浅谈高层建筑结构中的抗扭设计[权威资料]

浅谈高层建筑结构中的抗扭设计 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 【摘要】本文主要从引起结构扭转的因素、高层建筑结构抗扭设计要点等方面对高层建筑中的抗扭设计进行了探讨。 【关键词】高层建筑；结构；抗扭 TU208 A 一、前言 环境污染日益严重，地质灾害也逐年增多，如何加强高层建筑的坚固程度是人们生命和财产安全的基本保障。 二、引起结构扭转的因素 1、建筑结构扭转振动主要由以下两方面因 素引起 （一）来自外来作用 地震时地面质量间具有运动的差别性，使地面不仅产生平动分量，同时也产生转动分量，正是后者迫使结构产生了扭转。但由于地震观测的工作条件复杂，使得扭转分量的相关理论和计算方法还不成熟，一些实际技术工作也没能得到解决，所以目前的抗震规范都没有给出地震扭转分量的计算公式。但我国规范中考虑了其影响：当不对规则结构进行扭转耦联计算时，应将平行于地震作用方向的两个边榀的地震作用效应乘以一个适当的增大系数，通常短边可取 1.15，长边可取 1.05，若扭转刚度较小，则增大系数不宜小 于1.3。 （二）建筑结构本身因素 当建筑结构的刚度中心没有与质量中心重合时，会导致地震作用下结构的扭转振动。就算各层的刚心与质心重合，但建筑整体的质心不在同一轴线上，也会受到地面运动的扭转分量、活荷载的偏心及其他复杂因素的影响，也会引起结构的扭转振动。造成扭转破坏的一个重要原因是平面刚度是否均匀，而剪力墙的布置是影响刚度是否均匀的主要因素。 2、建筑结构的平面和立面布置 （一）平面布置 地震区的高层建筑，最好采用圆形、方形或矩形平面，椭圆形、扇形、正六边形 、正八边形也可以采用。虽然三角形平面看起来也比较简单和对称，但它并非沿主轴方向都对称，地震时也易产生较强的扭转振动，所以地震区高层建筑的现状尽量避免采用三角形。此外，带有较长翼缘的 L形、 U 形、 H 形、 T 形、十字形、 Y 形平面也不宜采用，因为此类平面在地震时容易发生差异侧移而使震害加重。 （二）立面布置 地震区高层建筑的立面也尽量采用矩形和梯形等均匀的几何形状，不宜采用带有突然变化的立面形状，因为形状突变会引起质量和刚度的剧烈变化，致使该突变部位在地震时因塑性变形集中效应而加重破坏。在地震区尤 其不宜出现倒梯形建筑和大底盘建筑，但这两种建筑形式是比较流行的。倒梯形建筑虽然建筑风格比较时尚，但其在质量、刚度和强度分布上均不符合抗震设计原则，它的上部质量大而下部质量小，使得重心偏高，增加了倾覆力矩；上部刚度大而下部刚度小，相对增大了底层的薄弱程度。许多大底盘高层建筑，在低层裙房与高层主楼相连处容易引起刚度突变，使主楼底部楼层变成相对柔弱的楼层，容易在地震中因塑性变形集中效应而导致严重破坏。 三、高层建筑结构的周期比以及位移比控制 在高层建筑混凝土结构技术规程的规定中，除了对建筑 平面规则性进行规定之外，主要是利用其周期比以及位移比对建筑物扭曲效应进行定量控制。具体来看，设置位移比主要是确保反应结构平面布置的规则性，防止由于偏心过大导致扭曲效应，在高规中，上限比值为 1.6，在最大层位移低于规范的 40%情况之下，可以将其放宽为 1.6，这种扭转形变是很大的，换句话来说， 1.6 相当建筑物中某一层一端位移是 1，而另一端的位移为 4。至于设定周期比，主要是对建筑物本身的抗扭刚度情况进行反映。 周期比控制。所谓周期比，主要是指以扭转为主固有结构振型周期和以平均振型周期的比值。在我们进行计 算的时候，不需要进行偶然偏心对计算影响的考虑。在周期比控制方面，主要可以分为两类情况：首先，对于结构相对对称、布置较为均匀的结构来说，其周期比值主要是非耦连和非耦连的周期比值。其次，针对刚心和质心不重合、布置并不匀称的建筑构筑物来说，其周期比值是耦连与耦连的周期比值。 针对前一种情况，非耦连周期比与建筑质量和刚度存在着非常明了的关系，因此，我们可以通过周期比来认识抗扭刚度与抗侧刚度的关系。周期比比较小，则表示建筑结构具有比较强的抗扭刚度，而周期比较大，则意味着建筑物的抗扭强度比较弱。 至 于第二种情况，耦连周期比也可以对抗侧刚度和扭曲刚度之间的关系进行反应，具体来说，假如耦连的周期比符合高规的规定且偏心率比较小，则其和非非耦连的区别并不是很大。在我们实际的设计过程中，针对一些不规则布置的耦连建筑，可以对其耦连周期比值进行计算，但却计算不出非耦连周期比值，其主要的原因在于高层建筑刚心问题。当前，尚没有一种公认的计算方法，因此，针对耦连建筑结构，大多数还是使用耦连所得的周期比值监控。 