結(jié)構(gòu)布置合理性

1、結(jié)構(gòu)布置合理性摘要 對高層建筑的結(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 ,這樣會大大減輕計算調(diào)整的工作 , 也為最終取 得安全、合理、經(jīng)濟的設(shè)計成果打好了基礎(chǔ)。本文就結(jié)構(gòu)布置的相關(guān)問 題進行了探討。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)計時， 不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度， 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到既安全又經(jīng)濟的設(shè)計要求。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，風力作用下則可適當 放寬。抗震設(shè)防的高層建筑，平面形狀宜簡單、對稱、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， 震動不同步， 由于復雜的振動形態(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， 要加強樓板的配 筋。在設(shè)汁中， L/R 的數(shù)值 7 度設(shè)防時最好不超過 4；8 度設(shè)防時最好不超過 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。如果確實非設(shè)不可,則應(yīng)采用剪力墻筒體予以加強。1.3 在高層建筑周邊設(shè)置低層裙房時，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) .當裙房面積較小，與主樓相比其剛度也不大時，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; 當裙房面積較大，裙房邊長與主樓邊

4、長之比大于 1.5 時，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， 獨立的結(jié)構(gòu)單元就是由這些縫劃分出 來的各個部分。 各獨立的結(jié)構(gòu)單元平面形狀和剛度對稱， 有利于減少地震時由于扭轉(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重的破壞。因此，在設(shè)計中 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)計時用較精確的 內(nèi)力分析方法考慮偏心的影響，并在配筋構(gòu)造上對邊、角部位予以加強。1.5 平面過于狹長的建筑物在地震時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，產(chǎn)生較大的震害，平面有較長的外伸時。外伸段容易產(chǎn)生局部振動而引發(fā)凹角

5、處破壞。 需要抗震設(shè)防的 A 級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，凹角處宜采取加強措施。1.6 抗震設(shè)計的 B 級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復雜高層建筑，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，因為應(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。當樓板平面過

6、于狹長、 有較大的凹人和開洞而使樓板有過大削弱時， 應(yīng)在設(shè)計中考慮樓板 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)計時，當建筑物平面形狀復雜而又無法調(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，宜設(shè)置防震縫將其劃分為較簡單的幾個結(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，都會產(chǎn)生變形在某些樓 層的過分集中，出現(xiàn)嚴重震害甚至倒塌。所以設(shè)計

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)生中部樓層嚴重破壞的現(xiàn) 象，其中一個原因就是結(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)生嚴重震害。70%2.2 抗震設(shè)計的高層建筑結(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)計時，當結(jié)構(gòu)上部樓層收進部位到室外地面的高度Hl與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B1，不宜小于下部樓層水平尺寸B的0 .75倍。當上部結(jié)構(gòu)樓層相對于下部樓層外挑時，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 中國建筑科學研究院的計算分析和試驗研究表明，當結(jié)構(gòu)上部樓層相對于下部樓層 收進時，收進的部位越高、收進后的平面尺寸越小， 結(jié)構(gòu)的高振型反應(yīng)越明顯，因此對收進 后的平面尺寸加以限制。 當上部結(jié)構(gòu)樓層相對于下部樓層外挑時， 結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和豎向地 震作用效應(yīng)明顯， 對抗震不利， 因此對其外挑尺寸加以限制， 設(shè)計上應(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，都會產(chǎn)生某些樓層的變形過分集中，出現(xiàn)嚴重展害甚至倒塌。 所以設(shè)計中應(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，其樓層側(cè)向剛度和承載力可能比其下部樓 層相