高层建筑斜撑受力分析研究
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响摘要:随着我国房地产行业的兴盛,以及人们更高的生活质量追求,于是对住房也有了更严格的要求。
人口向城市迁移给城市有限的土地带来较大的住房压力,在政府的引导下,高层结构住房已成为一种必然。
而在高层结构设计中,不管是抗震作用还是安全通道设置,楼梯作为斜撑构件不可缺少。
而且在高层结构调设计的时候,设计人员一般是分别完成楼梯的设计和框架的设计。
然而事实上,一旦发生地震或者其他,楼梯构件最先遭到破坏,进而破坏框架结构的预期效果。
所以,在此事实基础上,本文分析不同的高层结构设计中楼梯的影响,主要研究楼梯斜撑的作用对高层结构影响,为设计和建筑施工提供便利。
关键词:楼梯斜撑;高层结构设计;斜撑构件;影响分析1、楼梯对不同的高层结构影响按照不同的标准,高层建筑也可分为不同的结构设计。
通常我们按照承重体系和材料分为两类:承重体系分类分为我们熟悉的框架结构,剪力墙结构,还有框架-剪力墙结构,以及砌体结构;材料分为钢结构和钢筋混凝土结构,还有其混合结构。
而在这所有高层结构建筑中,相邻楼层之间都有上下沟通的通道,比较常见的有楼梯、电梯扶梯和坡道等。
尽管目前来说,大部分的高层建筑都会选择电梯作为主要的上下方式,但楼梯仍然会保留。
因为楼梯除了上下通行方便外,还给楼房的主体分担承重。
设计楼梯时候,需考虑坚固耐用,通风,防火等安全要素。
1.1单框架结构框架结构建筑里,框架柱是主要的抗侧构件,因而可以提供较好的延展性能和抗震效果。
次级的抗侧构件包含楼梯及填充墙等支撑构件,软件计算时,通常采用刚度折减的手段考虑不同的构件所提供的刚度支撑。
这些抗侧构件增强了框架结构的刚度,缩小了框架结构水平方向上位移,提高了结构的安全保障系数,但是仍然容易受到破坏。
在调查和分析大量的震害资料后,人们相信楼梯在框架结构里可以抵抗地震的水平作用力,支撑楼层之间抗侧移,所以在分析框架结构时候,不能忽视楼梯的刚度作用。
在抵抗水平震力时候,楼梯承担部分水平剪力,如果单纯依靠构造设计出的构件,是不能达到真实的承载负荷。
某框架—核心筒高层办公建筑斜柱结构设计
3.3 斜柱特殊楼层节点的加强措施
本工程斜柱的倾斜方式为先内收后外扩,不易在下部 楼层处产生水平拉力,相对于先外扩后内收的斜柱形式更 为有利。但是,由于下层柱柱顶和上层柱柱底柱轴力存在 一定差别,需要对楼层处节点进行详细的分析设计。因此, 分别取斜柱下段第9层(内收段)、斜柱上段第4层(外扩 段)以及斜柱倾斜方向变化楼层第4层的梁柱节点在目标 内力Nmv(如表5所示)下的受力进行受力分析。
构中的比较分析[J]建筑钢结构进展,204,4(6): 53-62. [5] 冉丹,邓岸,李菁.斜柱结构研究综述[J].山 西建筑,2012,33(22) :6142. [6] 吕 鹏,刘洪亮.带斜柱转换的某高层建筑结构设计 [J].广东土木与建筑,204(4)
Inclined celumn stcictuc design of a frvme-cerr high-rist ofOcc building
依据以上分析结果,且综合考虑斜柱位置的重要性, 本工程对4层及以下楼层均采取对振型分解反应谱法 计算所得的地震作用放大4 1倍,其余上部楼层均按实 际时程分析法所得的放大系数对多遇地震下地震作用进 行放大。
3.4性能化设计
本工程斜柱倾斜段的楼层占总楼层比重较大,斜柱所 处的结构位置较为重要,本工程采取对斜柱及与其相连的 倾斜方向的框架梁进行结构性能化设计。依据规范[]的相
1 工程概况
本工程地上21层,地下1层,其中地下1层层高为 5. 1 m,首层层高5.4 m , 5层层高5.1 m,其余层均为4.2 m , 结构主体地上高度90.3 m ,本工程采用的结构形式为框 架一核心筒结构。
本工程所在地位于合肥市,主要设计基本数据详见表1。
表1基本设计数据
序号
项目
高层建筑中砼斜柱施工中的监理控制
浅谈高层建筑中砼斜柱施工中的监理控制摘要:斜柱现浇混凝土的施工在高层建筑中是一个十分重要且具有一定难度的环节。
目前,在这方面已经取得一定的技术突破,但仍然存在着一系列的问题,需要进一步规范与完善,本文结合笔者高层建筑钢筋砼斜柱砼施工监理实践,分析了钢筋砼斜柱的特殊性,详细介绍了斜柱施工监理控制要点。
关键词;现浇混凝土;斜柱;施工技术;质量控制;监理;中图分类号:tu74 文献标识码:a 文章编号:1、前言近年来,混凝土内斜柱在高层建筑中被当作主要结构受力构件广泛使用。
它利用钢筋和混凝土的共同受力,使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。
但是混凝土内斜柱施工技术并不十分成熟。
在该结构中,由于结构形体及构件的奇异性,尤其是竖向构件由一般垂直构件转化为空间构件,在施工监理过程中,有一些在一般工程中不会遇到的问题和值得总结的经验。
作为监理工程师,在工程的施工监理过程中,通过不断的探索、学习、总结,对该类工程,尤其对倾斜砼柱施工的监理积累了一些经验,本文从多方面介绍了砼斜柱施工监理控制要点。
2、混凝土斜柱施工难点2.1由于各柱在倾斜角度、截面形状、长度等方面的特殊性,使得钢筋的加工、绑扎困难。
2.2支模时,模板的支撑方法复杂;2.3混凝土浇筑时密实度难以控制:2.3.1斜柱箍筋较密,在斜柱底面呈一斜面,混凝土在向下输送过程中,拌和物中的砂浆易被箍筋挂住,造成斜柱底部混凝土缺少砂浆;2.3.2部分斜柱斜度较大,钢筋较密,振捣棒很难达到斜柱底部,在提升过程中,振捣棒容易被箍筋卡住,而且没有重新插棒的机会;2.3.3斜柱振捣过程中,混凝土中产生的气泡不易排出,会积聚在顶面模板下,造成顶面混凝土蜂窝、麻面。
3、斜柱混凝土施工工艺流程研读施工图→测量放线→预埋支撑铁件→主筋校正及绑扎→绑扎斜柱箍筋→内斜柱模板安装及加固→柱混凝土浇筑→养护、拆摸。
