高层建筑结构分析与设计技术研究
论高层建筑结构设计与分析
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论 高层 建筑结构设计 与分析
曹丽君
( 广州 市华 森建筑 设计 院有 限公司顺 德分 公司 58 2 ) 2 32 [ 摘 要] 筑结 构设 计是 个系 统 的, 面 的工作 。要扎 实 的理论 知 识功底 , 全 灵活 创新 的思 维和严 肃 认真 负责 的工 作态度 。作 为 设计人 员, 掌 握结构 设计 要 的过 程, 证设计 结构 的安金, 保 还要善 于总 结工作 中的经验 。 本文 围绕 建筑结 构, 本文 总结 了建筑 结构设 计的特 点, 出了建筑 结构分 析和各 种体系 相对应 的方法 。 提 [ 关键词 ] 筑结 构 设计 剪 力墙 结 构分析 建 中 图分 类号 :U 5 T32 文献标 识码 : A 文章 编号 : 0 9 9 4 (0 0 2 一 1 6 O 10 — 1X2 1) 6O 1一 1
了。
() 3 刚性楼 板假 定 。许 多建 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 位移 的 自由度 , 化 了计算 方法 。并为 采用 空间 薄壁杆 件理 论计 算简 体结 构提供 简 了条件 。一般 来 说, 框 架体 系 和剪 力 墙体 系 采用 这 一假 定 会 是完 全 可 以 对 得 。但是 , 对于 竖 向刚度 由突变 的结 构, 板刚度 较 小, 楼 主要 抗侧 力构件 间距 过大 或 是层数 较少 等情 况, 板变 形的 影响 较大 。特别 是对 结构底 部和 顶部 楼 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。 () 计 图形 的假 定 。建 筑结 构体系 分析采 用 的计算 图形有 三种 : 1 一 4设 () 维协 同分析 。按 一维 协 同分 析 时 .只 考虑 各 抗侧 力构 件在 一 个位 移 自由度 方 向上 的变形 协调 在水 平 力作用 下, 将结 构体系 简化 为 由平行 水平力 方 向 上 的各 榀抗 侧力 构 件 的侧 移相 等 . 由此 即可 建立 一 维协 同 的基 本方 程 。在 扭矩 作用 下, 则根据 同层 楼板 上各 抗侧 力构件 转交 相等 的条 件建 立方程 。一 维协 同分 析 是各 种手算 方 法采 用最 多 的计算 图形。 2 二 维协 同分 析 。二维 () 协 同分析虽然仍将 单榀 抗侧力构件 视为平 面结构, 但考 虑了 同层 楼板上各 榀抗 侧力 构件 在楼 面 内的变形 协调 。纵横 两 方向 的抗侧 力构 件共 同工 作, 同时计 算 .扭矩 与水平 力 同时计 算 。在引入 刚性楼 板 假定后 , 层楼 板 由三 个 自由 每 度, ,, ( 虑楼 板翘 曲时有 四个 自由度)楼面 内各抗 侧力 构件的位 移均 uv 当考 , 由这 三个 自由度 确 定 。剪 力楼 板位移 与其 对应 外 力作用 的平 衡方程 , 矩阵 用 位移 法求解 。二维 协 同分 析主 要为 中小微 型计算机 上 的杆系 结构分析 程序所 采用 () 维空 间分析 。二维 协 同分析 并没 有考虑 抗侧 力构 件 的公共节 点在 3三 楼面外 的位 移协调 ( 向位移和 转角 的协调) 而 且, 竖 , 忽略抗侧 力构 件平面 外的 刚度 和扭转 刚度对 具有 明显 空间工作 性 能的简体 结构也 不是 妥当 的。三维 空 问分 析 的普 通杆单 元每 一节 点 由6 自由度, 个 按符拉 索夫薄 壁杆 理论分 析的杆 端节 点 还应考 虑 界面翘 曲, 7个 自由度 。 有 结 语 随着建筑行业 加快的发展 , 满足建 筑的形式 , 材料, 力学分 析模型都将 日趋 复杂 多元, 了革新建筑 , 为 体现 其魅力, 追求新 的结构 形式 和更 加合理地 力学模 型将 是 土 木工 程 师们 的 目标 和 方 向 。 参 考 文 献 [] 梅 洪元 , 本 臣. 1 付 中国建 筑创 作理论 发展研 究, 筑与 只能建筑 国际 建 学术 研讨会 . 0 2 20 . []覃 力, 2 建筑 设计 的一种 倾 向一 大规模 高层建筑 的集群化 和城市化 , 建 筑与 智能 建筑 国际学术研 讨会 ,0 2 20 .
