高层建筑结构复习

发布 2022-01-11 15:29:28 阅读 8946

框架结构体系。

设计要点:1、根据使用要求、建筑布置来布置柱、梁、层高。

2、梁、柱节点必须刚接。

3、柱截面尺寸根据轴压比限值确定柱截面: hc/bc=1~1.5 ≤3

4、主梁:l/hb=10~18 ;hb/bb=2~3; hb/bb<4; b≥200mm; bb高层建筑设抗震等级(因素):结构类型、设防烈度、结构高度。

平面和竖向均不规则的高层建筑结构,其最大适用高度应适当降低。

角柱截面加大原因:

1.与框架梁连接弱,在整个结构中受扭较大。

2.角部双偏心受压(抗震设计时,按照规范进行角柱的内力放大)

剪力墙结构体系(利用建筑物墙体作为竖向承重和抵抗水平力的结构)

优点:整体性好,刚度大,在水平力作用下侧向变形小,承载力易满足,抗震性能好,适用于建造高层建筑,10~50层,目前我国10~30层高层公寓多采用。

缺点:剪力墙受楼板构件跨度约束,间距小,平面布置不灵活,不适应于建造公共建筑,自重大。

适用:要求小房间的住宅,旅馆。

变化情况:1、框支剪力墙:底层做成框架柱,上层为剪力墙。底层刚度小,上下刚度突变,**作用下底层内力及塑性变形很大,在**区不允许单独采用。

2、部分框支剪力墙结构:**区满足建筑底层商店或大堂的需要 。

布置要点:1)落地剪力墙布置在两端或中部,对称布置,防止扭转。

2)底层采取加大墙厚,提高混凝土强度等措施提高刚度。减小上、下刚度差。

3)转换结构构件:转换梁(桁架)、厚板。

框架—剪力墙与框架—筒体结构体系(由框架和剪力墙共同承重和抵抗水平荷载的受力体系)

框架:侧向刚度差,**下变形大,但具有平面灵活,较大空间,立面易处理等特点。

剪力墙:侧向刚度大,**下变形小,强度大,但空间受到限制。

1、框架—剪力墙(剪力墙分片布置,刚度较小,10~20层 )

2、框架—筒体结构体系(剪力墙连在一起,作成井筒形,刚度、承载力大大提高)

特点:1、剪力墙或筒体常常担负大部分水平荷载,结构总体刚度加大,侧移减小。

2、框架与剪力墙协同工作:各层层间变形趋于均匀。

3、框架上、下各层柱的受力也比纯框架柱受力均匀,故柱尺寸、配筋也较均匀。

从使用和受力上看,框—剪(筒)结构都是一种比较好的体系,在公共建筑和办公楼等得到广泛使用。

布置要点:1、剪力墙数量与结构体形、高度有关。

适宜:刚度大,侧向变形小,可减少结构及非结构构件破坏。

过多:建筑布置困难,一般以保证侧向变形不超过规范规定的限值为宜。

2、剪力墙的布置原则:均匀、分散、对称、周边。

3、剪力墙应贯穿全高,使结构上下刚度连续,均匀。

筒体结构体系(框筒结构、筒中筒结构、束筒结构)建筑超过40~50层时采用。

优点:较大的灵活空间,结构合理,适用于较高建筑。

结构尺寸:密柱深梁。

筒体柱距很密,1.2~3m,最大4.5m 窗裙梁高0.6~1.2m,宽0.3~0.5m

窗洞面积不超过建筑立面面积50%,平面接近方或圆形,长、短边比值不宜超过2。

通常:h/b>3时,才能充分发挥作用,多层及较低层中,宜采用框架—筒体结构,而不适宜采用框筒或筒中筒。

高层建筑结构。

概念设计: 工程结构设计人员在方案阶段、初步设计阶段,对结构设计方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱位置的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥,以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配,结构分析理论的基本假设等的决策和确定。

布置的总原则:使用要求、建筑美观、结构合理及便于施工。

高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,宜采用规则结构。

a) 平面、立面规则。

b) 对称,具有较好的抗扭刚度。

c) 结构平面、竖向布置均匀,刚度、承载力、质量分布均匀,无突变。

1) 平面不规则主要类型:

2) 竖向不规则主要类型:

不规则的建筑应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;严重不规则的建筑不应采用。

总体布置要求:

1、控制结构高宽比h/b h/b>5的高层建筑应进行整体稳定验算和抗倾覆验算。

2、控制结构平面形状

l/b较大,多用于多层建筑,高层建筑中应避免使用,短边侧向刚度差。

h/b很大时,侧向变形加大,沿长度方向平面各点变形不一致。

3、采用对抗震有利的结构布置形式。

1)平面宜简单、规则、对称,减少偏心;

2)平面长度不宜过长;

3)平面突出部分的长度l不宜过大、宽度b不宜过小;

