本科畢業(yè)設(shè)計讀書報告（讀書筆記）.doc

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）讀書報告（讀書筆記） 系 ( 院 )： 所屬教研室： 課題名稱： 專業(yè)(方向)： 班 級： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 日 期： 高層建筑是隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市人口的增多、建設(shè)可用地的減少、地價的不斷高漲、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、鋼鐵和水泥的應(yīng)用、電梯的發(fā)明、機(jī)械化和電氣化在建筑中的應(yīng)用等諸多因素而得到發(fā)展的。高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有100余年的歷史。今天，高層建筑作為城市經(jīng)濟(jì)繁榮、科學(xué)發(fā)展和社會進(jìn)步的重要標(biāo)志，建造業(yè)主實力雄厚的象征，受到廣泛關(guān)注。高層建筑不僅要考慮結(jié)構(gòu)受力，還要考慮建筑功能、文化、經(jīng)濟(jì)和設(shè)備等因素，使其發(fā)揮出最好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。高層建筑的出現(xiàn)，不僅改變了城市的建筑布局，而且為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大的帶動作用。高層建筑的發(fā)展，得益于新材料的不斷出現(xiàn)、力學(xué)分析方法和分析手段的發(fā)展、結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)的進(jìn)步以及現(xiàn)代化機(jī)械和電子技術(shù)的飛躍。隨著高性能材料的不斷研制和開發(fā)，結(jié)構(gòu)形式合理性的進(jìn)一步研究，可以預(yù)見，在今后的土木工程領(lǐng)域，高層建筑仍將是世界各國在城市建設(shè)中的主要形式，扮演重要的角色。因此，掌握高層建筑的設(shè)計知識，是對土木工程領(lǐng)域技術(shù)人員的基本要求。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，主要有框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系(簡稱框剪結(jié)構(gòu)體系)，筒體結(jié)構(gòu)體系，框架一筒體結(jié)構(gòu)體系和巨型結(jié)構(gòu)體系等。高層建筑結(jié)構(gòu)體系與布置原則一、高層建筑的承重單體與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元建筑結(jié)構(gòu)是一個空間的結(jié)構(gòu)整體，它的作用是承受建筑及結(jié)構(gòu)本身的重量以及其他多種多樣的荷載和作用。一般來說，建筑的上部結(jié)構(gòu)由水平分體系和豎向分體系組成。水平分體系在能夠承受局部豎向荷載作用的同時，尚需承受水平荷載并將荷載傳給豎向分體系并保持其界面的結(jié)合形狀。豎向分體系在傳遞整個恒載的同時，將水平剪力傳給基礎(chǔ)。豎向分體系必須由水平分體系聯(lián)系在一起，以便有更好的抗彎和抗壓曲能力。水平分體系作為豎向分體系的橫向支撐將其連接起來，減少其計算長度并影響其側(cè)向剛度及側(cè)向穩(wěn)定性。豎向分體系的間距也影響水平分體系的選型及布置。建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件有板、梁、柱、墻、簡體和支撐等，基本構(gòu)件或其組合如柱、墻、桁架、框架、實腹筒、框筒等便是聯(lián)系桿件和分體系的“橋梁”，它是建筑結(jié)構(gòu)的基本受力單元，如柱、墻等，但構(gòu)件只有作為單獨(dú)的一個基本的受力單元時才可稱其為承重單體或抗側(cè)力單元。例如，由梁柱組成的一榀平面框架、由4片墻圍成的墻筒或由4片密柱深梁型框架圍成的框筒，盡管其基本構(gòu)件依舊是線型或面型構(gòu)件，但此時它們已轉(zhuǎn)變成具有不同力學(xué)特性的平面或空間抗力單元，考慮豎向荷載時它們是基本的承重單體，考慮側(cè)向荷載時它們是基本的抗側(cè)力單元。高層建筑結(jié)構(gòu)體系通常也是按照其承重單體與抗側(cè)力單元的特性來命名的，如基本的承重單體與抗側(cè)力單元為框架、剪力墻的，則稱其為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)，承重單體或抗側(cè)力單元包含框筒的，則稱其為框筒結(jié)構(gòu)。