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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個限值的意義

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1、軸壓比:

  軸壓比是指有地震作用組合的柱組合軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和砼軸心受壓抗壓強度設(shè)計值乘積的比值,是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。

  為控制結(jié)構(gòu)的延性,規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求,見抗規(guī)6.3.7和6.4.6,在剪力墻的軸壓比計算中,軸力取重力荷載代表設(shè)計值,與柱子的不一樣。

  2、剪重比:

  主要為控制各樓層最小地震剪力,確保結(jié)構(gòu)安全性,見抗規(guī)5.2.5.

  3、剛重比:

  主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆,要求見高規(guī)。

  4、側(cè)向剛度比:

  主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性。

  位移比:主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性,以免形成扭轉(zhuǎn),對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。控制比例為1.5.見抗規(guī)3.4.2、3.4.3.

  5、周期比:

  主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響,要求見高規(guī)4.3.5.

  6、剪跨比:

  梁的剪跨比,剪力的位置a與h0的比值。剪跨比影響了剪應(yīng)力和正應(yīng)力之間的相對關(guān)系,因此也決定了主應(yīng)力的大小和方向,也影響著梁的斜截面受剪承載力和破壞的方式;同時 也反映在受剪承載力的公式上。

  柱的剪跨比:(剪跨比λ=M/Vh) ,若反彎點在柱子層高范圍內(nèi),可取 柱子的剪跨比小于2時,需要全長加密,見混凝土規(guī)范11.4.12、11.4.17.

  7、剪壓比

 ?。褐孛嫔系拿x剪應(yīng)力V/bh0與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值):梁塑性鉸區(qū)的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響,當(dāng)剪壓比大于0.15的時候,梁的強度和剛度有明顯的退化現(xiàn)象,此時再增加箍筋用量,也不能發(fā)揮作用,因此對梁柱的截面尺寸有所要求。

  8、跨高比:

  梁的跨高比(梁的凈跨與梁截面高度的比值)對梁的抗震性能有明顯的影響。梁(非剪力墻的連梁)的跨高比小于5和深梁都按照深受彎構(gòu)件進(jìn)行計算。

  9、延性比:

  延性比即為彈塑性位移增大系數(shù)。延性是指材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)在初始強度沒有明顯退化的情況下的非彈性變形能力。延性比主要分為三個層面,即截面的延性比、構(gòu)件的延性比和結(jié)構(gòu)的延性比。結(jié)構(gòu)的延性比多指框架或者剪力墻等結(jié)構(gòu)的水平荷載-頂層水平位移(P-delta)、水平荷載-層間位移等曲線。

  高層抗震

  1.應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計,必須留有足夠的寬度。

  2.平面形狀或剛度不對稱,會使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn),震害嚴(yán)重。

  3.凸出屋面的塔樓受高振型的影響,產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng),破壞嚴(yán)重。

  4.高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造不合理。

  5.框架柱截面太少,箍筋不足,柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。

  6.由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大,是樓層變形過分集中而產(chǎn)生破壞。

  7.地基的穩(wěn)定性問題要特別注意。

  8.伸縮縫和沉降縫寬度過小,碰撞破壞很多。

  9.不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間,樓板有大洞口,因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

  10.外縱墻門窗洞口過大,連梁尺寸太小,容易產(chǎn)生破壞。

  11.中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻,產(chǎn)生剛度或承載力突變,形成結(jié)構(gòu)薄弱層。

  高層抗震設(shè)計的基本原則:小震不壞,中震可修,大震不倒。

  高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)條件等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系。

  高層建筑的高寬比是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性的宏觀控制。

  沉降縫、伸縮縫和抗震縫要注意的問題:

  高層建筑應(yīng)當(dāng)調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)不止,采取構(gòu)造措施和施工措施,能不設(shè)縫就不設(shè)縫,能少設(shè)縫就少設(shè)縫,如果沒有采取措施或必須設(shè)縫時,則必須保證必要的縫寬以防止震害。

  鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的溫度-收縮問題,一般由構(gòu)造措施來解決。

  后澆帶可選擇在對結(jié)構(gòu)受力影響較小的部位曲折通過,不要在一個平面內(nèi),以免全部鋼筋都在同一平面內(nèi)搭接。一般可設(shè)置在梁和樓板的1/3處。

  目前許多工程是采用調(diào)整個部分沉降差,在施工過程中留后澆段作為臨時沉降縫,等到沉降基本穩(wěn)定后再連為整體,不設(shè)永久性的沉降縫。

  高層建筑的主樓和裙房的層數(shù)相差很遠(yuǎn),在下列條件時可不留永久沉降縫:

  1.采用端承樁,樁支承在基巖上。2.地基條件好,沉降差小。3.有較多的沉降觀測資料,沉降計算比較可靠。

  后兩種情況下,可調(diào)壓力差,主樓和裙房部分才用不同的基礎(chǔ),使其沉降接近。

  調(diào)時間差,先施工主樓,待主樓基本建成,沉降基本穩(wěn)定,再建裙房。

  抗震設(shè)計的高層建筑在下列情況下宜設(shè)防震縫:

  1.平面長度和外伸長度尺寸超出了規(guī)程限值而又沒有采取加強措施時;

  2.各部分結(jié)構(gòu)剛度相差太遠(yuǎn),采取不同材料和不同結(jié)構(gòu)體系時;

  3.各部分質(zhì)量相差很大時;

  4.各部分又較大錯層時。

  此外,各結(jié)構(gòu)單元之間設(shè)了伸縮縫和沉降縫時,其縫寬應(yīng)滿足防震縫寬度的要求。

  防震縫應(yīng)在地面以上全高設(shè)置,當(dāng)不作為沉降縫時,基礎(chǔ)可以不設(shè)防震縫,但要加強構(gòu)造和連接。

  高層建筑各部分之間凡是設(shè)縫的,就要分得徹底;凡是不設(shè)縫的,就要連接牢固。

  《高層規(guī)程》規(guī)定:

  1.框架結(jié)構(gòu)房屋,高度不超過15m的部分,可取70mm;超過15m的部分,6、7、8、9度相應(yīng)每增加高度5、4、3、2m,宜加寬20mm.

  2.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第一項數(shù)值的70%采用,剪力墻結(jié)構(gòu)房屋可按第一項規(guī)定數(shù)值的50%采用,但二者均不宜小于70.

  結(jié)構(gòu)豎向布置

  沿豎向剛度突變還由于下述兩個原因產(chǎn)生:

  1.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(框架、剪力墻、筒體等)的突然改變布置。

  2.結(jié)構(gòu)的豎向體型突變。

  當(dāng)小墻肢截面的高度小于等于墻厚的4倍時,應(yīng)按框架柱設(shè)計,箍筋按框架柱全長加密。

  抗震設(shè)計的軸壓比控制:

  特一級、一級(9度)為0.4;一級(7、8度)為0.5;二級為0.6.

  抗震墻的翼墻長度小于其3倍厚度或端柱截面邊長小于2倍墻厚時,視為無翼墻和無端柱。

  按照結(jié)構(gòu)延性系數(shù)的大小排序:剛結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、配筋砌體結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)大,說明結(jié)構(gòu)抗震的變形能力大,結(jié)構(gòu)的耐震性能好。有條件時,建筑的主體結(jié)構(gòu)可采用延性系數(shù)較大的結(jié)構(gòu)材料。

  地下室頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu),其樓板厚度不小于180,混凝土強度等級不宜小于C30,并應(yīng)采用雙層雙向配筋,且每個方向的配筋率不宜小于0.25%.

  抗震框架柱配筋要注意的三個方面:

  最小配箍率、最小體積配箍率、最小縱筋配筋率。

  當(dāng)?shù)叵率易鰹樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時,地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用,地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用。

  地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計算要求外,不應(yīng)少于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。

  短柱:柱凈高與截面寬度之比小于4的柱子。箍筋需全長加密。

  剪跨比

  柱剪跨比:柱子凈高與2倍柱子截面高度的比值。

  梁剪跨比:剪跨與梁截面有效高度的比值。廣義剪跨比=M/Vh=a/h.剪跨比反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對比值,在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對比值。它對梁的斜截面受剪破壞形態(tài)和斜截面受剪承載力,有著極為重要的影響。

  高寬比

  6、7度抗震設(shè)防烈度的A級高度建筑,其高寬比限值分別為:框架4,框剪5,剪力墻6,筒體6.

  抗震設(shè)計一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部的加強部位:墻肢總高度小于50m時取其總高度的1/6,大于50m時取 1/8,超過150m,取1/10.

  裙房與主樓相連時,加強范圍也宜高出裙房至少一層。

  對于框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu),采用模擬算法2是比較合理的,可以避免剪力墻軸力遠(yuǎn)大于實際的不合情形。

  振型個數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。振型個數(shù)至少取3,最好為3的倍數(shù)。

  當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時,振型數(shù)應(yīng)不少于9.對于多塔結(jié)構(gòu)振型個數(shù)應(yīng)大于12.

  高規(guī)要求有效質(zhì)量系數(shù)不應(yīng)小于90%.

  樓梯柱可視為短柱,箍筋需全長加密。

  高層結(jié)構(gòu)設(shè)計需要控制的六個比值

  1、軸壓比:主要為控制結(jié)構(gòu)的延性,規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求,見抗規(guī)6.3.7和6.4.6.

  2、剪重比:主要為控制各樓層最小地震剪力,確保結(jié)構(gòu)安全性,見抗規(guī)5.2.5.

  3、剛度比:主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性,以免豎向剛度突變,形成薄弱層,見抗規(guī)3.4.2.

  4、位移比:主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性,以免形成扭轉(zhuǎn),對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見抗規(guī)3.4.2.

  5、周期比:主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響,要求見高規(guī)

  6、剛重比:主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆,要求見高規(guī)。

發(fā)布:2007-07-27 12:38    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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