淺議高層建筑結(jié)構(gòu)選型和概念設(shè)計(jì)

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1、淺議高層建筑結(jié)構(gòu)選型和概念設(shè)計(jì)　　摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析?？晒┩袇⒖?。關(guān)鍵詞高層建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)選型；概念設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1工程概況某辦公樓27層，層高為3m，建筑總高78m，長44m，寬17m，平面較規(guī)則，每層面積748平米，總面積20190平米，抗震設(shè)防烈度為7級(jí)，地震加速度為0.05g,50年一遇基本風(fēng)壓為0.3KN/m2，結(jié)構(gòu)得要性系數(shù)為1.0，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地基土為三類。設(shè)計(jì)中采用多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計(jì)軟件程序SATWE，對(duì)以下擬采

2、用的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了計(jì)算和比較。2結(jié)構(gòu)構(gòu)形式及其設(shè)計(jì)原則2．1框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。5框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系由框架和剪力墻組成。剪力墻作為主要的水平荷載承受的構(gòu)件，框架和剪力墻協(xié)同工作的體系。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻剛度大，剪力墻承擔(dān)大部分水平力，是抗側(cè)力的主體，整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大提高。框架則承受豎向荷載，提供較大的使用李問，同時(shí)承擔(dān)少部分水平力。由于有了剪力墻，其體系比框架結(jié)構(gòu)體系的剛度和承載力都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。這樣無論在非地震Ⅸ還是地震區(qū)，都可以用來建造較高的高層建筑?？蚣芗袅w系的能建高度要大

3、于框架體系。2.2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適用建筑要求形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)建筑平面布置，在建筑物凹凸轉(zhuǎn)角處布置各種形式的短墻肢，主要形式有：T型、十字型、L型、Z型等。因采用這種結(jié)構(gòu)體系時(shí)，將中部的電梯間、樓梯間和管道井四周的剪力墻組成筒體結(jié)構(gòu)，四周布置短肢剪力墻，也可根據(jù)需要布置一些長肢墻，所以結(jié)構(gòu)布置極為靈活。3計(jì)算結(jié)構(gòu)的比較分析本工程用SATWE建模計(jì)算?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)柱尺寸為1100x1100mm，兩端剪力墻厚度約250mm;短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中介設(shè)置約肢長1000mm行厚度約220mm，兩端剪力墻厚度約180mm，標(biāo)準(zhǔn)層平面分別如下

4、；計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下表4計(jì)算結(jié)果分析5從地震基地下剪力及地震傾覆力矩兩項(xiàng)指標(biāo)來看，框剪結(jié)構(gòu)均大于短剪力墻結(jié)構(gòu)。說明自短肢剪力墻結(jié)構(gòu)引起的地震作用較小，較有利于抗震，分析可能是由于可框剪方案中剪力墻較厚多從而招致了較大地震作用。周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對(duì)關(guān)第，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，新《高規(guī)》第3.4.5條及相應(yīng)的條文說明。兩方案均滿足規(guī)定；“結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期Tt之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9；B級(jí)高度高層建筑混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑

5、不應(yīng)大于0.85”的要求，且短肢剪力墻結(jié)構(gòu)周期比略小于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，說明本方案短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較小，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置較合理。最大層間位移角是用來控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度的，從上表可以看出本工程中兩方案均滿足規(guī)范規(guī)定，框架剪力墻位移角小于1/800，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)小于1/1000，且短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大層間位移角較小，說明其側(cè)向剛度較大。5位移比主要為限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，見《抗規(guī)》第3.4.2條，《高規(guī)》JGJ3-2010第3.5.5條及相慶的條文說明。從上表可以看出兩方案位移比都滿足規(guī)范規(guī)定：

6、“樓層豎向構(gòu)件的最大不平位移和層間位移，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5位，B級(jí)高度高層建筑混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍”，且相差不大，結(jié)構(gòu)平面布置規(guī)則性差不多。最小樓層抗剪承載力之比主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力沿豎向突變，形成薄弱層，《高規(guī)》JGJ3-2010文條說明；對(duì)于形成薄弱層應(yīng)按《高規(guī)》第5.1.14條予以加強(qiáng)。從上表可以看出本方案中兩主案均滿足規(guī)定“不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的0.8，不不應(yīng)小于0.6”，

7、且短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最小樓層抗承載力之比略小，說明其豎向布置的規(guī)則性較好。從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行分析，粗略估計(jì)，兩方案鋼筋及混凝土用最差不多；從適用性，美觀性上分析，本方案中框架結(jié)構(gòu)柱截面較大，突出墻體較多，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)則更利于房間的布置，而且較經(jīng)濟(jì)。經(jīng)以上分析該工程采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)較好。結(jié)語(l)高層建筑結(jié)構(gòu)體系直接影響抗震性能,結(jié)構(gòu)選型應(yīng)滿足以下要求:應(yīng)具有必要的承載能力。剛度和變形能力;應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載，風(fēng)荷載和地震作用能力;應(yīng)避免連續(xù)倒塌;結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

8、而形成薄弱部位;宜具有多道抗震防線。5(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