不规则结构扭转效应控制的对比分析与研究
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84内蒙古石油化工2014年第8期框架结构扭转不规则的处理实践及讨论闫雨,康宝玉(内蒙古新雅建筑设计有限责任公司,内蒙古呼和浩特O LO O O O)摘要:本文分析了在框架结构设计中控制扭转的两个指标,并结合实际工程讨论了处理框架结构抗扭转变形过大的方法。
关键词:框架结构;抗扭刚度;周期比;位移比中图分类号:T U398+.2文献标识码:A文章编号:1006—7981(2014)08一0084一03国内外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中会遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明,过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
结构设计时主要通过限制两个指标来控制扭转,这两个指标即位移比和周期比。
1概念在《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.3有如下规定:结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。
限制楼层位移比和限制扭转平动周期比两者虽然都和结构的抗扭有关,但关注的角度不同。
对楼层位移比的限制,关注的是结构实际承受的扭转效应;而限制结构扭转周期和平动周期的比值,其目的是对结构的抗扭能力大小的判断。
扭转周期过大,说明该结构的抗扭能力弱(注意,结构不一定有扭转,可能是完全对称的结构,如抗侧刚度过于集中在平面中部的框架一核心筒结构等),这类结构一旦遭受意、收稿El期:2014一03—18外的扭转作用,将导致较大的扭转破坏,结构设计中应尽量避免。
针对建筑结构设计中不规则设计问题分析与探讨刘艺锋摘要:随着社会的进步,人们对建筑审美要求也越来越高,导致部分建筑结构设计中,奇思妙想出一些形状怪异的建筑外观,这就出现了不规则建筑结构情况。
在进行建筑的不规则施工的过程中因力学受力作用,建筑结构也随着发生一定的变化。
本文笔者论述了建筑结构不规则性的特点,针对建筑结构不规则设计问题进行了分析与探讨,并提出了一些针对性的建议。
关键词:建筑结构;不规则性;结构设计最近几年,随着我国建筑业的不断发展,建筑市场的竞争也越来越激烈。
一些建筑企业力图利用别致的外观设计使其在竞标中出奇制胜,达到在建筑市场占据一席之地的目的。
投资方也期望利用建筑的独特外观,吸引客户的眼球。
在此之中,一些设计者借鉴国外设计理念并融合进自己的创作思维,使不规则的建筑结构设计,进一步形成与发展。
不规则建筑结构,虽然有着较高的设计难度,不规则建筑结构的坚固性与安全性,是可以通过科学而合理的设计来实现的。
一建筑结构不规则性的特点1 平面不规则性平面不规则类型中,主要分凹凸不规则、扭转不规则、楼板局部不连续:第一,扭转不规则,表现在每一层楼的最大弹性水平移,是该栋楼楼层两端水平移平均值的1.2 倍,或者最大层间移位,是该楼层两端的层间移位平均值的1.2 倍;第二,凹凸不规则类型,主要是以建筑结构面凹进一侧的尺寸,大于实际投影方向上总尺寸的30% 为准;第三,楼板局部不规则,主要以楼板尺寸、平面刚度发生的急剧变化,做为判断标准。
2 竖向不规则性建筑不规则整体结构包括:平面不规则、竖向不规则类型,其中竖向不规则中主要分为以下几种:第一,侧向刚度不规则,判断依据为小于该楼层以上相邻的三个楼层侧向刚度平均值的80%,或者以该楼层的侧向刚度值小于与其相邻上一楼层的70%,除掉顶层外的楼层布局,收进的水平向尺度大于与其相邻下一层的25%;第二,竖向抗侧力不规则,依据以竖直方向上的抗侧力产生的内力,通过水平的转换构建而向下传递;第三,楼层承载力突变,判断标准以层间的抗侧力结构受力程度,小于上一层的受剪程度的80%。
结构设计中抗扭转效应分析1扭转不规则在平面不规则类别是排前位。
