高层建筑结构设计分析
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高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中,高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式,其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。
本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。
一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成,这些墙体不仅承担着竖向荷载,还能有效地抵抗水平荷载,如风荷载和地震作用。
其主要特点包括:具有良好的抗侧刚度,能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形;结构整体性强,空间整体性好,能够提供较为规则的建筑平面布局;墙体自身的承载能力较高,能够承受较大的竖向和水平荷载。
二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中,剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近,减少扭转效应;对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响;周边化布置则能增强结构的抗扭性能,提高结构的整体稳定性。
同时,要注意避免出现短肢剪力墙,因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。
对于较长的剪力墙,应设置洞口将其分成若干墙段,以避免墙段过长而导致脆性破坏。
2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。
一般来说,底层剪力墙的厚度较大,随着楼层的增加逐渐减小。
在满足结构要求的前提下,应尽量减小墙体厚度,以增加建筑的使用面积。
3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸,但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加,不利于结构的抗震性能。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载,水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。
配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定,同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。
高层建筑结构设计特点及其体系
高层建筑结构设计特点包括:
1、建筑结构受限材料:高层建筑结构设计要求使用较轻质而且具有高强度的受限材料,如钢筋混凝土,钢结构等;
2、建筑结构受限条件:高层建筑要满足建筑本身的结构受限条件,特别是地震动力和受力状况;
3、建筑结构受限原则:为了满足建筑的高层结构,应当采用多层次的技术原则,它们分别是力学原理、结构几何原则、计算机技术等;
4、建筑结构体系:建筑结构体系包括主体结构、防火与抗震结构、外墙框架结构等,要充分考虑建筑结构的加固,使结构具有良好的复合性和可靠性,并考虑外部负荷和抗火性能;
5、结构设计思路:在设计高层建筑结构时,应充分考虑建筑物的重量,以及土木与气象等外部负荷,并结合结构的受力特性和性能,制定结构的合理规范。
高层建筑结构设计特点简述0 前言随着我国经济的快速发展,高层建筑如雨后春笋,一栋栋拔地而起。
建筑的高层化和多样化发展,使得建筑结构设计方面的变化越来越多。
面对建筑类型、功能、数量的不断增加,高层建筑结构体系的多样化,高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。
作者通过实践、总结,对高层建筑结构设计及结构体系,作出以下分析:1 高层建筑结构设计的特点1.1 决定因素是水平荷载对某一定高度楼房来说,其竖向荷载基本上是定值,但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化,并不是定值。
由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力,却与楼房高度的平方成正比[1]。
1.2 重要设计指标是结构延性在地震作用下,高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。
因此,为了使高层建筑结构具有较强的变形能力,避免高层建筑倒塌,一定要在其结构设计时采取相应的措施,确保高层建筑的结构具有足夠的延性。
1.3 控制指标为侧移在高层建筑结构设计中,结构侧移是关键的控制指标,这与低层建筑有很大的不同。
由于在水平荷载作用下,高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。
建筑高度越高,其结构的侧移变形将大大增加。
因此,必须在水平荷载作用下,将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。
1.4 不能忽视轴向变形高层建筑的竖向荷载很大,其将会在柱中引起比较大的轴向变形,从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值,增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。
