高層建築結構設計知識點

2023-02-10 07:30:06 字數 4984 閱讀 2101

1 高層定義:(1)jgj3—2002《高層建築混凝土結構技術規範》將10層及10層以上或高度超過28m的混凝土劃為高層民用建築。(2)gb50045—1995《高層民用建築防火技術規範》和jgj99—1998《高層民用建築鋼結構技術規範》中規定10層以及10層以上的居住建築和24m以上的其他民用建築為高層建築。

2 建築結構的功能:建築結構是建築中的主要承重骨架。其功能為在規定的設計基準期內,在承受其上的各種荷載和作用下,完成預期的承載力、正常使用、耐久性以及突發時間中的整體穩定功能。

3 高層建築結構體系:框架結構、剪力牆結構、框架—剪力牆結構、筒體結構、懸掛結構以及巨型框架結構等。

4 **作用:指**波從震源通過基岩傳播一的地面運動,使處於靜止的建築物受到動力作用而產生的強烈振動。

5 三水準二階段:小震不壞,小震作用下,結構應維持在彈性狀態,保證正常使用;中震可修,中等**作用下,結構可以區域性進入塑性狀態,但結構不允許破壞,震後經修復可以重新使用;大震不倒,強烈**作用下,應保證結構不能倒塌。第一階段:

是針對所有進行抗震設計的高層建築,除了在確定結構方案和進行結構布置時考慮抗震要求外,還應按照小震作用進行抗震計算和保證結構延性的抗震構造設計;第二階段:主要針對甲級建築和特別不規則的結構,用大震作用進行結構易損部位的塑性變形驗算。

6 高層建築結構布置總原則:綜合考慮使用要求,建築美觀、結構合理及便於施工等。不應採用嚴重不規則的結構體系;宜採用規則結構;應使結構具有必要的承載能力、剛度和變形能力;應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和**作用的能力。

7 框架—剪力牆結構體系特點:既具有框架結構布置靈活、具有大空間、使用方便的特點,又有較大的抗側剛度和較強的承載能力和抗震效能。框架和剪力牆共同受力,剪力牆承擔絕大部分水平荷載,而框架則以承受豎向荷載為主。

8 高層建築結構的概念設計:指工程結構設計人員運用所學掌握的理論知識和工程經驗,在方案決斷及初步設計階段,從巨集觀上、總體上和原則上去決策和確定高層建築結構設計中的一些最基本、最本質也是最關鍵的問題,主要涉及結構方案的選定和布置、荷載和作用傳遞途徑的設定、關鍵部位和薄弱環節判定和加強、結構整體穩定性保證和耗能作用的發揮以及承載力和結構剛度在平面內和沿高度的均勻分配;結構分析理論的基本假定等等。要點:

(1):結構簡單規則均勻;(2)剛柔適度,效能高;(3)加強連線,整體穩定性強。

9 結構設計的基本假定:(1)彈性變形假定:高層建築結構的內力與位移採用彈性方法計算;(2)剛性樓板假定:

聯絡各抗側力結構的樓板在其自身平面內有無限大的剛度。而在其平面外的剛度很小,可忽略不計;(3)平面抗側力假定:任何一片結構在其平面外的剛度可忽略不計,它只承受在其平面內的側向力。

10 結構穩定驗算:主要是控制風荷載或水平**作用下,重力荷載產生的二階效應不致過大,以免引起結構的失穩倒塌。應滿足:

對剪力牆結構、框架—剪力牆結構、筒體結構為[≥1.4h_{}^\\sum\\limits_^}', 'altimg': '', 'w':

'144', 'h': '68'}];對框架結構滿足:[≥10\\sum\\limits_^/h_}', 'altimg':

'', 'w': '135', 'h': '69'}] (i=1,2···n)。

抗傾覆驗算:主要是考慮到高層建築高度較大,基礎底面積較小,在水平風荷載和水平**作用下產生較大的傾覆力矩,必須滿足[/m_≥1.0', 'altimg':

'', 'w': '109', 'h': '23'}]。

11 高層建築結構水平位移限值:為保證在正常使用條件中,主體結構基本處於彈性受力狀態,控制裂縫的開展及控制其寬度在規定允許範圍內,以及保證填充牆、隔牆及幕牆等非結構構件的完好,要求高層建築結構必須具有足夠的剛度,且須對樓層層間的最大位移與層高之比進行限值。按彈性方法計算。

