高层建筑结构概念设计

PAGE2PAGE7目录1概念设计 12结构概念设计 13高层建筑结构设计的特点 24概念设计的原则 34.1结构刚柔的选择 44.2结构平面布置宜刚度均匀 44.3结构沿竖向刚度宜均匀 55高层建筑抗震性能概念设计 65.1延性结构和构件的概念 65.2工程结构场地的选择 75.3合理的基础设计 75.4“三强三弱” 85.4.1抗震框架屈服机制 85.4.2强柱弱梁 85.4.3强剪弱弯 95.4.4强节点弱构件 105.5设计多道设防结构 11享HYPERL日INK\l趴"_Toc厚458865仙514"恭柿5.5.1床超静定结构娃 御11坚HYPERL柏INK\l情"_Toc季458865驰515"盾麦5.5.2括双重抗侧力体贡系仁 呀11牌HYPERL纽INK\l顺"_Toc府458865壮516"嗽慈5.6领加强结构的整绞体性纽 到12期HYPERL薯INK\l柏"_Toc姓458865口517"直情5.7言转换层设计逗 锋12捡HYPERL识INK\l自"_Toc庆458865骂518"遥枯6最高层建筑创意菠与结构概念设籍计的关系篇 时13电HYPERL津INK\l叶"_Toc沃458865企519"堆痕6.1符建筑与结构概步念设计省 测13礼HYPERL残INK\l钥"_Toc快458865翠520"奸创6.2栏结构概念设计全对建筑设计的翁作用极 艰13村HYPERL姿INK\l吗"_Toc抽458865模521"沃残6.3闪建筑师与结构瓦工程师的关系珠 齿13悬HYPERL梅INK\l掀"_Toc沉458865淡522"条倚7胞结语锄 忆14护HYPERL凝INK\l纵"_Toc艰458865沈523"行栏参考文献栽 锡15四高层建筑结构上概念设计似摘要损：殃本文主要通过倘查阅文献和阅拴读相关书籍，糟更加深刻的了吓解了高层建筑饺结构的概念设僚计。对概念设刺计、结构概念圆设计的含义有鹊了进一步了解庆。认识了高层熄建筑结构设计都的特点，归纳嚼课概念设计的削一般原则。并炒对高层建筑抗援震性能概念设铺计做了比较详亏细的归纳总结异，其中包括延箩性结构和延性姥构件，工程场醋地的选择，合呢理的基础设计捆，抗震设计中干的撇“瘦三强三扮弱向”三，设计多道设晨防结构，结构获的整体性，以辅及归纳了高层岂建筑艺术创意腰与结构概念设罗计的逻辑互动扑的关系。柱关键词悦：撤概念设计，结钢构概念设计，烂概念设计原则掀，抗震性能，核逻辑互动1概念设计如概念设计是指咳以工程概念为营依据，用符合槐工程客观规律狭和本质的方法溪，不经过数值没计算，对一些缎难以做出精确彼理性分析或在吩规范中难以规卖定的问题，依圣据整体结构体枕系与分体之间差的力学关系，榴结构破坏机理呈，震害，试验扣现象和工程经宜验所获得的基巨本原则和设计虏思想，从整体生的角度来确定茎建筑结构的总酿体布置和抗震桃细部措施的宏塘观控制。高层府建筑由于其高口度原跟因骄,尖结构受力十分类复杂羞，共除了来自本身丢极大的自重和诞使用荷载外稿，社还有来自水平闲方向的风荷载丈和地震作用支，六后者往往成为随控制建筑结构虾设计的主要因貌素。顾[1]粗由于高层建筑植结构的复杂性恶；村发生地震时地骨震动的不确定晶性粮；凡我们对地震时换结构响应认识幼的局限性与模氧糊性的；滑高层建筑结构夫计算尤其是抗兵震分析计算的葛精确性棉；孝材料性能与施帮工安装的变异修性以及其他不陈可预见的因素持等效，辆导致设计计算嗽结果福（速特别是简化计刘算的结果求）步可能和实际相茄差较大急，卡甚至有些作用桐效应至今还无妙法定量计算出犹来。因此在设晋计中昌，狭虽然定量的分障析计算是必须欺的而，贯也是设计的重触要依据警，鼠但仅此往往不写能满足结构安配全性、可靠性铲的要求斑，系不能达到预期忌的设计目标。及还必须非常重傲视概念设计。煎[2]介而这些原则火，份规定与方法往配往是基础性、壤整体性、全局辆性和关键性的谊。有些概念设吐计的要求勺，亿为整个设计设恩置二道防线位，蜜保证了建筑物乘的安全可靠。劈从某种意义上宣讲办，音概念设计甚至挖比分析计算更驴为重要。促2粘驴结构概念设计听结构概念设计滴是运用人的思隐维和判断能力蹦，聋从宏观上决定蓝结构设计中的动基本问题。结勒构具体来说就视是有效地选择敞结构体系判，块与高层建筑物扇的使用要求相抄互协调。首先福应对使用空间盛的性质加以分惧析间：尸如空间的大小铸、形状、各部捆分组成关系宏，竖及一些由于使况用需要而提出道的特殊要求等耀，岗然后再从平面灾形式、剖面形摩式等方面综合观进行协调干，活使各空间的要炮求与其所对应内的平、剖面形劈式相吻合。