国内外历次大震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和扭转刚度太弱的结构,在地震中受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明,扭转效应会导致结构的严重破坏。
在实际工程中,由于建筑造型的要求、建筑场地的限制或建筑功能的需要,在高层建筑结构设计中,大多数结构的平面布置和竖向布置很难达到规范所要求的“规则”标准。
此时,结构设计人员必须对抗侧力结构布置进行优化调性,限制结构的平面扭转效应,使其满足有关规范的要求。
2在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构某高层建筑,结构体系为框架剪力墙,抗震设防烈度为7度,iv类场地土,丙类建筑,地上25层,地下1层,总高度92m,框架、剪力墙抗震等级均为二级,采用ansys程序进行设计计算。
从力学基本概念可知,构件离质心越远,其抗扭刚度就越大,所以,在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构,这样,在不增加抗侧力构件数量的基础上,可以显著加大结构的抗扭刚度。
在实例中,结构布置基本均匀、对称、位移比、周期比的计算结果从略。
如果将两端轴附近的剪力墙全部改为框架结构,则两端剪力墙改为框架后,抗扭刚度大大减弱,位移比增大。
整个结构扭转、平动周期均增大。
由于两边剪力墙同时删去,结构仍基本均匀,对称,故周期比基本不变。
除了在建筑物外围布置抗侧力结构外,也可以采用削弱核芯筒风度的办法来调性结构的周期比。
在核心部位剪力墙中间开结构洞,使结构刚度达到均匀、分散的目的。
尽可能在原剪力墙中间部位开洞,不要靠近两端,以避免出现知肢剪力墙,更不允许出现异形柱。
值得一提的是。
为了有效控制结构的位移比,周期比,对于多塔楼结构,各个塔楼应分别计算其位移比,周期比,以保证设计安全,然后再进行整体计算分析。
3抗侧力结构布置必须均匀、对称在高层建筑设计中,布置抗侧力构件时,必须遵循均匀、分散、对称的原则,尽可能使结构的质量中心与刚度中心接近。
当位移比不能满足《高规》要求时,往往是结构的抗侧力构件布置不均匀引起的。
建筑结构不规则中扭转效应改善论文摘要:随着时代的进步和社会经济的发展,不规则的建筑结构往往是不可避免的。
因此,对不规则结构不应一味地排斥、拒绝,只要深入领会规范的精神,把握住工程的实际情况,抓住优化设计方案,合理选择计算方法和计算参数,认真分析薄弱部位和地震力调整,强化抗震措施等设计环节,就能使不规则结构的设计问题迎刃而解。
前言建筑平面不规则、抗侧力构件布置不当及质量分布非常不对称都会引起建筑质量中心和刚度中心之间的偏心,地震时导致扭转而产生严重震害。
国内外历次大震震害均表明扭转问题的重要性。
对于抗扭转效应比较差的结构,如何通过方案调整,使结构的周期比和位移比满足要求,成为工程设计中必须解决的重要课题。
以下结合一个具体的工程实例,提出如何改善结构的扭转效应。
1建筑结构不规则的特征建筑结构的不规则特征主要有四类:(1)平面不规则结构:扭转不规则;凹凸不规则;楼板局部不连续。
(2)竖向不规则结构:侧向刚度不规则;竖向抗侧力构件不连续;楼层承载力突变。
(3)复杂高层结构。
(4)超规范结构:超高结构;超限结构;新型结构。
2建筑结构不规则的控制参数结构的不规则性是由多方面原因造成的,为了对建筑结构的不规则性进行评测、分析、控制,规范提出了一些重要的控制参数。
2.1周期比,是结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。
周期比是控制结构扭转效应的重要指标。
控制周期比的目的是控制结构扭转变形要小于结构平动变形,控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应,避免结构扭转破坏。
结构的周期比A级高层建筑不应大于0.9,B级高层建筑和复杂高层建筑不应大于0.85。
周期比不满足要求,主要通过改进结构设计方案,加强周边主体结构,弱化内部主体结构,提高结构抗扭刚度来解决。
2.2位移比(层间位移比),是指按刚性楼板假定计算楼层的最大水平位移(或层间位移)与该楼层两端平均水平位移(或层间位移)的比值。
位移比是控制结构不规则的重要指标。
