淺談高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗扭設(shè)計(jì)[權(quán)威資料]

淺談高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗扭設(shè)計(jì) 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】本文主要從引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的因素、高層建筑結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計(jì)要點(diǎn)等方面對高層建筑中的抗扭設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗扭 TU208 A 一、前言 環(huán)境污染日益嚴(yán)重，地質(zhì)災(zāi)害也逐年增多，如何加強(qiáng)高層建筑的堅(jiān)固程度是人們生命和財(cái)產(chǎn)安全的基本保障。 二、引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的因素 1、建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動主要由以下兩方面因 素引起 （一）來自外來作用 地震時(shí)地面質(zhì)量間具有運(yùn)動的差別性，使地面不僅產(chǎn)生平動分量，同時(shí)也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動分量，正是后者迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)。但由于地震觀測的工作條件復(fù)雜，使得扭轉(zhuǎn)分量的相關(guān)理論和計(jì)算方法還不成熟，一些實(shí)際技術(shù)工作也沒能得到解決，所以目前的抗震規(guī)范都沒有給出地震扭轉(zhuǎn)分量的計(jì)算公式。但我國規(guī)范中考慮了其影響：當(dāng)不對規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，應(yīng)將平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀的地震作用效應(yīng)乘以一個(gè)適當(dāng)?shù)脑龃笙禂?shù)，通常短邊可取 1.15，長邊可取 1.05，若扭轉(zhuǎn)剛度較小，則增大系數(shù)不宜小 于1.3。 （二）建筑結(jié)構(gòu)本身因素 當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度中心沒有與質(zhì)量中心重合時(shí)，會導(dǎo)致地震作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動。就算各層的剛心與質(zhì)心重合，但建筑整體的質(zhì)心不在同一軸線上，也會受到地面運(yùn)動的扭轉(zhuǎn)分量、活荷載的偏心及其他復(fù)雜因素的影響，也會引起結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動。造成扭轉(zhuǎn)破壞的一個(gè)重要原因是平面剛度是否均勻，而剪力墻的布置是影響剛度是否均勻的主要因素。 2、建筑結(jié)構(gòu)的平面和立面布置 （一）平面布置 地震區(qū)的高層建筑，最好采用圓形、方形或矩形平面，橢圓形、扇形、正六邊形 、正八邊形也可以采用。雖然三角形平面看起來也比較簡單和對稱，但它并非沿主軸方向都對稱，地震時(shí)也易產(chǎn)生較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)振動，所以地震區(qū)高層建筑的現(xiàn)狀盡量避免采用三角形。此外，帶有較長翼緣的 L形、 U 形、 H 形、 T 形、十字形、 Y 形平面也不宜采用，因?yàn)榇祟惼矫嬖诘卣饡r(shí)容易發(fā)生差異側(cè)移而使震害加重。 （二）立面布置 地震區(qū)高層建筑的立面也盡量采用矩形和梯形等均勻的幾何形狀，不宜采用帶有突然變化的立面形狀，因?yàn)樾螤钔蛔儠鹳|(zhì)量和剛度的劇烈變化，致使該突變部位在地震時(shí)因塑性變形集中效應(yīng)而加重破壞。在地震區(qū)尤 其不宜出現(xiàn)倒梯形建筑和大底盤建筑，但這兩種建筑形式是比較流行的。倒梯形建筑雖然建筑風(fēng)格比較時(shí)尚，但其在質(zhì)量、剛度和強(qiáng)度分布上均不符合抗震設(shè)計(jì)原則，它的上部質(zhì)量大而下部質(zhì)量小，使得重心偏高，增加了傾覆力矩；上部剛度大而下部剛度小，相對增大了底層的薄弱程度。許多大底盤高層建筑，在低層裙房與高層主樓相連處容易引起剛度突變，使主樓底部樓層變成相對柔弱的樓層，容易在地震中因塑性變形集中效應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。 