页地震动及其影絮响是不确定的等，结构计算模星型的假定与地凳震时的实际工的作有很大的差竿异，但是地震厕动及其影响又偶具有一定的规驾律性。对于高时层建筑而言，仪一个合理的抗卖震设计，需要尤建筑师和结构志工程师的密切轻配合，不能仅祥仅依赖仅于另“非计算设速计沉”幼，而往往在很住大程度上取决宋于良好的概念盈设计。高层建然筑抗震概念设仇计的基本内容浊有疤3慨个部分：一是译建筑设计应重店视结构的规则负性；二是建筑冻设计应选择合棚理的结构体系远；三是结构设吩计应考虑构件妙和整体结构的侍延性。对于第祸三项内容主要较由结构工程师长来把握，对于耕第一、第二项相要求，则必须趁由有经验的、董有抗震知识素家养的建筑师和尽结构工程师在拌方案设计阶段倚中共同考虑，决并讨论几种可莲供选择的结构碑形式，以便在规结构专业开始波设计之前，就狼能把王不悉合要求的几何困图形排除在体情系之外。卖3辛尝高层建筑结构劣设计的特点游1朱.暑高层建筑结构册设计的特点链(1罪)指高层建筑结构丢设计与低层多免层建筑结构设带计相比较牌，称结构专业的各某专业中占有更诱重要的地位。宇不同结构体系喉的选泳择订,阿直接关系到建焰筑平面布置男，骆立面体型淋，桐楼层高度你，汪机电管道的设浅置口，惯施工技术要求垫，迅施工工期的长趴短和投资造价坊的高低。迷(2绝)虑高层结构设计负中水平力是设混计的主要因素家。在低多层房铃屋结构中胀，钱水平力产生的贼影响较小识，腐以抵抗竖向荷劫载为主会，纺侧向位移小傻，汪通常可以忽略古不计。在高层触结构设计中掩，仪随着结构高度代的增加枪，潜水平擦力公(笑风荷载或地震吉作那用古)陷产生的内力和载位移迅速增大虚。条(3博)莲高层建筑结构圈设计中有，坐不仅要求结构蹈具有足够的承金载力舞，腐而且必须使结明构具有足够的查抵抗侧向力的摸刚度滑，限将结构在水平千力作用下所产基生的侧向位移崖限制在规范规方定的范围内。适因此世，门高层建筑所需给的侧向刚度由骂位移控制。亏(4粒)赏高层建筑减轻粱自重比多层建傲筑更有意义。参从地基承载力取或桩基承载力忙考虑岭，章如果在同样基难础条件下匹，屿减轻房屋自重谎意味着不增加砖基础造价和处食理措施扮，虽可以多建层数哨，滑这在软弱土层暑有突出的经济三效益。另外地嗓震效应是与建扛筑的质量成正乘比的艳，欺减轻房屋自重佳是提高结构抗稍震能力的有效阿方法。因此在踢高层建筑中急，锐结构材料宜采砍用高强度材料扔。投(5愧)葡在高层建筑的武抗风设计中环，税应保证结构有住足够承载力岸，杜必须具有足够洒的刚度绍；农控制好在风荷舍载作用下的位凶移值策，婆保证有良好的廉居住和工作条北件砌；借维护结构和装眼饰构件必须有痒足够的承载力收，呀并与主体结构区可靠连接。腹(6饶)婆有抗震设防的沫高层建筑应进栗行详细勘察塔，灌摸清地质情况夹，拨选择位于开阔唱平坦地带悼，欧具有较好场地仆土的对抗震有躬利的地段察。急(7呼)背地基基础的承移载力和刚度要掘与上部结构的膀承载力和刚度剃相适应。当上宣部结构与基础株连接部位考虑源受弯承载力增塑大时爆，缴相临基础及上黄部结构嵌固部榆位的地下室结闷构秀，绣应考虑弯矩增蠢大的作用。例(8缎)罚剪跨比和剪压芒比是判别梁、粥柱和墙肢等抗妹侧力构件抗震爸性能的重要指碧标。剪跨比用罚于区分变形特牛征和变形能力当，凑剪压比用于限居制内力蹲，款保证延性。重4丑症概念设计的原筑则爱1蝴洪全面考虑原则镜[8]欣在做结构概念呀设计时，首先奶要对其所涉及撑的各个方面作恐全面的考虑。慈它包括建筑、悼结构和施工等李方面的综合考介虑，以及整体寺、局部和它们凤间关系方面的纸考虑。违这跌3合个方面的考虑后构成了结构概挥念设计时的三吓维构思。晕2棒功能协调原则涨结构概念设计丹时，应尽可能矛做到建筑、结休构、设备和施菠工手段的功能处协调，以便取援得尽可能大的丹效能和尽可能振多的效益。肤3器实际出发原则宵概念设计时必同须从实际出发庙处理所遇到的伶各种问题。例他如认真考虑当唐地固有的自然趴条扒件预(令如气候、建筑丑地段、地质条昌件惕等监)串、撑当地历史形成菜的人文条两件趴(鸟如文化背景、吧已建建筑物电等彩)佩、当地当时的术资源条袭件掘(输如资金、原材凝料、设施判等状)垂。因锐而避:菌(的1存)宰概念设计前要层对当地的实际炮情况进行全面翠了解和分析吼；掉(顾2嫂)萌概念设计时所拌取的各种条件访要符合当地当洁时实际可能电；纳(茧3村)雁所做的概念设领计方案必须充崖分满足未来使咐用时的实际需锤要。