张弦梁结构在高层建筑中的稳定性分析与设计案例研究
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张弦梁结构在高层建筑中的稳定性分析与设计案例研究1. 引言高层建筑的结构设计对于保证其稳定性和安全性至关重要。
张弦梁结构作为一种常用的结构形式,在高层建筑设计中具有广泛的应用。
本文将通过分析实际的设计案例,探讨张弦梁结构在高层建筑中的稳定性问题,并提出相应的设计方法和优化方案。
2. 张弦梁结构的特点张弦梁结构是由上、下弦杆和夹持杆组成的一种形式,具有以下特点:(1) 高度可调节:通过调整弦杆的长度,可以适应不同高度高层建筑的设计要求;(2) 节约材料:相比传统的框架结构,张弦梁结构能够更有效地利用材料,减少结构自重;(3) 施工便利:梁柱节点简单,便于施工和装配。
3. 张弦梁结构的稳定性分析(1) 稳定性问题:高层建筑的稳定性对于保证其安全运行至关重要。
张弦梁结构在受到竖向风荷载和自重荷载作用时,可能存在柱侧屈曲、梁侧屈曲等稳定性问题,需要进行详细的分析。
(2) 稳定性评估方法:通过有限元分析和结构优化方法,可以评估张弦梁结构在不同荷载情况下的稳定性。
其中,有限元分析可以模拟结构的受力行为,确定关键部位的应力和应变分布;结构优化方法可以优化结构的形状和尺寸,提高结构的稳定性。
(3) 稳定性设计准则:在高层建筑的设计中,应根据当地的设计规范,确定张弦梁结构的稳定性设计准则,包括屈曲承载力系数、屈曲长度系数等重要参数。
4. 张弦梁结构的设计案例研究(1) 案例概述:选取某高层住宅建筑为案例,通过有限元分析和结构优化方法,对其张弦梁结构的稳定性进行分析与设计。
结构的重点关注点包括竖向荷载下的柱侧屈曲和梁侧屈曲。
(2) 有限元分析:通过有限元软件建立结构模型,对结构进行静力分析和稳定性分析。
结构的受力行为、关键节点的应力和应变、杆件的失稳形态等信息可以在分析过程中得到。
(3) 结构优化:针对分析结果,通过结构优化方法对张弦梁结构进行优化设计。
可以采用遗传算法、粒子群算法等优化方法,优化结构的形状和尺寸,提高结构的稳定性和安全性。
复杂高层建筑结构设计关键技术分析
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复杂高层建筑结构设计关键技术分析随着城市化进程的推进,高层建筑已经成为现代城市的标志性建筑之一。
然而,高层建筑的结构设计面临着许多挑战,例如结构的复杂性、抗震性能等问题,这些问题都要求在设计过程中采用一系列关键的技术来保证建筑的稳定性和安全性。
下面我们将从几个方面来探讨复杂高层建筑结构设计的关键技术。
一、刚性节点技术刚性节点技术是指将结构中的节点设计成刚性,从而减小节点的变形,增加节点的刚度和强度,并且提高整个结构的稳定性。
刚性节点技术在高层建筑的结构设计中具有非常重要的地位,它可以有效地提高整个建筑的刚度和强度,从而保证建筑的稳定性和安全性。
这种技术要求建筑结构中的节点在设计时考虑到各种因素,例如节点材料的强度、连接方式、配合尺寸等因素,从而保证节点的刚性。
刚性节点技术还要求合理设计节点的布置方案,以最大限度减少节点的数量,从而降低建筑成本。
二、高强度混凝土和钢材的应用高强度混凝土和钢材的应用是保证建筑结构稳定的另一个关键技术。
相比普通混凝土和钢材,高强度混凝土和钢材具有更高的强度和刚度,可以承受更大的载荷。
这种技术要求在设计过程中选用高强度材料,例如C50以上的混凝土和Q345B以上的钢材,从而保证建筑的抗震性能和稳定性。
三、结构分析和优化设计结构分析和优化设计是高层建筑的结构设计中非常重要的部分。
在设计过程中,建筑结构所受的荷载是不断变化的,需要进行结构分析和优化设计来确定结构的合理性和安全性。
这种技术要求设计人员具备深厚的结构分析和设计能力,同时要借助现代计算机辅助设计软件来模拟结构的受力情况,从而优化结构方案,提高结构的稳定性。
四、预制化技术预制化技术是高层建筑结构设计中另一个非常重要的技术。
预制化技术可以将建筑的各个构件提前制造完成,然后在现场进行拼装,这样可以大大减少现场施工时间和人工成本。
此外,预制化技术还可以提高建筑结构的质量和稳定性,从而保证整个建筑的安全性。
这种技术要求设计人员在设计过程中考虑到预制构件的尺寸和材质等因素,使预制构件具有良好的工程性能。
高层建筑结构设计要点研究论文六篇
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高层建筑结构设计要点研究论文六篇关于《高层建筑结构设计要点研究论文六篇》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。
第一篇摘要:随着我国人口急剧上升,土地资源稀缺问题愈加明显,为了提升土地利用率,开发商开始将目光投向高层建筑。
近年来,复杂高层与超高层建筑得到广泛应用,它即满足了城市发展的需要,也实现了有限土地资源的有效利用。
因此,本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨,用以提高高层建筑的合理性与科学性。
关键词:复杂高层;超高层;建筑结构;设计要点1引言随着复杂高层与超高层建筑的不断增加,政府对高层建筑的质量提出更高要求,尤其是建筑结构的持久性、可靠性已经成为社会关注的焦点。