4、研读施工图项目监理部接到该项目监理任务后,对施工图应进行了认真详细地研读,对该结构的特殊性有了充分的理解,对项目的难度有了充分的认识。
高层建筑斜撑受力分析研究(全文)
高层建筑斜撑受力分析研究(全文)高层建筑斜撑受力分析研究1. 引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究方法1.4 文章结构2. 高层建筑斜撑的概述2.1 斜撑的定义2.2 斜撑的作用2.3 斜撑的分类2.4 斜撑的设计要求3. 斜撑受力分析3.1 斜撑受力原理3.2 斜撑受力计算方法3.2.1 静力法3.2.2 动力法3.3 斜撑受力影响因素分析3.3.1 风荷载3.3.2 水平位移3.3.3 温度变化4. 斜撑结构的优化设计4.1 斜撑材料选择4.2 斜撑截面形状优化4.3 斜撑位置安排优化5. 斜撑施工和监测5.1 斜撑施工要点5.2 斜撑的日常监测5.2.1 变形监测5.2.2 应力监测6. 实例分析6.1 实例一:某高层建筑X的斜撑受力分析 6.2 实例二:某高层建筑Y的斜撑受力分析7. 结论附件:斜撑设计图纸、斜撑受力计算表格、实例分析数据统计表法律名词及注释:- 静力法:根据静力平衡原理进行受力计算的方法。
- 动力法:考虑动力荷载和结构振动响应的方法。
- 风荷载:风对建筑物及其构件所施加的力。
- 水平位移:建筑结构在水平方向上的位移量。
- 温度变化:建筑结构在温度变化作用下发生的变形。
-----------------------------------------------------------------------------------------------高层建筑斜撑受力分析研究1. 引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究方法1.4 文章结构2. 斜撑的定义与作用2.1 斜撑的定义2.2 斜撑的作用2.3 斜撑的分类3. 斜撑受力分析3.1 斜撑受力原理3.2 斜撑受力计算方法3.2.1 静力法3.2.2 动力法3.3 斜撑受力影响因素分析 3.3.1 风荷载3.3.2 水平位移3.3.3 温度变化4. 斜撑结构的设计与优化4.1 斜撑设计要求4.2 斜撑材料选择4.3 斜撑截面形状优化4.4 斜撑位置安排优化5. 斜撑施工和监测5.1 斜撑施工要点5.2 斜撑的日常监测5.2.1 变形监测5.2.2 应力监测6. 实例分析6.1 实例一:某高层建筑X的斜撑受力分析6.2 实例二:某高层建筑Y的斜撑受力分析7. 结论附件:斜撑设计图纸、斜撑受力计算表格、实例分析数据统计表法律名词及注释:- 静力法:根据静力平衡原理进行受力计算的方法。
大跨度桥梁边跨斜撑支架施工及受力分析
大跨度桥梁边跨斜撑支架施工及受力分析陈军【摘要】在桥梁使用寿命期间,虽然鲜有超过设计的最大荷载,但在施工过程中,施工事故通常是由临时支撑结构的承载能力不足引起的.因此,有必要对桥梁建设阶段的支架斜撑进行承载力的校核分析.以某高铁特大桥工程作为依托,采用Ansys分析软件建立斜撑支架有限元模型.根据现行的桥梁设计规范,确定了相关参数、工况和计算荷载,研究分析了桥梁边跨支撑的应力以及稳定性.计算结果表明,该高铁特大桥边跨斜撑钢管桩弯曲强度为150MPa,平联弯曲强度为154MPa,主横梁抗剪强度60MPa,钢立柱柱顶最大弯矩8.9kN·m,最大剪力185kN,焊缝抗剪强度58.5MPa,锚固长度750mm.边跨斜撑支架各构件的应力和整体稳定性满足规范要求,结构安全可靠.以此为相关工程提供借鉴经验.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】4页(P50-52,55)【关键词】斜撑支架;特大桥梁;稳定性验算;应力分析;位移分析【作者】陈军【作者单位】中铁十六局集团第二工程有限公司,天津 300162【正文语种】中文【中图分类】TU3110 引言随着改革开放后我国经济快速发展,交通基础设施建设规模迅速扩大。
工程规模的扩大以及桥梁体系的复杂带来安全性问题增大了施工中风险和难度 [1]。
支架施工方法在桥梁建设施工中使用广泛[2],现浇或拼装施工方案中,都需要设计支架承担上部结构荷载。
支架设计是否合理在施工质量和安全起着重要作用[3]。
作为临时性施工结构,支架在设计计算中通常选取安全系数较低,安全储备较小,承担安全风险较高[4]。
结构设计师通常也更重视桥梁使用期间的安全问题,而易忽略建设阶段的施工设施承载性能问题。
支架设计理论目前尚存在一些不成熟的地方,长期以来,关于支架的研究并未引起人们的重视。
边跨现浇支架在施工过程中作为辅助措施,其强度、刚度和稳定性将直接影响施工过程中的安全性、经济性和成桥后梁体的线性[5,6]。
斜撑-钢柱复杂连接节点受力性能分析
斜撑-钢柱复杂连接节点受力性能分析程波;侯阳阳【摘要】为了满足国家环保政策的要求,火电厂改造工程呈现越来越多的趋势.由于常规框架结构不能满足脱硝工艺和现场条件的要求,而选择采用格构式钢柱体系.以实际电厂脱硝改造工程为背景,采用一种格构式钢柱与实腹式斜撑的连接技术,该技术在实腹式斜撑与格构式钢柱之间设置转换节点,通过转换节点顺利完成荷载的传递.为了验证该技术的可靠性,采用通用有限元软件ANSYS11.0对实腹式斜撑与格构式钢柱连接节点进行了数值模拟分析.结果表明:采用转换节点的的实腹斜撑格构柱连接节点受力合理,传力明确,经济美观,满足承载力设计要求.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2014(036)008【总页数】3页(P79-81)【关键词】钢结构;实腹式斜撑;格构式钢柱;节点;数值模拟【作者】程波;侯阳阳【作者单位】浙江天地环保工程有限公司,杭州310012;中国联合工程公司,杭州310022【正文语种】中文【中图分类】TU391;TU271由于钢结构具有高强轻质、塑性韧性好、施工速度快等优点而广泛应用于工业和民用建筑中。
