高层建筑结构设计[精品资料]

高层建筑结构设计 -精品资料 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘要：高层建筑越来越普遍和常见，本文简要介绍了结构的设计过程结构设计、高层建筑的结构体系、结构抗震设计等内容。 关键词：高层建筑；结构设计；结构抗震 TU97A 1、结构抗震设计的基本原则 1.1 结构的简单性 结构简单是指结构在抗震作 用下具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较可靠。 1.2 结构的规则性和均匀性 1.2.1 沿建筑物竖向 建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载能力和传力途径的突变 以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位，这些部分将产生过大的应力集中或过大的变形。容易导致结构过早的倒塌。 1.2.2 建筑平面比较规则。 平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直 接的途径传递并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。建筑平面规则，结构布置均匀，有利于防止薄弱的子结构过早破坏和倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，增加结构的自由度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用。 1.3 结构的刚度和抗震能力 1.3.1 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力则是结构承载力及延性的综合反映。 1.3.2 结构刚度选择时，虽可考虑场地特 征，选择结构刚度，以减少地震作用效应，但也要注意控制结构变形的增大。 1.3.3 结构除需要满足水平方向的刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量。在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。 1.4 结构的整体性 1.4.1 在建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到了非常重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要使这些子结构能够协同承受地震力，特别是当竖向抗侧力子结构 布置不均匀或布置复杂或各抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使各抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和抗力，并与竖向各子结构有效连接，当结构空旷，平面狭长或平面凹凸不规则，或楼盖开大洞口时，更应特别注意。设计中不能误以为，在多遇地震作用计算中考虑了楼板平面内弹性变形影响后 就可削弱楼盖体系。 1.4.2 结构基础的整体性尤其是高层结构基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结构整体性的重要保证。 2、结构总体布置原则 2.1 安全，合 理而经济的结构设计必须注重概念设计方法。 #160； 2.2 概念设计：是指一些难以精确作出力学分析或者在规范中难以具体规定的问题，必须由工程师运用 “ 概念 ” 进行分析，作出判断，以便采取措施。 #160； 2.3 建筑高度：高层建筑结构应根据 房屋高度、 高宽比、 抗震类别、 抗震设防烈度、 场地类别、 结构材料和施工条件等因素。 #160； 3、参数在高层结构中设计中的应用 高层的合理性、安全性很大一部分取决于高层结构中参数的选取。所以，各参数的选择合理性能够 很大的提高提升控制整体的效率。同时，也能够有效的使结构设计达到安全、经济、合理的效果。 3.1 轴压比：控制结构的轴压比，从而达到结构延展性的要求。在特殊情况下，会出现不满足规范要求的状况，此时，可以通过增加墙、柱横面的面积或者增加墙、柱的混凝土强度的方法来合理调节。 3.2 剪重比：最小水平地震剪力是各楼层必须控制的，确保在安全的情况下增加其结构的周期长度。在小于或者同规范的限制额度相差较大时，可以增强纵向结构部件，增强墙、柱的竖向构件的延展程度来合理分配。 3.3 刚重比：建筑结 构中要规范上限，此举主要用于重力荷载，在水平位移作用产生下引起二阶效应能否被忽略。当与最小限制值出现出入时。可以增加或者减少横竖向构件，加强墙、柱等纵向建筑结构的刚度来整合。 3.4 层间位移角：限制建筑结构在合理使用中的水平位移，能够有效保证高层结构应该必备的合理刚度需求。避免在施工或者居住过程中出现过大的位移，而影响了整个建筑构件的完整性和安全性。当出现与规范限制有出入时，应该采取转变平面结构布置、缩小建筑刚心与质心的偏心距等措施，将错误改正至规范限制内。 3.5 周期比：在建筑结构中， 建筑的抗扭曲、抗扭刚度应该有意识增强。采取有针对性的方法增强其抗度。尽最大可能减小结构扭曲造成的严重问题。不符合规范限制时，施工单位要通过也只能通过更改结构布局，来进一步增加结构的刚度。 3.6 刚度比：建筑结构中，很重要的一部分便是刚度比。控制刚度比，主要是为了限制结构纵向的布置不规律性。结构沿竖向变型或者扭曲，形成薄弱层，是我们必须要尽量出现的严重问题。与限制额度出现差值时，可增强刚度，或者削减刚度来进行针对性的弹性调整。 4、高层建筑结构的体系 4.1 框架结构体系：当采用梁 、柱组成的结构体系为竖向承重结构，并承受水平荷载时。（横向、竖向、双向承重）。有点：平面布置灵活，立面也可以变化。 #160； 4.2 剪力墙结构体系：用墙体来承受荷载和侧向力，有点：墙体截面大，整体性好，抗侧移刚度大，抗震性能较强，同时墙体也可以作为围护结构和房间的分隔构件。缺点：受楼板的跨度的限制，一般为 3 8M，间距小，平面布置不灵活，结构自重大不适宜建造公共建筑。 #160； 4.3 框架剪力墙结构体系：框架剪力墙结构是由剪力墙和框架组合而成的结构体系。其中大部分的水平方向的 荷载是由剪力墙来承担的，竖向的荷载是由框架来承担的，二者都受到力的作用，分工合理。剪力墙应该均匀的布置在建筑物的周边、电梯间的附近、平面形状变化较大以及竖向的荷载很重的部位。因为该结构是以框架结构为主的，剪力墙结构为辅助，所以说，此结构体系适合用于 25 层以下的建筑物，并且最高的也应该小于 30 层。 4.4 筒体结构体系：筒体结构由框架 -剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用 于写字楼建筑。筒体结构布置复杂，空间作用显著。对称筒体结构可等效为平面框架进行近似分析。 #160； #160； 4.5 巨型结构体系：巨型结构由几个大型结构单元所组成的主结构与其它结构单元组成的次结构共同工作，形成具有更大的整体稳定性和更高效能的高层建筑结构体系，对于建造500以上的超高层建筑，是最合适的结构体系。巨型结构中，主结构承担了绝大部分外力，次结构只是协助主框架抵抗外载。由于次结构的柱距小、荷载小，因而其梁、柱断面可以做得很小，有利于楼面的合理使用。 5、结构的设计过 程 结构的设计过程结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。 5.1 方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。 5.2 结构计算阶段的内容为：首先，荷载的计算。荷 载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。最后，构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构 件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。 6、结语 一是结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防等选择合理的结构类型。二是抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构并具有多道防线，地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性，各类结构材料的特性及其受温度变化的影响，非结构性部件对主体结构抗震产生的有利和不利影响， 要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠性。 参考文献： #160； 1魏仁杰论工程抗震设防标准 2张吉人 .建筑结构设计施工质量控制 M.中国建筑工业出版社 .2006.9. #160； 3沈蒲生 .楼盖结构设计原理 M.科学出版社 .2003.12. #160； 阅读相关文档 :城市供热热源的技术发展现状及趋势 关于水电站施工方面的一些问题 探讨优化技术在土建结构设计中的应用 高层建筑结构设计技术分析 水利工程对环境和 经济的影响 市政工程预决算中存在的问题及控制方法 高层建筑结构设计与具体问题分析 工程设计企业产品营销特点的一些研究与分析 市政排水管道工程监理需要注意的问题 如何推进档案工作规范化标准化发展 浅析人民胜利渠灌区水闸的破坏形式形成原因及修复方法 应认