因此,在进行复杂高层与超高层建筑结构设计时,要结合建筑物的形态特征、功能需要等进行,为提高复杂高层与超高层建筑的安全性能做铺垫。
2复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素2.1重力荷载与其他类型的建筑相比,复杂高层与超高层建筑具有特殊性,不仅建筑高度不可比拟,还需要面临重力荷载的挑战。
特别是随着建筑高度不断攀升,地面受力与重力荷载会逐渐上升,在力的作用下墙上的轴压力与竖向构件柱的压力也不断增加,从而加大超高层建筑的困难性。
其次,复杂高层与超高层建筑的水平位移也是建筑结构设计的矛盾点,主要体现在两个方面:①楼层越高风效应就越大,在风的作用下其合力作用点的位置就越高,由此自然风效应对超高层建筑产生的作用效应就更大。
②在建筑结构设计中,建筑的结构自重是企业必须考虑的问题,因为它关乎建筑物的稳定性。
而结构自重与重心位置相关,随着建筑楼层不断升高其重心位置随之升高,从而结构自重不断加大,成为强力作用下的薄弱环节,比如地震等。
2.2风振加速度风力大小与建设楼层的高低相关,通常楼层越高其风力效果越强,因此在超高层建筑中的风力作用特别显著。
但是,人们对风作用的舒适度有一定的感知,若风振作用过强则会令人产生不适感,从而降低居住品质。
高层建筑结构设计技术分析论文
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高层建筑结构设计技术分析探讨【摘要】随着国民经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,功能俱全的高层建筑越来越多,下文针对高层建筑结构的设计特点进行了分析及探讨。
【关键词】高层建筑;结构设计1 常用高层建筑结构体系受力特点分析比较1.1 框架结构框架结构体系它是由基础、楼板、柱、梁这4种承重构件所组成的。
基础、柱和梁一起构成平面框架是主要的承重结构。
框架结构建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也较方便;整体性、抗震性能好,具有较好的塑性变形能力。
但是,框架结构侧向刚度小,当层数过多时,会产生过大的侧移,从而限制了框架结构的建造高度。
1.2 框架——剪力墙结构高层建筑结构设计中通常采用的是框架——剪力墙结构体系,即把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系,竖向荷载由框架和剪力墙等竖向承重单体共同承担,水平荷载则主要由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。
剪力墙的设置,大幅增加了高层建筑结构的抗侧力刚度,使其水平侧向位移大幅减小;同时,框架-剪力墙结构的协同工作使各层层间变形趋于均匀,所以框架——剪力墙结构体系的建筑能建高度要显著高于框架结构。
1.3 剪力墙结构由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系称为剪力墙结构体系。
剪力墙结构体系属于明显的刚性结构,且传力均匀、直接。
其结构的强度和刚度都相对较高,但同时也具有一定的延性。
结构在台风、地震作用等水平大荷载作用下,结构的侧向位移能有效控制,具有良好的结构整体性能,抗倒塌能力强,其能建高度大幅高于框架或框架——剪力墙结构体系。
1.4 筒体结构筒体结构体系由筒体为主的结构称为筒体结构。
筒体结构体系的高层建筑结构具有非常大的强度和刚度,结构体系中各构件的受力分配合理,抗风、抗震性能相对框架——剪力墙结构、剪力墙结构更强,往往应用于大空间、大跨度要求的高层、超高层建筑结构设计中。
2 高层建筑结构设计关键技术分析2.1 水平荷载相对于竖向荷载显得更为重要结构需同时承受竖向和水平荷载,低层结构以抵抗重力为代表的竖向荷载为主,而水平荷载所产生的内力、侧向位移很小。
高层建筑结构分析与设计技术研究
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规划设计
高层建筑结构分析与设计技术研究
聂奋 云
( 鸡西市建筑设计院 ,黑龙江 ,鸡 西 ,1 5 8 1 0 0 )
【 摘 要】 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 。 【 关键词 】 建 筑结构设计
一
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 )框架一 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 。 简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 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 简的框架 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。
高层建筑结构分析与设计方法研究
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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
