巨型結(jié)構(gòu)體系分析

巨型結(jié)構(gòu)的概念以單獨(dú)樓層作為基本結(jié)構(gòu)單元的格局,有著其它結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到的很多優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著建筑功能趨向于多樣化和綜合化發(fā)展，世界高層建筑發(fā)展的趨勢(shì)是竟相推出高度超過(guò)500m的超高層建筑和滿足一些特殊功能的高層建筑的巨型結(jié)構(gòu)。對(duì)于建造500m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(dān)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。巨型結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性巨型結(jié)構(gòu)傳力明確給主結(jié)構(gòu)，傳力路線非常明確。巨型結(jié)構(gòu)體系整體性能好在高層建筑結(jié)構(gòu)中,抗側(cè)力體系的抗側(cè)能力強(qiáng)弱是衡量結(jié)構(gòu)體系是否經(jīng)濟(jì)有效的尺度。巨型結(jié)構(gòu)的大梁作為剛臂,使得整個(gè)結(jié)構(gòu)具有極其良好的整體性,可有效地控制側(cè)移。同時(shí)也可在不規(guī)則的建筑中采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)單元組成規(guī)則的巨型結(jié)構(gòu)。抗震巨型梁具有強(qiáng)大的豎向剛度，能充分協(xié)調(diào)各外柱的軸向變形。巨型結(jié)構(gòu)能滿足建筑功能的要巨型結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)使得建筑需要與結(jié)構(gòu)布置不再矛盾,沿豎向每個(gè)大層中的次結(jié)構(gòu)可以自由布置,同時(shí)并不會(huì)造成結(jié)構(gòu)上的不利,也易做到節(jié)能和減少風(fēng)力。巨型結(jié)構(gòu)可將多種結(jié)構(gòu)形式及不同材料進(jìn)行組合由于巨型結(jié)構(gòu)體系的主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)可以采用不同的材料和體系,因此體系可以有不同的變化和組合。例如,主體結(jié)構(gòu)可采用高強(qiáng)材料,次結(jié)構(gòu)采用普通材料等。巨型結(jié)構(gòu)體系施工速度快巨型結(jié)構(gòu)體系可先施工主結(jié)構(gòu),待主結(jié)構(gòu)完成后分開各個(gè)工作面同時(shí)施工次結(jié)構(gòu),這樣可大大加快施工進(jìn)度。巨型結(jié)構(gòu)體系可節(jié)約材料,降低造價(jià)巨型結(jié)構(gòu)體系中,雖然主結(jié)構(gòu)的截面尺寸大,材料用量也大,但量大面廣的次結(jié)構(gòu)只承受有限幾層豎向荷載的作用,故其截面尺寸比一般超高層建筑小得多,對(duì)材料性能要求也較低，從總體上說(shuō)可節(jié)約材料和降低造價(jià)[2]。綜上可知,巨型結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)是必然的,它給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的靈活性。.巨型建筑結(jié)構(gòu)體系形式巨型結(jié)構(gòu)體系一般可按其主要抗側(cè)力體系的不同而分類[3]。巨型桁架體系高層建筑為加強(qiáng)抗扭剛度,抗推構(gòu)件正在從中心布置轉(zhuǎn)向沿房屋周邊布置;為提高抗側(cè)力體系的效率,立體構(gòu)件取代了平面構(gòu)件;同時(shí)為防止豎向構(gòu)件出現(xiàn)過(guò)大拉力,應(yīng)使抗側(cè)力構(gòu)件與承重構(gòu)件合而為一?？蛲搀w系既是這樣的結(jié)構(gòu),但是外圈框筒由于使用要求,立面開洞率又不可能太小,這將導(dǎo)致強(qiáng)烈的剪力滯后效應(yīng),使它不可能成沿外框筒的4鋼一混凝土混合結(jié)構(gòu)[4]。巨型框架結(jié)構(gòu)體系巨型框架是將框架體系設(shè)計(jì)為主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu),主框架可以形象地比喻為按比例放大的框架,其中巨型柱的尺寸很大,有時(shí)可超過(guò)一個(gè)普通框架的柱距,形式上可是布置在房屋的四角和周邊;巨型梁采用高度在一層左右的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁或平面(空間)格構(gòu)式桁架,一般每隔3～15充當(dāng)剛臂,把兩邊的大柱連在一起組成一個(gè)整體巨型框架,共同抵抗水平荷載作用,的出現(xiàn)使得建筑需要與結(jié)構(gòu)布置不再矛盾,隔若干層設(shè)置的大梁自然地充當(dāng)轉(zhuǎn)換層們的各種需要[5]。巨型懸掛結(jié)構(gòu)體系圖4DIB-200智能大廈巨型懸掛結(jié)構(gòu)次框架不是由下部大梁來(lái)承擔(dān)，而是通過(guò)鋼吊桿懸掛在上部主框架大梁上。鋼吊桿由于只受拉力。桿件穩(wěn)定要求容易滿足，因此強(qiáng)度可以充分用。懸掛體系通常只有主構(gòu)件落地，可以實(shí)現(xiàn)底部全開敞空?qǐng)D4DIB-200智能大廈間。巨型分離式結(jié)構(gòu)體系[6]日本擬建的動(dòng)力智能大廈(DIB一200)，高800m上200層，地下7層，總建筑面積150萬(wàn)rn2，由1250m50層1～100層設(shè)4101～15p層設(shè)3200層設(shè)1個(gè)柱，每50動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步削弱地震反應(yīng)。巨型結(jié)構(gòu)體系存在的問(wèn)題[7]當(dāng)巨型結(jié)構(gòu)越來(lái)越成為建筑師青睞的對(duì)象時(shí)，人們往往易忽視巨型結(jié)構(gòu)自身存在的問(wèn)題。受和影響鳥類飛行。方法是否有效。關(guān)于巨型結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型建立和結(jié)構(gòu)分析方法的研究，是一個(gè)迫切的課題。受到計(jì)算機(jī)容量和運(yùn)算速度的限制，有限元法無(wú)法正常進(jìn)行空間彈塑性分析。無(wú)法合理確定結(jié)構(gòu)剛度。與國(guó)外超高層建筑相比,我國(guó)的設(shè)計(jì)方案偏于剛性,發(fā)展趨勢(shì)巨型結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)和發(fā)展不漢滿足了建筑師把建筑直立云霄的夢(mèng)想，更大程度上解決了人口增長(zhǎng)迅速，城市用地緊張的問(wèn)題，適應(yīng)了現(xiàn)代建筑發(fā)展的新需求，將成為21功能多樣的綜合性方向發(fā)展，超高層將是未來(lái)研究的主題，而巨型結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)體系，是超高層發(fā)展的需要。參考文獻(xiàn)[D],1998.[M]版社,1996.[M]中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，29(4A)：8l～87.[M,l999.遺ft,幸ft．cfL[M].,1994.H.Mohamad,S.Tong.ThePetronasTwinTowersMalaysia[J]StructuralEngineeringInternational,1997,31(3):153-156.附：本課程學(xué)習(xí)心得：本課程并沒有系統(tǒng)地、深入地講解相關(guān)專業(yè)知識(shí)，但我通過(guò)這門課程，對(duì)土建各專業(yè)有了一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，了解了一些相關(guān)的知識(shí)，對(duì)今后的學(xué)習(xí)甚至工作有一定的指導(dǎo)作用。通過(guò)上課學(xué)習(xí)的