随着工艺技术的提高和使用年限的增加,许多已建成的工业钢结构体系已经不能满足使用要求,通常需要进行改造加固处理。
钢结构主要的加固方法包括:减小结构荷载、改变结构计算图形、加大构件截面等方法[1]。
在火电厂脱硝改造中,某些情况下常规框架结构已不能满足脱硝工艺和现场条件的要求,而采用格构式钢柱体系既能满足现场条件和施工要求,又由于原结构新增荷载均由格构式钢架体系承担,对原锅炉钢架的影响较小,避免了对原结构钢框架的大量加固工作,但面临着现场施工工作量较大的缺点,也限制了该方法的广泛应用。
目前对格构式钢架的研究主要包括以下几方面:刘玉姝和张耀春[2]等对三角形截面格构式钢架平面外稳定问题进行了考虑几何非线性的全过程分析,并与实腹钢架进行对比提出了简便可行的验算方法。
刘书江和童根树[3]对格构式钢柱平面内稳定问题进行了研究,指出现行的格构式柱平面内稳定性计算公式不安全的问题,并建议采用实腹式压弯杆件进行计算。
斜撑阻尼器的框架节点局部受力分析
斜撑阻尼器的框架节点局部受力分析张世兵武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉 (430070)E-mail:007007zsb@摘要:为了解安装斜撑耗能器的框架节点的受力性能,本文首先采用平面杆系模型分别对一十层钢框架结构和一八层钢筋混凝土框架结构在无控和有控时的地震反应进行了分析,得到了节点区域梁端,柱端和斜撑上的内力之后采用非线性有限元程序对框架节点区的应力及变形进行了计算,分析了由于安装耗能器给节点区的应力分布带来的影响,得到有很有意义的结论,为进一步提出加强措施奠定了基础。
关键词:阻尼减振器;节点;抗震;结构控制1.引言节点区域是结构受力最为复杂的区域之一,同时也是最重要的受力构件之一。
在通过斜撑安装了耗能器的框架中,因耗能器对框架节点施加了较大的控制力,从而使节点区的受力更为复杂,并有可能产生不利的影响。
本文首先采用平面杆系模型对一七层钢筋混凝土框架结构在无控和有控时的弹塑性地震反应进行了分析,得到了节点区域梁端、柱端和斜撑上的内力之后采用非线性有限元程序对框架节点区的应力及变形进行了计算, 分析了由于安装耗能器给节点区的应力分布带来的影响, 并从宏观上研究了影响节点区域剪力大小的主要因素。
2.计算模型虽然从宏观的角度看,耗能器控制力对钢框架和钢筋混凝土框架节点受力影响不大,但可能在耗能器支撑与节点连接处产生较大的应力集中,本节将采用非线性有限元程序对此问题进行分析。
在实际框架结构中,当作用水平荷载时,上柱反弯点可视为水平可移动的铰,相对于上柱反弯点,下柱反弯点可视为固定铰,而节点两侧梁的反弯点可视为水平可移动的铰[1]。
本文采用柱端加荷方案来模拟上述边界条件钢框架的梁柱截面均为工字型, 为减少节点的数量,将梁柱的工字型钢板离散成为3节点或 4 节点的板壳元[2], 钢筋混凝土框架模型由钢筋和混凝土两种材料构成,本文对钢筋、纵筋和箍筋、和混凝土两种材料分别建模、译码,然后将两者粘结起来,形成最后的钢筋混凝土框架节点模型。
斜撑支护体系及其相关理论
斜撑支护体系及其相关理论摘要:斜撑支护体系作为一种常见的基坑支护形式,其在施工过程中能有效避免和减少对周边土体的扰动,且占用的坑内空间较少,加上经济性及周期短等特点,使其在工程建设领域有着很高的应用价值。
本文分析了斜支撑材料形式及特点与斜撑支护体系的受力,结果可为相应工程提供参考。
关键词:基坑;斜撑;支护体系1 引言斜撑支护体系作为一种常见的基坑支护形式,其在施工过程中能有效避免和减少对周边土体的扰动,且占用的坑内空间较少,加上经济性及周期短等特点,使其在工程建设领域有着很高的应用价值。
目前,对该支护形式的研究工作正不断深入,越来越多的研究成果将陆续呈现。
2. 斜支撑材料形式及特点2.1 钢筋混凝土斜支撑钢筋混凝土斜支撑具有刚度较大,控制基坑变形能力较好等优点。
但在施工过程中,其模板固定及角度调整较为困难,且浇筑施工中若振捣不均匀,易导致钢筋混凝土斜撑刚度达不到要求;而且该类斜支撑需要较长的养护时间,拆撑时需要切割或爆破,无法重复利用,造价较高[1]。
2.2 钢管斜支撑该类斜支撑常用材料为φ609钢管,其安装和拆卸相对便捷,且工期较短,斜撑材料可重复利用,造价较低,对周边环境影响较小。
但该类斜撑在安装时,对焊接质量要求较高,且钢管易受外界温度影响发生变形,导致基坑产生附加变形[2]。
2.3 装配式型钢格构斜支撑该类斜支撑的主要构件有:双拼H型钢、缀板、端头板、锚固板和加压端。
此类斜支撑可施加预应力,使其控制基坑变形更为主动。
且安装和拆卸也极为方便,工期最短,材料的重复使用率最高,工程造价较低。
对周边环境影响小,是一种值得大力推广的新型斜支撑[3]。
3 斜撑支护体系的受力分析3.1 斜支撑体系受力分析方法合理的选择理论分析方法对分析斜撑支护体系的受力性状至关重要。
而从分析角度出发,主要的理论分析方法分为整体分析法和两阶段分析法。
前者是将基坑和支护结构看作一个整体,考虑支护条件及开挖过程等情况,进行离散化数值模拟,但由于计算量过大,现场情况较为复杂等原因,使得该方法在设计环节中使用率偏低。
暗斜撑对型钢-高强混凝土低矮剪力墙抗震性能影响的研究
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本 次 试 验 3片 型 钢 一高 强 混 凝 土 低 矮 剪 力 墙 试 件 依 次 为 :R W — I( 设 斜 撑 ) S H W — l 内 设 钢 筋 斜 支 S HC 未 、R C I(
性 能 的影 响 。
试 件 编号 图 1 剪 力墙 试 样 表 1 试 件 各 参 数 明 细 表 S H W — I S HC 一 Ⅱ S HC 一Ⅲ RC R W R W
1 2
梅件正立面图
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三个试件最 终破坏状态见 图 3试件裂缝 发展与破坏过 ,
10 6
四川建筑
第3 2卷 3期