糖4程钻精益求精原则乏。概念设计包变括结构概念设誓计往往是多种铅方案比较优选闯的过程。休5露隶优化选型原则恭：录优化结构体系接。前提是掌握滨各类基本构件坏的特墨征矮(投如与受力相关螺的几何特征，揭与变形相关的感刚性特征蛮等冤)嫁，根据环境、鄙使用、建筑和筑荷载实况优化历选择合适的主漆要结构体系撤；登优化结构布置谷。在满足使用梁要求和建筑意扯向前提下优化售布置主要受力星构件，重要的旅原则是平立面戴宜规则、对称壳，具有良好的为整体性，竖向矛剖面除规整外坟侧向刚度宜均怎匀变化，自下叉而上逐渐减小愚，避免突变。鞭高层建筑结构栽抗震设计的目雁标是使整体结盐构能发挥耗散谷地震能量的作志用挖，使避免结构出现偶敏感的薄弱部夫位酒，讨地震能量的耗访散仅集中在极伴少数薄弱部位愈，辱导致结构过早默破坏。现有抗循震设计方法的脸前提之一是假课定整个结构能燃发挥耗散地震昼能量的作用乓，启在此前提下璃，夜才能以多遇地仗震作用进行结狱构计算、构件萄设计并加以构臭造措施怜，挑或动力时程分般析进行验算艳，锦以试图达到罕鼓遇地震作用下漠结构不倒的目茂标。抗震概念撕设计应遵循以鹿下原则帮：匙(1惹)碑结构的简单性标。姨(2盼)洒规则和均匀性终。辱(3弊)税结构的刚度和目抗震能力。千(4揭)雷结构的整体性悠。纯4.1昌结构刚扫柔的选择答结构设计时应山将结构设计成尺刚一些，还是潜柔一些，在建卖立抗震设计概优念的初期，是三个争论的问题怜，因为刚度大眨的结构地震作震用大，显然要掘求较大的构件油尺寸和钢材用坏量，似乎是不烂经济的纸；戴而较柔的结构轰地震作用小，兄但是变形较大侄，可节省材料啊，而一般认为虽框架的变形性走能好，剪力墙劣变形性能差，抄主张选用较柔验的框架结构，须因而早期的设干计对高层建筑终应用剪力墙结凑构的限制较多初。实际上，历皮次大地震都说唯明框架结构的诚震害比较大，巴设置剪力墙的突结构震害较小纠，主要是因为橡剪力墙刚度大幅。事实说明结叛构的变形较小结，震害就比较辱少。当然，不逃能得出刚度愈枕大愈好的结论芝，因为确实刚碰度愈大，地震未作用愈大，材押料用量会增加塞。按照延性框备架要求设计的掌钢筋混凝土框疯架结构在地震委作用下也有表倒现很好的实例膛。甩此外，结构振舅动和变形的大恢小不仅与结构炊刚度有关，还喘与场地土有关戏，当结构自振仗周期与场地土怨的卓越周期接滩近时，建筑物嘴的地震反应会义加大，无论振股动变形还是地轮震力都会加大潮。因此，对于贝高层建筑抗震乡设计，不能做郊出颂“虎刚一些嗽好巩”善，还耍是订“克柔一些郑好夺”休这样的简单结崭论，应该结合仰结构的具体高裤度、体系和场织地条件进行综拔合判断，无论脾如何，重要的价是设计时要进天行变形限制，勺将变形限制在絮规范许可的范广围内，要使结锄构有足够的刚潮度，设置部分药剪力墙的结构城有利于减小结汗构变形和提高蹈结构承载力厅；扩同时，应根据藏场地条件来设涉计结构，硬土朋地基上的结构筋可柔一些，软滩土地基上的结稻构可刚一些。双可通过改变高扭层建筑结构的私刚度调整结构静的自振周期，诵使其偏离场地吩的卓越周期。办4.首2渔结构平面布置郑宜刚度均匀滤历次地震震害垦经验表明：简瞒单和规则的结定构遭遇地震后渗的破坏较轻。仍通常认为简单产的结构其受力忧性能比较明确别，设计时容易史分析结构在地础震作用下的反般应和内力分布刑规律，且结构突细部的构造也厕好处理。形状液的简单和复杂匪又是怎样区别猴呢？通常认为冰简单的平、立盘面图形是方形痒或圆形的，而莲复杂的图形是迹有凹角的，容童易造成有应力鸭集中或变形集端中的薄弱环节去。抗震设计能阴做到平、立面伶简单当然是较输理想的，但实视际工作中，建馒筑的平、立面星出现凹角是经寻常的，比较现穗实的做法是要臂求建筑体型规巷则一些，规则肺的意思是有一南定的对抗震有凶利的要求，也英允许带有一定积限度区的复杂假性质。区分规敲则与不规则的喊界限很难划定盒。我国新的高编层建筑结构设科计规程给出了桑一些划分原则消。眼奥抗震结构平面脏布置宜简单、督规则，尽量减牺少突出、凹进错等复杂平面，师但是，更重要性的是结构平面劈布置时要尽可扩能使平面刚度蔑均匀，所谓平陕面刚度均匀就蚁是狗“军刚心讯”筋与质心靠近，僚减少地震作用粱下的扭转。偿扭转对结构的软危害很大，减鉴少结构扭转引其起的破坏一般棒从两个方面人肯手，一是减少赵地震引起的扭慕转，二是增加胆结构抵抗扭转筒的能力。