高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)體系的選擇,建筑結(jié)構(gòu)論文

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)體系的選擇,建筑結(jié)構(gòu)論文〔2〕為了減少高層建筑的位移,應(yīng)適當(dāng)提高整體剛度,高層建筑控制位移是設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)，直接關(guān)系到高層建筑本身的安全可靠以及寓居的舒適性。為了控制位移，首先要考慮選擇較為合理的構(gòu)造體系，其次還應(yīng)從立面的變化以及平面的體型等多方面來減少高層建筑的側(cè)向位移。為了提高整體構(gòu)造的抗側(cè)移剛度，在布置構(gòu)造之時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮構(gòu)造整體性的加強(qiáng)。為了減小由于基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動(dòng)或平移而導(dǎo)致的構(gòu)造側(cè)移，能夠采取加強(qiáng)相關(guān)構(gòu)建連接、加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性或是加強(qiáng)樓蓋的整體性及其剛度等等方式方法。還要考慮適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)構(gòu)造中較為薄弱的環(huán)節(jié)或是應(yīng)力呈現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)的部位。為了抵抗傾覆力矩，還應(yīng)增加整體構(gòu)造體系的有效寬度。為了到達(dá)減少側(cè)向位移的目的，通常還能夠采取增加構(gòu)造的寬度的辦法，在其他參數(shù)確定的情況下，變形量與B^3成反比例。對(duì)高寬比H/B進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗仆瑯幽軌虻竭_(dá)減少側(cè)向位移的目的?！?〕假如建筑處于地震區(qū)，還應(yīng)考慮地震的影響，使相關(guān)設(shè)計(jì)知足抗震需求。首先應(yīng)使設(shè)計(jì)的各個(gè)構(gòu)造單元的平面形狀盡量到達(dá)規(guī)則而且簡(jiǎn)單，使構(gòu)造的各部分的剛度均勻且較為對(duì)稱。假如是不對(duì)稱且不均勻的復(fù)雜構(gòu)造通常會(huì)增加地震應(yīng)力的復(fù)雜性，使之難以處理或者計(jì)算數(shù)值，還可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或是應(yīng)力集中的現(xiàn)象，使抗震設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜。在設(shè)計(jì)高層建筑中，應(yīng)盡量注意剛度中心的位置，使得地震力作用中心和剛度中心盡量一致，注意偏心距e〔剛度中心與地震力作用中心的距離〕應(yīng)在建筑物邊長(zhǎng)垂直外力作用線5%以內(nèi)。應(yīng)力集中現(xiàn)象多出如今高層建筑的拐角處，故電梯間等應(yīng)盡量避開高層建筑的拐角來設(shè)置。立面的體型應(yīng)減少凹陷或是突出的狀況，這種狀況通常將使剛度在垂直方向上出現(xiàn)突變的情況。經(jīng)過對(duì)震害的分析，能夠總結(jié)出高層建筑的剛度不均勻、平面布置不對(duì)稱、屋頂局部的突出、高低錯(cuò)層連接或是沿垂直高度剛度發(fā)生突變等等情況，都會(huì)在地震時(shí)產(chǎn)生毀壞性較強(qiáng)的震害。還應(yīng)限制高層建筑的平面長(zhǎng)度，保持長(zhǎng)寬比L/B在一定的限度內(nèi)，知足抗震設(shè)計(jì)相關(guān)要求。構(gòu)造采取豎向布置時(shí)能夠減少地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的毀壞，但應(yīng)考慮剛度需對(duì)稱而且均勻。應(yīng)盡量避免出現(xiàn)構(gòu)造不連續(xù)或是剛度突變的情況，避免上部剛度較小，進(jìn)而導(dǎo)致鞭擊情況的出現(xiàn)?！?〕在布置或者處理相關(guān)設(shè)縫〔如伸縮縫、沉降縫以及抗震縫〕的時(shí)候，應(yīng)考慮高層建筑的體型復(fù)雜以及構(gòu)造影響。在很多發(fā)達(dá)國(guó)家的高層相關(guān)縫的設(shè)計(jì)中，一般的做法是超過十層的建筑不設(shè)縫。在兩個(gè)沉降獨(dú)立的單獨(dú)的構(gòu)造之間一般不設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁，這樣的簡(jiǎn)支梁能夠避免兩個(gè)獨(dú)立構(gòu)造的沉降差所引發(fā)的附加應(yīng)力，但在地震應(yīng)力的作用下，兩個(gè)獨(dú)立構(gòu)造將互相產(chǎn)生影響，相互拉扯進(jìn)而引發(fā)簡(jiǎn)支梁的毀壞?！?〕隨著商品房數(shù)量的逐步增加，人口的逐步增加以及人均土地面積的不斷減少，人們對(duì)綠地和活動(dòng)場(chǎng)地的需求越來越高，高層建筑也就越來越多。住宅商品化帶來的影響就是住宅的壽命需求就越來越高，人們往往需求住宅首先要安全可靠。