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( ) R W —I和 S H W —I破坏特征基本相似 。试 1 S HC RC I 件开裂后进 入位移控制加载阶段 , 裂缝 迅速开展 , 快贯通 , 很
1 试 验概 况
研究表 明 : 普通混凝 土剪力墙 , 通过合理的设置支撑 ( 如 型钢支撑 、 钢筋暗柱斜撑) 可形成抗震性能较好 的普通混凝 , 土剪力墙。因此 , 本文考虑在高强 混凝 土低矮剪力 墙暗柱 中
带斜撑式立柱的钢管桩支架承载力分析
12 有限元模型的建立 钢管立柱采用 Q235钢制作,直径 800mm,壁
厚 9mm。竖向立柱中心间距纵向 14m,横向 35 m。斜撑式 立 柱 全 长 91m,外 倾 136m。利 用 MidasCivil软件建立了支架体系的有限元模型,支 架结构均模拟为空间梁单元。边界条件假定钢桩强 度足够大,支架底部节点约束方式为全部固结。分 为浇筑前和浇筑后 2个工况,有限元模型如图 2所 示。
1 12.02 0.60 2 14.42 0.72 3 12.02 0.60 4 8.40 0.68 5 7.76 0.68
74.4 74.4 74.4 45.9 42.4
6 7.12 0.68 7 6.48 0.68 8 5.96 0.68 9 5.96 0.68 10 5.96 0.68
38.9 35.4 51.5 51.5 51.5
立柱
1# 2# 3#
有限元分析 传统方法 / 相对误差 /
方法 /kN
kN
%
2028 2657 3543
2504 2612 3077
235 17 132
1#
浇筑后
2#
3#
177.6 215.5 619.7
250.4 261.2 497.4
41.0 21.2 19.7
由表 2对比分析可知: 1)边跨合龙段浇筑前,采用有限元分析法和
第 45卷 第 4期 2019年 12月
湖南交通科技
HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGY
文章编号:1008?844X(2019)04?0119?03
Vol.45 No.4 Dec.,2019
带斜撑式立柱的钢管桩支架承载力分析
崔后吉1,肖光清2
保利国际广场带斜撑超高层框剪结构在水平地震作用下的静力弹塑性分析
2 1 0 0年 1 2月 第 7卷 第 4期
粲圳 土木 与 建 铺
( ) 标准层平面计算简图 a
( ) 轴 1 、2 b 5 3立面计算简图 ( 端框架)
( ) 轴1 、1 、2 立面计算简 图 ( / -I V ) c 7 9 1 2T /跨 图 1 结构计算简图
铰 )。
③ 施加 荷 载 并计 算 分析 。侧 向荷 载取 核 定层
剪力法加载模式,即取振型分解反应谱法求出的 层地震作用差作为楼层的侧 向力 ,然后计算其在 侧 向荷 载作 用 下 内力 与变 形 ,得 到结构 在 侧 向荷 载 作用 下 的基 底剪 力 一 顶 点位移 曲线 ,并 将 其转 换 为 结构 的 能力谱 曲线 ,将 结 构 的能 力谱 曲线与 规 范对 应 的 需求谱 曲线表 示 在一 起 ,最终 根据 能
1工程概况
保利 国际广 场 北塔 楼 标准 层 及立 面 简 图如 图
弱 部 位或 薄 弱 构件 及其 随地震 作 用 的增 大而 扩 展 和 延 伸 的过 程 ,可 以近 似 反 映 出结 构在 偶遇 地 震 和 罕 遇地 震 作用 下 的工 作 性 能 ,从而 通 过相 应 的
1 所示,其中,地面 以下2 ,地面 以上3 层 ,地 层 9 下室底板板面标高.0 m,裙楼天面标高1 . m, 1. 4 58 5 塔楼天面标高为1 8 m,室外地面.. 4. 7 1 m,塔楼 2 高度1 9 m, 4. 9 屋面构架顶标高1 0 m。 6. 6 采用带斜 撑 的框架 一剪力 墙 结构 体 系 ,与 一般 框 剪结 构相 比, 属框 架 一剪力 墙 结构 中超B级 高度 的高层 建筑 , 且 多榀 为单 跨 ,端 跨又 设置 斜 撑 ,是 一 种较 为 复 杂 的结构 形 式 。为 了增 强 结构 的抗 侧 刚度 ,分别 在 结 构 中部 ( 1 ~2 )及 顶 部 。 端框 架及 加 强层 的支撑 截面 尺 寸见 表1 , 梁 柱及 剪 力墙 截 面尺 寸见表 2 。抗震 设 防烈 度为 7 度 ,设计地震分组为第一组 ,场地类别为 I类场 I 地 。对于这种复杂的超高层结构,仅按规范常规 做 法进 行 小 震作 用 下 的抗震 计 算分 析和 抗 震 构造 措施,尚难 以判断结构在大震作用下的安全性 。 高层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规程 (G32 0 )第 , ,.0 2 5 .3 . 1 条规 定 :B 高 度 的高层 建筑 结构 和本 规程 1 级 第 1 章规 定 的复杂 高 层建 筑 结构 ,宜 采 用弹 塑性 0 静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。为 此 ,对 结构 进行 了静力弹 塑 性分 析 。
钢筋混凝土斜支撑-框架结构抗震设计分析
钢筋混凝土斜支撑-框架结构抗震设计分析发布时间:2021-02-04T14:53:43.603Z 来源:《基层建设》2020年第27期作者:全纯[导读] 摘要:当前建筑行业飞速发展,对建筑物质量与安全的要求不断提升。
佛山市顺德区顺茵绿化设计工程有限公司广东省佛山市 510000摘要:当前建筑行业飞速发展,对建筑物质量与安全的要求不断提升。
建筑结构承受的荷载分为水平与竖向两个方面。
在高层建筑中,水平荷载作为主要控制因素,使结构抗侧移能力成为主要矛盾。
在当前工程应用中,应采取有效措施提高斜撑框架结构的抗震能力,确保建筑物安全稳定。
关键词:钢筋混凝土;斜支撑-框架;抗震设计1、混凝土斜支撑-框架结构与同类结构的分析对比1.1与混凝土框架结构的对比本结构比混凝土框架结构增加了一个支撑框架系统,多了一道抗震防线。