12 抗震措施:鋼筋混凝土高層建築的抗震設計,應根據房屋的設防烈度、結構型別、房屋的高度分為不同的抗震等級,並採用相應的計算和構造措施。滿足(1)甲類、乙類建築;當抗震設防烈度為6—8時,應符合抗震設防烈度提高一度的要求,當設防烈度為9度時,應符合比9度抗震設防更高的要求。

(2)丙類建築:應符合抗震設防烈度的要求。當建築場

曲折地為i類時,除6度外,應允許按抗震設防烈度降低一度要求採取抗震構造措施。多道抗震防線:一是指乙個抗震結構體系,應由若干個延性較好的分體系組成並由延性較好的結構構件將各分體系聯絡來協同工作:

二是抗震結構體系應有最大可能數量的內部,、外部外部贅餘度,有意識的建立起一系列分布的屈服區,以使結構能吸收和消耗大量的**能量,一旦遭受破壞也易於修復。

13 延性:結構屈服後變形能力大小的一種性質,是結構吸收能量能力的一種體現,常用延性係數來表示,所謂的延性係數是結構最大變形與屈服變形的比值[', 'altimg': '', 'w':

'90', 'h': '24'}]。延性結構設計原則:

(1)強柱弱梁(或強牆弱梁),要控制梁、柱的相對強度,使塑性鉸首先在樑端出現,盡量避免或減少柱子中的塑性鉸;(2)強剪弱彎;(3)強節點、強錨固。保證延性的抗震措施:(1)先劃分抗震等級(分四個等級);(2)根據抗震等級,按延性設計原則控制

計算:內力調整;構造:截面尺寸、主筋、箍筋、錨固等要求。

14 基礎方案;基礎設計應根據工程地質條件、上部結構的型別及荷載分布,施工條件及相鄰建築物影響等多種因素進行綜合分析,在確保建築物不致發生過量變形,滿足正常使用要求下,選擇經濟合理的基礎方案。

15 構造措施:由於**作用的隨機性,在結構滿足承載力要求和側移現實要求後,還須滿足一定的構造要求,使結構有足夠的整體工作效能。(1)保證構件的延性效能,強調「強柱弱梁,強剪弱彎,強節弱杆及強壓弱拉」的設計原則及相應的構造措施。

(2)室內個填充牆盡可能採用各類輕質隔牆。

16 框架結構:是指由梁柱杆系構件構成,能夠承受豎向和水平荷載作用的承重結構體系。受力變形特點:

(1)豎向荷載作用下的受力特點:豎向荷載作用下,框架結構以梁受彎為主要受力特點,樑端彎矩和跨中彎矩成為梁結構的控制內力。(2)水平荷載作用下的受力變形特點:

17 材料強度選擇要求:(1)現澆框架梁、柱、節點的混凝土強度等級,按一級抗震等級設計時,不應低於c30;按2—44級抗震設計時,不應低於c20。(2)現澆框架梁的混凝土強度等級不宜大於c40;框架柱的混凝土強度等級,抗震設防烈度為9度時不宜大於c60,抗震設防烈度為8度時不宜大於c70。

填充牆布置要求(1)避免形成上、下層剛度變化過大;(2)避免形成短柱;(3)減少因抗側剛度偏心所造成的扭轉。

18 分層法的基本假定:(1)梁上荷載僅在該梁上及與其上下層柱上產生內力,在其他層梁及柱上產生的內力可以忽略不計;(2)豎向荷載作用下框架結構產生的水平位移可忽略不計。一般情況下,分層法用於計算強柱弱梁的對稱框架結構時,誤差較小,精度較高。

反彎點法的基本假定:(1)梁的線剛度與柱子的剛度之比大於3時,可認為梁剛度無限大;(2)梁、柱軸向變形均可忽略不計。特點:

彎矩為零的點。d值法的基本假定:(1)水平荷載作用下,框架結構同各層特點轉角相等;(2)梁,柱軸向變形均忽略不計。

19 剪力牆結構型別:整體牆和小開口整體牆、 雙肢牆、多肢牆、壁式框架。

特點:結構剛度很大,空間整體性好,水平荷載作用下側向變形小,用鋼量較省,抗震效能好,剪力牆的間距取決於樓板跨度3~8m,適於小開間建築。缺點:

