高层建筑结构分析与设计技术

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高层建筑结构设计分析(1)

高层建筑结构设计分析(1)

浅析高层建筑结构设计分析多层和高层结构的差别主要是层数和高度上,但从实际情况上分析两者并没有实质性差别,它们都要抵抗竖向及水平荷载作用,从设计原理及设计方法而言,基本上是相同的。

但是在高层建筑中,要使用更多结构材料来抵抗外荷载,特别是水平荷载,因此抗侧力结构成为结构设计的主要问题。

一、高层住宅结构分析高层建筑结构设计过程中主要把握以下几个方面:1、水平荷载成为控制结构设计的主要因素。

结构内力、位移与高度的关系,除轴向力与高度成正比之外,弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升,因此,随着高度的增加,水平荷载将成为主要控制因素。

水平力作用下结构是否优化,材料用量将有很大差别。

2、在抗震地区,随着层数的增加,地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大,高层建筑结构的抗震设计应受到加倍重视,工程位于抗震区,无需进行地震作用计算,仍需要考虑抗震的构造措施。

3、结构侧向位移成为控制指标。

与多层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素。

随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。

4、轴向变形不容忽视。

高层建筑中竖向荷载数值很大,使得柱产生较大的轴向变形,从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。

轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响,需要根据轴向变形的计算值调整下料长度。

另外轴向变形也会对构件的剪力和侧移产生影响,如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。

5、结构延性是重要设计指标。

相对于多层建筑而言,高层建筑更柔一些,在地震作用下的变形会更大一些。

为了避免结构倾覆倒塌,特别需要在构造上采取合理措施,使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,即保证结构具有足够的延性。

二、结构分析的基本原则1、整体参数的设定开始结构计算时,首先需要根据规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述,以及工程的实际情况,准确设置软件的初始计算参数。

高层建筑结构分析与设计方法研究

高层建筑结构分析与设计方法研究
dei d c n t cin r lt n hp. sg a o sr to eai s i n n u o
关键 词 : 高层建 筑; 结构 ; 设计 方 法
Ke r :hg - ieb li g sr cu e dein y wo ds ih rs ui n ; t t r ; sg d u
的关 系。
Ab ta t o h ih ie b li g ,o y ee to fa s r c :F rt e hg -rs ui n s fr tpe slcin,lme,h a l t t r ,rme sr cue, me u e sr cu e a l a ub n tb d r s e r walsr u e fa tu t r  ̄a d tb t tr s wel s t e i u e uc u sr cue a o ie e frt tra ,h i e te ,eno c d c n rt t t r , o o i tu t r a ec n i ee .T i a e nrd c s tu t rsC bec nsd rd,o hemae l te t n i mb rse l ri fre o c eesr u e c mp st sr eu ec n b o sd r d h sp p rito u e uc e t e tp s fh g rs ul n t t rs a d te ic s st e s lcin o g rs u li tu t a y tm n ac i cu a e in, tu t r h y e o ih— e b i g sr u e , n h n ds use h ee t fhih— e b idng sr curls se a d r ht t rld sg sr cu a i di uc o i e l

高层建筑结构设计案例分析(全文)

高层建筑结构设计案例分析(全文)

高层建筑结构设计案例分析(全文)第一篇范本:高层建筑结构设计案例分析一:前言本文档旨在对高层建筑结构设计进行案例分析,以便更好地了解和掌握高层建筑结构设计的相关知识和技术。

本文将从以下几个方面进行详细介绍和讨论。

二:背景介绍2.1 高层建筑的定义与分类2.2 高层建筑结构设计的重要性和挑战三:结构设计理论与方法3.1 高层建筑结构设计的基本原理3.2 结构设计的常用方法和工具四:案例分析4.1 高层建筑结构设计案例14.1.1 建筑背景介绍4.1.2 结构设计目标和要求4.1.3 结构设计方案分析4.1.4 结构材料选择和参数设计4.1.5 结构计算和优化4.1.6 结构施工和监控4.2 高层建筑结构设计案例24.2.1 建筑背景介绍4.2.2 结构设计目标和要求4.2.3 结构设计方案分析4.2.4 结构材料选择和参数设计4.2.5 结构计算和优化4.2.6 结构施工和监控五:结论与展望六:附件本文档涉及的附件包括:- 高层建筑结构设计案例1相关图纸和计算表格 - 高层建筑结构设计案例2相关图纸和计算表格七:法律名词及注释本文档中涉及的法律名词及其注释可见附件。

