結(jié)構(gòu)布置合理性

1、結(jié)構(gòu)布置合理性摘要 對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)布置，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該充分重視結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性的意義 ,制定合理的結(jié)構(gòu)方案 ,這樣會(huì)大大減輕計(jì)算調(diào)整的工作 , 也為最終取 得安全、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)成果打好了基礎(chǔ)。本文就結(jié)構(gòu)布置的相關(guān)問 題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞 高層建筑 ; 結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)要抵抗豎向和水平荷載， 在地震區(qū)， 還要抵抗地震作用。因此，在高層建 筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度， 而且還要求有足夠的剛度， 高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng) 具有足夠的延性。這樣才可以在滿足使用條件下能達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)要求。1.高層建筑平面布置的合理性1.1 結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受

2、力明確，傳力直接，力爭均 勻?qū)ΨQ，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑平面要力求簡單規(guī)則，風(fēng)力作用下則可適當(dāng) 放寬?？拐鹪O(shè)防的高層建筑，平面形狀宜簡單、對(duì)稱、規(guī)則，以減少震害。除平面形狀外， 各部分尺寸都有一定的要求。首先，平面的長度比不宜過大， L/B 一般宜小于 6,以避免兩端 相距太遠(yuǎn)， 震動(dòng)不同步， 由于復(fù)雜的振動(dòng)形態(tài)而使結(jié)構(gòu)受到損害。 長矩形平面的尺寸目前一 般在 70-80M 以內(nèi)。為了保證樓板在平面內(nèi)有很大的剛度，也為了防止或減輕建筑物各部分之間振動(dòng)不同 步，建筑平面的外伸段長度 C 應(yīng)盡可能小。平面凹人后，樓板的寬度應(yīng)予保證， Z 形平面的 重疊部分應(yīng)有足夠長度。另外， 由于在凹

3、角附近， 樓板容易產(chǎn)生應(yīng)力集中， 要加強(qiáng)樓板的配 筋。在設(shè)汁中， L/R 的數(shù)值 7 度設(shè)防時(shí)最好不超過 4；8 度設(shè)防時(shí)最好不超過 3,C/D 的數(shù)值 最好不超過 1.0.1.2 為了防止樓板削弱后產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中，樓電梯間不宜設(shè)在平面凹角部位和端部 角區(qū)，但建筑布置上，從功能考慮，往往在上述部位設(shè)樓電梯間。如果確實(shí)非設(shè)不可,則應(yīng)采用剪力墻筒體予以加強(qiáng)。1.3 在高層建筑周邊設(shè)置低層裙房時(shí)，裙房可以單邊、兩邊和三邊圍合設(shè)置，甚至高層 主樓置于裙房內(nèi) .當(dāng)裙房面積較小，與主樓相比其剛度也不大時(shí)，上、下層剛度中心不一致 而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響較小，可以采用偏置形式; 當(dāng)裙房面積較大，裙房邊長與主樓邊

4、長之比大于 1.5 時(shí)，宜采用內(nèi)置式。1.4 高層建筑物設(shè)置了伸縮縫、 沉降縫或防震縫后， 獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元就是由這些縫劃分出 來的各個(gè)部分。 各獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元平面形狀和剛度對(duì)稱， 有利于減少地震時(shí)由于扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的 震害。平面不規(guī)則、剛度偏心的建筑物，在地震中容易受到較嚴(yán)重的破壞。因此，在設(shè)計(jì)中 宜盡量減小剛度的偏心。 如果建筑物平面不規(guī)則、 剛度明顯偏心， 則應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)用較精確的 內(nèi)力分析方法考慮偏心的影響，并在配筋構(gòu)造上對(duì)邊、角部位予以加強(qiáng)。1.5 平面過于狹長的建筑物在地震時(shí)由于兩端地震波輸人有位相差而容易產(chǎn)生不規(guī)則振 動(dòng)，產(chǎn)生較大的震害，平面有較長的外伸時(shí)。外伸段容易產(chǎn)生局部振動(dòng)而引發(fā)凹角