支撑框架抗侧力刚度较大,与延性框架协同抗震,比纯框架结构抗震性能高很多,抗倒塌能力强很多。
斜撑对提高框架结构抗震能力起到重要的作用,这点已经在钢框架一偏心支撑结构中得到了证实。
钢框架增加斜撑后,房屋适用最大高度增加一倍以上。
本结构相当于纯混凝土的框架一偏心支撑结构,房屋适用最大高度比混凝土框架结构也可提高50%以上。
框架增加斜撑对建筑使用有一些影响,例如门窗的布置,但房屋适用高度提高了,比框架结构的应用范围更广泛了。
框架上增加斜撑,包含混凝土框架上增加混凝土斜撑和钢支撑,钢框架上增加中心支撑、偏心支撑和屈曲约束支撑,都是提高结构抗侧向力能力的有效措施。
如果结构不受地震和风荷载等侧向力的作用,斜撑是多余的。
增加斜撑就是增加结构的赘余度,增加结构的安全储备。
房屋结构的安全关系到人们生命财产的安全,房屋抗震以预防为主,如果房屋立足于大震不倒,框架上增加斜撑是非常必要的。
1.2与钢支撑一混凝土框架结构的对比虽然两种结构都是在混凝土框架中加斜撑,但本结构增加的是混凝土斜撑,与混凝土框架同属一种材料,构件刚弹性一致,构件的变形、结构的位移也能协调一致,两钢支撑与混凝土框架是两种不同的材料,不同材料的组合结构构件共同工作协调性较差。
某框架-核心筒结构斜柱设计
某框架-核心筒结构斜柱设计摘要:以某一带外框斜柱的框架-核心筒结构为研究对象,采用YJK软件分析斜柱的传力机制及其对主体结构的影响。
研究表明:对于外倾斜柱的起始层与终止层,与斜柱相连的梁板分别受压和受拉;对于内倾斜柱则结果相反。
因此,在结构设计时应对相关部位重点分析,并加强构造措施;此外,楼板可作为承担水平力的二道防线并增加板厚与配筋,以确保斜柱产生的水平分力得到有效传递。
关键词:框架-核心筒;斜柱;结构设计引言:斜柱结构在现代建筑中得到愈加广泛的应用。
该结构形式可使结构设计与建筑体型达到最自然的结合,从而满足建筑立面收进或外扩的造型需要,同时有着使抗侧力结构的抗弯力臂达到最大,以及避免复杂的水平转换等优点。
但是,相较于直柱,斜柱传力更为复杂,其存在会对周边梁板及剪力墙受力带来一定的影响;同时,作为建筑中的关键构件,其失效可能会造成结构的连续破坏,因此,应对其进行重点分析,以确保建筑整体安全。
然而,现行规范对于斜柱的计算和要求暂无明确规定。
为此,不少专家学者与结构工程师对斜柱结构提出了针对性的设计方法与相关建议。
钱国桢等[1]与中建西南院[2]分别在其出版的著作中给出斜柱结构设计中的注意事项。
谢移爱等[3]以广东商学院图书馆工程为背景,分析了倾斜结构的楼板应力。
余中平等[4]对比分析斜柱方案和转换方案对结构整体指标的影响,同时分析斜柱对结构梁板和核心筒的影响。
江韩等[5]通过理论分析及模型对比,研究了某框架-核心筒超高层项目中斜柱的传力机制及对主体结构的影响。
本文结合某外框架柱倾斜的框架-核心筒的高层工程项目,重点分析框架斜柱的传力路径,对周边相连梁板的影响,以及需注意的设计事项,为类似建筑的设计提供参考。
一、工程概况项目包括博物馆裙楼及文化总部办公塔楼,可建设用地面积14009㎡,建筑面积约87000㎡。
建筑总高度约98m,其中博物馆地上5层,总部中心地上19层,地下室2层。
本工程±0.000相当于绝对标高8.500m。
钢结构及斜撑接点
钢结构斜撑接点设计及其重要性一、引言在现代建筑工程中,钢结构已成为主要的结构形式之一。
钢结构具有强度高、自重轻、施工速度快等优点,因此广泛应用于厂房、仓库、桥梁、高层建筑等各类建筑。
在钢结构设计中,斜撑作为一种重要的构件,对于提高结构的整体稳定性和抗震性能具有关键作用。
本文将围绕钢结构斜撑接点进行详细探讨,分析其设计要点和重要性。
二、钢结构斜撑的基本概念与作用斜撑是一种连接钢结构柱和梁的构件,其主要作用是增加结构的整体稳定性,抵抗水平荷载和地震作用。
斜撑通过将柱与梁之间的力传递路径改变为斜向,使结构在水平荷载作用下能够更好地分散和传递内力,从而降低结构的变形和破坏风险。
此外,斜撑还能有效提高结构的整体刚度和承载能力,对于改善结构的抗震性能具有重要意义。
三、斜撑接点的设计要点1. 接点类型的选择:斜撑接点的类型主要有焊接接点、螺栓接点和混合接点等。
在选择接点类型时,需综合考虑结构的安全性、施工便捷性和经济性。
焊接接点具有较高的刚度和承载能力,但施工质量和工艺要求较高;螺栓接点施工方便,易于调整和更换,但成本较高。
因此,在实际工程中应根据具体情况进行权衡和选择。
2. 接点位置的确定:斜撑接点的位置应根据结构的整体布局和受力特点来确定。
一般来说,接点应设置在柱与梁的交点处或附近,以便有效地传递内力。
同时,接点的位置还应考虑施工方便和结构美观等因素。
3. 接点细节设计:斜撑接点的细节设计包括焊缝尺寸、螺栓规格、连接板厚度等方面的确定。
这些细节设计应根据接点的受力特点和设计要求进行计算和校核,确保接点的安全性和可靠性。
此外,还应考虑接点的防腐、防火等处理措施,以提高其耐久性和使用寿命。
四、斜撑接点的重要性1. 提高结构整体稳定性:斜撑接点的合理设计可以有效地提高钢结构的整体稳定性,使结构在承受水平荷载和地震作用时能够保持较好的整体性能,降低结构失稳和破坏的风险。
2. 改善结构抗震性能:斜撑作为一种有效的抗震构件,通过其合理的布置和设计,可以有效地提高钢结构的抗震性能。
各支护因素对斜支撑支护的影响分析
各支护因素对斜支撑支护的影响分析摘要:影响基坑变形的因素有很多,主要包括:设计因素、施工因素和自然土质情况等。
本文针对特定的基坑工程进行模拟,其工程地质条件是确定的,数值模拟时可以考虑施工工况的影响,然而施工的一些缺陷是无法考虑的,下面将重点研究支护结构的设计因素对基坑变形影响。
主要从支护桩直径变化、支护桩嵌入深度变化、支撑截面变化和支撑布置位置四个方面来研究,主要通过改变各因素时支护桩侧向变形的比较来反映对变形影响的程度。