平面月刚度是否均匀研是地震是否造拴成扭转破坏的印重要原因，而察影响刚度是否够均匀的主要因闹素是剪力墙的咸布置，剪力墙详集中布置在结哲构平面的一端斯是不好的，大星刚度抗侧力单北元偏置的结构痛在地震作用下故扭转大，对称滩布置剪力墙、串边布置刚度很紧大的框筒抵抗幼扭转。井筒有旨利于减少扭转捎。周边布置剪泥力墙都是增加永结构抗扭刚度恳的重要措施，健有利于抵抗扭泉转。为了减少级地震作用下的台扭转，还要注碑意平面上质量具分布，质量偏的心会引起扭转符，质量集中在罗周边也会加大遇扭转。对于有焰些平面上有突域出部分的建筑劈，例暗如关L池形、的平面，木即使总体平面飞对称，还会表薄现出局部扭转倚。枝如或图缘1灭所垫示：料[3]航图索1甘填按L络形胆平面结构的局扇部扭转符a法）竭高振型帽嫩b躲）扭转变形您大c花）端部加强措功施花4.类3给结构沿竖向刚贵度宜均匀丛均匀性问题存反在于建筑的竖更向布置中，无依论是几何图形省还是楼层刚度旺变化其规则匀害称应该是立面垦设计中优先考亡虑的。布置不蓄均匀的结果产扑生了刚度、强永度的突变，引随起竖向的应力够集中或变形集踪中，以致在中地小型地震中损考坏，在大震时源倒塌。但是，乔要使结构做到纤完全均匀性，被在实际设计中蛋也有一定的困岸难。均匀性问烧题表现如下：请其一，竖向收抹进问题。竖向怕收进是常见的肆建筑处理方式订，结构上产生麦的问题是在凹储角处应力集中会。由于房屋的备不同部分其振平动特征不同，章所以在收进处湖的横隔（楼盖西或屋面板）产蹦生应力突变，公为此，在抗震闪设计时，可考播虑几种处理方脱法：限制收进组尺寸；当设置碍防震缝有利时汗，可设缝把复萝杂的体型划分妇成若干简单、蓬规则的独立单挂元，分割后的讽建筑体型应是雁均衡的，不致京过分细高；不秩设缝时应进行货较细致的空间房动力分析；对唐刚度突变的构醒件采取加强措倡施。擦其二，柔性层卖框架。建筑上群往往因底层需至要开敞或任意钩层需要大的空兰间，使结构处躁于上下不连续有状况，产生竖线向刚度突变，淹特别是柔性底蜘层建筑，在历最次大地震中，帖震害都很普遍拘，甚至完全倒宽塌。分析研究进表明，这类构陵件的应力和变艳形集中是非常赛严重的，所以统在抗震设计时狠应力求避免，淡底层应尽可能咱配置具有相当奖强韧性的构件材以承受大的侧乏移。匪其三，同一层勾间的柱子刚度贱不同。建筑上夏由于空间需要好或由于艺术构呀思，使得同一模层间柱子的刚恋度差异较大，轨通常在刚性较不大的柱子上产辞生较大的内力挣。为此设计时索宜从抗震的角列度重新安排结恶构系统，以使热刚度尽量均衡挣。结其四，抗震墙给的不连续。由拖于建筑上的需这要，可能出现建上下不连续的纽抗震墙，这就灿产生了不均匀云性，为此在设销计时，应考虑甘限制上下层的宝刚度以及连续逆抗震墙的间距延。窃其五，填充墙克设置的影响。修框架内的填充山墙若设置不当伤，地震时往往块会改变结构的诉受力状态而产葬生不利影响。绿例如，由于填叫充墙设置不当姑，可使框架柱忠形成短柱而造螺成破坏。为此正在设计时，应绸把墙同柱分开划或采用轻质墙秤以使框架柱连仪续。迫图激2颗风沿高度刚度不狱均匀突a莫）殃框支剪力墙的绞变形向行b猴）中间楼层软诉弱或大刚度险资c模）魄鞭梢效应封5讨高层建筑抗震陈性能概念设计营5.1侮延性结构和美构件的概念愿延性是指构件恩和结构屈服后幻，具有承载能贯力不降低或基降本不降低、且登有足够塑性变扰形能力的一种更性能，一般用司延性比表示延疲性独—鹅即塑性变形能望力的大小。塑军性变形可以耗傲散地震能量，状大部分抗震结楼构在中震作用真下都有部分构搂件进人塑性状疲态而耗能，耗堪能性能也是延龙性好坏的一个毕指标。谋构件延性延性姑比是指极限变赞形个(叉曲率、转角勒或挠巴度尘f沉)积与屈服变形的叠比值。葵屈服变形定义明是钢筋屈服时么的变形，极限刃变形一般定义敞为承载力降狗低眯10俱%羞一道20址%紧时的变形。革结构延性比对宣于一个钢筋混君凝土结构，当划某个构件出现脏塑性铰时，结宅构开始出现塑规性变形，但一前个构件屈服只兴会使结构刚度黎略有降倦低厉;律当出现塑性铰砖的构件数量增垂多以后，结构巾的塑性变形逐监渐加大，结构局刚度继续降呀低叙;队当塑性铰达到冰一定数量以后荒，结构也会出笋现妹“缓屈遗服收”僚现象，即结构漏进人变形迅速心增大而承载力杨略微增大的塑功性阶段，称艘为躁“技屈撒服哥”坦后的弹塑性变凑形阶段，结毁构薪“挖屈苍服田”帽时的位移定为蝶屈服位移累△恐ｙ样，当整个结构拼不能维持其承指载能力，即承考载能力下降到妇最大承载力酬的挣80寄%吴一脸90鞋%裳时，达到极限戏位修移高△汤ｕ。结构延性晨比通常是指极跨限顶点位移。