第二篇范本:高层建筑结构设计案例分析一:引言本文档旨在对高层建筑结构设计进行案例分析,以便更好地了解和掌握高层建筑结构设计的相关知识和技术。

通过详细的案例分析,我们可以探讨高层建筑结构设计的理论基础、设计方法、实际应用等方面的问题。

二:背景介绍2.1 高层建筑的定义与分类2.1.1 高层建筑的定义2.1.2 高层建筑的分类2.2 高层建筑结构设计的重要性和挑战2.2.1 高层建筑结构设计的重要性2.2.2 高层建筑结构设计面临的挑战三:结构设计理论与方法3.1 高层建筑结构设计的基本原理3.1.1 荷载分析与计算3.1.2 结构承载体系选择3.2 结构设计的常用方法和工具3.2.1 结构设计的常用方法3.2.2 结构设计的工具和软件四:案例分析4.1 高层建筑结构设计案例14.1.1 建筑背景介绍4.1.1.1 建筑用途和功能 4.1.1.2 建筑地理环境4.1.2 结构设计目标和要求4.1.3 结构设计方案分析4.1.4 结构材料选择和参数设计 4.1.5 结构计算和优化4.1.6 结构施工和监控4.2 高层建筑结构设计案例24.2.1 建筑背景介绍4.2.1.1 建筑用途和功能4.2.1.2 建筑地理环境4.2.2 结构设计目标和要求4.2.3 结构设计方案分析4.2.4 结构材料选择和参数设计4.2.5 结构计算和优化4.2.6 结构施工和监控五:结论与展望六:附件本文档涉及的附件包括:- 高层建筑结构设计案例1相关图纸和计算表格 - 高层建筑结构设计案例2相关图纸和计算表格七:法律名词及注释本文档中涉及的法律名词及其注释可见附件。

多、高层房屋结构的分析和设计计算

多、高层房屋结构的分析和设计计算
按主体结构弹性刚度所得钢结构的计算周期,由 于非结构构件及计算简图与实际情况的差异,建议 计算周期考虑非结构构件影响的修正系数ξT取0.9。
对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构,基本 自振周期可用下列公式近似计算:
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时,结构的基本自振周期按经验公式估算: n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s (Ⅱ类场地,第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg)地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s)地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构,振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合,并应符合下列规定: (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) :
突出屋面的小塔楼,应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物:底部剪力法计算顶部突出物的地震作用, 可按所在的高度作为一个质点,按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后,设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层,但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1:
(3)竖向地震作用

高层建筑结构计算机分析方法和设计程序.

高层建筑结构计算机分析方法和设计程序.

第11章 高层建筑结构计算机分析方法和设计程序11.1 概 述目前,高层建筑结构日趋复杂,简化分析方法(包括手算)已不能很好地完成复杂结构的计算。

另外,计算机技术迅速发展,结构计算和设计软件不断改进,为高层建筑结构计算和设计提供了强大的技术条件。

因此,采用计算机方法进行高层建筑结构计算和设计已成为当前的主要手段。

高层建筑结构的计算机分析方法,从原理上可分为三种:(1)将高层建筑结构离散为杆单元,再将杆单元集合成结构体系,采用矩阵位移法计算(或称为杆件有限元法);(2)将高层建筑结构离散为杆单元、平面或空间的墙、板单元,然后将这些单元集合成结构体系进行分析,称为组合结构法(或称为组合有限元法);(3)将高层建筑结构离散为平面或空间的连续条元,并将这些条元集合成结构体系进行分析,称为有限条法。

在上述三种方法中,杆件矩阵位移法应用得最为广泛,有限条法应用较少,组合有限元法近年来应用较多,此法被认为是对高层建筑结构进行较精确计算的通用方法。

本章简要介绍前两种计算机方法的基本原理。

11.2 杆件有限元法11.2.1 基本假定高层建筑是复杂的空间结构,对不同结构或要求不同的计算精度时,可采用不同的计算假定。

(1)空间结构或平面结构假定。

将高层建筑结构视为空间结构时,其杆件是空间杆件,在平面内和平面外均具有刚度。

对于一般梁、柱等空间杆件,每个杆端结点有6个自由度,即沿3个轴的位移和绕3个轴的转角w v u ,,z y x θθθ,,,见图11.2.1(a)。

对于剪力墙,如将其简化为带刚域杆件,则每个结点仍为6个自由度(类似于图11.2.1(a));如将其简化为空间薄壁杆件,则每个结点除上述的6个自由度外,还要增加一个翘曲自由度(即扭转角ωθ),总共有7个自由度:,w v u ,,z y x θθθ,,,ωθ,见图11.2.2(a)。