此外,竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
2 高层建筑的结构体系现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种,其优缺点见表1[2]。
表1 结构体系优缺点比较结构体系优缺点剪力墙结构体系侧向刚度比较优良,平面布置也很规整,对侧向风力和地震的抵抗能力较强,釆用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。
高层建筑钢筋混凝土的结构设计分析随着城市化进程的不断加快,高层建筑已经成为城市发展的重要标志和特色之一。
高层建筑的结构设计不仅影响建筑的稳定性和安全性,还直接关系到建筑的经济性和实用性。
在高层建筑的结构设计中,钢筋混凝土结构因其优良的性能和适应性,已经成为了主流选择。
本文将就高层建筑钢筋混凝土的结构设计进行分析,并探讨其设计要点和特点。
一、高层建筑的结构特点1.1. 高层建筑的承载力要求高高层建筑一般具有较大的自重和风荷载,同时还需要承受地震和动荷载等多种外部力的作用。
高层建筑的结构设计要求具有较高的承载能力和抗震性能。
1.2. 高层建筑的结构形式多样为了满足不同的使用需求和设计要求,高层建筑的结构形式多样,包括框架结构、筒体结构、框筒结构、悬挑结构等。
不同的结构形式对于结构设计和构件设计都有不同的要求。
1.3. 高层建筑的变形和挠度要求严格高层建筑的变形和挠度控制直接关系到建筑的使用性能和外观效果。
结构设计需要根据建筑的使用功能和外观要求合理控制建筑的变形和挠度。
1.4. 高层建筑的材料和施工要求高高层建筑的结构设计对材料和施工质量有较高的要求,需要选择具有高强度和耐久性的材料,并严格控制施工工艺和质量。
二、钢筋混凝土结构设计要点2.1. 结构稳定性钢筋混凝土结构的稳定性是结构设计的首要考虑因素。
在高层建筑的结构设计中,需要采用适当的结构形式和构件布局,合理分配荷载,确保结构的稳定性和可靠性。
2.2. 抗震性能高层建筑通常处于地震频繁的地区,因此抗震性能是结构设计的重要考虑因素。
钢筋混凝土结构在设计中需要采用合理的抗震措施,包括设置剪力墙、增加节点刚度和采用横向抗力系统等,提高建筑的抗震性能。
3.1. 结构形式选择在高层建筑的结构设计中,需要根据建筑的使用功能和周边环境选择合适的结构形式。
一般情况下,高层建筑常采用框架结构或筒体结构,以满足较高的承载能力和抗震性能要求。
3.2. 支撑系统设计高层建筑的支撑系统设计是结构设计中的关键环节。
高层建筑结构特点分析随着城市化进程的加快,高层建筑在城市中的地位日益重要。
高层建筑的结构特点对于建筑的安全性、稳定性和经济性都有着重要的影响。
本文将对高层建筑的结构特点进行分析。
一、垂直承载结构高层建筑的垂直承载结构是其最基本的结构特点。
由于高层建筑的高度较大,需要能够承受垂直荷载的结构设计。
常见的垂直承载结构包括框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等。
框架结构是最常见的高层建筑结构形式,通过柱和梁的组合来承受垂直荷载。
剪力墙结构则是通过设置剪力墙来承受垂直荷载,剪力墙可以是混凝土墙或者钢板墙。
框架-剪力墙结构则是将框架结构和剪力墙结构相结合,以提高结构的稳定性和承载能力。
二、水平承载结构除了垂直承载结构外,高层建筑还需要具备良好的水平承载结构。
由于高层建筑容易受到风荷载和地震荷载的影响,水平承载结构的设计至关重要。
常见的水平承载结构包括框架结构、剪力墙结构和筒体结构等。
框架结构通过设置水平框架来承受水平荷载,剪力墙结构则通过设置剪力墙来承受水平荷载。
筒体结构是一种特殊的结构形式,通过设置圆柱形或者多边形的筒体来承受水平荷载,筒体结构具有较好的抗风性能。
三、抗震设计高层建筑的抗震设计是其结构特点之一。
由于高层建筑容易受到地震荷载的影响,抗震设计的重要性不可忽视。
抗震设计包括抗震设防烈度的确定、结构的抗震性能要求的确定以及结构的抗震设计方法的选择等。
常见的抗震设计方法包括增加结构的刚度、增加结构的阻尼、设置剪力墙和减震装置等。
抗震设计的目标是使高层建筑在地震发生时能够保持稳定,减少破坏和损失。
四、节能设计高层建筑的节能设计是其结构特点之一。
由于高层建筑的能耗较大,节能设计对于提高建筑的经济性和可持续性至关重要。
节能设计包括建筑外墙的保温隔热、采光和通风系统的设计以及能源利用的优化等。
常见的节能设计措施包括使用高效的保温材料、设置双层玻璃窗、采用自然通风和太阳能利用等。
节能设计的目标是减少高层建筑的能耗,提高建筑的能源利用效率。
高层建筑结构特点分析近年来,随着城市化进程的加速和人口增长的不断扩张,高层建筑作为现代城市的地标和标志性建筑物,日益受到人们的关注和青睐。
高层建筑是指高度在150米以上的建筑物,其独特的结构特点不仅体现了现代建筑工程技术的高超水平,也对建筑结构设计提出了更高的挑战。
本文将就高层建筑结构的特点进行深入分析,探讨其在建筑工程领域的重要性和创新性。
1. 纵向承载系统高层建筑的纵向承载系统是保证建筑物稳定性和安全性的关键之一。
一般来说,高层建筑采用的主要纵向承载系统包括框架结构、墙支撑结构、框架-墙组合结构等。
框架结构主要由柱、梁和核心筒组成,能够有效抵抗水平荷载,保证建筑物的整体稳定性;墙支撑结构则通过设置墙体来承担荷载,提高了建筑物的整体刚度和稳定性;框架-墙组合结构则将框架结构和墙支撑结构相结合,兼具两者的优点,是目前应用较为广泛的高层建筑结构形式之一。
2. 横向承载系统除了纵向承载系统外,高层建筑还需要考虑横向承载系统的设计。