高层建筑的结构设计与安全性分析
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高层建筑的结构设计与安全性分析高层建筑的结构设计与安全性一直是建筑师、工程师以及政府监管部门关注的重点。
随着城市人口的增长和城市化进程的加快,高层建筑成为了解决人口住房需求的重要选择。
然而,由于高层建筑存在的特殊性,其结构设计必须充分考虑到安全性。
本文将就高层建筑的结构设计与安全性进行分析和探讨。
一、高层建筑的结构设计1. 结构设计原则与考虑因素高层建筑的结构设计需要遵循一系列原则和考虑因素,以确保其结构的稳定性和安全性。
首先,高层建筑的结构设计应满足承载能力要求,即能够承受自身重量以及外部荷载的作用。
其次,高层建筑的结构设计应具备一定的柔度和适应性,能够在面对自然灾害(如地震、风暴等)时有所抵抗和吸能。
此外,结构设计还需考虑建筑的使用寿命、抗震性能、防火性能等因素。
2. 结构设计方法与技术在高层建筑的结构设计中,常用的方法和技术包括草图设计、三维模型设计、结构分析和模拟等。
草图设计是在建筑师和工程师协同工作的基础上进行初步设计,以探索建筑形态和结构的潜力;三维模型设计能够更加直观地展示建筑的形态和结构;结构分析和模拟则能够对建筑结构在静态和动态条件下的行为进行评估和优化。
二、高层建筑的安全性分析1. 火灾安全性分析高层建筑的火灾安全性分析是其中一项重要内容。
在高层建筑中,火灾的蔓延速度和烟气的扩散是主要的安全隐患。
因此,在高层建筑的设计和建造过程中应采取有效的防火措施,如设置防火墙、防火门、疏散通道等,以确保人员的安全疏散和消防人员的有效救援。
2. 抗震安全性分析地震是威胁高层建筑安全的另一个主要因素。
高层建筑的结构设计需要考虑抗震能力,以确保在地震发生时建筑结构的稳定性和安全性。
在抗震安全性分析中,建筑师和工程师会考虑到地震作用的影响、建筑材料的选择、结构的几何形态等因素,并采取相应的设计和构造措施提高建筑的抗震能力。
3. 风险评估与安全管理高层建筑的安全性还需要进行风险评估和安全管理。
风险评估是指针对高层建筑可能面临的灾害风险进行分析和评估,以制定相应的应急预案和安全措施。
浅析高层建筑结构设计与分析
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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
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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
超高层建筑的结构设计与分析
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超高层建筑的结构设计与分析随着城市化的快速发展,超高层建筑成为了现代城市的地标式建筑,它不仅是提高城市用地效率的重要手段,还能够彰显城市的发展实力。
然而,随着建筑高度的增加,对于超高层建筑的结构设计和分析就提出了更高的要求。
那么,在超高层建筑的结构设计与分析中,有哪些需要注意的问题呢?I、超高层建筑的结构设计超高层建筑的结构设计需要从以下几个方面加以考虑:1.承载力安全性超高层建筑的自重和荷载非常大,因此在结构设计中,需要保证其承载力的安全性。
主要是要有足够的极限破坏荷载。
同时,控制变形也是至关重要的,结构变形应该在可控的范围内。
2.结构稳定性超高层建筑的结构稳定性问题较为复杂,需要考虑地震、风荷载等因素。
地震荷载是超高层建筑中非常重要的设计考虑因素之一,因此结构设计中需要考虑地震对建筑物的影响并进行相应的抗震措施。
3.施工性超高层建筑的结构设计需要保证施工的可行性,并需要考虑施工的安全和效率。
需要在结构设计过程中,提高结构的模块化程度,采用标准化的件式和构件。
II、超高层建筑的结构分析超高层建筑的结构分析需要从以下几个方面进行:1.荷载分析荷载分析需要考虑自重荷载、活荷载和作用在建筑结构上的各种荷载。
这些荷载会对超高层建筑的结构和变形产生影响。
2.稳定性分析稳定性分析是超高层建筑结构分析中必须要考虑的问题,需要根据荷载和地震等因素进行分析,确保超高层建筑的结构稳定性满足要求并有充足的稳定裕量。
3.受力分析超高层建筑的受力分析需要考虑各个构件和部位的受力情况,包括弯矩、剪力、轴力和扭矩等。
4.变形分析超高层建筑在受到荷载和地震等因素的影响下会产生一定的变形,因此变形分析也是结构分析中必须要考虑的问题。
需要通过模型分析,计算得出结构的扭转角度、变形程度等参数。
综上所述,超高层建筑的结构设计和分析需要综合考虑各个方面的因素,确保超高层建筑的结构承载能力、稳定性和施工性都能够得到合理的保证。
同时,需要运用现代工程技术和结构设计理论,不断提高超高层建筑的设计水平,为城市的发展和进步做出更加积极的贡献。
中国建筑千米级摩天大楼结构设计与研究
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3、技术挑战与解决方案
3、技术挑战与解决方案
中国建筑千米级摩天大楼的结构设计面临着一系列技术挑战,如地震作用下 的结构稳定性、风载下的结构响应等。针对这些问题,提出了相应的解决方案:
