷載。 圖2.2 框筒結(jié)構(gòu)示意圖密柱深梁:實際是一個開了很多很多窗洞的筒體,靠空間受力特

13、性來抵抗水平力。整體像一個懸臂筒體一樣,剛度和承載力很大。水平荷載下樓板只是一個剛性隔板,保證框筒的側(cè)向穩(wěn)定和剛度,有如竹子中的竹節(jié),樓板中的板、梁按承受垂直荷載要求單體設(shè)計。(2筒中筒結(jié)構(gòu):筒中筒結(jié)構(gòu),如下圖2.3所示。一般用實腹筒做內(nèi)筒,框筒或桁架筒做外筒。內(nèi)筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等?？蛲驳膫?cè)向變形以剪切變形為主,內(nèi)筒一般以彎曲變形為主,二者通過樓板聯(lián)系,共同抵抗水平荷載,其協(xié)同工作原理與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似。 圖2.3 筒中筒結(jié)構(gòu)示意圖(3桁架筒結(jié)構(gòu):用稀柱、淺梁和支撐斜桿組成桁架,布置在建筑物周邊,形成桁架筒結(jié)構(gòu)。桁架筒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點是柱距大,支撐斜桿橫跨建筑的一個面的邊長,

14、豎向跨越幾個樓層,形成巨型桁架,4片桁架圍成桁架筒,形成整體懸臂結(jié)構(gòu)。剛度大,比框筒結(jié)構(gòu)更能充分利用材料。(4多筒結(jié)構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu):成束筒是由若干單筒集成一體成束狀,形成空間剛度極大的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。自下而上逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法,使高層建筑結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。但這些逐漸減少的筒體結(jié)構(gòu),應(yīng)對稱于建筑物的平面中心。2.4.2 應(yīng)用實例(此處例舉一到兩個已建成的使用該結(jié)構(gòu)體系的高層建筑實例,對該建筑進(jìn)行簡要介紹,建議圖文并茂,使用合適的圖片。閱后刪除紅字。2.5 巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu),如下圖2.4所示。利用筒體作為柱子,在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型梁相連,筒體和巨型梁即構(gòu)成巨型框架。 圖2.4 巨型框架結(jié)構(gòu)

15、示意圖2.5.1 特點巨型框架具有很大的承載能力和側(cè)向剛度。由于它可以看作是由兩級框架組成,第一級為巨型框架,是承載的主體;第二級是位于巨型框架單元內(nèi)的輔助框架(只承受豎向荷載,也起承載作用。因此,這種結(jié)構(gòu)是具有兩道抗震防線的抗震結(jié)構(gòu),具有良好的抗震性能。2.5.2 應(yīng)用實例(此處例舉一到兩個已建成的使用該結(jié)構(gòu)體系的高層建筑實例,對該建筑進(jìn)行簡要介紹,建議圖文并茂,使用合適的圖片。閱后刪除紅字。 3 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點由于高層建筑的各片豎向平面結(jié)構(gòu)(或稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度、形式并不相同,變形特征也不一樣,導(dǎo)致其不能簡單地像一般房屋那樣由受荷面積和間距對荷載進(jìn)行分配,否則會使抗側(cè)力剛度大的結(jié)構(gòu)

16、分配到的水平力過小。因此,首先需要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點。3.1 水平荷載成為設(shè)計的決定性因素對一般建筑物,其材料用量、造價及結(jié)構(gòu)方案的確定主要由豎向荷載控制,而在高層建筑結(jié)構(gòu)中,高寬比增大,水平荷載(包括風(fēng)力和地震力產(chǎn)生的側(cè)移和內(nèi)力所占比重增大,成為確定結(jié)構(gòu)方案、材料用量和造價的決定因素。其根本原因就是側(cè)移和內(nèi)力隨高度的增加而迅速增長。例如一豎向懸臂桿件在豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力僅與高度成正比,但在水平荷載作用下的彎矩和側(cè)移卻分別與高度呈二次方和四次方的曲線關(guān)系。H 內(nèi)力或位 移4H 2f H =(f H =(圖3.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度的關(guān)系因此,當(dāng)建筑物達(dá)到一定高度或?qū)訑?shù)之后,內(nèi)力和位

17、移均急劇增加。如圖3.1所示,除了軸向力N 與高度成正比外,彎矩M 與位移都呈指數(shù)曲線上升,因此,隨著高度的增加,水平荷載將成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素,結(jié)構(gòu)側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制目標(biāo)。3.2 側(cè)移成為設(shè)計的控制指標(biāo)在高層建筑結(jié)構(gòu)中,除了像多層和低層房屋一樣進(jìn)行強(qiáng)度計算外,還必須控制其側(cè)移的大小,以保證高層建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度,避免側(cè)移過大。(1結(jié)構(gòu)頂點的側(cè)移t u 與結(jié)構(gòu)高度H 的四次方成正比(2結(jié)構(gòu)的側(cè)移與結(jié)構(gòu)的使用功能和安全有著密切的關(guān)系;過大側(cè)移會使人產(chǎn)生不安全感;過大側(cè)移會使填充墻和主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或損壞,影響正常使用;因P-效應(yīng)而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力,甚至破壞。3.3 軸向變形的影

18、響在設(shè)計中不容忽視在一般房屋結(jié)構(gòu)分析中,通常只考慮構(gòu)件彎曲變形的影響,而忽略構(gòu)件軸向變形和剪切變形的影響,因為一般來說其構(gòu)件的軸力和剪力產(chǎn)生的影響很小。而對于高層建筑結(jié)構(gòu),由于層數(shù)多、高度高,軸力很大,從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著,中部構(gòu)件與邊部、角部構(gòu)件的軸向變形差別大,對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配的影響大,因而構(gòu)件中的軸向變形影響必須加以考慮;(1豎向荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)軸向變形對其內(nèi)力及變形的影響;(2水平荷載的影響水平荷載作用下,使豎向結(jié)構(gòu)體系一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向壓縮,另一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向拉伸,從而產(chǎn)生整體水平側(cè)移。3.4 延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)相對于低層建筑而言,高層建筑更柔一些,在地震作用下的變形

19、更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取適當(dāng)?shù)拇胧?來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。(1延性表示構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后,具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。(2結(jié)構(gòu)的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小,即決于結(jié)構(gòu)延性的大小。(3為了保證結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能,除承載力、剛度外,還需要有較好的延性。可通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計,采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施來保證。3.5 動力效應(yīng)大結(jié)構(gòu)本身的特點不同,如結(jié)構(gòu)的類型與形式,結(jié)構(gòu)的高度與高寬比,自振周期與材料的阻尼比等的不同,結(jié)構(gòu)受到地震作用或風(fēng)荷載作用時,產(chǎn)生的動力效應(yīng)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的正常使用,甚至造成房屋的破壞。3.6 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、