其他高层建筑结构的设计概念

其他高层建筑结构的设计概念

1巨型框架结构结构特征

巨型框架结构体系由主框架和次框架组成。主框架是一种大型的跨层框架,每隔6-10层设置一根大截面框架梁,每隔3-4个开间设置一个大截面框架柱。主框架之间的几个楼层设置次框架,次框架仅负担这几个楼层的竖向荷载,并将它传给框架大梁,而这些楼层的水平荷载通过各层楼盖直接传到框架上。

巨型框架与普通框架的差别

（1)存在刚域（2)巨型框架结构的梁、柱的截面尺寸较大，剪切变形的影响不能

忽略，计算时采用带刚域的杆件考虑剪切变形时的单元刚度矩阵（3)次级框架作为巨型框架的一部分参与整体计算。

设计要点（1)巨型框架结构用于高烈度地震区时，必须与抗震墙或筒体相配合，组成类似于框架-剪力墙或筒体-外框架体系的巨型框架体系；（2)由于巨型框架结构同时存在强柱弱柱、强梁弱梁，因此结构内力分析除进行使用阶段计算外，尚应进行施工模拟过程的计算以及施工实际支撑情况的计算，以体现结构内力和变形的真实情况（3)框架-剪力墙-巨型框架结构体系在水平荷载作用下位移和内力的计算方法可转化为考虑剪力墙剪切变形时框架-剪力墙结构体系位移和内力的计算；（4)由于巨型框架本身既承受很大的重力荷载，又承受较大的水平荷载，在大梁中施加预应力增加结构横梁刚度和巨型框架节点的抗剪能力。采用预应力的混凝土大梁，在水平及竖向荷载作用下的结构性能都有所改善，在极限承载力阶段，位移延性也较好。

2巨型桁架结构结构特征

巨型桁架结构体系由主桁架和次框架组成。主桁架是一种大型的跨层桁架,每6-10自然层为桁架节间。主要承受水平力。3错列桁架结构体系结构体系特征错列桁架结构体系是由一系列与楼层等高的桁架组成，桁架横跨在两排外柱之间。（1)采用这种结构体系能为建筑平面布置提供宽大的无柱面积，使楼层的使用更加灵活（2)楼板系统在每一开间上可以一边支承在一个桁架的上弦，另一边则悬吊在其相邻桁架的下弦，每榀桁架的上弦和下弦同时承受楼板的竖向荷载。（3)类似于排架结构中的屋架，桁架的平面内的刚度很大，侧向变形主要发生在柱子上，平面上的总体变形属于剪切变形，其层间位移为下大上小。

设计要点（1)在错列等节间空腹桁架结构中，若按照内力的大小来选定各杆件的截面，将会是靠两端节间截面最大，中间节间最小。随着桁架层跨度和荷载的增大，这个问题就很突出，解决这一问题可以采用调整节间长度或在节间设置斜腹杆的方法来减小桁架的内力，使杆件的内力分布比较均匀，减少构件的类型。（2)当结构的侧移不是主要控制指标时，可采用错列不等节间空腹桁架体系。当房屋超过某一高度后，可采用错列混合空腹桁架结构，这种结构形式具有较好的受力性能，且更适合跨度较大的情况。（3)错列桁架结构中上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用，即楼板作为弦杆的翼缘参加工作。（4)错列空腹桁架结构采用迭代法计算竖向荷载作用下的结构内力；采用D值法计算水平荷载作用下的结构内力。

4错列墙梁结构体系结构体系特征（1)错列墙梁结构体系能为建筑平面布置提供宽大的无柱面积，使楼层的使用更加灵活。（2)楼板系统在每一开间上一边支承在一个墙梁的顶部，另一边则悬挂在其相邻墙梁的底部，每层墙梁的顶部及底部同时承受楼板的竖向荷载，其承受竖荷载的有效性如同大跨度屋面梁一样。（3)相邻两榀错列墙梁框架通过自身平面内刚度为无穷大的楼板相互联系，在侧向荷载作用下，任何一层楼面上所有的点将有相等的水平侧移，即墙梁与柱子共同抵抗侧向变形。

设计要点（1)侧向荷载作用下，错列墙梁结构的内力计算可简化为钢架的分析，墙梁和柱用等效均质构件来代替；（2)错列墙梁框架结构体系中，楼板不仅要承受竖向荷载，而且纵横两向德水平剪力也要通过楼板传递，且越往底层楼板传递的剪力越大，所以结构底部楼板要加强，应有足够的强度和刚度保证其能够传递所要求的水平剪力（3)为保证结构在纵向具有足够的刚度，可采取下列措施①在楼板边缘设置具有一定高度的纵向边梁，可与错列墙梁框架和外柱形成两道纵向抗侧力框架，最好在顶层楼板边缘设置刚度较大的边梁，使其具有类似顶层加强层的作用，可有效提高结构纵向整体抗侧刚度②在结构的两端设置剪力墙，剪力墙的刚度沿高度向上均匀变化，并保证剪力墙的基础有足够的抵抗转动刚度。这样纵向由端部剪力墙、横向框架外柱与楼板边梁组成的外纵向框架构成了抗侧力结构，在纵向力作用下，受力性能类似于一般框架-剪力墙结构。

5错列剪力墙结构体系结构体系特征（1）错列剪力墙结构体系能为建筑设计提供大的空间，在提高结构横向抗侧刚度及抵抗水平地震作用方面要比传统框架-剪力墙结构有独特的优势，不过他在纵向结构布置及刚度上显得相对薄弱。（2）与传统框架-剪力墙相比，错列剪力墙结构中梁的轴向力要大得多，且越靠近结构底部，楼层中梁的轴向力就越大。在侧向荷载作用下，类型1中梁交替产生拉力、压力，类型2.3中同一跨内的梁将承受相同的拉力、压力。（3）类型2和3的剪力墙分布比类型1更趋均匀，整体抗侧刚度更大，在侧向荷载作用下，类型2和3的结构侧移比类型1小得多。

（4)错列剪力墙结构刚度比传统框架-剪力墙的刚度大，沿高度的侧向变形仍以弯曲变形为主，层间变形基本上是上大下小。（5)错列剪力墙结构中剪力墙底部固端弯矩均要比传统框-剪力墙结构中剪力墙底部固端弯矩值小的多，且类型2和3中，剪力墙底部弯矩又大大小于类型1。（6)错列剪力墙结构体系中底部内、外柱底部固端弯矩要比传统框架-剪力墙结构中相应柱的固端弯矩大，这是由于剪力墙错列布置，使整个结构的刚度更趋均匀，原本由剪力墙承受的弯矩，一部分分配给柱，使剪力墙承担的内力大为减少，柱承担的内力则有所增加。

设计要点

（1)错列剪力墙结构体系在提高结构横向抗侧刚度及抵抗水平荷载方面要比传统框架-剪力墙结构有独特的优势，但其在纵向结构布置及刚度上显得较为薄弱，为此可在结构两端设置端筒，以保证结构在纵向具有足够的刚度（2)端筒的刚度不能过大，否则会增加地震层剪力，应使筒体刚度沿高度向上均匀变化并保证筒体基础有足够的抵抗转动能力。（3)在结构底部，应加强端筒塑性铰区墙肢和横墙边框柱的抗剪配筋构造，使各构件呈强剪弱弯型，并具有延性。

（4)在楼板边缘设置具有一定高度的纵向边梁，与错列剪力墙的外边柱形成两道外纵向抗侧力框架，最好在顶层楼板边缘设置刚度较大的边梁，使其具有类似于