3、技术挑战与解决方案
(1)地震稳定性:通过建立有效的抗震指标体系,对结构进行抗震性能评估。 同时,采用高强度材料和先进的连接技术,提高结构的抗震能力。
3、技术挑战与解决方案
(2)风载响应:通过风洞实验和数值模拟,对结构进行风载响应分析。采用 气动措施(如风阻尼器)和结构设计优化,降低风载对结构的影响。
三、性能分析与实验验证
1、抗风性能
1、抗风性能
为了评估中国建筑千米级摩天大楼的抗风性能,进行了风洞实验和数值模拟。 实验结果表明,优化后的结构设计在风载作用下具有较好的稳定性。通过对比不 同风速下的结构响应数据,验证了数值模拟结果的可靠性。
四、结论与展望
四、结论与展望
本次演示从结构设计与分析、性能分析与实验验证两个方面探讨了中国建筑 千米级摩天大楼的结构设计。通过研究,得出以下结论:
四、结论与展望
1、中国建筑千米级摩天大楼结构设计遵循力学原理和优化设计原则,采用有 限元分析和计算机辅助设计等方法,可实现结构的优化设计和仿真分析。
五、提高斜拉桥稳定性的措施
5、加强科研和技术创新:加强科研和技术创新是提高斜拉桥稳定性的重要途 径之一。通过不断研究和探索新的材料、工艺和技术可以提高桥梁的稳定性和安 全性。同时,加强科研和技术创新也可以推动我国桥梁建设技术的不断发展和进 步。
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一、引言
一、引言
中国建筑千米级摩天大楼的结构设计面临着严峻的挑战。这类大楼的高度和 规模都超越了传统的建筑结构,其结构设计需要充分考虑地震、风载、疲劳等多 种因素的影响。此外,随着建筑物高度的增加,结构自重、材料性能和施工难度 等方面的问题也日益凸显。因此,研究中国建筑千米级摩天大楼的结构设计具有 重要的现实意义和理论价值。
超高层建筑风荷载分析及结构设计研究
![超高层建筑风荷载分析及结构设计研究](https://img.taocdn.com/s3/m/28b4b02f6fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64d92.png)
超高层建筑风荷载分析及结构设计研究随着城市化的不断推进,超高层建筑的建设逐渐成为了现代城市的标志性建筑之一。
然而,在这些高耸入云的建筑中,风荷载成为了一个不容忽视的安全因素。
超高层建筑的结构设计必须考虑到风荷载的影响,保证建筑的安全和稳定。
本文将从风荷载的形成机理、计算方法以及超高层建筑的结构设计等方面进行探讨。
一、风荷载的形成机理风荷载是指建筑受到风力作用产生的荷载。
风的形成是由于地球的自转和太阳的辐射造成的,其在不同地域、季节和高度的特点都不同。
风荷载的形成机理主要涉及两个因素:风速和风向。
风速是指单位时间内风流过单位横截面积的体积。
由于摩擦力和离心力的作用,风速随着高度不断增加。
因此,在高层建筑中,风速通常比地面上要高出许多倍。
风速对于建筑而言是非常重要的参数,因为它与建筑所受到的风力大小成正比关系。
风向是指风向标指向的方向。
由于地球的自转和大气的再分布,风向随着高度和时间而发生改变。
对于一个高层建筑而言,建筑的外形和朝向会影响风向对建筑的荷载大小和方向。
二、风荷载的计算方法风荷载是建筑设计中不可忽略的因素之一。
目前,一般采用按规定计算方法进行计算。
风荷载的计算需要考虑的因素包括建筑的形态、朝向、高度、地理位置、风向、风速等多个因素。
现代建筑采用空气动力学理论进行分析。
风荷载的计算方法可以分为两种:静力和动力计算。
静力计算方法是通过考虑建筑在风速作用下的平均力来直接计算风荷载,常用于一些高度较低的建筑物。
动力计算方法是通过考虑建筑的振动和波动来计算风荷载,常用于一些高层建筑。
三、超高层建筑的结构设计超高层建筑的风荷载对于结构设计来说是一个重要的考虑因素。
在结构设计中,一定要考虑到该建筑在极端风速下所受到的荷载大小和方向,并通过合理的结构设计来保证建筑的稳定和安全。
目前,对于超高层建筑的结构设计,采取了多种方法。
常用的是采用软管结构和混凝土结构的组合方式,这样可以避免传统混凝土结构所存在的某些缺陷,如大量使用钢筋和模板的成本和浪费等。
高层建筑结构设计的研究与探索
![高层建筑结构设计的研究与探索](https://img.taocdn.com/s3/m/7297f52549d7c1c708a1284ac850ad02df800767.png)
高层建筑结构设计的研究与探索近年来,随着城市的发展和人口数量的增长,高层建筑在城市景观中扮演着越来越重要的角色。
高层建筑的设计不仅要满足建筑的功能需求,还要考虑到建筑的安全性和可持续性。
因此,高层建筑结构设计的研究与探索变得至关重要。
首先,高层建筑结构设计的研究需要考虑到建筑的抗风性。
由于高层建筑的高度较大,容易受到强风的影响。
因此,设计师们需要研究不同风载下的建筑结构承载能力,并采用合适的防风措施,如增加建筑的抗风柱、加固结构连接等手段,以确保高层建筑的稳定性和安全性。
其次,高层建筑结构设计的研究还需要关注地震安全性。
地震是一种常见的自然灾害,对高层建筑的安全性构成威胁。
设计师们需要研究地震力对建筑结构的影响,并采取合适的减震措施,如设置减振器、采用柔性结构等,以提高高层建筑的地震安全性。