横向承载系统是指建筑物在受到侧向风荷载或地震荷载时,通过设置承载墙、剪力墙、钢框架等结构形式来抵抗横向力的作用,防止建筑物产生倾斜或倒塌。
合理设计和布置横向承载系统对于提高高层建筑的整体稳定性和抗震性至关重要。
3. 地基基础高层建筑的地基基础设计直接关系到建筑物的安全稳定。
由于高层建筑的重量和高度较大,地基基础需要具备足够的承载能力和抗震性,以确保建筑物不会发生沉降或倾斜等异常现象。
常见的高层建筑地基基础形式包括承台基础、桩基础、复合地基等,设计时需根据实际地质条件和建筑物特点综合考虑,确保地基基础能够满足建筑物的要求。
4. 空间结构形式高层建筑的空间结构形式多样,不同形式的空间结构会影响建筑物的外观、使用功能和内部空间布局。
常见的高层建筑空间结构形式包括塔式结构、板柱结构、空心管结构等,每种结构形式都有其独特的特点和适用范围。
设计师在选择空间结构形式时需要根据建筑物的功能需求、美观要求和经济性等因素进行综合考虑,确保最终的建筑物能够达到预期的效果。
高层建筑结构设计难点分析高层建筑作为城市的地标和象征,其结构设计一直是建筑领域的一个重要课题。
随着城市化进程的不断加快,高层建筑的数量和高度也在不断增加,因此高层建筑结构设计的难点也逐渐凸显出来。
本文将对高层建筑结构设计的难点进行分析,并探讨如何克服这些难点。
一、受力分析复杂高层建筑由于其高度较大,受力分析通常会比较复杂。
在高层建筑的结构设计中,受力分析是基础和关键,只有深入研究高层建筑所承受的荷载和受力状况,才能有效地解决高层建筑结构设计中的难题。
在受力分析方面,高层建筑在不同楼层和不同构件上所受的荷载和力的分布都会有所不同,需要对整个建筑结构进行全方位的受力分析,确保每一个构件都能满足受力要求。
高层建筑的结构设计还需要考虑各种不同作用下的受力情况,包括静载荷、动载荷、风荷载等,这些都增加了受力分析的复杂性。
针对受力分析复杂的难点,结构设计师需要运用先进的受力分析方法和工具,如有限元分析、结构动力学分析等,对高层建筑的受力状况进行准确的模拟和计算,为结构设计提供科学的依据。
二、抗震设计要求高高层建筑所处的地理位置和环境不同,其抗震设计要求也会有所不同。
一般来说,地震是高层建筑面临的最大威胁之一,因此抗震设计是高层建筑结构设计中的一个重要难点。
高层建筑的抗震设计要求通常比较严格,需要考虑地震波的作用、建筑结构的受力状态、结构的位移要求等多个方面。
抗震设计需要考虑建筑结构在地震作用下的变形和破坏情况,要求建筑结构在地震发生时能够安全稳定地承受地震力的作用,减小地震对建筑结构的影响。
对于高层建筑抗震设计的难点,结构设计师需要根据建筑所处地区的地震烈度和其他地质条件,结合抗震设计规范,进行合理的抗震设计方案设计和结构计算。
还需要采用高性能材料和先进技术,提高建筑结构的抗震能力,确保建筑在地震发生时能够安全稳定地运行。
三、构造系统选择和优化高层建筑的构造系统选择和优化也是结构设计的难点之一。
构造系统的选择直接影响到建筑的结构性能和经济性,因此需要根据建筑的形式、功能和受力特点,合理选择和优化构造系统。
高层建筑的结构设计与安全性分析高层建筑的结构设计与安全性一直是建筑师、工程师以及政府监管部门关注的重点。
随着城市人口的增长和城市化进程的加快,高层建筑成为了解决人口住房需求的重要选择。
然而,由于高层建筑存在的特殊性,其结构设计必须充分考虑到安全性。
本文将就高层建筑的结构设计与安全性进行分析和探讨。
一、高层建筑的结构设计1. 结构设计原则与考虑因素高层建筑的结构设计需要遵循一系列原则和考虑因素,以确保其结构的稳定性和安全性。
首先,高层建筑的结构设计应满足承载能力要求,即能够承受自身重量以及外部荷载的作用。
其次,高层建筑的结构设计应具备一定的柔度和适应性,能够在面对自然灾害(如地震、风暴等)时有所抵抗和吸能。
此外,结构设计还需考虑建筑的使用寿命、抗震性能、防火性能等因素。
2. 结构设计方法与技术在高层建筑的结构设计中,常用的方法和技术包括草图设计、三维模型设计、结构分析和模拟等。
草图设计是在建筑师和工程师协同工作的基础上进行初步设计,以探索建筑形态和结构的潜力;三维模型设计能够更加直观地展示建筑的形态和结构;结构分析和模拟则能够对建筑结构在静态和动态条件下的行为进行评估和优化。
二、高层建筑的安全性分析1. 火灾安全性分析高层建筑的火灾安全性分析是其中一项重要内容。
在高层建筑中,火灾的蔓延速度和烟气的扩散是主要的安全隐患。
因此,在高层建筑的设计和建造过程中应采取有效的防火措施,如设置防火墙、防火门、疏散通道等,以确保人员的安全疏散和消防人员的有效救援。
2. 抗震安全性分析地震是威胁高层建筑安全的另一个主要因素。
高层建筑的结构设计需要考虑抗震能力,以确保在地震发生时建筑结构的稳定性和安全性。
在抗震安全性分析中,建筑师和工程师会考虑到地震作用的影响、建筑材料的选择、结构的几何形态等因素,并采取相应的设计和构造措施提高建筑的抗震能力。
3. 风险评估与安全管理高层建筑的安全性还需要进行风险评估和安全管理。
风险评估是指针对高层建筑可能面临的灾害风险进行分析和评估,以制定相应的应急预案和安全措施。
高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。
然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和经济性。
一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。
首先,高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。
随着高度的增加,风的影响愈发显著,风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。
地震作用也会随着高度的增加而放大,对结构的抗震性能提出了更高的要求。