截面翘曲自由度对应着截面上的第七个内力——双力矩,如图11.2.2(b )所示,当剪力墙这样截面尺寸较大的薄壁杆件受扭时,截面总弯矩为零,总轴力也为零,但由于截面大,截面翘曲在翼缘上产生正应力——翘曲正应力,这些正应力总合力为零,总合力矩也为零,但在截面许多部位其应力都不为零。

浅析高层建筑结构设计与分析

浅析高层建筑结构设计与分析
工程技术
浅析高层建筑结构设计与分析
曲进莲
% 大 连建 筑技 术发 展中 心设 计院 有限 公司 " 辽 宁大 连 着 社会 发展 " 科 学技 术的 进步 " 基 本 建设 规模 的 大型 建筑 $ 高 层 建筑 等结 构 形式 越来 越多 ! 总结 了高 层 建筑 结构
2 应 用于高 层建 筑 的结 构体系
剪力墙体系! 当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成 时 " 即 形 成剪 力墙 体 系! 剪力 墙 体系 的 强度 和 刚度 都 比较 高 " 有 一 定 的延 性" 传力 直 接均 匀" 整 体性 好 " 抗 倒 塌能 力 强 " 是 一种 良 好的 结构 体系 " 能 建高 度大 于框 架或 框架!剪 力墙 体系 ! 框 架"剪 力墙 体 系! 当框 架体 系 的 强度 和 刚度 不 能满 足 要求 时 " 往 往 需要 在建 筑 平面 的适 当 位置 设置 较 大 的剪 力 墙来 代 替部 分 框 架" 便形 成了 框 架#剪力 墙 体系 ! 在承 受 水平 力 时 " 框 架和 剪 力 墙 通 过有 足 够 刚度 的 楼 板 和连 梁 组 成 协同 工 作 的结 构 体 系 ! 在体系中框架体系主要承受垂直荷载" 剪力墙主要承受水平剪力! 筒 体 体系 ! 凡 采用 筒 体为 抗侧 力 构 件的 结 构体 系 统称 为 筒体 体 系 " 包括 单 筒 体 $ 筒 体 $框架 $ 筒 中筒 $ 多 束筒 等 多 种 型 式 ! 筒 体 是一 种空 间 受力 构件 " 分 实 腹筒 和 空腹 筒 两种 类 型 ! 实 腹筒 是 由 平面 或曲 面 墙围 成的 三 维竖 向结 构 单体 " 空腹 筒 是由 密 排柱 和 窗 裙梁 或开 孔 钢筋 混凝 土 外墙 构成 的 空间 受 力构 件 ! 筒 体 体系 具 有 很大 的刚 度 和强 度" 各构 件 受力 比 较合 理 " 抗 风 $ 抗 震 能力 很 强" 往往 应用 于大 跨度 $ 大 空间 或超 高层 建筑 !

高层建筑结构分析与设计

高层建筑结构分析与设计

对计 算模 型引入不同程度的简化 。下面
是 常 见 的一 些 基 本 假定 : ( )弹性 假 定 1
关键 词 : 高层建筑 结构 设计
目前 工程上实用的高层建筑结构分
析方法均采用 弹性计算方法。在垂直荷 载或一般风力作用下 ,结构通常处于弹 性工作阶段 ,这一假定基本符合结构的 实际工作状况 ,但是在遭受 罕见地震或 强台风作用时 ,高层建筑结构往往会产 生较大的位移 ,出现裂缝 ,结构进入到 弹塑性工作 阶段 。此时仍按 弹性方法计
腹 筒 是 由 密 排 柱 和 窗裙 梁 或 开 孑 钢 筋 混 L
小变形假定也是普遍采用 的基本假 定 。但 有人对几何非 线性 问题 (一 P △效 应) 进行 了一些 研究 。一 般认为 ,当顶
2 高层建筑结构体系类型
21 .框架一 剪力墙体系
点水平位移 △与建筑物高度H的 比值 △
高层 建筑结构分析与设 计
文/ 肖峻
摘 要 : 本文从分析 高层建筑结 构的设 计特 点 出发 ,以高层建筑 结构设 计理论 为基
础 ,结合 实际经验 ,对 高层建筑结构分析与设 计进行 了深入探讨,归纳出一些具有 实用价 值的思路 ,对 高层建筑的结构设计优化 具有一定的实用意义。
( )刚性 楼 板 假定 3
许 多高 层建 筑结 构 的分 析方法 均 假定楼板在 自身平面 内的刚度无 限大 , 而平面外的刚度则忽略不计。这一假定 大大减少了结构 的自由度 ,简化 了计算 方法。并为采用空 间薄壁杆件理论提供
平力时 ,框架和剪力墙通过有足够刚度
的楼 板和连 梁组 成协 同工 作 的结构 体
的水平荷载 ,还要具有抵抗地震作用的 能力。一般低层结构的水平荷载对结构