威显然，结伞构慧“殊屈仅服淡”垂的特征常常不野明显，结锹构躬“红屈墓服先”喊有个过程，确偷定放△弦，的数值有困损难，虽有一些园简化方法，但漫是很难具有明熊确物理意义，承也很难统一，全因此，结构延迁性比数值常常恒是不确定的，脑很难定量，但末是作为概念，处结构的延性具夏有重要意义。意如世图驶3谱所示踏：像图在3溜结构的延性比彼5.宽2胞工程结构场地股的选择睁从熔“笋5·12酸"并汉川地震的震先害事实可以看票出，按照概念庙设计的基本原院则选择对抗震赢有利的场地，斩还是能够在很仗大程度上减轻蔽人员伤亡和经典济损失。例如版，四川彭州市优白鹿镇中学的够两栋教学楼分境别位于发震断拔裂带两侧，地沟震时断裂错动孝2.特l锤m闸，但由于教学惊楼避开了断裂犯带，并且建筑称质量较好，楼瓣房并没有倒塌树。而破坏十分洽严重的北川县属则是位于印度漫板块和亚洲板翼块积压断裂带女，其坐落在河贴滩松散堆积物所之上，场地效誓应和地基失效肝使破坏加剧，散典型的地震多鸦发区，大量的佩山体滑坡和岩议石崩塌使得灾撇害雪上加霜。湖在场地的选择慕时，应根据工树程需要，掌握译地震活动情况末、工程地质和壁地震地质的有摊关资料，作出辱综合评价，对溜无法充分评价头的场地或地震亚作用所产生的巾后果不能在结宿构设计中予以突考虑的场地应酬避开。选择对屿抗震有利地段失，不应在发震腥断裂带等危险尾地段建造甲、促乙、丙类建筑伸。场地中存在隆软粘土、液化快土时，应估计卵地震时地基不死均匀沉降或其政它不利影响，蔑并采取相应措桶施咏[屿4租]障5.3趣合理的基础设棚计偿在进行高层建筒筑的基础设计坝时，应遵循以蝶下原夹则钻:援(1串)胞高层建筑宜设恐置地下室，同膀一结构单元的楼地基在性质上的不能截然不同押，地基及基础丈埋入地下的深特度要相同，地剑下室应当布置岗到整个结构单看元，以确保地丘基及基础的结英构整体性，总徐而达到抗震的央整体最优。豆[5]锣(2侨)汗《地震区钢筋腰钢筋混泥土高鸟层建筑结构选取型及构造措施已建议》一文中嗽对基础埋深提标出以下的参考顿意标见基:绒“猫对一般砂粘土知类地基，基础皇埋置深度不宜振小于建筑地面骂以上高度仍的裁1/1日2猪。对于桩基，烟不宜小讽于横1/1间5享，桩的长度不姥计算在埋置深昨度内。对岩石管类地基，可不依考虑埋深筋要求，但应有富可靠的锚固措的施瘦”窝。储(3红)冒高层建筑的高肠层部分与多层描裙房之间，根不据地基与上部活结构的条件，乓可设沉降普缝烦(恳在地震区兼作等防震宵缝壳)墓，也可不设沉熔降缝。如有沉称降缝，应将室河外地坪以下之男缝用粗砂填满肚填实，以保证底侧限约束枣[6]姨5.4削“植三强三咐弱刚”李规范要求实搅现货“营强柱弱梁、强缎剪弱弯、强节岛弱巾杆办”关的要求体现出击了结构抗震概恒念的思想。练5.4.1像抗震框架屈服仰机制销对于框架，可晃能的屈服机制毛有梁铰机制、掌柱铰机制和混放合机制几种类队型，由地震震熄害、试验研究残和理论分析可截以得到梁铰机旷制养(绣整体机滨制模)运优于柱铰机左制喇(蓬局部机他制锐)舞的结论。梁铰旅机制之所以优区于柱铰机制是板因为睬：再1企）肌铰分散在各层侄，即塑性变形仔分散在各层，魂梁出现塑性铰辽不至于形岔成理“歪机朗构鹊”第而倒塌，而柱执铰集中在某一咱层时形集中在范该层，该层成仅为软弱层或薄乳弱层，则易形度成倒塌，塑性暑变骑“植机夺构蜓”府；萍2库）冈梁铰机制中铰业的数量远多于蝶柱铰机制中铰山的数量，散的炼能量更多，在愉同样大小的塑始性变形和耗能译要求下因而梁归铰机制耗，对比梁铰机制中铰阔塑性转动能力芹要求可以低一堤些，容易实现槐；夕3架）完梁是受弯构件木，容易实现大源的延性和耗能酒能力，柱是压糊弯构件，尤其胸是轴压比大的无柱，要求大的梨延构延性好性惧和耗能能力是僚很困难的。实养践证明，设计售成梁铰机制的党结。实际工程角设计中，很难缺实现完全梁铰迅机制，往往是老既有梁铰、又仇有柱铰的混合奋铰机制蓝。浇[3]置图梅4关针框架屈服机制绘a伏）梁铰机制渴求b哨）柱铰机制须浸c其）混合铰机制蛮5.4.2将强柱弱梁醒为了了解地震生作用对框架梁床、柱构件的延役性要求和影响访因素，美达国述R.W.错Cloug虎t晋教授早邻在鹿196谊6桃年就做了关于随强柱弱梁框架晋的研究犯[7]色，通过对一弯个状2腔C谎层框架结构的已弹塑性地震反策应分析，对比聋了不同强度的雪梁和不同强度拌的柱在地震作析用下的延性比碰要求。图杆5旁a富是赌2胜0年层框架结构的破几何尺寸和每瓜个楼层重量，忧图丝5瓜b值列出了所有构冷件的刚度比，表各构件刚度由姐下向上逐渐减墓小，标准框架白的基本自振周隔期是邀2.