其次,高层建筑的竖向荷载较大。
由于层数众多,建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视,这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。
再者,高层建筑的结构体系更为复杂。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣,需要根据具体情况进行选择和优化。
二、高层建筑结构设计的主要考虑因素(一)安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。
这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性,以及在极端情况下(如强烈地震、大风)的抗倒塌能力。
在设计过程中,需要依据相关的规范和标准,进行详细的力学分析和计算,确保结构能够承受各种可能的荷载组合。
(二)稳定性高层建筑的高宽比通常较大,容易产生失稳现象。
因此,在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施,提高结构的整体稳定性。
(三)经济性在满足安全性和稳定性的前提下,应尽量降低工程造价。
这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑,以达到经济合理的设计目标。
(四)使用功能高层建筑往往具有多种功能,如办公、居住、商业等。
结构设计应满足不同功能区域的使用要求,如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系,而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。
(五)施工可行性设计方案应便于施工,考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。
高层建筑结构设计分析
摘要:本文结合工作实践,对高层建筑结构设计的特点、类型、分析方法等问题进行了分析探讨,具有较强的实用性和价值性,供同行借鉴参考。
关键词:高层建筑;结构设计;特点;结构分析;结构体系;分析方法
中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:
我国的高层建筑在十余年里可谓突飞猛进,其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。
但是高层建筑结构设计是一门实用性很强的工作,由于设计人员素质及对结构设计的认识等因素,很容易造成大量浪费,推行能实现资源合理分配、利用,节约建筑造价的结构优化设计方法势在必行,也是刻不容缓的。
一、高层建筑结构的特点
结构要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。
一般低层结构的水平荷载对结构影响较小,但在高层建筑中,水平荷载和地震作用是重要因素。
随着高度的增加,位移增加很快,过大的侧移会影响建筑使用,会造成非结构构件和结构构件的损坏。
所以必须将结构的侧移控制在一定的范围之内。
1、水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使
用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2、抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
二、高层建筑结构的分析
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。
要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的,各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。
下面是常见的一些基本假定:
1、弹性假定
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性计算方法。
在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况,但是在遭受罕见地震或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,结构进入到弹塑性工作阶段。
此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2、小变形假定
小变形假定也是普遍采用的基本假定。
但有人对几何非线性问题(p-△效应)进行了一些研究。
一般认为,当顶点水平位移△与建筑物高度h的比值△/h>1/500时,p-△效应的影响就不能忽视了。
3、刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。
这一假定大大减少了结构的自由度,简化了计算方法。
并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。
一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。
但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况,会使楼板变形较大。
特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。
可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