关键词:基坑变形、支护桩、数值模拟、斜支撑1不同因素对基坑变形的影响1.1支护桩直径的影响支护桩直径分别为0.6m、0.8m、1.0m、1.2m四种情况,立柱桩、支撑桩及斜撑按设计,四种情况下支护桩的侧向位移见图1。
图1 支护桩不同直径下桩体侧向位移支护桩桩径从0.60m至1.20m变化时,桩体侧向位移的变化较小,增加桩径,侧向位移逐渐减小,但变化幅度逐渐较小,支护桩最大位移部位基本不变。
这主要是当支护桩的直径较小时,支护桩的柔性比较大,支护结构的受力以支撑为主,在支撑的作用下,支护桩产生较大“弯曲”,侧向变形较大。
可以认为,当支护桩刚度达到一定的量级后,对支护结构变形的影响很小,过于加大支护桩的刚度没有必要。
1.2支护桩嵌入深度的影响支护桩嵌入深度分别为6m、8m、10m、12m四种情况,立柱桩、支撑桩及斜撑按设计,支护桩的侧向位移见图2。
图2 不同嵌入深度下支护桩侧向位移当桩体的插入深度只有6m时,桩体除顶端附近由于斜撑约束位移较小外,侧向位移均较大。
插入深度10m以上的桩体位移曲线线形比较一致,当桩体的插入深度较小时,增加插入深度对减小桩体的最大侧移有比较明显的约束效果,但当插入深度超过10m后几乎没有作用,此时支护桩的嵌入深度改变对基坑侧向位移的影响很小,支护桩嵌入深度增加,支护结构侧向位移几乎不改变。
可见,对具体的基坑工程,不能为减小桩体的侧向位移而盲目增加插入深度,桩体的嵌固深度可取基坑开挖深度的一倍左右。
钢结构斜撑的作用
钢结构斜撑的作用
钢结构斜撑是钢结构建筑中的重要构件,其作用不容忽视。
在建筑工程中,斜撑被广泛应用于大跨度、高层建筑以及特殊结构中,其作用主要有以下几个方面。
钢结构斜撑起到了加强结构稳定性的作用。
在高层建筑中,为了抵御风荷载和地震力的作用,斜撑被设置在结构体系中,通过斜向的受力方式将水平荷载传递到地基,从而提高了结构的整体稳定性。
斜撑的设置可以有效减少结构的位移和变形,保证建筑在外力作用下的安全性。
钢结构斜撑还可以提高结构的整体刚度。
在大跨度建筑中,为了减少结构的挠曲和变形,斜撑被设置在梁柱节点处,通过斜向的受力方式使结构形成一个整体刚性框架,从而提高了整体结构的抗弯扭能力。
斜撑的设置可以有效减少结构受力过程中的变形,确保结构在使用过程中的稳定性和安全性。
钢结构斜撑还可以起到分担结构荷载的作用。
在大跨度建筑中,由于结构自重和外部荷载的作用,结构需要承担巨大的荷载,为了减少结构各部位的受力状况,斜撑被设置在结构中,通过斜向的受力方式将荷载分担到各个部位,降低结构的受力集中程度,提高了结构的承载能力。
总的来说,钢结构斜撑在建筑工程中起着至关重要的作用,它不仅
可以加强结构稳定性,提高结构整体刚度,还可以分担结构荷载,保证建筑在使用过程中的安全性和稳定性。
因此,在设计和施工过程中,应合理设置斜撑,确保其在结构中的有效作用,为建筑的安全运行提供保障。
震撼的摩天大楼——三个独特的结构挑战
2我要介绍的是在中国已建成或正在建的三个项目的结构设计——中央电视台新址大楼、深圳证券交易所和台北表演艺术中心。
三个建筑均由工程咨询方奥雅纳(Arup)和大都会建筑事务所(OMA)合作设计,每个项目的设计都是独一无二的,已经成为当地的地标性建筑,重塑了各自所在城市的天际轮廓线。
1 中央电视台新总部大楼可以说,中央电视台新总部大楼(以下简称央视大楼)真正地重新定义了高层建筑的形式。
央视大楼与众不同的外形给结构设计带来巨大的挑战,尤其是在高烈度区抗震设防要求的情况下。
主要的钢结构斜撑位于大楼外立面,其疏密根据大楼不同位置所承受的不同应力而有所不同。
由此大众能够通过大楼幕墙呈现出的图案“看”到整栋大楼的应力流动。
同时,倾斜的外立面和大型的演播室的不同使用功能需求,也给工程设计带来了挑战,使得整个塔楼需要大量的转换桁架。
另外项目需要通过超限高层建筑抗震设防专项审查(EPR),奥雅纳对大楼采用基于性能的设计方法来对其结构特性进行评估。
还有一个结构工程师与工程承包商面临的更大挑战,就是如何建造并连接两座塔楼。
1.1 建筑概念央视大楼位于北京的CBD 区域,建筑面积470 000m 2。
OMA 的设计成功地把所有功能安置在一座建筑内——一个“把各项活动互相连接在一起的循环”(图1)。
234m 高的大楼外形像是一个三维连续弯折的循环,内部包含整个电视制作过程所需的新闻、广播、演播室、行政办公区及公共区域。
大楼的两栋塔楼以10°倾斜、13层楼高的悬臂在162m 的高空处连接,底部则是10层楼的裙房与3层地下室。
公共设施包含一个剧院、酒店及电视文化中心(TVCC),整个建筑群通过一个专门的服务楼提供全部楼宇设备服务。
整个项目在包含外部功能媒体园的187 000m 2场地上进行开发,总建筑面积599 000m 2。
在设计竞赛阶段,设计团队一直在进行广泛的设计探索和建筑外形的完善,以及详细的可行性研究,以确定设计概念的可实施性(图2)。
钢斜撑在高层结构设计中的应用
钢斜撑在高层结构设计中的应用近年来,伴随我国建筑行业不断地发展,人们对于居住条件需求越来越高。
为了提高城市土地资源的有效利用,国家倡导在城市内建设高层建筑,随之钢结构高层建筑也越来越多,与钢筋砼建筑相比,钢结构的强度高延性好,耐震性能强,特别适用于地震区的高层建筑中。
高层钢结构建筑的结构体系有框架结构、框架一支撑结构、框架核心筒结构等;在框架一支撑结构体系中,钢斜撑的作用能大幅提高建筑整体的抗侧刚度和抗扭能力。
鉴于此,本文将对钢斜撑在高层结构设计中的应用进行分析探讨。
标签:钢斜撑;高层钢结构;钢结构设计随着高层结构越来越多,我们为了提升结构的整体抗压、抗扭能力,钢结构越来越多的运用在建筑工程中,并对高层钢结构进行了专门的研究,同时在进行结构设计的时候进行严格的审核。
在进行设计的时候一定要分析考虑房屋结构的整体性,我们必须要在不影响整体结构效果的前提下进行结构设计,以达到美观实用的效果。
钢斜撑结构能够达到在保证结构设计标准的前提下,提高了整体结构的抗侧力,进而提高结构整体的强度。