建筑结构设计的不规则性问题研究建筑结构的规则性将会对整个工程项目产生直接影响。
在建筑结构的设计过程中,比较常见的问题就是结构的不规则性,不规则性问题将会对工程质量产生严重的影响。
因此,本文主要对在建筑结构设计过程中出现的不规则性因素进行探讨,希望能够给相关设计人员提供一些思考和借鉴。
标签:建筑结构设计;不规则性;偏心距近年来,传统的建筑形式将不再能够满足人们的审美需求,不规则的建筑形状大量出现在人们的视野之中。
建筑形状的另类化,将会在很大程度上使城市更具有风采,但是不规则建筑在结构设计上也是有难度的,要有效地确保建筑多样化的发展,需要相关人员进行切实地探索。
1 不规则性定义1.1 平面不规则性平面不规则性主要指建筑平面的凹凸尺寸较大、弹性层间位移比值较大和楼板局部不连续。
其中,弹性层间位移比指的是楼层两端抗侧力构件弹性水平位移的最大值与平均值的比值,楼板局部不连续指的是有效楼板宽度较小或楼层大面积开洞等[1]。
1.2 竖向不规则性竖向不规则性是指建筑的竖向上结构所具有的不规则性,包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续以及楼层承载力突变。
侧向刚度不规则性主要指该层的侧向刚度产生突变或局部收进尺寸较大。
竖向抗侧力构件不连续指柱、墙的内力通过水平转换构件向下传递。
楼层承载力突变是指通过计算分析整个建筑的受力情况抗侧力结构的层间受剪承载力与上下楼层比较明显减小。
2 不规则性问题分析2.1 偏心距的问题偏心距是指建筑平面质心与形心之间的距离。
在建筑结构设计中,偏心距大小与建筑平面形状的规则程度有着直接联系。
建筑平面形状的不规则会在很大程度上导致建筑平面质心与形心远离,进而导致结构扭转的出现。
因此,设计师在解决结构平面不规则性问题时,可以通过对扭转的控制来进行。
要想使结构扭转得到良好的控制,本质上要解决建筑结构偏心距过大的问题。
这就需要设计师要对于偏心距问题的高度重视。
在方案设计阶段,要充分比较分析整个建筑结构的平面布局,通过计算使得偏心距尽可能的减小,进而将位移比等控制在规范允许的范围以内,从而很大程度上降低整个建筑结构自身发生扭转的不利作用。
关于结构对扭转不规则控制方法的讨论摘要:这几年伴随着苏州经济的腾飞,在市区,园区,以及新区你都能看到很多形状各异的高楼大厦在不断的拔地而起。
可是建筑外形越复杂,平面凹凸越严重,那对于建筑本身的结构整体性能的控制条件也就越严格。
可是做设计的都知道,在抗震规范要求:一方面要求结构布置规则、对称,关键是要求平面布置刚度均匀,减少扭转。
另一方面要求加强结构的抗扭刚度和抗扭承载力。
可是对于那些平面凹凸不规则,竖向刚度不规则的结构很难满足这些要求,因此这就给我们设计者带来很多矛盾,即要满足规范要求,又要满足建筑的外观可行性,在日常设计中如何找到这个平衡点就是我们为之努力的方向。
关键词:刚度比周期比位移比剪重比关于结构对扭转不规则的控制方法,主要从以下几个方面去控制:一,刚度比的控制:体现结构整体上下匀称度的指标。
二,周期比的控制:体现抗扭刚度的大小,不至结构地震时轻易产生扭转破坏。
三,位移比的控制:扭转不规则时的一控制参数,反映了结构的扭转效应。
四,剪重比的控制:保证结构有足够的抗剪能力(与抗震影响系数有内在联系),不至太脆弱。
以下对这四个方面分别进行阐述:刚度比的控制规范要求结构各层之间的刚度比,并根据刚度比对地震力进行放大。
规范对结构的层刚度有明确的要求,在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等,都要求有层刚度作为依据,直观的来说,层刚度比的概念用来体现结构整体的上下匀称度。
高规的4.4.3条规定,抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%。
高规的5.3.7条规定,高层建筑结构计算中,当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
转换层结构按照“高规”要求计算转换层上下几层的层刚度比,一般取转换层上下等高的层数计算。
层刚度作为该层是否为薄弱层的重要指标之一,对结构的薄弱层,规范要求其地震剪力放大 1.15,这里程序将由用户自行控制。