三、高層建筑結(jié)構(gòu)的周期比以及位移比控制 在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定中，除了對建筑 平面規(guī)則性進(jìn)行規(guī)定之外，主要是利用其周期比以及位移比對建筑物扭曲效應(yīng)進(jìn)行定量控制。具體來看，設(shè)置位移比主要是確保反應(yīng)結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則性，防止由于偏心過大導(dǎo)致扭曲效應(yīng)，在高規(guī)中，上限比值為 1.6，在最大層位移低于規(guī)范的 40%情況之下，可以將其放寬為 1.6，這種扭轉(zhuǎn)形變是很大的，換句話來說， 1.6 相當(dāng)建筑物中某一層一端位移是 1，而另一端的位移為 4。至于設(shè)定周期比，主要是對建筑物本身的抗扭剛度情況進(jìn)行反映。 周期比控制。所謂周期比，主要是指以扭轉(zhuǎn)為主固有結(jié)構(gòu)振型周期和以平均振型周期的比值。在我們進(jìn)行計(jì) 算的時(shí)候，不需要進(jìn)行偶然偏心對計(jì)算影響的考慮。在周期比控制方面，主要可以分為兩類情況：首先，對于結(jié)構(gòu)相對對稱、布置較為均勻的結(jié)構(gòu)來說，其周期比值主要是非耦連和非耦連的周期比值。其次，針對剛心和質(zhì)心不重合、布置并不勻稱的建筑構(gòu)筑物來說，其周期比值是耦連與耦連的周期比值。 針對前一種情況，非耦連周期比與建筑質(zhì)量和剛度存在著非常明了的關(guān)系，因此，我們可以通過周期比來認(rèn)識抗扭剛度與抗側(cè)剛度的關(guān)系。周期比比較小，則表示建筑結(jié)構(gòu)具有比較強(qiáng)的抗扭剛度，而周期比較大，則意味著建筑物的抗扭強(qiáng)度比較弱。 至 于第二種情況，耦連周期比也可以對抗側(cè)剛度和扭曲剛度之間的關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，具體來說，假如耦連的周期比符合高規(guī)的規(guī)定且偏心率比較小，則其和非非耦連的區(qū)別并不是很大。在我們實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，針對一些不規(guī)則布置的耦連建筑，可以對其耦連周期比值進(jìn)行計(jì)算，但卻計(jì)算不出非耦連周期比值，其主要的原因在于高層建筑剛心問題。當(dāng)前，尚沒有一種公認(rèn)的計(jì)算方法，因此，針對耦連建筑結(jié)構(gòu)，大多數(shù)還是使用耦連所得的周期比值監(jiān)控。 四、高層建筑結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計(jì)要點(diǎn) 在高層建筑中 ,除了根據(jù)結(jié)構(gòu)高度選擇合理的結(jié)構(gòu)體系外 ,還要恰當(dāng)?shù)?設(shè)計(jì)和選擇建筑物的平面形狀、立面和總體造型。 1.控制結(jié)構(gòu)的高寬比 高層建筑中控制側(cè)向位移常常成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要矛盾 ,而且隨著高度增加 ,傾覆力矩也將迅速增大 ,因此 ,建造寬度很小的建筑物是不合適的。一般應(yīng)將結(jié)構(gòu)的高寬比控制在5-6 以下 ,當(dāng)設(shè)防烈度在 8 度以上時(shí) ,高寬比限制應(yīng)更嚴(yán)格一些。 2.結(jié)構(gòu)的平面布置 大量宏觀震害調(diào)查表明 ,建筑物平面布置不對稱、剛度不均勻、高低錯層連接、屋頂局部突出或沿高度方向剛度突變等 ,都容易造成震害。當(dāng)建筑物長度較大時(shí) ,在風(fēng)力作用下 ,也會出現(xiàn)因風(fēng) 力不均勻及風(fēng)向紊亂變化而引起的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、樓板平面撓曲等現(xiàn)象。高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置 ,避免結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則。無論是板式或塔式高層建筑 ,平面都應(yīng)盡量用規(guī)則、簡單、對稱的形狀 ,盡量減少復(fù)雜受力和扭轉(zhuǎn)受力。當(dāng)建筑物平面形狀復(fù)雜而又無法調(diào)整其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置 ,使之成為較規(guī)則的結(jié)構(gòu)時(shí) ,可設(shè)置防震縫將其劃分為較簡單的幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元。