高层建筑结构体系的选择和抗震设计研究.docVIP

精品论文 参考文献 高层建筑结构体系的选择和抗震设计研究 深圳市建筑科学研究院股份有限公司 广东省 518049 【摘 要】中国属于地震多发国，于是，对高层建筑结构进行良好设计，以使其具良好的抗震性能尤为关键。高层建筑的结构体系有很多类型，在抗震设计中，设计者应当综合建筑要求、场地条件等因素，确定合适的抗震结构体系。本文简要介绍了高层建筑的不同结构体系及抗震设计方案。 【关键词】高层建筑；结构体系；抗震设计 前言 随着城市人口密度不断增大、用地紧张的日益加剧，越来越多的高层建筑现于人们视野之中，而这些建筑是否具有较高安全性也逐渐成为了人们关心的问题。设计者必须对建筑结构进行优化设计，使其抗震等方面性能较佳，才会保证建筑的安全性，并让使用者人身、财产不受危害。 1高层建筑结构体系的选择 1.1高层建筑结构体系的种类 钢筋混凝土结构、钢与混凝土组合结构、钢结构是以材料划分的结构体系类型，现在，钢筋混凝土结构在我国高层建筑中被广泛使用着；悬挂结构、伸臂结构、巨型结构、束筒结构、筒中筒结构、框筒结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构是以结构划分的主要类型。图1为一些结构的平面图： 1.2不同结构体系的特征及其适用面 做为常见高层建筑结构，4种承重部件：柱、梁、楼板与基础组成了框架结构体系，较低的成本、较小的结构自重、较大的所得空间、灵活的平面布置及具成熟运算理论是此结构体系的优点；而抗震性、抗测性不佳是其缺点，因此，在工业厂房、学校、商场、医院、住宅、办公场所等6—15层高度建筑中，框架结构得到了广泛应用[1]。 抗震性能、刚度、抗剪强度因剪力墙结构设计而被提升，此结构优势在于：节省用刚量、空间整体性好、抗震性能佳、刚度大等。因具较多墙体，此结构在面积较大的公共场所，如礼堂、餐厅、会议室等中不宜应用。为减少墙体数量，设计者可以框架代替部分层或部分底层的剪力墙，使框支剪力墙结构得以实现。 将一些剪力墙布置于框架结构里，可形成框架剪力墙结构，于是，其优点为：不仅结构自重低、所得空间大、平面布置灵活，而且抗震能力佳、刚度大。在高层商场、办公楼中，此结构得到了普遍使用。 剪力墙薄壁筒会被设置在框架筒体结构的中部，为经受绝大多数水平力，会设置普通框架于周边，该框架柱距较大。框架剪力墙结构与此结构受力情形较为类似。 筒中筒结构包括外筒（由柱距≦3密柱组成）和内筒（由剪力墙薄璧组成）二筒体，而“抗震、抗风能力佳及空间整体作用好”是此结构不同于一般平面框架的优点[2]。 将多个剪力墙筒体设于平面上，就形成了束筒结构，因各筒体均不太大，在具复杂平面形状建筑中，此结构较为多见。 ①承受竖向荷载及主要水平力的一级巨型框架，由巨梁、巨柱构成；②向一级框架结构上传递楼面载荷的二级结构，由其他楼面柱、梁构成，以上二部分形成了巨型结构，因具小截面柱梁的二级结构，其在布置建筑时平面空间、灵活度较大。 1.3选用体系原则 设计者应充分遵照可靠、安全、合理、经济原则，在考量资金投入、施工现场环境、建筑高度、建筑物的功能等要素后，科学确定高层建筑的结构体系；此外，刚性佳、承载力高、抗震性好等为对结构整体性的要求。 2高层建筑抗震设计方案 2.1确定合适抗震场地 在建筑物出现因地震的损坏时，损坏状况不仅和地震动有关，还与场地条件有关，因地震会出现地裂与地表错动，砂土、粉及滑坡液化，地基土沉陷等等，确定场地时应避免不利地区，如边坡边缘与河岸、采空区、非岩质陡坡，孤立高耸山丘，突出山嘴，易液化土，软弱场地土等，而应选择利于建筑抗震的地区；若无法排除不利环境，应依地基液化级别、抗震设防种类，采取合适方式，对地基液化沉降进行全部或部分消除、对地基及其上部刚度、结构整体性进行加强，以实现有效抗震；若有严重不匀图层、新近填土、软弱黏性图层存于地基重要承力层范围中，应对地震中地基不均匀沉陷等因素进行预估，对上部结构和基础以地基、桩基加固、加强等；若场地有因地震发生地裂、滑移之患，应进行地基稳固等工作。在设计基础中，以下情况并不合适：于性质完全不同地基土上设计同一结构单元、有些应用桩基而有些应用天然地基、有些用摩擦桩而有些用端承桩；可安设地下室于建筑内，但不可设局部地下室。 2.2设计平面与立面 2.2.1结构简单 在地震作用下，结构的传力途径要明确、直接，就是结构简单，若想易于把握限制薄弱部分出现、位移内