結構概念和體系

2022-08-23 06:00:04 字數 1890 閱讀 2188

天窗架支撐:做法類似於屋架間垂直支撐;保證天窗架出平面的穩定和承受天窗端牆傳來的風荷載。

柱間支撐:位於廠房中部排架柱之間;作用提高排架沿廠房縱向的抗側移能力,把作用在排架柱上的縱向力(柱頂縱向荷載和吊車梁傳來的吊車縱向制動力)通過柱間支撐直接傳給基礎。

單向板肋梁樓蓋:樓板的跨度1.7-2.7m為宜,次梁跨度可取4-6m,主梁跨度以5-8m為宜。採用預應力混凝土時,梁板跨度都可以適當增加。

無樑樓蓋:設定柱帽以提高抗衝切能力。

懸索結構特點:以下垂的懸索為主要承重結構,荷載均懸掛在主索上,懸索結構的主索只承受拉力,其抗彎剛度為零,不能承受任何彎矩,懸索的形狀會隨著荷載的變化而變化。當懸索自動把形狀調整到沿懸索全長彎矩處處為零時,就達到平衡狀態,由力學原理,此時懸索的形狀正好相當於簡支梁的彎矩圖形狀。

拱:拱是一種很古老的結構形式,可以用抗壓材料來跨越一定的跨度,早年使用的有天然石材、燒結磚,甚至土坯來建造拱;現代多用鋼材或鋼筋混凝土建造。拱軸線可選用圓拱、拋物線拱或懸鏈線拱。

拱的受力狀態和懸索結構相反,但十分相似,區別在於懸索只能受拉,索的抗彎剛度為零;而拱是以受壓為主的結構,拱截面有一定的剛度,不能自由變形。

拱推力和拱矢高的關係:拱推力和拱矢高成反比,拱越高則推力越小。

薄殼結構:薄壁空間結構,殼厚度與其他兩個方向的尺寸相比小很多,故稱薄殼。形式多樣,如球殼、圓柱形殼、雙曲扁殼、雙曲拋物面殼(扭殼)等,也可包括折板結構,折板可認為是曲率為零的薄壁空間結構。

薄殼結構受力:荷載作用下以薄膜內力為主,與張拉膜結構或雙向懸索結構有很多相似之處,張拉膜結構或懸索結構只能沿膜或索的方向承受拉力,薄殼結構不僅可以在薄殼曲面內承受任意方向的軸力(拉或壓),還可以承受很大的剪力。薄殼結構與張拉膜受力狀態正好相反,就像拱和懸索結構受力相反一樣,薄殼殼面有一定剛度,不能隨荷載變化調整自己的形狀和內力狀態,所以薄殼內除薄膜內力,「剪力和軸力」之外還有小部分彎矩和扭矩,因此薄殼殼面必須具有一定的抗彎扭能力。

薄殼結構組成:薄殼結構殼面薄、自重輕,既是承重結構又是維護結構,比較適合大跨度建築。薄殼結構由殼面和邊緣構件兩部分組成,邊緣構件是殼面的邊界和支座,為殼面提供明確的邊界條件,是薄殼結構的重要組成部分。

邊緣構件的損壞會徹底改變殼面的受力狀態。

結構轉換層:由於使用功能上的不同,結構柱網布置和梁的跨度差別很大,此時可考慮在結構布置不同的間層採用結構轉換層。形式有梁式樓蓋、箱型樓蓋、厚板式實體樓蓋。

完全框架作用:線剛度比大於等於4時可近似認為橫樑已能可靠地約束節點轉動時。完全框架作用將使柱內彎矩減半,使框架的抗側移剛度提高到獨立柱的4倍。

提高框架的剛度和承載力措施還有:1、增設框架內柱;2、增設框架橫樑;3、加大框架梁、柱截面高度。

筒體:筒中筒結構在工程中應用較多,一般外筒為框筒,以利用開窗採光,外筒力臂大,主要抗彎,內筒主要用作主要豎向交通井,通常為鋼筋混凝土實體筒,超高層中也有鋼結構桁架筒,這類筒體抗剪能力很強,內筒主要抗剪。

剪力滯後現象:筒體在受彎時,其兩側「翼緣」的受力狀態與工字形截面梁翼緣的受力狀態相似,它是截面抗彎剛度的主要組成部分,但離腹板越遠「翼緣」受力越小,力學上稱之為剪力滯後現象。

如何減小剪力滯後現象:框筒結構由於洞口削弱了截面,剪力滯後現象更為嚴重,離腹板越遠,翼緣受力越小。因此太大的框筒中間部分「翼緣」受力很小。

採用組合筒方案(也叫筒束)就像在大框筒中間加上幾道腹板,減小了剪力滯後現象,有效地改善了框筒的受力狀態,使它具有更好的抗側移能力。西爾斯大廈採用由9個框筒組成的組合筒體系,有效地減輕了剪力滯後現象。

提高高層結構體系整體承載力和抗側移能力的有效措施:

1、 利用合理的地形

2、 適當加強結構受力最大的部位

(1) 根據內力大小,改變構件截面尺寸及承載力

(2) 採用帶邊框的剪力牆,盡可能為剪力牆設定翼牆(端柱、翼牆、暗柱)

(3) 適當加強房屋的角柱

3、 把豎向荷載集中在主要承重構件上

4、 設定剛性橫樑或桁架

結構體系的選擇和布置

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