4)建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置;

4、控制结构竖向布置。

高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑(h1/h>0.2时,b1/b≥0.75)和收进(b1/b<1.1且a≤4m)。结构的侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化。

5、设置防震缝 :地面以上沿全高设置,缝的宽度要足以防止缝两边的各个独立单元互相碰撞。

1) 框架结构房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100mm;超过15m时,6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m,宜加宽20mm。

2) 框架-剪力墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1)项规定数值的70%,剪力墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1)项规定数值的50%;且均不宜小于100mm。

6、设置伸缩缝(基础以上结构全断开)与沉降缝(上部到基础全部断开)

采用以下措施可适当增大伸缩缝间距:

1) 采取减小混凝土收缩的措施:采用收缩小的水泥、减小水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂。

2) 采取减小温度变化的措施:顶层加强保温隔热的措施、设置架空通风屋面、外墙设置保温层。

3) 采用专门的预加应力:抵消温度、收缩应力。

4) 采取增配构造钢筋的措施:在形状曲折、刚度突变、孔洞凹角等部位增配(后浇带)

不设沉降缝措施:

1)土质很好,可利用天然地基,放在一刚度很大的整体基础上,不产生沉降差。——广州、深圳。

2)后浇带——沉降主要在初期,沉降完成大部分后,再浇连接混凝土,设计时应考虑两个阶段基础受力不同,分别验算。

楼盖结构。1) 现浇楼盖混凝土强度等级,不应低于c20,不宜高于c40

2) 一般楼层现浇楼板h≥80mm,单向板h≥l/35,双向板h≥l/40

3) 板内预埋暗管时宜h ≥100mm

4) 顶层楼板宜h ≥120mm,双层双向配筋(温度应力,抗风、抗震)

5) 现浇预应力混凝土楼板h=(1/45~1/50)l,且宜h≥150mm

在高层建筑楼面结构中应用广泛,可有效减小楼面结构高度,压缩层高,减轻结构自重。

高层建筑常见荷载组合(p37~38)

非抗震设计永久荷载起控制作用:

可变荷载起控制作用:

抗震设计。平面抗侧力结构假定:

一片框架或一片墙在其自身平面内刚度很大,可以抵抗在本身平面内的侧向力;而在平面外的刚度很小,可以忽略,即垂直于该平面的方向不能抵抗侧向力。因此,整个结构可以划分成不同方向的平面抗侧力结构,共同抵抗结构承受的侧向水平荷载。

刚性楼板假定:

水平放置的楼板,在其自身平面内刚度很大,可以视为刚度无限大的平板;楼板平面外刚度很小,可以忽略。刚性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起并共同承受侧向水平荷载。

竖向荷载作用下的分层法。

1、直接分层法思路:

1)两个近似假定:

1) 多层多跨框架在竖向荷载作用下,侧向位移比较小,计算时可忽略侧移的影响。

2) 用弯矩分配法计算,由精确分析可知,每层梁的竖向荷载对其他各层杆件内力的影响不大,只对本层梁及相连的柱内力有影响。

2)将多层框架分解成一层一层的单层框架,分别计算。

3)除底层外,其他层各柱的线刚度乘以折减系数0.9,传递系数也由1/2修正为1/3。

弯矩正负号:把杆端弯矩看作外力,以顺时针转向为正。

弯矩分配法。

2、直捷分层法。

在各楼层间彻底省去了弯矩的传递——不传不调法(非底层柱不传,柱刚度不调)

1)在分层计算简图中,远端刚接柱的线刚度不再乘调整系数.

2)除柱脚固定支承的底层柱从上端以传递系数1/2将弯矩传给柱脚外,其它各层柱在上、下端间不再传递弯矩。柱端弯矩因此亦毋需从相邻两层的分析叠加。

水平荷载作用下的反弯点法。

一般认为,当梁的线刚度与柱的线刚度之比超过3时,由上述假定所引起的误差能够满足工程设计的精度要求。

假设:1)求各个柱的剪力时,假定各柱上、下端都不发生角位移,即认为梁柱线刚度之比为无限大。

2)在确定柱的反弯点位置时,假定除底层柱以外,其余各层柱的上、下端节点转角均相同,即除底层柱外,其余各层框架柱的反弯点位于层高的中点;对于底层柱,则假定其反弯点位于距支座2/3层高处。

3)梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩,再按节点左右梁的线刚度进行分配。

侧向刚度d:柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力。

反弯点法的计算步骤。

1)计算各柱侧向刚度,把该层总剪力分配到每个柱。

2)根据各柱分配到的剪力(vi=uf)及反弯点位置,计算柱端弯矩。

上层柱: 上下端弯矩相等mi上= mi下= vi h/2

底层柱: 上端弯矩:mi上= vi h/3 下端弯矩:mi下= vi 2h/3

3)根据结点平衡计算梁端弯矩。

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