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高层建筑结构类论文范文资料,与高层建筑结构设计的探析相关论文格式范文
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摘 要：随着城市化发展以及建筑用地的紧张,高层建筑将日益增多.高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性,还应保证结构的经济性、合理性.本文就高层建筑结构设计的特点和高层建筑的结构变形特点进行分析与探讨.
关 键 词：高层建筑；结构设计
引言
随着高层建筑的迅速发展,建筑高度在不断增加,建筑类型与功能越来越复杂,结构体系更加多样化,高层建筑结构设计已成为结构工程师设计工作的重点和难点之一.
1高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑建设的各项事宜等.其主要特点有：
1.1水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计.而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用.因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比.另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化.
1.2侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键凶素.随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△等于qH4／8EI).另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,否则会产生以下情况：
（1）因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌,
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（2）使居住人员感到不适或惊慌,
（3）使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行,
（4）使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏.
1.3抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒.
1.4减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义.从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这存软弱土层有突出的经济效益.地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法.高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大.
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2高层建筑结构的变形特点
在竖向荷载作用下,高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形.由于各竖向构件的应力大小不同,因而其压缩变形大小也不同.在钢筋混凝土结构中,由于在施工过程中的找平,同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同,若不对基底应力进行调整,也可能导致基础产生不均匀沉降.在水平荷载作用下,高层建筑结构最大的顶点位移为：水平均布荷载△max等于qH／8EI,倒三角形水平荷载△max：1lqH4／120El,式中EI为结构,从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比.则又比水平荷载作用下的内力累积效应增加更快.
这就说明,高层建筑结构对结构的水平侧移是相当敏感的.水平荷载作用下所引起的结构内力及侧移是高层建筑结构设计的主要控制因素.所以结构应具备较大的抗侧度,而不仅仅满足强度、刚度和稳定要求.
3高层建筑结构分析
3.1高层建筑结构分析的基本假定高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系,要想完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的.各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化.以下是常见的一些基本假定：
(1)弹性假定：目前,工程上使用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法.在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况.但是,在遭受地震或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移而出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段：如果此时仍按弹性方法计算内力和位移,则不能反映结构的真实工作状态,而应按弹塑性动力分析方法进行设计.
(2)小变形假定：小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定有不少研究人员对几何非线性问题(P一△效应)进行了研究.一般认为,当顶点水平位移△与建筑物高度H的比值△／H>1／500时,则P一△效应的影响就不能忽视.
(3)刚性楼板假定：许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计.这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法,并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件.一般来讲,对于框架体系和剪力墙体系,采用这一假定是完全可以的.但是,对于竖向刚度有突变的结构,如楼板刚度较小、主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,则楼板变形的影响较大,特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显.可对这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响.
(4)计算图形的假定：高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形主要是三维空间分析二维协同分析并未考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调(竖向位移和转角的协调),而且忽略了抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度,对于具有明显空间工作性能的简体结构也是不妥的.三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度；按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲.
3.2高层建筑结构静力分析方法(1)框架一剪力墙结构：框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,大多采用连梁连续化假定.由剪力墙与框架水
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(2)剪力墙结构：剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况.按受力特性的不同,单片剪力墙可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型.剪力墙的类型不同,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法、剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法,此法较为精确,而且适用于各类剪力墙.但由于其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况.
(3)筒体结构：按照对计算模型处理手法的不同,筒体结构的分析方法可分为3类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析.等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理一种是只进行几何分布上的连续化,以便应用连续函数描述其内力；另
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