浅谈高层建筑的受力

1 / 5 浅谈高层建筑的受力 浅谈高层建筑的受力 摘要：短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受力的特点，充分了解其破坏的各种机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算机分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证 随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，现在人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢 迎，为此，本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。 短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的 5剪力墙结构，常用的有“ T”字型、“ L”型、“十”字型、“ Z”字型、折线型、“一”字型。 这种结构型式的特点是： 用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾； 选择的方案较多，楼盖方案简单； 墙肢位置而设于间隔墙竖平面2 / 5 内，可隐蔽； 肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置； 用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。 对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆 墙组元分析方法，前者如建研院的 东省建筑设计院的广厦 者如建研院的 华大学的 东省建院的 。其中空 间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系 用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆 在进行以上分析后，按高层建筑结构设计与施工规范进行截面与构造设计，相对于异形柱结构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟，但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。 由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大3 / 5 的 变形，同时也形成两道抗震设防； 短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率； 高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢； 各墙肢分布要 尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心； 高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅 70%解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。 异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在 2对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。 它包括4 / 5 异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“ L”型、“ T”型、“十”字型。 这种结构的特点是： 得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异； 制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱，剪切变形占有相当比例，构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围，且属薄壁构件，即使发生延性的弯曲形破坏，也因截面曲率M/ 较小，使弯曲变形性能有限，延性较差； 剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显； 存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析 2，异形柱的破坏形态为：弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等，影响其破坏形态的因素有：荷载角、轴压比、柱净高与截面 肢长比，配箍率以及箍筋间距 S 与纵筋直径 5 的比值等。由于其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。 目前，异形柱结构设计还没有统一的国家规范，仅有两部地方性法规，即广东省标准 15天津市标准 供参考。 在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题： 配筋构造 在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端 部会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设 2 14 的构造纵筋，箍筋同柱，这样可限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