卷2财s达。采降用翼194往0剑年地E1Cen理tr侍o怒地震记录南北纺方向分量作为克地面运动的输影入波，计算最伐初调S乞s亚的反应。郑图厅5假a荷比较结构侧移胞，除接近顶部延的几层以外，炎梁的强度对侧针移影响不大搭；布图吧5垒b灌是对梁延性要屈求的比较，梁雄的强度和延性企要求几乎成反扭比，梁强度最雨高的框架中，阁大多数梁尚未竭屈服或刚刚屈菜服，梁的强度访愈小，梁的延论性比要求愈饰大贩(虚屈服愈早的梁馋，塑性变形必植然愈大膊)染；驼图食5宅c籍是对柱轴力的螺影响，明显可罩见，梁强度愈双大，柱的轴力捎也愈大扔；慨图捕5湾d急是对柱延性比论要求的比较，凳各种情况中恭，或1栋6绞层以下的柱延泽性系数均小从于饱1团(涝尚未屈巧服朋)障，而在上部，棵则梁的强度愈回大，柱子的延热性比要求愈高籍。押图露5费址梁屈服强度比疼为狸1.棒5哪、狡2黎、唐4歪三种去情况的比较征上述比较具体能说明了强柱弱喜梁设计所达到咐的效果利：狼降低梁的强度蠢可以降低对柱统延性比的要求代，可以减小柱廉的轴力，虽然转对梁的延性比脚要求增大了，责但是梁是延性高很好的构件，光容易实现。访5.4.3袍强剪弱弯稠在框架结构中眨除了把梁设计躬为强剪弱弯之掌外，对其他不似同的结构形式屑也必须满足这惠一概念。虑钢筋混凝土框持架一剪力墙结治构体贿系翅(需以下简称为框连一剪结释构模)榴由钢筋混凝土阔框架和钢筋混钱凝土剪力墙两蛾部分组成，框薪架的梁柱为刚椅接，框架与剪侮力墙可为刚接竞，也可为绞接姥。框架结构的影层抗推刚度上严下比较均匀，谣在水平地震作娃用下其变形曲泼线为剪切型，释即层间侧移越特往下越大班：拘而剪力墙的层汪抗推刚度底层娇很大，越往上泛急骤变小，其疲变形曲线为弯揪曲型，即层间申侧移越往上越形大。所以，把高框架结构和剪厕力墙结构布置织在一个结构单仿元中，用平面音无限刚的楼板前把两种结构连渡系成一整体，罪可以起到互相参取长补短的作垫用。剪力墙的熟抗震作用随着炒剪力墙的增多毯而减小，甚至清多到一定数量晃，剪力墙再增贫多时，其抗震道作用不会再提世高，反而使结愉构的造价提高漂。在结构概念善设计阶段，简材捷、正确地确森定框架一剪力屡墙结构中剪力博墙最优数量，永可避免重复、拼烦琐的结构刚龙度调整计算。辆因此正确选择奔剪力墙刚度，咏确定剪力墙最赏优数量是一个川很切实的问题接，也是目前工银程届普遍关注采的问题之一。晴剪力墙的类型县不同，墙肢和话连梁相对配筋青数量不同，会尊出现不同客的破坏机制，组见扔图塘6倦：贿图贝6跟止剪力墙的光破坏形式下a篮）炎悬臂墙今痒b使）整体小开口斜墙凳昨c若）强墙扇弱络梁联肢墙竭音d潮）连梁剪坏联埋肢墙体比较以上各种宰情况，明显可救见，奴c,瓜d近两类剪力墙符居合超静定结构粥和多道设防原掠理，有利于抗极震，筛而裳a,予b庸两类破坏形态雄不利于抗震，谷其中关键的问弓题是连梁的设邻计，连梁不能册太强，跨高比肌大的连梁使剪蛇力墙形扬成金“完整体小开口剪腐力蜂墙思”兄其性能与悬臂臭墙接近，连梁斩抗弯配筋太多桨，墙肢相对较逼弱气(锯连梁不屈教服筛)桨也是不利的。除应该设背计谅“冬强墙弱老梁傻”版的联肢剪力墙壳。对于连梁，踩也应该设计成餐强剪弱弯的形泻式。撞5.4.茎4遍强节点弱构件煌能量以保持结毅构的抗震要求铺。混凝土框架鉴节点是框架结聚构的传力枢纽黎[9-11]蒜，国内外历次回地震调查结果愧显示混凝土框碌架结构破坏经碗常发生在框架偶节点区。在地轿震作用下框架循节点破坏形式棚有梁铰破坏、址柱铰破坏、核案心区破坏和粘惹结锚固破坏。朗节点承受较大郑的水平剪力，嘴核心区破坏是丝剪切破坏，易舒造成脆性破坏槽性质，会使结专构处于极为不制利状态，因此浓抗震设计准则奸要埋求膜“学强节点弱构绵件镰”腐。我国混凝土元结构规范和抗甩震规范关于框裹架梁柱节点有愿较详细的规定果[12-14订]治。矿节点不宜作为录能量耗散的主仙要部分，节点说的变形原则上数应限制在弹性条范围内。所以述，不能仅靠节红点的箍筋配置纷来保证不发生敏核心区破坏，秀而应靠限制节恭点的核心区大饰小来保证节点夕所能承受的剪器力，因此，限抄制节点的尺寸乡大小纱是疼“若强节点弱构热件意”械抗震准则的重重要保证，各国组规范在框架节赚点有关抗震规旱定中都有体现锤。费核心区的受剪总是由空间斜压妇杆机构和析架丑机构共同作用举的，因此节点式的水平截面和个梁高的大小都保是影响核心区旷受剪能力的因背素。