豎向承重單體或抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元是豎向或水平分體系的基本組成部分，它們的抗力是高層建筑結(jié)構(gòu)分體系的抗力的基本組成單元。高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向荷載比較大，但它作用在結(jié)構(gòu)上引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)通常都能被較好地抵抗，因此豎向承重單體的問題較好解決。相比之下，風(fēng)荷載與地震作用等水平力的作用要嚴(yán)重得多，其內(nèi)力和撓度等都較大，需要用大量構(gòu)件及材料來抵抗。高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)顯得尤為重要，這就要求結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時認(rèn)真選擇結(jié)構(gòu)體系并布置好結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力單元。二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系 高層建筑發(fā)展到今天其結(jié)構(gòu)體系形式繁多，劃分的標(biāo)準(zhǔn)也多種多樣。從結(jié)構(gòu)工程師的觀點出發(fā)，高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類標(biāo)準(zhǔn)通常依據(jù)其豎向承重單體和抗側(cè)力單元的類型來劃分。所謂高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件類型和組成方式。在高層建筑中，隨高度增加，抵抗水平力作用下的側(cè)向變形是主要問題。因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的合理選擇和布置，就成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。高層建筑的基本抗側(cè)力單元有框架、剪力墻、實腹筒、框筒等，由此組成的結(jié)構(gòu)體系有以下幾種。1、框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)是由粱、哇等線型構(gòu)件通過節(jié)點連接在一起構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其基本的豎向承重單體和抗側(cè)力單元為梁、柱通過節(jié)點連接形成的框架。框架結(jié)構(gòu)最理想的施工材料是鋼筋混凝土，這是因為鋼筋混凝土節(jié)點具有天然的剛性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系也可以用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中，但鋼結(jié)構(gòu)的抗彎節(jié)點處理費(fèi)用相對較高。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方法的不同，可以分為以下4種：(1)梁、板、柱全部現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架。(2)樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架。(3)梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場澆筑的半裝配式框架。(4)梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架等。如果框架柱的截面形式是十字形、T形、L形或一字形等非矩形或圓形的形狀則構(gòu)成異形柱框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，分隔方便；整體性、抗震性能好，設(shè)計合理時結(jié)構(gòu)具有較好的塑性變形能力；外墻采用輕質(zhì)填充材料時，結(jié)構(gòu)自重小。其缺點是：側(cè)向剛度小，抵抗側(cè)向變形能力差。正是這一點，限制了框架結(jié)構(gòu)的建造高度。2、剪力墻結(jié)構(gòu)體系 剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列的豎向縱，橫墻和平面樓板所組成的空間結(jié)構(gòu)體系，除了承受樓板的豎向荷載外，還承受風(fēng)荷載和水平地震作用等水平作用。它剛度大、位移小、抗震性能好，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系。其優(yōu)點是：整體性好、剛度大，抵抗側(cè)向變形能力強(qiáng)；抗震性能較好，設(shè)計合理時結(jié)構(gòu)具有較好的塑性變形能力。