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高層建筑結(jié)構(gòu)體系

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二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系

(一)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)水平荷載成為決定因素。一方面,因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與樓房高度的一次方成正比;而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩,以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對(duì)某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。

(2)軸向變形不容忽視。高層建筑中,豎向荷載數(shù)值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大;還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值,對(duì)下料長度進(jìn)行調(diào)整;另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。


(3)側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大,因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。

(4)結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧瑏肀WC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

(二)、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

(1)框架-剪力墻體系

當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時(shí),往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架,便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時(shí),框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載,剪力墻主要承受水平剪力??蚣埽袅w系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設(shè)置,增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,使建筑物的水平位移減小,同時(shí)框架承受的水平剪力顯著降低且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻,所以框架-剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。

(2)剪力墻體系。

當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時(shí),即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中,單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu),其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強(qiáng)度和剛度都比較高,有一定的延性,傳力直接均勻,整體性好,抗倒塌能力強(qiáng),是一種良好的結(jié)構(gòu)體系,能建高度大于框架或框架-剪力墻體系。

 

(3)筒體體系。

凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為筒體體系,包括單筒體、筒體-框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構(gòu)件,分實(shí)腹筒和空腹筒兩種類型。實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強(qiáng)度,各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力很強(qiáng),往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層。

(三)高層建筑的轉(zhuǎn)換層

目前高層建筑的發(fā)展趨勢(shì),既集吃、住、辦公、娛樂、購物、停車為一體的綜合建筑。由于空間功能的復(fù)雜化,使得建筑結(jié)構(gòu)也隨之變化。為了適應(yīng)上部小空間下部大空間的功能需要,需在兩種結(jié)構(gòu)的交接部位設(shè)置過渡結(jié)構(gòu),也就是轉(zhuǎn)換層。因高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣性,轉(zhuǎn)換層也呈現(xiàn)多種形式,有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和功能轉(zhuǎn)換層兩種。

1、功能轉(zhuǎn)換層。

也就在高層的中間攔腰一斷,設(shè)一個(gè)設(shè)備層。如果樓層太高,用水、用電等都從地下室向上供,存在距離太遠(yuǎn)、主電源不在負(fù)荷中心、供水未端與起始點(diǎn)壓差過大等等問題,這需要我們?cè)谥虚g部位對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行重分配,對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行減壓處理等,而這些處理都需要占用空間,占用誰家的地盤誰都不樂意,干脆在中間拿出一個(gè)整層做功能轉(zhuǎn)換層,這種轉(zhuǎn)換層因?yàn)橥ǔJ窃O(shè)備層,所以許多設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)將其高度限定在2.2m以下,以減少占用規(guī)劃指標(biāo)。

2、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

通常是在不同的結(jié)構(gòu)方式之間進(jìn)行。比如下部是框架結(jié)構(gòu),上部為砌體結(jié)構(gòu),這是我國目前經(jīng)濟(jì)條件下特有的一種結(jié)構(gòu)形式,通過將上部部分砌體墻在底部變?yōu)榭蚣芏纬奢^大的空間,底部一般作為商業(yè)用房,上部仍然用作住宅。這種情況下就必須要轉(zhuǎn)換構(gòu)件(如托墻梁)將上部砌體墻承受的內(nèi)力轉(zhuǎn)移至下部的框架柱(框支柱),具備該功能的樓層我們通常稱之為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

發(fā)布:2007-07-23 10:26    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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