另外,高层建筑结构设计的研究还要考虑到建筑的自重和承载能力。
高层建筑的自重往往较大,并且建筑内部需要承载大量的设备和人流。
因此,设计师们需要研究高层建筑材料的力学性能,并采用适当的结构形式,如钢结构、框架结构等,以确保建筑的自重和承载能力。
此外,高层建筑结构设计的研究还需要考虑到建筑的可持续性。
随着环保和可持续发展的要求日益增加,设计师们需要研究使用可再生材料和节能技术的可能性。
例如,可以采用太阳能发电系统、雨水收集系统等,以减少建筑对能源资源的依赖,实现可持续发展。
在高层建筑结构设计的研究与探索中,现代技术的应用也起到了重要的作用。
例如,计算机模拟技术可以对建筑结构进行精确的分析与设计,快速优化结构方案。
3D打印技术可以制造出复杂形状和高精度的建筑构件,提高建筑的施工效率和质量。
此外,大数据和人工智能技术可以收集和分析大量的结构监测数据,提前发现并修复潜在的结构问题,提高高层建筑的安全性和可靠性。
总之,高层建筑结构设计的研究与探索是一个综合性的课题,需要考虑到建筑的抗风性、地震安全性、自重和承载能力、可持续性等多个方面。
高层建筑结构体系的优化设计与性能研究
![高层建筑结构体系的优化设计与性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/d375de6291c69ec3d5bbfd0a79563c1ec4dad77e.png)
高层建筑结构体系的优化设计与性能研究摘要:本文旨在研究和优化高层建筑的结构体系设计,以提高其性能和安全性。
首先,对现有高层建筑结构体系进行综述和分析,评估其优点和缺点。
然后,探索并提出一种基于新材料和先进技术的优化设计方法,以改进结构的刚度、抗震性和承载能力。
通过数值模拟和实验验证,对比不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。
最后,通过对比分析,得出最佳结构体系的设计参数和优化策略,为高层建筑结构体系的设计和施工提供指导和参考。
本研究对于提升高层建筑的安全性、节能性和可持续性具有重要意义。
关键词:高层建筑、结构体系、优化设计、性能研究、安全性引言:高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。
然而,随着新材料和先进技术的发展,传统的设计方法面临着挑战和限制。
因此,本研究旨在优化高层建筑结构体系的设计,并深入研究其性能。
通过综述现有结构体系的优缺点,探索新材料和技术的应用,并通过数值模拟和实验验证,我们将揭示不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。
最终,本研究将提供指导和参考,为高层建筑的安全性、节能性和可持续性带来突破性进展。
一高层建筑结构体系的综述与分析高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。
在高层建筑中,结构体系起着支撑和承载建筑荷载的重要作用。
因此,对高层建筑结构体系的综述和分析对于理解现有设计方法的优点和缺点至关重要。
1 我们回顾了传统高层建筑结构体系的发展历程。
常见的传统结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框剪结构和筒结构等。
这些结构体系在不同情况下具有各自的优势和限制。
例如,框架结构具有灵活性和承载能力强的优点,但在抗震性方面存在一定的挑战。
剪力墙结构在抗震性能上表现出色,但会限制内部空间的灵活性。
框剪结构和筒结构则是综合了框架结构和剪力墙结构的特点。
2 随着新材料和先进技术的不断发展,传统的高层建筑结构体系面临着新的挑战和限制。
新材料如高性能混凝土、钢结构和复合材料等,以及先进的设计方法如计算机辅助设计和建模技术,为优化设计提供了新的可能性。
高层建筑抗震设计与结构优化研究
![高层建筑抗震设计与结构优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/78b6e1f3c67da26925c52cc58bd63186bceb92ef.png)
高层建筑抗震设计与结构优化研究随着城市的发展和人口的增加,高层建筑已经成为现代城市的标志性建筑物。
然而,地震是可能发生的自然灾害之一,对于高层建筑而言,抗震设计和结构优化是至关重要的。
本文将探讨高层建筑抗震设计和结构优化的重要性,并介绍一些相关的研究方法和技术。
高层建筑的抗震设计是保证建筑物在地震发生时能够抵御地震力量并保持结构稳定的过程。
一个合理的抗震设计可以减少地震对建筑物的破坏,保护人民的生命安全。
抗震设计的主要目标是降低结构的振动和加强结构的刚度。
为了实现这一目标,工程师需要考虑多个因素,如地震波的频率、建筑物的质量、刚度和弹性模量等。
通过使用先进的分析模型和计算工具,工程师可以预测建筑物在地震中的行为,并相应地调整设计参数。
在高层建筑的抗震设计中,结构优化是一个不可避免的步骤。
结构优化是通过改变结构的形状、材料和构件尺寸等来提高其抗震性能的过程。
通过结构优化,可以减少结构的质量和振动,提高其刚度和稳定性,从而使建筑物能够更好地抵御地震加载。
在进行结构优化时,工程师通常会使用数值模拟技术,如有限元分析和遗传算法等。
这些方法可以帮助工程师寻找最佳结构方案,并确定最佳设计参数,以实现最佳的抗震性能。