因而剪力墻結(jié)構(gòu)適宜的建造高度比框架結(jié)構(gòu)要高。其缺點是：受樓板跨度的限制（一般為38m），剪力墻間距不能太大，建筑平面布置不夠靈活。特殊情況下，為了在建筑底部做成較大空間，有時將剪力墻底部做成為框架柱，形成框支剪力墻。但是這種墻體上、下剛度形成突變，對抗震極為不利。故在地震區(qū)不允許采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系?？梢圆捎貌考袅Ψ致涞亍⒉糠旨袅蛑У慕Y(jié)構(gòu)體系，并且在構(gòu)造上：落地墻布置在兩端或中部，縱、橫向連接圍成筒體；落地墻間距不能過大；落地剪力墻的厚度和混凝土等級要適當(dāng)提高，使整體結(jié)構(gòu)上、下剛度相近。應(yīng)加強(qiáng)過渡層樓板的整體性和剛度。1）剪力墻的結(jié)構(gòu)布置 鋼筋混凝土高層剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度及高寬比應(yīng)滿足水平荷載作用下的整體抗傾覆穩(wěn)定性要求，并使設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理。A級和B級高度剪力墻的最大適用高度應(yīng)分別滿足表71和表72的要求。2）結(jié)構(gòu)平面布 (1)在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置。一般情況下，采用矩形、L形和T形平面時，剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置；三角形及Y形平面可沿3個方向布置；正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環(huán)向布置。抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。側(cè)向剛度過大，將使結(jié)構(gòu)周期過短，地震作用大，很不經(jīng)濟(jì)。此外，長度過大的剪力墻易形成中高墻或矮墻，由受剪承載力控制破壞狀態(tài)，使延性變形能力減弱，不利于抗震。 (2)高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)(短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為58的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻)。短肢剪力墻較多時，應(yīng)布置筒體(或一般剪力墻)，形成短肢剪力墻與簡體。3、框架剪力墻（框架筒體）結(jié)構(gòu)體系 當(dāng)高層建筑層數(shù)較多且高度較高時，如果仍采用框架結(jié)構(gòu)，則其在水平力作用下，截面內(nèi)力將增加很快。這時，框架梁柱截面增加很大，并且還產(chǎn)生過大的水平側(cè)移。為解決上述矛盾，通常的做法是在框架體系中，增設(shè)一些剛度較大的鋼筋混凝土剪力墻，使之代替框架承擔(dān)水平荷載，于是就形成了框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，框架主要用以承受豎向荷載，而剪力墻主要承受水平荷載。兩者分工明確，受力合理，取長補(bǔ)短，能更有效地抵抗水平外荷載的作用，是一種比較理想的高層建筑體系。將框架、剪力墻兩種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起使用，或者將剪力墻圍成封閉的筒體，再與框架結(jié)合起來使用，就形成了框架剪力墻（框架筒體）結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)形式具備了純框架結(jié)構(gòu)和純剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時克服了純框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度小和純剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置不夠靈活的缺點。在框架剪力墻（框架筒體）結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻的布置應(yīng)注意以下幾點：剪力墻以對稱布置為好，可減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。這一點在地震區(qū)尤為重要；剪力墻應(yīng)上下貫通，使結(jié)構(gòu)剛度連續(xù)而且變化均勻；剪力墻宜布置成筒體，建筑層數(shù)較少時，也應(yīng)將剪力墻布置成T型、L型、I型等。