一、高层结构中的框架一支撑结构体系目前,我国的许多高层建筑都有进行钢斜撑的设计,与框架结构相比较,框一撑体系具有较大的抗推刚度,而且由于刚性楼板的协调,结构下部的最大层间侧移角显著减小,框一撑可以用于比框架体系更高的建筑,这一切都归功于钢支撑的作用,支撑在水平荷载作用下所产生的侧移主要是由其中各杆件的轴向变形所引起。
支撑形式有中心支撑、偏心支撑,中心支撑有X支撐,V字撑、人字撑或单斜杆支撑。
X支撑、人字型等中心支撑具有很大的抗推刚度和水平承载力。
中心支撑的主要缺点在水平地震作用下斜杆反复受压屈曲后承载力急剧下降。
偏心支撑的优点是在强烈地震作用下,斜杆因受到消能梁段先行屈曲而进入塑形变形保护,并始终保持平直状态,避免反复压曲、拉伸进而引起刚度退化和强度降低,因此提高了支撑甚至整个结构的廷性。
我们在结构设计中,最重要的工作就是合理的布置结构中竖向构件和水平构件,尤其是钢支撑的布置,钢斜撑能够有效地减少柱与梁所承担的荷载作用,提高整个结构的强度,还能够提高整体的美观,使整个建筑看起来更加坚固实用。
关于高空超长悬挑结构的施工分析
关于高空超长悬挑结构的施工分析随着人们对建筑外观的要求越来越高,建筑物大跨度、大悬挑等外观造型越来越多地被运用。
本文对高空超长悬挑结构分段悬挑工字钢支模的施工进行了研究。
标签:悬挑结构;工字钢;施工技术前言随着建筑物的不断发展,有关悬挑结构的建筑物越来越多。
同时又由于造型各异的高层建筑在各大中城市迅速崛起,各种高空超长悬挑结构对施工脚手架的设计与应用提出了更高要求。
因此,如何更加安全、高效、快捷地搭设高空超长悬挑结构支撑成为一个建筑施工难题。
1.工程概况该项目为上部19层、地下1层建筑。
其五层及以上为标准层,层高4.2m,标准层外围为3m的悬挑框架梁,局部为6m长的悬挑阳台,悬挑阳台层层均有分布,但分布位置不在同一立面上。
结构柱距为8.4m、9.4m、9.9m,柱截面为圆柱,截面尺寸最大为0.9m,且配筋较少,设计弯矩、剪力承载力小。
此外,工程整个外立面为幕墙装饰,由于景观需求,支撑幕墙的外围悬挑梁截面及配筋小,荷载能力小。
施工时,荷载不能直接由悬挑梁直接承担。
如图1所示。
2.高空超长支模体系设计2.1分层悬挑实际工程运用中从第五层开始,至第19层采用工字钢分3次悬挑支模,下部斜撑使用2道双钢管。
悬挑工字钢层为4层、9层、15层。
每层工字钢支撑五层悬挑结构。
2.2整体悬挑、局部加强在此工程除大范围悬挑长度为3m的悬挑框架梁外,部分悬挑阳台长度达6m。
对于该部位施工,采取整体悬挑、局部加强的支撑方法。
在6m悬挑结构部位的下层,增加悬挑13m长的20#工字钢,并将6m悬挑阳台分为2段支撑。
第一段施工长度为3m,同大范围的3m悬挑结构同时施工;第二段悬挑结构的施工待第一段下部结构达到支撑强度后再进行施工。
2.3计算原则采用单元荷载计算方法,选取最不利结构荷载布置下,一根工字钢上方单元版块梁板、模板及支撑等所有荷载,最终传递至工字钢。
此外,按照实际施工进度每10天一层,施工N+2层梁板时,第N层梁板混凝土已到达设计强度,达到设计强度后的结构荷载由自身承担,因而计算时,荷载取值为未到达设计强度的结构荷载及所有支撑和模板荷载。
高层建筑斜撑受力分析研究
高层建筑斜撑受力分析研究摘要:在现代化、城市化的影响下,我国当前城市可用耕地面积日趋紧张,地价高升使得高层建筑越来越受到关注。
近些年,高层建筑也趋于功能化、个性化以及美观化等,对其受力分析与设计提出了更高的要求,在高层建筑中加以斜撑提升建筑承载力,也就受到人们的关注。
本文将对某高层建筑斜撑进行受力分析。
关键词:高层建筑;斜撑;受力分析一、引言自2000年以来,我国的经济、社会得到迅速发展,人们的生活水平越来越高,更多地人愿意在城市中择业并成家,也就使得城市现代化脚步加快。
在人口的聚集以及土地资源缺乏地等问题的影响下,使得高层建筑得以迅速发展。
目前,世界第一高楼是2010年1月4日竣工的阿联酋比斯迪拜塔,总高828m,而我国更是拥有世界十大高层建筑中的6个。
随着高层建筑的架构体系越来越复杂,人们对高层建筑的功能、个性以及美观都有了更高的认识,对高层建筑的承载力要求也越来越高,使得建筑中加以斜撑架构作为全新的结构体系出现在人们的视野里。
一般地,斜撑架构无需建筑的柱结构来承担水平剪力,使其结构用钢量小,不但能提升建筑的整体刚度,还能使体系的抗侧移刚度得到极大的提升。
带斜撑的高层建筑具有结构整体刚度强、抗侧移刚度强、水平地震作用大、房间布置灵活、稳定性强、工期短以及成本低等特点。
二、带斜撑的高层建筑概述一般地,在高层建筑中,沿竖向布置的抗剪支撑结构及梁柱共同构成了斜撑框架。
也就使得建筑中柱更多地承受墙、板和梁的竖向荷载,而水平剪力则由斜撑来承受,这样的架构体系与传统结构相比,用钢量小,不但能提升建筑的整体刚度,还能使体系的抗侧移刚度得到极大的提升。
当前,国际建筑业越来越关注该类带斜撑的高层建筑,它拥有良好的结构性能,具有如下特点:(1)结构整体刚度强,由抗弯刚度公式可知,建筑截面刚度与截面高度的三次方成正比例关系,而带斜撑的建筑起截面尺寸较传统建筑梁柱要大很多,加之斜撑的引入使得其刚度强,是常规钢架结构所不能达到的。
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高层建筑斜撑受力分析研究
摘要:在现代化、城市化的影响下,我国当前城市可用耕地面积日趋紧张,地价高升使得高层建筑越来越受到关注。
近些年,高层建筑也趋于功能化、个性化以及美观化等,对其受力分析与设计提出了更高的要求,在高层建筑中加以斜撑提升建筑承载力,也就受到人们的关注。
本文将对某高层建筑斜撑进行受力分析。
关键词:高层建筑;斜撑;受力分析
一、引言
自2000年以来,我国的经济、社会得到迅速发展,人们的生活水平越来越高,更多地人愿意在城市中择业并成家,也就使得城市现代化脚步加快。
在人口的聚集以及土地资源缺乏地等问题的影响下,使得高层建筑得以迅速发展。
目前,世界第一高楼是2010年1月4日竣工的阿联酋比斯迪拜塔,总高828m,而我国更是拥有世界十大高层建筑中的6个。