现代高层建筑的抗震设计与结构优化是一个复杂而挑战性的任务。
在设计过程中,工程师需要考虑多个因素,如建筑地点的地震烈度、土壤条件、建筑物类型等。
此外,高层建筑的抗震设计还需要考虑建筑物的功能需求和使用寿命。
为了满足这些要求,工程师需要使用先进的技术和工具,如地震响应谱分析、三维有限元建模和优化算法等。
除了抗震设计和结构优化,高层建筑的安全评估和监测也是非常重要的任务。
安全评估可以帮助工程师确定建筑物在地震中的风险,并采取相应的措施来提高其安全性。
而监测系统可以实时监测建筑物的振动和应力变化,并提供及时的报警和反馈。
这些工作可以帮助工程师了解建筑物的健康状态,并及时采取措施来保护建筑物和居民的安全。
总之,高层建筑的抗震设计和结构优化是确保建筑物能够在地震中抵御地震力量并保持结构稳定的关键步骤。
高层建筑结构的分析与设计
![高层建筑结构的分析与设计](https://img.taocdn.com/s3/m/0193cc3bb90d6c85ec3ac688.png)
l, 5对多塔结构 的振 型数不应小于塔楼 的9 , 倍 且计算振型数应使 振型参 建筑 设计 应 符合 抗 震概 念设 计 的要 求 , 廊 采J 严 藿不 规 则 的 不 } } j 与质量不 小于总质量 的9 %。必须指 出的是, 的振型组合数并 不是 0 结构 设计 方案 。实 际上, 结构 的概念设 计 建筑 师 的方 案设计 也足 相互影 越大越好, 大值不能超过结构的总 自由度数 。例如对 采用刚性板假 其最
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振周期T( 。 用于风振计算) 可按下列公式估算: a 5 x 1 I/ 0 : .5 .3 0 I
b 、钢筋混凝土剪力墙( 包括筒 中筒 剪力墙 ) 结构
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1 认真做好结构方案的概念设 计 .
计 和施工过 程中, 放坡无需 支护的结 构方案肯 定是最为 经济 的, 直接 但 果 白上而 下也应均 匀变化, 不应有较 大的突变 , 否则应 检查结构 截面尺 这 样就会 出现基坑 变形变 大, 工周期 长导致 资金的 回报慢 等不利 因 施 寸或 者输 入的数据是否正确 、合理 。 。
素。
2 柱 、 等竖向受力构件 的计 算轴力N . 5 墙 基本符合柱 、墙受荷 面积
A的与近似应 力q 的乘 积。 IN q  ̄ = A。q 1 为单位 面积重力 荷载, 于框架 对
2 结构整体计算准确与计算结果分析无误 .
结构 约为 1~1 k m2对 于框 架一 2 4 N/ , 剪力墙结构 约为 1~ 5 N/ 对 于剪 3 1 k m 21 构基本周 期是计 算风荷 载的重 要指标 。周期 的大小 与结构 力墙结构 和简体结 构约为 1~ 6 N/ 。 . 结 4 1k m 在地 震中 的反应有着 密切关 系, 基本 的是 能 与场地 土的卓越 刷期 最 ^ 致, 否则 会发生共 振 。一般 情况下 , 多层和高 层钢筋砼 房屋 的基 本 自
高层建筑结构设计的研究分析
![高层建筑结构设计的研究分析](https://img.taocdn.com/s3/m/8bdad9617e21af45b307a8a2.png)
高层建筑结构设计的研究分析【摘要】高层建筑是城市发展的需要,其层数也逐渐增加。
高层建筑相比其他类型建筑而言,其结构也更加的多样化和复杂化。
在今后的设计当中要考虑多方面的因素,保证工程质量和经济效益。
【关键词】高层建筑;结构设计;结构布置;发展趋势一高层建筑结构设计的几点原则1计算简图要适当:适当的计算简图是结构安全的重要条件,需要有相应的构造措施来保证,计算简图的误差要在设计的规定范围之间。
如果是不当的计算简图则会导致结构安全方面的问题产生。
所以工程前期设计的这一点要非常注意。
2基础方案要合适:基础设计是综合分析的结果,要有工程地质环境的参考条件、待建建筑物结构类型、周边建筑物环境分析、载荷的分布状况、合理的经济效益等资料的分析。
在详细的地质勘察资料的基础上,通过进行地基变形的验算,尽可能地利用好地基。
3结构方案要合理:结构方案要有可实行的结构形式、结构体系及经济效益。
在结构体系上,同种结构单元最好选择同种结构体系,其受力要明确,传力要简单。
通过工程设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。
4正确分析计算结果:在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。
因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。
5采取相应的构造措施:结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯”,注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固要求;考虑温度应力的影响力。
二高层建筑结构的布置1 结构平面布置平面形状简单、规则、对称尽量使质心和刚心重合。
偏心大的结构扭转效应大,会加大端部构件的位移,导致应力集中。