高层建筑结构分析与设计

高层建筑结构分析与设计

框架柱是框 架结构 的主要竖 向承重和抗侧 力构件 , 主要承 受 的 竖 向荷 载 和 水 平 荷 载 。 压应 力 , 但其结构 侧向刚度差 , 侧向位移大 , 当建筑层 数较多 时, 不宜选用纯框架结构体系。 1 _ 剪力墙结构 体系 2
利 用 建 筑 物 的墙 体 进 行 竖 向承 重 和 抵 抗 侧 力 , 既是 剪 这
13 框架 一剪力墙 结构体 系 .
将 框 架 和 剪 力墙 结 合 在 一 起 即 形 成 框 架 一剪 力 墙 结 构 柱 的屈服 可 能早发 生、 多发生 , 底层 柱底 的塑 性铰宜 最晚 形
体系, 它兼具 二者 的优点 , 不仅 有较好 的承 受水平荷 载 的能 成 。剪力墙结构 中剪力墙 的各墙段 的塑性屈服宜产生在墙 的
力 荷 载 下 组 合 设 计 压 力 对 剪 力 墙 产 生 的轴 压 比宜 控 制 在 05 . 左 右 , 样 可 接 近 框 架 柱 的 轴压 比 , 低 垂 直 重 力 荷 载 作 用 下 这 降 文献 标 识 码 : A
关键词 : 高层建筑 ; 结构体 系; 结构设计 ; 整体参数设定
于大空 间的公共建筑 。剪力墙 结构 的平 面布置 中, 要避免 出
钢 筋混凝 土结构 的塑性 内力重 分布能 力较好 , 能在 一定 程度 上吸 收和耗散地 震能量。框架地 震破坏机 制 , 应该 是节 点基本不破坏 , 同一层 中各柱两端的屈服历程越长越好 , 比 梁
现又长又实的墙 , 要注意 刚度均 匀适中。
抗 侧能力 和延性 , 应尽量按 照框架结构 的要求来控制 框架剪 力墙结 构中框架梁柱的截面尺寸。
1 . 简 体 结 构 4
框架结 构体 系是 通过采用 梁、 等来承 受建筑竖 向和水 柱
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高层建筑结构分析与设计技术
一、高层建筑结构设计特点
1.水平荷载成为决定因素。

一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2.轴向变形不容忽视。

高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。

3.侧移成为控制指标。

与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。

随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

4.结构延性是重要设计指标。

相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。

为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

二、高层建筑的结构体系
1.框架-剪力墙体系。

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。

在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。

在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。

框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。

剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。

2.剪力墙体系。

当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。

在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。

剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。

剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。

3.筒体体系。

凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系。

筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。

筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

三、高层建筑结构分析
1.高层建筑结构分析的基本假定
(1)弹性假定。

目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。

在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。

但是在遭受地震或强台风作用时,往往会产生较大的位移,进入到弹塑性工作阶段。

此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。

(2)小变形假定。

小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。

但有不少人对几何非线性问题(P-Δ效应)进行了一些研究。

一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时,P-Δ效应的影响就不能忽视了。

(3)刚性楼板假定。

许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。

一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。

但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。

特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。

可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

(4)计算图形的假定。

高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:①一维协同分析。

②二维协同分析。

③三维空间分析。

三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。

2.高层建筑结构静力分析方法
(1)框架-剪力墙结构。

框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,由于采用的未知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。

框架-剪力墙的机算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。

(2)剪力墙结构。

剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。

不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。

剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。

此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。

但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。

(3)筒体结构。

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:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。

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。

一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。

具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。

等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。

这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。

具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒
的框架分析法、平面框架子结构法。

比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵位移法。

这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构,这是目前工程上采用最多的计算模型。

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