多、高层房屋结构的分析和设计计算
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高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载,其计算方法与一般建筑结构类似,在此不再重复。
本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。
第一节 风荷载空气流动形成的风遇到建筑物时,在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。
风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关;和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关;同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算:0ωµµβωz s z k =式中:k ω为风荷载标准值(kN/m 2);z β为z 高度处的风振系数;s µ为风荷载体型系数;z µ为风压高度变化系数; 0ω为基本风压(kN/m 2)。
1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω,是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ(m/s )计算得到的,基本风压值1600/200υω=(kN/m 2)。
荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑;对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。
2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关,一般近地面处的风速较小,愈向上风速逐渐加大,但风速的变化与地貌及周围环境有关。
在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区,地面空旷,空气流动几乎无阻挡物(A 类粗糙度),风速随高度的增加最快;在中小城镇和大城市的郊区(B 类粗糙度),风速随高度的增加减慢;在有密集建筑物的大城市市区(C 类粗糙度),和有密集建筑群,且房屋较高的城市市区(D 类粗糙度),风的流动受到阻挡,风速减小,因此风速随高度增加更缓慢一些。
表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。
1工程概况1.1设计资料1.1.1资料1)气象条件:基本风压0.55kN/m2, 基本雪压0.40kN/m2。
2)工程地质条件:根据对建筑基地的勘察结果,地质情况见表1。
表1-1建筑地层一览表(标准值)Figure 1-1 List of construction formation(standard value)序号岩土分类土层深度(M)厚度范围(M)地基承载力fk(kpa)桩端阻力qp(kpa)桩周摩擦力qs(kpa)1 粉质粘土0.5~1.5 1.0 180 7.32 中砂 1.5~3.3 1.8 220 15.23 砾砂 3.3~6.3 3.0 310 19.04 圆砾 6.3以下370 2100 22.5建筑地点冰冻深度:-1.2 M;建筑场地类别:Ⅱ类场地土;地震设防烈度:7度。
设计基本地震加速度:0.15m/s2;设计地震分组:第一组;特征周期:0.35s。
3)各种用房的活荷载标准值见现行《建筑结构荷载规范》。
1.1.2依据方针:适用、经济、美观;目的:满足不断发展的精神生活;原则:可持续发展,以人为本;统一体:社会效益、环境效益、经济效益。
1.2建筑平面设计1.2.1使用部分的设计1)使用要求:建筑面积:8154 m2。
使用功能:该建筑为某民用高层住宅楼,共11层,共两个单元,两个单元布置相同,每个单元一梯三户,为三室两厅、两室两厅和两室一厅,满足住房者的要求。
2)门窗在房间平面中的布置:规范规定:住宅中卧室、起居室的窗的窗地比1/8,所以设计中窗的尺寸完全可以满足采光通风要求。
窗采用平开窗和单框双玻推拉塑钢窗。
门窗的尺寸不一,详见建筑设计图纸中的标注。
所有住宅外门为乙级防火门、内门均为木门(其中楼梯间的门为双向开启木门),开启方向见建筑设计平面图纸。
房间平面设计中,门窗的大小与数量是否恰当,它们的位置和开启方式是否合理,对房间的平面使用效果也有很大影响。
同时门窗的形式和组合方式又和建筑立面设计的关系极为密切。
解析大底盘多塔楼的高层建筑结构设计摘要:在高层建筑施工过程中,建筑的结构设计对建筑的质量有着重要的影响,尤其是大底盘多塔连体复杂体型高层建筑,在结构设计的过程中涉及到地下室,基础及结构的相关设计,任何一个环节出现问题都会对质量造成一定的影响。
因此,在高层建筑设计的过程中,建筑的结构设计是十分重要的。
关键词:大底盘多塔楼;高层建筑;结构设计1.大底盘多塔楼高层建筑结构体系大底盘多塔楼高层建筑结构体系的主要特点是:在多栋独立的高层建筑底部有一个练成整体的大裙房,即形成了大底盘。
大底盘多塔楼高层建筑结构在大底盘上一层突然收进,属竖向不规则结构;大底盘上有两个或多个塔楼时,结构振型复杂,并会产生复杂的扭转振动,因此如果结构布置不当,竖向刚度突变,扭转振动反应及高振型影响将会加剧。