便于剪力墻更好地發(fā)揮作用；剪力墻應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)的外圍，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭作用。但是考慮溫度應(yīng)力的影響和樓板平面內(nèi)的變形，剪力墻的間距不應(yīng)過大。剪力墻間距應(yīng)符合表1-1的要求。橫向剪力墻的最大間距表1-1樓蓋形式非抗震設(shè)計抗震設(shè)計設(shè)防烈度6-7度8度9度現(xiàn)澆5B60m4B50m3B40m2B30m裝配整體3.5B50m3B40m2.5B30m4、筒中筒結(jié)構(gòu)體系中筒結(jié)構(gòu)體系是由內(nèi)筒和外筒兩個筒體組成的結(jié)構(gòu)體系。內(nèi)筒通常是由剪力墻圍成的實腹筒，而外筒一般采用框筒或桁架筒。其中框筒是指由密柱深梁框架圍成的筒體，桁架筒則是筒體的四壁采用桁架做成。與框筒相比，桁架筒具有更大的抗側(cè)移剛度。筒體最主要的特點是它的空間受力性能。無論那一種筒體，在水平力的作用下都可以看成是固定于基礎(chǔ)上的懸臂結(jié)構(gòu)，比單片平面結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)移剛度和承載能力，因而適宜建造高度更高的超高層建筑。同時，由于筒體的對稱性，筒體結(jié)構(gòu)具有很好的抗扭剛度。5、多筒體系成束筒和巨型框架當(dāng)采用多個筒體共同抵抗側(cè)向力時，就成為多筒體系。有以下兩種形式：成束筒兩個以上的筒體排列在一起成束狀，成為成束筒。成束筒的抗側(cè)移剛度比筒中筒結(jié)構(gòu)還要高，適宜的建造高度也更高。巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型大梁相連，由筒體和巨型梁形成巨型框架。雖然仍是框架形式，由于梁和柱子的斷面尺寸很大，巨型框架的抗側(cè)移剛度比一般框架要大的多，因而適宜建造的建筑物高度比框架結(jié)構(gòu)要大的多。由此可見，不同的結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式不同，抗側(cè)移剛度差別也較大，適宜的建筑物高度也不相同。表1-2是我國鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計與施工規(guī)程給出的不同結(jié)構(gòu)體系適宜的建筑物最大高度。 建筑物最大高度（m） 表1-2結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)計6度7度8度9度框 架6060554525框架-剪力墻13013012010050剪力墻部分框支12012010080/無框支14014012010060筒中筒及成束筒18018015012070結(jié)構(gòu)總體布置原則一個建筑結(jié)構(gòu)方案的確定，要涉及到安全可靠、使用要求、經(jīng)濟(jì)投入、施工技術(shù)和建筑美觀等諸多方方面面的問題。要求設(shè)計者綜合運(yùn)用力學(xué)概念、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的概念、地震對建筑物造成破壞的經(jīng)驗教訓(xùn)、結(jié)構(gòu)試驗結(jié)論和計算結(jié)果的分析判斷等進(jìn)行設(shè)計，這在工程設(shè)計中被稱為“概念設(shè)計”。概念設(shè)計雖然帶有一定的經(jīng)驗性，涉及的范圍十分豐富，但是它的基本原則是明確的。事實證明概念設(shè)計是十分有效的。高層建筑由于體形龐大，一些復(fù)雜部位難以進(jìn)行精確計算，特別是對需要進(jìn)行抗震設(shè)防的建筑，因為地震作用影響因素很多，要進(jìn)行精確計算更是困難。因此，在高層建筑設(shè)計中，除了要根據(jù)建筑高度選擇合理的結(jié)構(gòu)體系外，必須運(yùn)用概念設(shè)計進(jìn)行分析。本節(jié)討論的結(jié)構(gòu)總體布置原則，就是高層建筑設(shè)計中屬于概念設(shè)計的一些基本原則。一、控制結(jié)構(gòu)的高寬比H/B高寬比實際上反映了建筑物的“苗條”程度。在高層建筑的設(shè)計中，控制側(cè)向位移是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題。隨著高寬比的增大，結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形能力也相對越強(qiáng)，傾覆力矩也越大。因此，建造寬度很小的高層建筑是不合適的，應(yīng)對建筑物的高寬比加以限制，見表1-3所示。 高寬比限值（H/B） 表1-3結(jié)構(gòu)類型非抗震設(shè)計抗震設(shè)計6、7度8度9度框架5542框架剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、成束筒6654表1-3是鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計與施工規(guī)程的規(guī)定，是根據(jù)經(jīng)驗得到的，可供初步設(shè)計時參考。