框架节点辆多维加载试验松和有限元非线设性分析都表平明黎:建要使框架节点异产生梁铰破坏失不发生核心区极破坏，梁高也消是重要影响因摸素，但规范上锦限制核心区的攀尺寸时反映了向梁的宽度以及仿柱的截面尺寸罚影响，而梁的遣高度影响因素蠢没有在公式中孩加以强调，这狂会使一些设计炉人员设计时忽稠略梁高因素，犬应进一步加强潜梁高的影响研穿究，并在规范械中有关节点抗浪震要求予以考生虑进去，在公秘式面尺寸限制枝中予以反映，匪以保证框架结强构强节点设计冲。在工程设计息中考虑框架强絮节点弱构件的绑设计准则时，甲要适当控制梁身高，不能为了呆追求经济效应腹，在梁高设计音上放松警惕。合设计时要保证态一定的梁刚度粒，来保证核心延区的抗震能力他，使在罕遇地坊震或超烈度地摇震作用下时，曲发生的是梁铰先耗能和梁铰破荣坏机制。壶[15]款5.研5银设计多道设防讽结构旷5.5.枕1员超静定结构膏静定结构，也剪就是只有一个粮自由度的结构既，在地震中只业要有一个节点犯破坏或一个塑自性铰出现，结惧构就会倒塌。庄抗震结构必须辜做成超静定结马构，因为超静网定结构允许有趣多个屈服点或观破坏点。将这苦个概念引伸，赞不仅是要设计茅超静定结构，膝抗震结构还应伙该做成具有多做道设防的结构完，第一道设防涝结构中的某一脂部分屈服或破秃坏只会使结构弟减少一些超静抖定次数。例如善带有连梁的剪库力墙或实腹井筒视(田联肢剪力最墙摩)行，在第一道设门防结也构令—须连梁破坏以后横，还会存在一割个能够独立抵刃抗地震作用的翠结监构职;笨又如框架一剪电力撞墙势(援筒赛体宽)苹、框架一核心残筒、筒中筒结摩构，无论在剪宁力墙屈服以趣后婚(燥剪力墙刚度退火化不)漆，或者在框架闯部分构件屈服菜以期后背(康框架刚度退求化解)迷，另一部分抗市侧力结构仍然模能够发挥较大警作用，虽然会初发生内力重分胳布，它们仍然掉能够共同抵抗夜地震，多道设柴防的结构不容朋易倒塌。播要注意分析并队且控制结构的柱屈服或破坏部景位，及破坏过彩程只允许屈服段。有些部位允种许屈服或甚至磁允许破坏，控旱制出铰次序而串有些部位则，弱不允许破坏，露甚至有些部位慢不允许屈服。瞧5.5.能2张双重抗侧力体涉系尿这里要提出双芹重抗侧力体系朵的概念。双重册抗侧力体系的允特点获是搭:征由两种受力和烤变形性能不同三的抗侧力结构播组成，每个抗煌侧力结构都具池有足够的刚度悠和承载力，可寺以承受一定比方例的水平荷载联，并通过楼板征连接协同工作仔，共同抵抗外届力，特别是在槐地震作用下，外当其中一部分杆有所损伤时，偏另一部分应有络足够的刚度和国承载力能够担坟当共同抵抗后跃期地震的任务惰。在抗震结构认中设计双重抗斥侧力体系便于笛实现多道设防适，是安全而可做靠的结构体系虎。除了联肢剪您力墙以外，还躲有框架一剪力岸墙竟(吐筒馅体发)狂、框架一核心旱筒、筒中筒等际结构都可能成期为双重抗侧力策体系，也应该坑设计成双重抗税侧力体系，以职便实现抗震设刑计的多道设防创。奶美国规范罚[16]直中提出，在框漆架兰-法剪力墙结构及摧框喝架歌-档核心筒结构中逢，地震作用下盟，当框架部分尺的设计层剪力杆不小于该层总去剪力默的货25小%瓦时作为双重抗惧侧力体华系咏(华如果计算剪力狗达不到，需要海调整增大框架霞设计内皇力翅)忆，美国规范规被定双重抗侧力脂体系的地震作枪用可以减狱小晨(总美国规范中用查不同的延性系耳数评价各种体哑系，延性系数翼高的结构体系凯，地震作用的授折减较大，双猛重抗侧力体系袋的延性系数较子高欢)甜。当框迟架禽—来剪力墙或框亩架跑—下核心筒结构中既的框架构件断面面小，框架担补负的水平力小资于熊25柿%泳总剪力时，美斥国规范采取的喜对策是减小它较的延性系数，剃也就是相对提桨高其地震作用眠，并要求只考渡虑剪力墙或剪根力墙筒体独立昂承受水平荷载文，也就是剪力驱墙或剪力墙筒岗体要抵负抗勺100桂%批水平荷查载于(头框架仍然按其魂计算比例抵抗幻部分水平旧力肚)羊，以保证主体校结构的安全。货5.6坏霉加强结构的整套体性视在房屋建筑的宿总体布置中，县为了消除结构狸不规则、力以番及不均匀沉降喊对结构的有害盐影响缝将房屋吵分成若干个独验立的结构单元巴，可以用防震敏缝、收缩和温矮度应伸缩缝和甩沉降。但是在球建筑中设缝也乱会带来一些问惧题从：啦设缝会影响建疾筑立面、多用粉材料，使构造诊复杂、防水处周理困难等，设则缝的结构在强外烈地震下相邻鞠结构可能发生苹碰撞而导致局旗部损坏等，有捞时还会因为将畅房屋分成小块携而降低每个结筐构单元的稳定办、刚度和承载现力，反而削弱者了结构，因此浙，常常通过采护取措施，避免厌设缝。替我国规范规定王的伸缩缝间距堂较小，有充分天依据或可靠措字施时，可以适拢当加大伸缩缝毁间距，避免设猴置伸缩缝。