在实际工程的设计中,总的来说,大底盘多塔楼高层建筑结构的设计将分为如下两种结构类型进行分别设计:①大底盘结构顶层楼板可作为上部多塔楼的嵌固端。
通常带地下停车位的住宅小区基本属于该种类型。
②大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼的嵌固端。
该种结构形式通常出现在下部裙楼作为商场或服务用房、上部塔楼为办公或商住功能的综合性建筑。
在实际项目的工程设计中,有很多带地下车库的住宅或商业建筑在出了大底盘顶层以后上部开始设抗震缝,把结构分为多个塔楼来设计;而在地下室部分的塔楼范围内或附近则加大竖向构件的截面尺寸,加大抗侧刚度,保证大底盘顶层楼板可以成为上部塔楼的嵌固层。
但在一些特殊情况下,由于建筑立面或建筑功能的特殊要求,高层多塔楼结构在地面以上的裙房部分不允许设置抗震缝,即裙房部分仍为整体大底盘部分,裙房以上整个结构就根据功能要求分为多个塔楼,这样的结构体系裙房顶层的抗侧刚度一般不可能比相邻上部塔楼楼层抗侧刚度大很多,所以大底盘结构顶层楼板不能作为上部多塔楼结构的嵌固端,属于复杂高层建筑结构,设计中必须仔细分析。
2.大底盘多塔楼高层建筑结构设计方法分析2.1解决地基基础不均匀沉降问题对于大底盘多塔楼高层建筑来说,各塔楼由于层数较多、总高度较高,其传递至地基基础的荷载较大。
房屋安全鉴定中的结构计算与鉴定分析2015.4.9一、结构(计算)是鉴定分析的基础结构分析(structural analysis) 是对指定结构在承受外部荷载及发生外部环境变化(如支座移动及温度、湿度变化)以及原结构计算模型、本构关系发生变化时所进行的计算分析与专业判断。
是基于力学基础(理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、弹性力学等),运用专业分析软件或工具,对结构的强度、刚度、稳定、抗震进行计算、分析,以得出明确结论的过程。
结构分析对专业技能的要求很高,要求掌握工程结构分析、结构软件应用、计算机辅助设计等专业技能和综合分析能力,还要具备结构设计施工经验。
鉴定分析:从症状到原因,再到结论的技术论证、逻辑推理过程,是鉴定工作的核心内容,注重逻辑关系、因果关系,注重证据链的闭合,因此是鉴定报告是否科学、准确的关键和保证。
鉴定分析环节,主要基于现状,根据调查情况、受损情况、监测与检测情况,结合计算复核结果,综合分析损坏的原因和影响机理。
从现象到本质,对概念性分析、综合性判断等方面的能力要求高。
鉴定人:需要多问几个为什么?要能自圆其说!鉴定能力:即发现问题、分析问题、解决问题的能力在编写安全鉴定报告时:从查勘情况、检测数据、原因分析到鉴定结论及处理建议,要求证据链必须闭合、因果关系符合逻辑。
(之所以,是因为;因为这样,所以那样。
环环相扣、前后呼应)。
需要按照先构件,再子单元,最后鉴定单元的鉴定顺序,依次评级、层层评级,根据对结构承载能力、整体性以及侧向位移的分项评定结果,确定子单元的安全性等级。
计算参数及模型:材料强度、构件尺寸、连接方式、传力路径(或支撑方式),均按实际情况,所以检测量很大(尤其是没图纸或有图纸未按图施工的情况)我们通过结构计算分析,不仅验证原结构构件是否安全可靠,而且可以检查原设计、施工是否符合国家规范的规定。
对安全鉴定工作而言,结构计算分析(复核)是一项重要的技术工作。
所以,结构分析是鉴定分析、综合评判的基础和前提,计算错误或错误结果将导致鉴定结论不准确。
常用结构体系钢筋混凝土多层及高层房屋有框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构四种主要的结构体系。
1 、框架结构框架结构房屋(是由梁、柱组成的框架承重体系,内、外墙仅起围护和分隔的作用。
框架结构的优点是能够提供较大的室内空间,平面布置灵活,因而适用于各种多层工业厂房和仓库。
缺点:在水平荷载下表现出抗侧移刚度小,水平位移大。
因此,框架结构房屋一般不超过15层。
框架结构柱网示意图2 、剪力墙结构剪立墙结构示意图广州白云宾馆当房屋层数更多时,水平荷载的影响进一步加大,可采用剪力墙结构,此种结构的刚度较大,在水平荷载下侧移小,但平面布置不灵活,适用于15~35层的小开间的民用建筑高层房屋。
广州白云宾馆(33层、112M>采用的就是剪力墙结构。
3 、框架——剪力墙结构为了弥补框架结构随房屋层数增加,水平荷载迅速增大而抗侧移刚度不足的缺点,可在框架结构中增设钢筋混凝土剪力墙形成框架—剪力墙结构。
在框架—剪力墙结构房屋中,框架负担竖向荷载为主,而剪力墙将负担绝大部分水平荷载。
多用于16~25层的工业与民用建筑中(如办公楼、旅馆、公寓、住宅及工业厂房>。
4 、筒体结构简体结构是将剪力墙集中到房屋的内部和外围形成空间封闭筒体,使整个结构体系既具有极大的抗侧移刚度,又能因剪力墙的集中而获得较大的空间,使建筑平面获得良好的灵活性,因为抗侧移刚度较大,适用于更高的高层房屋(≥30层,≥100m>。
筒体结构有单筒体结构(包括框架核心筒和框架外框筒>、筒中筒结构和成束筒结构等三种形式(图7-2>。
图7-2筒体结构 (a>框架内筒结构;(b>筒中筒结构;?束筒结构框架结构1 、框架结构承重方案横向框架承重横向框架承重布置方案是板、连系梁沿房屋纵向布置,框架承重梁沿横向布置(图7-3>,有利于增加房屋横向刚度。
缺点是因为主梁截面尺寸较大,当房屋需要较大空间时,其净空较小。