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高层结构设计的注意事项

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发表于 2015-9-20 19:12:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
高层结构设计的注意事项
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1.应当注意防震缝的设计,必须留有足够的宽度。
2.平面形状或刚度不对称,会使建筑物产生显著的扭转,震害严重。
3.凸出屋面的塔楼受高振型的影响,产生显著的鞭梢效应,破坏严重。
4.高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。
5.框架柱截面太少,箍筋不足,柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。
6.由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大,是楼层变形过分集中而产生破坏。
7.地基的稳定性问题要特别注意。
8.伸缩缝和沉降缝宽度过小,碰撞破坏很多。
9.不应在建筑物端部设置楼梯间,楼板有大洞口,因刚度不均匀而产生扭转。
10.外纵墙门窗洞口过大,连梁尺寸太小,容易产生破坏。
11.中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙,产生刚度或承载力突变,形成结构薄弱层。
高层抗震设计的基本原则:小震不坏,中震可修,大震不倒。
高层建筑结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。
高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。


沉降缝、伸缩缝和抗震缝要注意的问题
高层建筑应当调整平面尺寸和结构不止,采取构造措施和施工措施,能不设缝就不设缝,能少设缝就少设缝,如果没有采取措施或必须设缝时,则必须保证必要的缝宽以防止震害。
钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题,一般由构造措施来解决。
后浇带可选择在对结构受力影响较小的部位曲折通过,不要在一个平面内,以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般可设置在梁和楼板的1/3处。     
目前许多工程是采用调整个部分沉降差,在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝,等到沉降基本稳定后再连为整体,不设永久性的沉降缝。
高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远,在下列条件时可不留永久沉降缝:
1.采用端承桩,桩支承在基岩上。2.地基条件好,沉降差小。3.有较多的沉降观测资料,沉降计算比较可靠。
后两种情况下,可调压力差,主楼和裙房部分才用不同的基础,使其沉降接近。
调时间差,先施工主楼,待主楼基本建成,沉降基本稳定,再建裙房。
抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝:
1.平面长度和外伸长度尺寸超出了规程限值而又没有采取加强措施时;
2.各部分结构刚度相差太远,采取不同材料和不同结构体系时;
3.各部分质量相差很大时;
4.各部分又较大错层时。
此外,各结构单元之间设了伸缩缝和沉降缝时,其缝宽应满足防震缝宽度的要求。
防震缝应在地面以上全高设置,当不作为沉降缝时,基础可以不设防震缝,但要加强构造和连接。



高层建筑各部分之间凡是设缝的,就要分得彻底;凡是不设缝的,就要连接牢固。
《高层规程》规定:
1.框架结构房屋,高度不超过15m的部分,可取70;超过15m的部分,6789度相应每增加高度5432m,宜加宽20
2.框架-剪力墙结构房屋可按第一项数值的70%采用,剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50%采用,但二者均不宜小于70
结构竖向布置
沿竖向刚度突变还由于下述两个原因产生:
1.抗侧力结构(框架、剪力墙、筒体等)的突然改变布置。
2.结构的竖向体型突变。




当小墙肢截面的高度小于等于墙厚的4倍时,应按框架柱设计,箍筋按框架柱全长加密。
抗震设计的轴压比控制:
特一级、一级(9度)为0.4;一级(78度)为0.5;二级为0.6
抗震墙的翼墙长度小于其3倍厚度或端柱截面边长小于2倍墙厚时,视为无翼墙和无端柱。



按照结构延性系数的大小排序:刚结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、钢筋混凝土结构、配筋砌体结构、砌体结构。结构的延性系数大,说明结构抗震的变形能力大,结构的耐震性能好。有条件时,建筑的主体结构可采用延性系数较大的结构材料。


地下室顶板应采用现浇梁板结构,其楼板厚度不小于180,混凝土强度等级不宜小于C30,并应采用双层双向配筋,且每个方向的配筋率不宜小于0.25%

抗震框架柱配筋要注意的三个方面:
最小配箍率、最小体积配箍率、最小纵筋配筋率。
当地下室做为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用。
地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1
短柱:柱净高与截面宽度之比小于4的柱子。箍筋需全长加密。


剪跨比
柱剪跨比:柱子净高与2倍柱子截面高度的比值。
梁剪跨比:剪跨与梁截面有效高度的比值。广义剪跨比=M/Vh=a/h。剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值,在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力,有着极为重要的影响。


高宽比
67度抗震设防烈度的A级高度建筑,其高宽比限值分别为:框架4,框剪5,剪力墙6,筒体6


抗震设计一般剪力墙结构底部的加强部位:墙肢总高度小于50m时取其总高度的1/6,大于50m时取 1/8,超过150m,取1/10
裙房与主楼相连时,加强范围也宜高出裙房至少一层。

对于框剪结构或框筒结构,采用模拟算法2是比较合理的,可以避免剪力墙轴力远大于实际的不合情形。

振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。振型个数至少取3,最好为3的倍数。
当考虑扭转耦联计算时,振型数应不少于9。对于多塔结构振型个数应大于12

高规要求有效质量系数不应小于90%

楼梯柱可视为短柱,箍筋需全长加密。

高层结构设计需要控制的六个比值
1、轴压比:主要为控制结构的延性,规范对墙肢和柱均有相应限值要求,见抗规6.3.76.4.6
2、剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性,见抗规5.2.5
3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层,见抗规3.4.2
4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。见抗规3.4.2
5、周期比:主要为控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,要求见高规
6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆,要求见高规。  


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