高层建筑结构分析__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论文,名作欣(2)

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载Q对结构产生的倾覆力矩M，与房屋高度H存在着如下的关系式：
　　竖向荷载：N=WH
　　水平均布荷载：M=1/2qH2
　　水平倒三角形荷载M=1/3qH2
　　式中，q,W——分别为作用于楼房每米高度上的水平荷载和竖向荷载(kN/m)，由图1可知，随着结构高度的增加，位移增大最快，弯矩次之。
　　图1：建筑物高度对内力和位移的影响
　　通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项。但对于高层建筑结构，由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。
　　轴向变形的影响在结构分析中应当考虑，但是，结构所受的竖向荷载并不是在结构完成之后一次施加的。特别是，占竖向荷载绝大部分的结构自重是在施工过程中逐层施加的，轴向压缩变形己在施工过程中分阶段完成，并在各楼层标高处找平，实际上并不完全类似与以上分析的情况。
　　所以，在考虑轴向变形时，要考虑施工过程中分层施加竖向荷载这一因素，不能简单的按一次加载考虑，否则会出现一些不合理的计算结果，如邻近剪力墙和筒体的上层框架柱，在竖向荷载作用下出现拉力;上层框架梁出现过大弯矩和剪力等。另外，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。
　　设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力;还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
　　三、案例分析
　　某大厦主要功能为办公写字楼，设计为高层建筑。根据业主的委托满足大空间、结构安全、经济合理要求，结合城市规划主管部门的条件，经反复推敲和业主协调，方案定为14层综合楼，总建筑面积约25000m2，利用某城市的地形高差，主干道某路作为主入口，下部吊2层，以上12层，未设地下室。层高3m，建筑高度30.9m，结构高度29.8m。建筑平面为规则对称的井字型平面，标准层平面图见图2
　　图2.建筑标准层平面图
　　在现代办公建筑中可以采用的结构体系是多种多样的。根据建筑高度、功能、抗震、经济性等方面综合考虑，为满足办公建筑对建筑功能的要求，本结构采用了一个较为典型的框一筒结构。其特点是在一定程度上克服了纯框架和纯剪力墙结构的缺点，发挥了各自的长处。刚度较大，自重较轻，平面布置较为灵活。由于核心筒的存在，大大的提高了结构的刚度，承担了主要的水平力，因此具有较好的变形能力和抗震性能。该结构体系保证了结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性，做到了抗震和抗风性能好。
　　同时在满足建筑功能的前提下，采用剪力墙结构体系进行设计，以比较两种不同结构体系在具有相近的结构性能时的经济性。剪力墙结构体系的特点是侧向刚度大，强度高，空间整体性能好。然而，由于墙体多，重量大，地震作用也大，并且内部空间的布置和使用不够灵活。采用这种结构体系的建筑墙体较多，分布较均匀，使承重结构和维护结构达到较高程度的统一。

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