如果體系合理、布置恰當(dāng)，經(jīng)過驗算結(jié)構(gòu)側(cè)向位移、自振周期、地震反應(yīng)和風(fēng)振下的動力效應(yīng)在理想的范圍內(nèi)，則H/B值可以適當(dāng)放寬。二、結(jié)構(gòu)的平面形狀建筑物的平面形狀一般可以分為以下兩類：1、板式是指建筑物寬度較小、長度較大的平面形狀。在板式結(jié)構(gòu)中，因為寬度較小，平面短邊方向抗側(cè)移剛度較弱。當(dāng)長度較大時，在地震或風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、樓板平面翹曲等現(xiàn)象。因此，應(yīng)對板式結(jié)構(gòu)的長寬比L/B加以限制，一般情況下L/B不宜超過4；當(dāng)抗震設(shè)防烈度等于或大于8時，限制應(yīng)更加嚴(yán)格。同時，板式結(jié)構(gòu)的高寬比也需控制的更嚴(yán)格一些。2、塔式是指建筑物的長度和寬度相近的平面形狀。塔式平面形狀不局限于方形或圓形，可以是多邊形、長寬相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式結(jié)構(gòu)中，兩個方向抗側(cè)移剛度相近。尤其是平面形狀對稱時，扭轉(zhuǎn)相對要小的多。在高層建筑、尤其是超高層建筑中，多采用塔式平面形狀。無論采用那一種平面形狀，都應(yīng)遵循平面規(guī)則、對稱、簡單的原則，盡量減少因平面形狀不規(guī)則而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性。三、對抗震有利的結(jié)構(gòu)布置形式大量地震震害調(diào)查說明，建筑物平面布置不合理、剛度不均勻，高低錯層連接、屋頂局部突出、高度方向剛度突變等，都容易造成震害。在抗震設(shè)計中，必須遵循以下兩點使結(jié)構(gòu)形式對抗震有利。1、選擇有利于抗震的結(jié)構(gòu)平面 平面形狀復(fù)雜、不規(guī)則、不對稱的結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計難度大，而且在地震作用的影響下，結(jié)構(gòu)要出現(xiàn)明顯的扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中，這對抗震是非常不利的。另外，各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度在平面內(nèi)的布置也必須做到均勻，盡可能對稱。避免剛度中心和水平力作用點出現(xiàn)過大偏心距。故平面布置簡單、規(guī)則、對稱是應(yīng)遵循的原則。2、選擇有利于抗震的豎向布置 結(jié)構(gòu)豎向布置的原則是剛度均勻連續(xù)，避免剛度突變。在結(jié)構(gòu)豎向剛度有變化時要做到由上到下剛度逐漸變化，盡量避免在結(jié)構(gòu)的某個部位出現(xiàn)薄弱層。對結(jié)構(gòu)頂部的局部突起的“鞭梢效應(yīng)”，應(yīng)有足夠的重視。震害分析表明，這些部位往往是震害最嚴(yán)重的地方。四、有關(guān)縫的設(shè)置在一般房屋結(jié)構(gòu)的總體布置中，考慮到沉降、溫度收縮和體型復(fù)雜對房屋結(jié)構(gòu)的不利影響，常常采用沉降縫、伸縮縫或防震縫將房屋分成若干個獨(dú)立的部分，以消除沉降差、溫度應(yīng)力和體型復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的危害。對這三種縫，有關(guān)規(guī)范都作了原則性的規(guī)定。 但是，在高層建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考慮，以及防水處理困難等，希望少設(shè)縫或不設(shè)縫。目前在高層建筑中，總的趨勢是避免設(shè)縫，并從總體布置上或構(gòu)造上采取相應(yīng)措施來減少沉降、溫度和體型復(fù)雜引起的問題。五、溫度差對房屋豎向的影響 季節(jié)溫差、室內(nèi)外溫差和日照溫差對房屋豎向結(jié)構(gòu)亦是有影響的。當(dāng)建筑物高度在3040層以上時，就應(yīng)考慮這種溫度作用。六、高層建筑樓蓋 在高層建筑中，樓蓋不再是簡單的豎向分割和平面支撐。在高層結(jié)構(gòu)側(cè)向變形時，要求樓蓋應(yīng)具備必要的整體性和平面內(nèi)剛度。同時，考慮到高層建筑平面較為復(fù)雜、盡量減少樓蓋的結(jié)構(gòu)高度和重量，裝配式樓蓋已不再適用，一般應(yīng)采用現(xiàn)澆整體式或裝配整體式樓蓋。七、基礎(chǔ)埋置深度及基礎(chǔ)形式1、基礎(chǔ)埋置深度 高層建筑由于高度大、重量大，受到的地