谨[12]肥高层建筑常常薄设置裙房以采刻取各种措施减搬小沉降差主体尚和裙房之间的狭沉降差可能较成大，可尽量不嚼设沉降缝。不议规则结构的薄冰弱部位容易造窑成震害，过去厕一般采用防震驻缝将其划分为劫若干独立的抗醒震单元，使各潜个结构单元成采为规则的独立苦结构，目前工食程设计更倾向责于不设防震缝播，而采取加强傲结构整体性的印措施，加强薄充弱部位防止破割坏。如果在高式层建筑中无法平避免伸缩缝，邀或沉降缝，或村防震缝，则都骄必须按照防震猜缝的要求设置艇其宽度，避免筒地震时相邻部添分会互相碰撞墙而破坏。框5.7蛾嗓转换层设计闯现在高层建筑楼的使用功能并惹不唯一，不同蝶功能的楼层就讽需要不同的空大间划分，因而资上下层之间就蚁要求结构形式壮和结构布置轴窜线的改变，这调往往人为地切沈断了结构竖向梢传力路径为了鞭实现正确传力框，就需要在上万下层之间设置相结构转换层甩。韵在转换层构件魔设计中，水平柄转换物件应布楼置简单，受力厦明确，传力直率接塔。傍在实际工程中果，梁式转换层较应用的最广泛眼，它具有受力叛明确透、攀传力途径清楚勾的优点当需要那纵横同时转换涨时，采用双向版梁布置难。毙采用箱形转换跳层时，由于箱残形转换层具有谈较大的结构尺纪寸和刚度，因肚此必须对大空趣间的底层或下设部几层的结构广平面进行合理健的布置，避免牲在抵抗水平力币时因底层刚度姐削弱而产生较地大的相对位移椅，造成破坏鞠。塔当上下柱网轴班线错开较多，割难以用梁和桁豆架直接承托时茶，可以做成厚除板，形成板式功转换层结构竖。纳当底部大空间掀楼层的柱距较挤大时，可以考棕虑使用桁架转献换层桁架式转局换层具有刚度责大，自重轻，咱并能跨越很大舱跨度的特点驻。劫在转换层的设到计时，必须要期考虑结构竖向拌刚度的变化替。信转换层往往是袖竖向结构的薄悲弱部位，通过剥转化往往造成夹下部刚度削弱辜，为此通过加埋强落地剪力墙展和调整各构件悼尺寸来解决，油特别是框支结伍构，要严格控药制转换层上下邮刚度黑。高层建筑混灰凝土结构技术挪规程盒中附录晃E合对于转换层抗骤震设计要求做梨了相应说明佳。僵6毯高层建筑般创意与结构概叔念设计的瞎关系塞6.弟1叫建筑域与锻结构概念设计铲从表象层面，去建筑表现为空凉间方面的概念棕和形式，它是钱表现总体环境活的。对于某个歼建筑物的最初柜的方案设计，抄建筑师考虑更仰多的是它的空摸间组成特点，塘而不是详细地翼确定它的具体扰结构。但是，酷关于空间形式霞的整体设想，贷也要求建筑师晋必须考虑建筑瓜形式中有关荷奴载与抗力之间船关系的某些准特则，即结构概稀念。这包括以涌下几个方面肥：辛一是所设想的塌空间形式应当冤固定在地面上肢；诸二是所设想的脱空间形式应当求具有质量并能香承受竖向重力封荷刘载厨;秋三是所设想的修空间形式必须吧能抵抗水平风变和地震作用。扇最近，由荷兰横建筑师库哈斯鉴设计的中央电迹视台办公大楼左，引起了专业讨人士的很多争街议，其焦点就怖是它的建筑形终式劈(猫近博70排m批的悬仆臂腾)搬有无视重力之而嫌，其结构的忘合理性还要待勤建成之后得以魄检验。雹所以，在进行胖高层建筑设计于时，建筑师的恳基本任务是迟：险一方面要与结花构工程师及其伶他工程技术人跃员协调合作宗；偶另一方面要根恒据建筑功能要骄求、建筑立意替、场地情况、株外力特征、施打工条件及效率化等因素，寻找挥出最经济、合偏理、美观的建唤筑方案。采6.2脊结构概念设计某对建筑设计的糊作用熟在建筑设计领刻域，人们通常对认为，结构是榆为建筑服务的坚，而结构工程枝师也只能被动活地配合建筑师倚进行工作。其界实这是一种误未解，或者是消只极的观点。作竹为建筑的骨架淡，结构本身亦妇是建筑空间形在态的有力表现棚手段。在建筑熔发展史中，很极多实例都是由据建筑结构本身讯直接表现建筑暴形态的，例如枯拜占庭时期的玻宗教建筑和其死后的文艺复兴荡教堂建筑，以浩其巨大的育顶先形成了建筑的卷上部形式组；恨中世纪的哥特料式教堂，是西备方古代建筑中扛结构与建筑形满态完美结合的添最典型例证。子中国的古代建唤筑，没有专门能的所谓立面设押计，它也是以艰其梁、柱、斗风拱、屋架结构甚体系直接表现泰建筑形态的。协6.3润件建筑师与结构让工程师的岭关系圾由于建筑丢师套“逐重外轻老内乖”式与工程格师伐“织重内偏罚外五”址的技术价值观销的差异以及建耽筑首师工“础重感轻牲理午”开与工程唇师治“街重理轻雾感答”双的思维差异，恶在实际工作中驱，建筑师与工熟程师的矛盾与则冲突时有发生穿，主要表现在愁结构体系与建街筑功能与空间盖表现之间的矛叨盾。然而，这淋