所以在構(gòu)造設(shè)計(jì)的選擇上來講，應(yīng)盡量有利于抗震抗風(fēng)以及其他抗其他不利影響，最大限度的提高高層建筑的耐久性和安全性?！?〕在安全和耐久的基礎(chǔ)上，人們還會(huì)需求寓居的舒適性。高層建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)上，還應(yīng)考慮到舒適的寓居性能，知足人們對(duì)室內(nèi)空間、采光通風(fēng)等各種需求，盡量配合其他專業(yè)，盡可能的避免在住戶的寓居空間中出現(xiàn)梁柱的壓抑或是在分隔墻的材料中選用隔聲性能較差的材料。在選用剪力墻構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量選用大開間的布置。方便暖通的相關(guān)設(shè)備的布置以及其他電氣設(shè)施的設(shè)置?！?〕最后就是在高層建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)中一定要嚴(yán)格認(rèn)真的執(zhí)行相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，避免在使用年限內(nèi)出現(xiàn)構(gòu)造方面的損壞。2高層建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)中構(gòu)造體系的選擇高層建筑的鋼筋混凝土構(gòu)造選擇中一般能夠選擇框架構(gòu)造、剪力墻、框架-剪力墻以及筒體構(gòu)造。2.1框架構(gòu)造體系框架構(gòu)造受風(fēng)力或其他水平力影響下側(cè)向位移能夠分為兩個(gè)部分。第一部分側(cè)向位移主要是梁或者柱在剪力作用下引起的彎曲導(dǎo)致的。梁和柱上通常還設(shè)有反彎曲點(diǎn)，通過這些反彎點(diǎn)，能使構(gòu)造整體變形為剪切變形。剪力的分布為下層框架構(gòu)造大，上層框架架構(gòu)小，層間位移分布與剪力的分布一樣。第二部分側(cè)向位移由柱中的軸向變形引起，而軸向變形是由于框架整體所產(chǎn)生的懸臂作用。由剪切變形引起的第一部分側(cè)向位移較大，框架構(gòu)造的缺陷就在于其變形較大，抵抗側(cè)向位移的剛度較小，導(dǎo)致應(yīng)用框架構(gòu)造體系的高層建筑往往高度有限制。2.2剪力墻構(gòu)造體系剪力墻構(gòu)造，顧名思義是指應(yīng)用高層建筑的墻體來作為豎向承重的構(gòu)造體系，并且還可抵抗水平力作用。剪力墻體系廣泛應(yīng)用在各種10-30層左右的高層建筑中，剪力墻的延性系數(shù)一般在3-5之間。將剪力墻底層作為框架時(shí)，又能夠稱之為框架-剪力墻構(gòu)造體系。2.3框架-剪力墻構(gòu)造體系框架在承受水平力的作用時(shí)通常為剪切變形，而剪力墻則呈現(xiàn)彎曲變形，框架-剪力墻體系就是將框架和剪力墻用樓板進(jìn)行連接，二者變形結(jié)合為彎剪型變形。剪力墻通常承當(dāng)80%以上的水平力作用。在高層建筑整體中，上層由框架抵抗大部分水平力作用，下層由剪力墻抵抗大部分水平力作用，二者結(jié)合提高了高層建筑構(gòu)造整體剛度?？蚣芗袅Φ臉?gòu)造體系還能減少層間的變形量以及定點(diǎn)位移量的減少，能夠提高整體構(gòu)造的剛度?？蚣?剪力墻的構(gòu)造廣泛應(yīng)用于20-40層的高層建筑，十分是塔式建筑。2.4筒體構(gòu)造體系筒體構(gòu)造多應(yīng)用在30-40層的較高層建筑上，筒體構(gòu)造體系的強(qiáng)度和剛度比剪力墻或框架-剪力墻構(gòu)造都要好。筒體構(gòu)造通?？煞譃槿N。2.4.1框筒構(gòu)造?？蛲餐ǔＶ笁w上開洞后構(gòu)成的空腹筒體。開洞之后，柱中的正應(yīng)力分布曲線為拋物線，這是剪力滯后的現(xiàn)象在橫梁變形中的具體表現(xiàn)出，應(yīng)力集中現(xiàn)象出如今角柱中?？蚣苡帜軌蚍譃橐砭壙蚣芎透拱蹇蚣?。翼緣框架在方向上與水平力互相垂直，主要能夠承當(dāng)整體構(gòu)造由于拉壓所引起的軸力，對(duì)傾覆力矩的抵抗力較強(qiáng)，腹板框架與水平力方向一樣，主要承當(dāng)水平方向剪力。筒體構(gòu)造為了保持密排柱和窗裙梁的尺寸，框筒的布置如下：立柱中距一般在1.2-3.0m之間，有需要時(shí)能夠到達(dá)4.5m,橫梁高度一般在0.6-1.2m范圍內(nèi)，寬在0.3-0.5m之間。2.4.2筒中筒構(gòu)造。一般在國(guó)外50層以上的高層建筑中應(yīng)用廣泛，主要由內(nèi)外兩個(gè)筒體結(jié)合而成。內(nèi)筒一般是剪力墻薄壁筒，外筒是框筒〔由密柱組成〕。有較好的抗震、抗風(fēng)性能。2.4.3成束筒構(gòu)造。主要由多個(gè)剪力墻薄壁筒體組合而成，筒體通常都較小，主要應(yīng)用在平面形狀較為復(fù)雜的高層建筑中。3結(jié)束語高層建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)構(gòu)造整體的剛度要求較普通建筑要高，由于層高所帶來的多種因素都要綜合考慮，是一個(gè)復(fù)雜且困難的問題，解決方案較多，通常應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)且最為安全可靠的構(gòu)造體系來抵抗相關(guān)的水平力作用引起的各種變形。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)要注意認(rèn)真根據(jù)設(shè)計(jì)原則和規(guī)范，才能建造出優(yōu)質(zhì)的高層建筑。以下為參考文獻(xiàn)[