平面突出部分不宜过长。
扭转是否过大,可用概念设计方法近似计算刚心、质心及偏心距后进行判断,还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形,其比值超过1.1,可以认为扭转太大而结构不规则。
高层建筑结构施工技术分析与探讨
![高层建筑结构施工技术分析与探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/14e1053d0b4c2e3f5627630f.png)
高层建筑结构施工技术分析与探讨【摘要】随着社会经济的发展,城市化进程的不断加快,建筑业逐渐成为社会中非常活跃的行业,我国各类建筑工程也取得了很大的发展和进步。
随着高层结构体系研究的日趋完善、计算技术的发展以及施工技术水平的不断提高,高层建筑迅猛发展。
本文主要对高层结构施工技术进行分析和探讨,同时,对高层建筑工程施工技术的管理问题进行浅析。
【关键词】高层建筑;施工技术;技术管理随着城市化进程的加快和建筑业的发展,建筑工程项目的规模也在逐渐扩大,由此,对建筑结构施工技术和建筑的质量的要求越来越高,特别是高层建筑结构施工技术,显得尤其重要。
施工企业要想在当今建筑业竞争如此激烈的环境中占有自己的一席之地,就必须拥有较高的施工技术和管理水平。
这实际上就要求企业运用科学的方法提高建筑结构施工技术,并要对此技术进行科学而有效地管理。
一、高层建筑的施工技术分析(一)混凝土施工技术在我国高层建筑混凝土的施工过程中,混凝土施工技术的应用范围特别广泛。
众所周知,混凝土施工技术的发展和创新是保证高层建筑物质量的根本要素,同时也是建筑行业施工技术得以全面发展的关键部分。
在高层建筑混凝土施工技术的应用过程中,不仅要注意与高层项目建设实际需要相结合,而且要严格把握施工技术应用的要点。
下面则对高层建筑中混凝土施工技术应用的要点进行以下几个方面的阐述:1、对高层建筑的裂缝进行预防与控制高层建筑混凝土施工过程中,由于受到技术方法、机械作业、人为、自然等原因的影响,会出现建筑体地面或墙体出现局部裂缝的现象。
因此,混凝土施工技术人员一定要考虑到混凝土的结构会由于气候条件以及天气状况的不同而有所差异,而且其裂缝的宽度也会有不同的控制标准。
如今,我国高层建筑中混凝土施工技术中对于建筑物裂缝问题的预防与控制普遍以强化施工期间的技术与重点监管为主。
2、高层建筑整体强度的控制在高层建筑的混凝土施工中,建筑整体强度的控制是尤其重要的,同时也是建筑工程的质量达到国家相关的检验标准的根本保证。
高层建筑结构分析与设计理论
![高层建筑结构分析与设计理论](https://img.taocdn.com/s3/m/e019ee6addccda38376baf40.png)
高层建筑结构分析与设计理论摘要:文章就针对高层建筑的结构以及设计的这一问题,进行了详细的分析,并对于相应的设计理念分析以及设计进行了相关探讨。
关键词:高层建筑;结构;设计理论中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:一、常见高层建筑结构设计特点1、建筑框架结构设计对于高层建筑来说必须有一个整体的严谨的框架结构,所以对于框架结构的设计可以说是重中之重,对于框架结构来说,他的主要组成部分有建筑结构基础、结构楼板、柱以及建筑梁体这几种重要的承重部件构成,而对于建筑结构基础、柱子以及建筑梁体来说,这三者主要是建筑平面框架的重要承重部件,建筑框架整体布置上比较灵活,能够在很大程度上流出建筑的空间,而另一方面对于立面的处理也是比较简单灵活的,但是重要的是建筑框架结构的侧向的刚度比较小,所以一旦建筑体本身过于高的时候,整体来说就会出现比较大程度上的侧移,这就会限制整体的高度。
2、决定性因素对于高层建筑的结构设计来说,有很多的影响因素,但是决定性的因素是水平的荷载。
讲到高层建筑的水平荷载在结构设计中的作用首先是因为高层建筑本身的重量以及建筑体面本身使用的载荷在建筑竖构建中能勾起的轴力以及弯矩只是和建筑的高度成正比,但是水平荷载对于建筑本身结构产生的力是和本身高度的平方成正比关系;另外对于一个建筑体本身来说,竖向上的载荷力一般情况下都是一定的,但是水平的荷载是伴随着很多因素的变化产生相应的变化的。
3、剪力墙结构的设计特点对于高层建筑来说剪力墙本身也是框架的组成部分,在高层建筑结构的设计中一般情况下使用的都是这种框架形式,也就是剪力墙结构,而剪力墙设计结构就是将建筑的整体框架和剪力墙本身按照规定进行一种巧妙地结构结合,形成一个整体的结构,所以这种情况下上面我们提到的决定性因素水平的荷载就由剪力墙本身来承担的,因为剪力墙按照这样的设计结构的情况下具有很大的刚度,能够抗拒很大的建筑测力,另一方面竖向上的荷载就有剪力墙和整体的框架来进行承担,所以我们看到剪力墙会受到来自于竖向以及水平方向上的压力,所以对于剪力墙结构的设计是至关重要的。
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高层建筑结构分析与设计技术研究
【摘要】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。
【关键词】建筑结构设计
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。