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《高層住宅中混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、高層住宅中混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 【摘要】在實(shí)際的高層住宅建造及設(shè)計(jì)過(guò)程中,一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是,目前工程實(shí)踐中大多數(shù)剪力墻結(jié)構(gòu)的布置還主要取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)者出于結(jié)構(gòu)的安全或設(shè)計(jì)進(jìn)度等方面的考慮而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取相對(duì)保守的結(jié)構(gòu)布置方案,一定程度上忽略了結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。因此對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的布置進(jìn)行優(yōu)化顯然十分必要。本文對(duì)高層住宅中混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和闡述?！ 娟P(guān)鍵詞】高層建筑；混凝土；剪力墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑的高度一般是指從室外地面至檐口或主要屋面的距離，不包括局部突出屋面的樓電梯間、水箱間、構(gòu)架等高度
2、。隨著高層建筑高度的大幅度增加，出現(xiàn)了超高層建筑?！俺邔咏ㄖ币辉~來(lái)源于日本，英語(yǔ)中原來(lái)并無(wú)超高層建筑相應(yīng)的詞條，歐美等西方國(guó)家一般采用Tallbuilding或Highrisebuilding來(lái)代表高層建筑，直到1995年才出現(xiàn)超高層建筑對(duì)應(yīng)的詞條Super-tallbuilding。即使在日本，超高層建筑也沒(méi)有明確的分界線，如在70年代，指70m以上的建筑，到80年代，提高到100m。目前，日本一般將120m以上的建筑稱為超高層建筑，由此可以看出，超高層建筑完全是人為界定的，特指當(dāng)時(shí)日本最高的一些建筑物；日本還將30層以上的旅館、辦公樓和20層以上的住宅
3、規(guī)定為超高層建筑。目前，超高層建筑一詞流行廣泛，但又無(wú)統(tǒng)一和確切的定義，一般泛指某個(gè)國(guó)家或地區(qū)內(nèi)較高的一些建筑。國(guó)際上，通常將高度超過(guò)100m或?qū)訑?shù)在30層以上的高層建筑稱為超高層建筑。本文對(duì)高層建筑物中的混凝土剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，主要從剪力墻結(jié)構(gòu)的形式以及布置方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?！ 「邔咏ㄖY(jié)構(gòu)可以設(shè)想成為支承在地面上的豎向懸臂構(gòu)件，承受著豎向荷載和水平荷載的作用。與多層建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)： 1、水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定性因素 對(duì)于多層建筑結(jié)構(gòu)，一般是豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。隨著房屋層數(shù)的增加，雖然豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍有著重
4、要的影響，但水平荷載已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。因?yàn)樨Q向荷載在結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件中主要產(chǎn)生軸向壓力，其數(shù)值僅與結(jié)構(gòu)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，以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，其數(shù)值與結(jié)構(gòu)高度的二次方成正比。而且，與豎向荷載相比，作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性等有關(guān)，具有較大的變異性?！ ≡谪Q向荷載和水平荷載作用下，如圖1所示，高層建筑結(jié)構(gòu)底部所產(chǎn)生的軸力N和傾覆力矩M與結(jié)構(gòu)高度H分別存在著如下的關(guān)系式，即： 結(jié)構(gòu)底部的軸力： N=ωH 結(jié)構(gòu)底部的傾覆力矩： 式中，ω、q、qmax分別為沿建筑單位高度的豎向荷載
5、、均布水平荷載和倒三角形分布荷載的最大值?！ ?a)(b) 2、軸向變形的影響在設(shè)計(jì)中不容忽視 豎向荷載是從上到下一層一層傳遞累積的，使高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生較大的軸向變形。如在框架結(jié)構(gòu)中，中柱承受的軸向壓力一般要大于邊柱的軸向壓力，相應(yīng)地中柱的軸向壓縮變形要大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，中柱和邊柱的軸向變形就會(huì)產(chǎn)生較大的差異，使框架梁產(chǎn)生不均勻沉降，造成框架梁的彎矩分布發(fā)生較大的變化。同時(shí)，高層建筑特別是超高層建筑中，豎向構(gòu)件的軸向壓縮變形對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度和樓面標(biāo)高會(huì)產(chǎn)生較大的影響。如美國(guó)休斯敦75層的德克薩斯商業(yè)大廈，采用型鋼混凝土墻和
6、鋼柱組成的混合結(jié)構(gòu)體系，中心鋼柱由于負(fù)荷面積大，截面尺寸小，重力荷載下底層的軸向壓縮變形要比型鋼混凝土墻多260mm，為此該鋼柱制作下料時(shí)需加長(zhǎng)260mm，并需逐層調(diào)整。 在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須注重其規(guī)則性，盡量避免選用不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)體系，以保障建筑的安全性、穩(wěn)定性與抗震性。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)則性必須符合以下基本要求：1)必須具有較強(qiáng)的承載能力與變形能力；2)避免因內(nèi)部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞，而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)整體的風(fēng)荷載、重力荷載、抗震等作用能力喪失；3)對(duì)于結(jié)構(gòu)中較為薄弱的部分，應(yīng)采取有效的加固措施?？赡艹霈F(xiàn)的薄弱的部位，應(yīng)該采取有效措施給予加強(qiáng)
7、?！ ≡诟邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)的平面布置中，要注重首立面與豎向剖面的規(guī)則性，尤其是結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度必須保持均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件截面的尺寸、材料強(qiáng)度應(yīng)“自下而上”逐漸的減小，以避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)向剛度、承載力突變的現(xiàn)象。在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的平面布置中，必須滿足以下要求：1)受力明確、傳力直接，有利于抵抗建筑內(nèi)外部的水平與豎向荷載，平面布置應(yīng)盡量均勻?qū)ΨQ，以減少扭轉(zhuǎn)造成的不利影響；2)在地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的平面布置要力求簡(jiǎn)單、規(guī)則，在風(fēng)力作用下，則可適當(dāng)放寬平面布置的要求；3)對(duì)于防震性能要求較高的高層建筑，應(yīng)注重平面形狀的簡(jiǎn)單、對(duì)稱與規(guī)則，以減少地震災(zāi)害造成
8、的影響；4)在高層建筑的獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元中
