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  • 1 # 使用者1740050079327

      目前國內高層建築的四大結構體系:框架結構、剪力牆結構、框架剪力牆結構和筒體結構。

      高層建築結構體系設計特點分別是:

      (一)水平力是設計主要因素

      在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建築中,儘管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建築自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建築高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是與建築高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建築來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

      (二)側移成為控指標

      與低層或多層建築不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建築高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大,與建築高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。

      另外,高層建築隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建築形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠的強度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內,否則會產生以下情況:

      1.因側移產生較大的附加內力,尤其是豎向構件,當側向位移增大時,偏心加劇,當產生的附加內力值超過一定數值時,將會導致房屋側塌。

      2.使居住人員感到不適或驚慌。

      3.使填充牆或建築裝飾開裂或損壞,使機電裝置管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常執行。

      4.使主體結構構件出現大裂縫,甚至損壞。

      (三)抗震設計要求更高

      有抗震設防的高層建築結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震效能,做到小震不壞、大震不倒。

      (四)減輕高層建築自重比多層建築更為重要

      高層建築減輕自重比多層建築更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數,這在軟弱土層有突出的經濟效益。

      地震效應與建築的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建築重量大了,不僅作用於結構上的地震剪力大,還由於重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構件產生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。

      (五)軸向變形不容忽視

      採用框架體系和框架——剪力牆體系的高層建築中,框架中柱的軸壓應力往往大於邊柱的軸壓應力,中柱的軸向壓縮變形大於邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時,此種軸向變形的差異將會達到較大的數值,其後果相當於連續梁中間支座沉陷,從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

      (六)概念設計與理論計算同樣重要

      抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建築結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的,儘管分析手段不斷提高,分析的原則不斷完善,但由於地震作用的複雜性和不確定性,地基土影響的複雜性和結構體系本身的複雜性,可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多,尤其是當結構進入彈塑性階段之後,會出現構件區域性開裂甚至破壞,這時結構已很難用常規的計算原理去進行分析。實踐表明,在設計中把握好高層建築的概念設計也是很重要的。

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