5、處破壞。 需要抗震設(shè)防的 A 級(jí)高度鋼筋混凝上高層建筑， 其平面布置宜符合下列要求 : 1）平面宜簡單、 規(guī)則、對(duì)稱、減少偏心，否則應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)不利影響 ; 2）平面長度不宜過長，突出部分長度 L 不宜過大，凹角處宜采取加強(qiáng)措施。1.6 抗震設(shè)計(jì)的 B 級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，其 平面布置應(yīng)簡單、規(guī)則，減少偏心。1.7 角部重疊和細(xì)腰形的平面圖形，在中央部位形成狹窄部分，在地震中容易產(chǎn)生震害， 尤其在凹角部位，因?yàn)閼?yīng)力集中容易使樓板開裂、 破壞。這些部位應(yīng)采用加大樓板厚度，增 加板內(nèi)配筋設(shè)置集中配筋的邊梁，配置45°斜向鋼筋等方法予以加強(qiáng)。當(dāng)樓板平面過

6、于狹長、 有較大的凹人和開洞而使樓板有過大削弱時(shí)， 應(yīng)在設(shè)計(jì)中考慮樓板 變形產(chǎn)生的不利影響。 樓面凹人和開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半， 樓板開洞總面積不宜 超過樓面面積的 30% ; 在扣除凹人和開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5M 。且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應(yīng)小于 2M 。14.8 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，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)，宜設(shè)置防震縫將其劃分為較簡單的幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元。2.高層建筑結(jié)構(gòu)豎向布置的合理性2.1 歷次地震震害表明 :結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變、 外形外挑內(nèi)收等，都會(huì)產(chǎn)生變形在某些樓 層的過分集中，出現(xiàn)嚴(yán)重震害甚至倒塌。所以設(shè)計(jì)

7、中應(yīng)力求自下而上剛度逐漸、均勻減小， 體型均勻不突變。 1995 年阪神地震中，大阪和神戶市不少建筑產(chǎn)生中部樓層嚴(yán)重破壞的現(xiàn) 象，其中一個(gè)原因就是結(jié)構(gòu)剛度在中部樓層產(chǎn)生突變。 有些是柱截面尺寸和混凝土強(qiáng)度在中 部樓層突然減小。 有些是由于使用要求而剪力墻在中部樓層突然取消， 這些都引發(fā)了樓層剛 度的突變而產(chǎn)生嚴(yán)重震害。70%2.2 抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)。其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80 %。結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不宜不連續(xù)樓層的側(cè)向剛度可取地震作用下該樓層剪力和該樓層層間位移的比值。2.3A 級(jí)高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力不宜小于其上一層

8、的 80% ,不應(yīng) 小于其上一層的 56.5%.B 級(jí)高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力不應(yīng)小于其上一 層的 75% 。（樓層層間杭側(cè)力結(jié)構(gòu)承載力是指在所考慮的水平地震作用方向上，該層全部 柱及剪力墻的受剪承載力之和。 ）2.4抗震設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面的高度Hl與房屋高度H之比大于0.2時(shí)，上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸B1，不宜小于下部樓層水平尺寸B的0 .75倍。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)樓層相對(duì)于下部樓層外挑時(shí)，下部樓層的水平尺寸B 不宜小于上部樓層水平尺寸El的0.9倍，且水平外挑尺寸 A不宜大于4M.2.5 中國建筑科學(xué)研究院的計(jì)算分析和試驗(yàn)研究表明，當(dāng)結(jié)構(gòu)上部樓層相對(duì)于下部樓層 收進(jìn)時(shí)，收進(jìn)的部位越高、收進(jìn)后的平面尺寸越小， 結(jié)構(gòu)的高振型反應(yīng)越明顯，因此對(duì)收進(jìn) 后的平面尺寸加以限制。 當(dāng)上部結(jié)構(gòu)樓層相對(duì)于下部樓層外挑時(shí)， 結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和豎向地 震作用效應(yīng)明顯， 對(duì)抗震不利， 因此對(duì)其外挑尺寸加以限制， 設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮豎向地震作用影 響。2.6 結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變、外形外挑或內(nèi)收等，都會(huì)產(chǎn)生某些樓層的變形過分集中，出現(xiàn)嚴(yán)重展害甚至倒塌。 所以設(shè)計(jì)中應(yīng)力求使結(jié)構(gòu)剛度自下而上逐漸均勻減小，體形均勻、 不突變。2.7 頂層取消部分墻、柱而形成空曠房間時(shí)，其樓層側(cè)向剛度和承載力可能比其下部樓 層相