随着高层建筑的架构体系越来越复杂,人们对高层建筑的功能、个性以及美观都有了更高的认识,对高层建筑的承载力要求也越来越高,使得建筑中加以斜撑架构作为全新的结构体系出现在人们的视野里。
一般地,斜撑架构无需建筑的柱结构来承担水平剪力,使其结构用钢量小,不但能提升建筑的整体刚度,还能使体系的抗侧移刚度得到极大的提升。
带斜撑的高层建筑具有结构整体刚度强、抗侧移刚度强、水平地震作用大、房间布置灵活、稳定性强、工期短以及成本低等特点。
二、带斜撑的高层建筑概述
一般地,在高层建筑中,沿竖向布置的抗剪支撑结构及梁柱共同构成了斜撑框架。
也就使得建筑中柱更多地承受墙、板和梁的竖向荷载,而水平剪力则由斜撑来承受,这样的架构体系与传统结构相比,用钢量小,不但能提升建筑的整体刚度,还能使体系的抗侧移刚度得到极大的提升。
当前,国际建筑业越来越关注该类带斜撑的高层建筑,它拥有良好的结构性能,具有如下特点:
(1)结构整体刚度强,由抗弯刚度公式可知,建筑截面刚度与截面高度的三次方成正比例关系,而带斜撑的建筑起截面尺寸较传统建筑梁柱要大很多,加之斜撑的引入使得其刚度强,是常规钢架结构所不能达到的。
(2)抗侧移刚度强,沿高度而上均匀分布,使得其传力过程简单,是一种较完善的抗侧力结构。
(3)水平地震作用大,斜撑建筑能随意地组合或变幻,主次结构可以运用不同的材料和架构方式,进而能使不规则的高层建筑单元结构规则化,有利于抵抗强风和地震等。
(4)斜撑架构的次结构仅当传力作用,使其柱子无需相连,进而建筑物内可以闲置很多空间或以建立空中绿地楼阁。
柱子承受建筑梁间的部分荷载,其截面可以做得很精细,继而能给房间布置提供很好的灵活性。
(5)工期短,一般地斜撑高层建筑可先架柱结构,柱结构完成后进行次结构的施工安装,可以很大程度上降低建筑结构的施工周期。
(6)具有强稳定性和很好的结构性能,能很大程度上节省材料降低工程造价成本,兼备有很强的经济实用性,比如说香港中银大厦节省了约的钢材,降低造价成本达数亿美元。
三、高层建筑斜撑受力分析
(一)分析模型
可以合理地运用等效原理,将复杂的高层建筑结构简化为较易分析的建筑模型,并利用常微分方程等进行求解。
带斜撑的高层建筑结构体系主要由交叉斜撑构成,因此可以将其简化为筒结构。
本文将对斜撑简化为由连续地内外筒组成的不同尺寸和刚度的闭口薄壁桶结合体。
高层建筑结构的根本部分和上部结构虽然它们的截面尺寸和刚度大不相同,但是它们的形式却几乎一样,对此将高层建筑的基础部分视为上部结构向下延伸的部分;地基模型简化为无限大的弹性地基。
(二)结构的刚度计算
一般地,为充分利用地下空间且根据高层建筑形式,模型的基础结构做的比较大,用以提升其质量和刚度,确保拥有足够的承载力。
而能对基础结构进行等效连续化的简化方式,其科学性原理是高层建筑上层结构会制约基础结构,使其不会产生整体变形,基础结构底板的弯曲正应力非常小。
(1)等效拉压刚度
根据相关才力学原理得知:;。
所以k=(EA/H1)=EA1,其中;也就是。
(2)等效抗弯刚度
通过等效简化的方法,将斜撑整体分成若干段,每段的刚度是不会有所变化的,而且它等于等根斜撑的刚度。
对此根据相关截面材料力学公式,其框架柱截面对框架中心轴的惯性矩为:
(3)等效抗剪刚度
结合等效简化方法与相关力学知识可知:;;所以第一根柱子的等效抗剪刚度(式中λ与τ分别表示整体结构的剪应变和剪应力;k表示截面不匀称系数,矩形中k=1.2);第二根柱子的等效抗剪刚度;同理该层第n根柱子的等效抗剪刚度。
(4)等效抗扭刚度
方法同上,结合等效简化方法与相关力学知识可知,第n根柱子的等效抗扭刚度。
四、实际案例分析
某高层建筑其上部结构总高为90m,共计30层,其基础层高12m,框架结构规格为30m×30m,框架柱、梁间距分别为6m、3m,截面规格为0.5m正方形。
建筑材料选用的是刚性地基,且弹性模量E=3.25×107kN/m2的钢筋混凝土
(一)刚度计算
(1)等效抗剪刚度
=
(2)等效抗弯刚度
Ic=5004/12=5.208×109mm4 ,
=3.25×107×(36×5.208×10-3+0.5×0.5×152+0.5×0.5×92+0.5×0.5×32)=2.57×109N·m2
(3)等效质量
=(0.52×36×3)×+(0.52×5.5×60)×=3.47×104kg·m-1
(二)斜撑受损扭转
高层建筑运营状态下,其建筑及其荷载将使斜撑受损,而发生扭转,此时进行受力变形分析,可将其分解为完全扭转和自由扭转,也就是受损扭转=弯曲扭转+自由扭转:
①
(1)横截面上切向位移和轴向位移
;,式中ω0是表示斜撑沿轴向的刚心位移,若将斜撑固定一端则ω0=0,所以;所以轴向变形ω等于截面扭转角倒数与其相应面坐标之积。
(2)横截面的弯曲扭转正应力
总的来说,整个高层建筑斜撑受到的势能,其U表示建筑结构的总体变形能,Ug建筑地基的应变能。
在根据最小势能原理可以得出斜撑框架的整体静力分析,并以此得出相应的控制微分方程组及其边界条件进行相应地计算和实验。
根据结果分析得到:高层建筑施以斜撑结构能有效地降低地基沉降;能消除建筑的剪力滞后;使得结构侧移受地基变化影响较小等等,斜撑能有效地减轻建筑的荷载,使得建筑更安全稳定。
五、结语
随着社会经济的不断进步,使得高层建筑步入一个新的层次。
对高层建筑施以斜撑,不但能有效地减轻建筑荷载,使建筑更安全稳定,还能让建筑难度得以扩展,造型更加新颖个性,功能更能得到人们的肯定。
参考文献:
[1]王荫长. 高层建筑简体结构受力分析[J]. 工程力学,1987,01:126-136.
[2]孙江兰. 超高层建筑带斜撑巨型框架结构体系的简化分析[D].河南理工大学,2012.
[3]淮俊权. 铁道电气化接触网钢柱节点、斜撑受力分析计算[J]. 陕西建筑,2011,06:11-13.
[4]凌育洪,韦宏,马宏伟. 高层建筑屋顶钢塔的受力分析与设计应用[J]. 广东土木与建筑,2005,02:27-28+11.。