三、高层建筑结构类型
1、框架结构体系
整个结构的纵向和横向全部由框架构件组成的结构成为框架结构。
框架既负担重力荷载又负担水平荷载。
框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可提供较大的内部空间。
但由于结构属于柔性结构体系,在水平荷载作用下,强度低,刚度小,水平位移大,在高烈度地震区不宜采用。
目前,主要适用于10~12层左右的商场,办公建筑。
如果过高,就要靠加大梁,柱截面来抵抗水平荷载,从而导致结构的不经济,因此在高层建筑的使用时应该重点考虑。
采用框架结构的高层建筑,框架底层往往出现塑性变形集中现象。
这是因为建筑地面以下基础部分的抗推刚度很大,相对而言,建筑底层的抗推刚度就很小,形成刚度突变。
在遭遇地震时,建筑容易因框架底层的塑性变形集中而导致破坏。
如果在框架的地上一二层采用型钢混凝土,可以减小该处的刚度突变。
2、剪力墙结构体系
剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成,剪力墙不仅承受重力荷载作用,而且还要承受风,地震等水平荷载的作用。
同框架结构相比,该结构测向刚度大,侧移小,属于刚性结构体系。
从理论上讲,它可建造上百层的民用建筑(如朝鲜平壤的柳京大厦);但从技术经济的角度来讲,地震区的剪力墙一般控制在35层,总高110米为宜。
由于剪力墙的间距比较小,一般为3~6米,所以建筑平面布置不够灵活,使用受限制。
3、筒体结构体系
凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系,包括单简体、简体一框架、简中简、多束简等多种型式。
简体是一种空间受力构件,分实腹简和空腹简两种类型。
实腹简是由平面或曲面墙围成的二维竖向结构单体,空腹简是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
简体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
四、结构体系采用的分析方法
1、框架体系
框架结构内力与位移计算的方法很多,大都采用连梁连续化假定。
由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件,可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。
由于采用的米知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。
框架的计算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
2.剪力墙体系
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。
单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。
不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。
此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用,但因其自由度较多,计算机资源耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。
3、筒体结构
简体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为二类:等效连续化方法、等效离散化方法和二维空间分析。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。
一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的止交异性弹性薄板,
以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。
具体应用有连续化微分方程解法、框简近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。
这一类方法包括核心简的框架分析法和平面框架结构法等。
具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心简的框架分析法、平面框架结构法。
比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按二维空间结构来分析简体结构体系,其中应用最广的是空间杆一薄壁杆系矩阵位移法。
这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构。
空间梁柱每端节点有6个自由度。
核心简或剪力墙的墙肢则采用符拉索夫薄壁杆件理论分析,每端节点有7个自由度,比空间杆增加一个翘曲自由度,对应的内力是双弯矩。
二维空间分析精度较高,但它的未知量较多,计算量较大,在不引人其它假定时,每一楼层的总自由度数为6nc+7nw( nc, nw为柱及墙肢数目)。
通常均引人刚性楼板假定,井假定同一楼面上各薄壁柱的翘曲角相等,这样每一楼层总自闻x数降为3(nc+nw)+4,这是目前工程上采用最多的计算模型。
结束语
结构设计是一项对国家建设有重大意义的工作,同时,亦是一门实用性很强的工作。
针对目前按传统设计法造成的大量浪费,推行能实现资源合理分配、利用,节约建筑造价的结构优化设计方法
势在必行,也是刻不容缓的。
于是,概念设计和结构选型就被放在了一个极其重要的地位。
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