自重大,基礎處理要求較高,不利於布置大開間房間,不能滿足公共建築的使用要求。剪力牆的破壞形態:彎曲破壞,剪下破壞;滑移破壞。

20 剪力牆結構的內力和側移的簡化近似計算的基本假定:(1)豎向荷載在縱橫向剪力牆平均按45度剛性角傳力;(2)每片牆體結構僅在其自身平面內提供抗側剛度,在平面外的剛度可以忽略不計;(3)平面樓蓋在其自身平面內剛度無限大;(4)剪力牆結構在使用荷載下結構材料均處於線彈性階段。

21 概念設計:以功能優越、造型美觀、技術先進的總體方案為目標的設計階段。是指一些難以作出精確力學分析或在規範中難以具體規定的問題,必須由工程師運用「概念」進行分析,作出判斷,以便採取相應措施。

22 目前我國高層建築的發展特點:層數不斷增多,高度不斷加大;高層建築向多用途、多功能方向發展;平面布置和立面體型日益複雜化;結構體系日趨多樣化;高強材料和新技術的應用;玻璃幕牆的廣泛應用;計算機應用水平迅速提高;設計規程的不斷完善。

23 荷載效應:指結構或構件在某種荷載作用下的結構的內力和位移。荷載效應組合:

指在所有可能同時出現的諸荷載組合下,確定結構或構件內產生的效應。其中最不利組合是指所有可能產生的荷載組合中,對結構構件產生總效應為最不利的一組。

24 框架—剪力牆(筒體)結構特點:剪力牆(核心筒)承擔大部分水平力(80%~90%),是主要的抗側力構件,框架承擔豎向荷載,提供較大的空間,既具有框架結構布置靈活、方便使用的特點,又有較大的剛度和較強的抗震能力,適用於公共建築和旅館建築。

25 剪力牆數量:以滿足位移限制為依據設定剪力牆數量。剪力牆的布置及間距:

宜分散不宜集中;滿足建築使用要求和結構剛度的要求;縱橫向剪力牆布置均應滿足要求;布置應均勻、對稱、周邊,使剛度中心和質量中心盡量接近,避免扭轉效應;剪力牆的間距不宜過大,保證樓蓋剛度足夠;剪力牆應貫通全高,結構上下剛度連貫均勻。

26 筒體結構的布置原則:減少剪力滯後。(1)密柱深梁:

柱中距為1.2m~3.0m,橫樑跨高比為2.

5~4;(2)長寬比不宜大<2,接近正方形較好;(3)高寬比宜大,以利於空間作用發揮,高寬比》3,高度不宜低於60m;(4)選擇合適的樓板體系,樓板具有足夠的剛度。

27 結構豎向布置的要求:高寬比限制:保證建築物在水平力作用下不發生傾覆,保證建築物的整體穩定性。布置原則:結構的強度、剛度宜均勻、連續、不突變。

28 地下室的作用:利用土體的側壓力防止水平力作用下結構的滑移、傾覆;減小土的重,降低地基的附加壓應力;提高地基土的承載能力;減少**作用對上部結構的影響。

29 剪力牆的布置原則:(1)剪力牆宜均勻布置在建築物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變及恆載較大的部位,剪力牆間距不宜過大;抗震設計時,剪力牆的布置宜使結構兩個主軸方向的側向剛度接近;(2)平面形狀凹凸較大時,宜在凸出部分的端部附近布置剪力牆;(3)縱、橫剪力牆宜組成 l形、t形和[形等型式;(4)單片剪力牆底部承擔的水平剪力不宜超過結構底部總水平剪力的40%,以免受力過分集中;(5)剪力牆宜貫通建築物的全高,宜避免剛度突變;剪力牆開洞時,洞口宜下對齊;(6)樓、電梯間等豎井的設定,宜盡量與其附近的框架或剪力牆的布置相結合,使之形成連續、完整的抗側力結構。

高層建築結構設計

摘要 目前,隨著高層建築在我國的迅速發展,建築高度的不斷增加,建築型別與功能愈來愈複雜,結構體系的更加多樣化,高層建築結構設計也越來越成為結構工程師設計工作的主要重點和難點之所在。本文就高層建築結構設計的原則 特點和高層建築的結構變形特點進行分析。關鍵詞 高層建築結構設計原則特點 1高層建築結構設計...

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第一章1 將10層及10層以上或高度超過28m的住宅建築結構和房屋高度大於24m的其他民用建築,稱為高層民用建築。2 高層建築的結構形式 按功能材料分 高層建築有鋼筋混凝土結構 鋼結構以及採用鋼和鋼筋混凝土材料的混合結構形式。鋼筋混凝土結構材料 豐富 造價較低,可澆築成各種形狀,組成多種結構體系,且...

高層建築結構設計複習

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