文档介绍：浅析高层建筑结构结构设计
摘要:由于建筑工程的蓬勃发展,高层建筑的队伍不断壮大,对于设计的要求也就有所增加。本文从高层建筑的设计特点出发,以高层建筑结构设计理论为基础,得出了高层建筑的设计方法,并将钢结构的应用进行简单的介绍,、筒体、框架等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。由于对于精准的按照三维空间结构来分析高层建筑结构有很大的困难性,而各种实用的分析方法也都需要对计算模型引入不同程度的简化。通过大量数据的运算,我们制定了一些常见的基本假定:小变形假定;弹性假定;计算图形的假定;刚性楼板假定。
在框架-剪力墙结构中,内力与位移计算的方法非常多,但采用连梁连续化假定的比较多。由剪力墙与转角相等的位移或框架水平位移协调条件,可以建立外荷载和位移之间关系的微分方程来求解。因为考虑因素和采用的未知量的不同,各种方法解答的具体形式也就有所不同。对于框架-剪力墙的机算方法,一般都是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法来求解。剪力墙的变形状态与受力特性主要是取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为小开口整体墙、单肢墙、特殊开洞墙、联肢墙等各种类型。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。但不同类型的剪力墙,它们的截面应力分布也就很不相同,在计算内力与位移时就应该采用相应的计算方法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效离散化方法、等效连续化方法和三维空间分析。等效离散化方法是把连续的墙体离散成等效的杆件,这就便于应用适合杆系结构的方法来分析;等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理;而利用三维空间结构来分析筒体结构体系,是目前较为精确的方法,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵位移法。
三、高层建筑中的钢结构体系
在高层住宅中,也广泛应用了钢结构,它的承重结构体系比较多,主要有以下几类:
(1)钢框架剪力墙结构体系。这种体系中一般是在钢框架内采用内埋钢支撑的预制钢筋混凝土墙板或是带竖缝的钢筋混凝土抗震墙板。它可以和室内横隔墙结合布置形成房屋的主要抗侧力构件, 抗侧移刚度大。
(2)钢框架支撑结构体系。这种体系适用于抵抗小震或中震抗侧移刚度,足以承受侧向水平力。这种体系在钢框架中可以连接成支撑芯筒以获得较大的抗侧移刚度。有时还沿房屋进深和纵向布置或者沿房屋进深方向布置钢支撑。
(3)钢混凝土组合结构体系。这种体系采用方钢、钢管或是圆钢管。
(4)空间错列桁架结构体系。这种体系通常为15层--20层,但也曾用到35层--40层的建筑物中。这种体系是由跨度等于房屋总宽度,高度等于楼层高的桁架支撑在房屋外侧的纵列柱上,中间没有柱楼板分别搁置在左右桁架的上弦和下弦上,相邻上下层错列布置。所以它的纵向抗侧移刚度也很大。
四、抗震分析与设计在高层建筑的应用
为了满足地震作用下对结构的功能要求,我们在对高层设计时,有必要计算和研究结构的弹塑性变形能力。现代国内外抗震设计的发展趋势,结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分,根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求来进行设计。
在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种:首先是高度问