為了避免樓板變形帶來的復(fù)雜受力情況 ,建筑物長度應(yīng)加以限制。當(dāng)設(shè)防烈度為 6 度和 7 度時(shí) ,長寬比不宜超過 6；當(dāng)設(shè)防烈度等于或大于 8 度時(shí) ,長寬比不宜超過 5。要使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合 ,以減少扭轉(zhuǎn) ,通常偏心距不宜超過垂直于外力作用線邊長的 5%。 3.結(jié)構(gòu)的豎向布置 結(jié)構(gòu)的豎向布置也應(yīng)注意剛度均勻而連續(xù) ,盡量避免剛度突變或結(jié)構(gòu)不連續(xù)。按抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu) ,其樓層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的 80%。 A 級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的 65%；B 級高度高層建筑不宜小于 75%。結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)宜上下連續(xù)貫通。在地震區(qū) ,避免采用完全由框支剪力墻組成的底部有薄弱層的結(jié)構(gòu)體系 ,也不應(yīng)出現(xiàn)剪力墻 在某一層突然中斷而形成的中部具有軟弱層的情況。 五、高層建筑結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 抗扭配筋構(gòu)造 箍筋構(gòu)造即使避免不了受扭構(gòu)件的混凝土出現(xiàn)裂縫，然而配置合適的鋼筋構(gòu)造能限制構(gòu)件處于運(yùn)用荷載作用之下的裂縫寬，確保受力鋼筋完全發(fā)揮作用，保證構(gòu)件滿足設(shè)計(jì)要求的承載能力，避免太早的破壞。 1.箍筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度 在當(dāng)今，對于鋼筋混凝土構(gòu)件箍筋，常運(yùn)用 級光面鋼筋以及冷拔低碳鋼絲，在扭矩及剪力比較大的時(shí)候，運(yùn)用 級變形鋼筋。針對 級及 級鋼筋，規(guī)范進(jìn)行規(guī)定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度各自是 210 以及 310MPa，均比美國規(guī)范進(jìn)行規(guī)定的422.5MPa 小。國內(nèi)外的一些抗扭試驗(yàn)證明， 級以及 級鋼的箍筋能根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完全發(fā)揮出它的屈服強(qiáng)度。 2.縱筋的直徑以及間距 由于扭矩作用，縱筋重點(diǎn)承受拉力以及銷栓力，對于角部縱筋，其還經(jīng)受著斜壓力造成的外推力?；谖覈木唧w工程，通常縱筋的直徑不能比 10mm 小，偶爾也會運(yùn)用 8mm的，為正確制約裂縫寬，縱筋間距不能比 300mm 大。 3.抗扭鋼筋的配置范圍 許多試驗(yàn)證明，受扭構(gòu)件的縱筋一定要和箍筋一起工作，這樣能完全發(fā)揮 出抗扭設(shè)計(jì)強(qiáng)度具有的作用。所以對于抗扭箍筋配置范圍的延伸長度，能選用縱筋的延伸長度。 六、結(jié)束語 加強(qiáng)企業(yè)對高層建筑結(jié)構(gòu)中扭轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)是目前高層建筑的重中之重，與實(shí)際情況相結(jié)合，才能使高層建筑整體質(zhì)量有保障，也可以使企業(yè)的口碑越來越好。 參考文獻(xiàn)： 1韓軍 .建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)分析及抗扭設(shè)計(jì)方法研究 .重慶大學(xué) .2009-04-01. 2謝偉 .淺談高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗扭設(shè)計(jì) .建筑設(shè)計(jì)管理 .2009-12-20. 3唐峻 .淺談高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗 扭設(shè)計(jì) .科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) .2010-06-21. 文檔資料：淺談高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗扭設(shè)計(jì) 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 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