四、高层建筑结构抗扭设计要点 在高层建筑中 ,除了根据结构高度选择合理的结构体系外 ,还要恰当地 设计和选择建筑物的平面形状、立面和总体造型。 1.控制结构的高宽比 高层建筑中控制侧向位移常常成为结构设计的主要矛盾 ,而且随着高度增加 ,倾覆力矩也将迅速增大 ,因此 ,建造宽度很小的建筑物是不合适的。一般应将结构的高宽比控制在5-6 以下 ,当设防烈度在 8 度以上时 ,高宽比限制应更严格一些。 2.结构的平面布置 大量宏观震害调查表明 ,建筑物平面布置不对称、刚度不均匀、高低错层连接、屋顶局部突出或沿高度方向刚度突变等 ,都容易造成震害。当建筑物长度较大时 ,在风力作用下 ,也会出现因风 力不均匀及风向紊乱变化而引起的结构扭转、楼板平面挠曲等现象。高层建筑宜调整平面形状和结构布置 ,避免结构平面不规则。无论是板式或塔式高层建筑 ,平面都应尽量用规则、简单、对称的形状 ,尽量减少复杂受力和扭转受力。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置 ,使之成为较规则的结构时 ,可设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。为了避免楼板变形带来的复杂受力情况 ,建筑物长度应加以限制。当设防烈度为 6 度和 7 度时 ,长宽比不宜超过 6；当设防烈度等于或大于 8 度时 ,长宽比不宜超过 5。要使结构的刚度中心和质量中心尽量重合 ,以减少扭转 ,通常偏心距不宜超过垂直于外力作用线边长的 5%。 3.结构的竖向布置 结构的竖向布置也应注意刚度均匀而连续 ,尽量避免刚度突变或结构不连续。按抗震设计的高层建筑结构 ,其楼层侧向刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%。 A 级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的 65%；B 级高度高层建筑不宜小于 75%。结构竖向抗侧力结构宜上下连续贯通。在地震区 ,避免采用完全由框支剪力墙组成的底部有薄弱层的结构体系 ,也不应出现剪力墙 在某一层突然中断而形成的中部具有软弱层的情况。 五、高层建筑结构抗扭设计注意事项 抗扭配筋构造 箍筋构造即使避免不了受扭构件的混凝土出现裂缝，然而配置合适的钢筋构造能限制构件处于运用荷载作用之下的裂缝宽，确保受力钢筋完全发挥作用，保证构件满足设计要求的承载能力，避免太早的破坏。 1.箍筋的设计强度 在当今，对于钢筋混凝土构件箍筋，常运用 级光面钢筋以及冷拔低碳钢丝，在扭矩及剪力比较大的时候，运用 级变形钢筋。针对 级及 级钢筋，规范进行规定的设计强度各自是 210 以及 310MPa，均比美国规范进行规定的422.5MPa 小。国内外的一些抗扭试验证明， 级以及 级钢的箍筋能根据设计要求，完全发挥出它的屈服强度。 2.纵筋的直径以及间距 由于扭矩作用，纵筋重点承受拉力以及销栓力，对于角部纵筋，其还经受着斜压力造成的外推力。基于我国的具体工程，通常纵筋的直径不能比 10mm 小，偶尔也会运用 8mm的，为正确制约裂缝宽，纵筋间距不能比 300mm 大。 3.抗扭钢筋的配置范围 许多试验证明，受扭构件的纵筋一定要和箍筋一起工作，这样能完全发挥 出抗扭设计强度具有的作用。所以对于抗扭箍筋配置范围的延伸长度，能选用纵筋的延伸长度。 六、结束语 加强企业对高层建筑结构中扭转的设计是目前高层建筑的重中之重，与实际情况相结合，才能使高层建筑整体质量有保障，也可以使企业的口碑越来越好。 参考文献： 1韩军 .建筑结构扭转地震反应分析及抗扭设计方法研究 .重庆大学 .2009-04-01. 2谢伟 .浅谈高层建筑结构中的抗扭设计 .建筑设计管理 .2009-12-20. 3唐峻 .浅谈高层建筑结构中的抗 扭设计 .科技创新导报 .2010-06-21. 文档资料：浅谈高层建筑结构中的抗扭设计 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :浅谈建筑工程管理中的安全隐患及应对措施 浅谈电力设计节约电能的几种途径 浅谈房地产企业成本控制的环节和因素 浅谈钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制 浅谈机电安装工程特点和项目管理措施 浅谈高速公路清扫设备的选用 浅谈城市商业街区的延续与多元化发展 浅论建筑工程监理存在的问题及对策 浅谈高层建筑结构设计的几个问题 工程造价 审计风险与防范对策探究 浅谈城市道路给排水施工 浅谈公路工程的施工管理 绿色生态商业建筑探析