结构选型与结构布置

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1、第2章结构选型与结构布置高层建筑结构设计标题主要内容：主要内容2.1高层建筑结构设计的基本要求2.2结构选型2.3高层建筑的布置2.1高层建筑结构设计的基本要求问题：高层与多层建筑相比有哪些的设计特点？1、水平荷载成为设计的决定性因素1）竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比；2）水平荷载产生的倾覆力矩以及轴力与高度的二次方成正比。2.1高层建筑结构设计的基本要求2、侧移成为设计的控制指标1）结构顶点的侧移ut与结构高度H的四次方成正比；2）结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系；过大侧移会使人产生不安全感；使填充墙和主体结构出现裂

2、缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。3）必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。2.1高层建筑结构设计的基本要求3、轴向变形的影响在设计中不容忽视1）竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响；Houston75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。2.1高层建筑结构设计的基本要求3）水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响水平荷载作用下，使竖向结

3、构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。表中为某剪力墙的计算结果。由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。2.1高层建筑结构设计的基本要求4、延性成为结构设计的重要指标1）延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。2）延性系数μ：用来衡量延性的大小。3）结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散”能力的大小，即决于结构延性的大小。4）为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。2.1高层建筑

4、结构设计的基本要求5、结构材料用量显著增加1）对于高层建筑结构，随高度增大，材料用量增大较多。2）特别是水平荷载对材料用量影响较大。3）结构方案对材料用量影响很大，水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。如筒体结构可使结构用钢量大幅度减小，高381m的帝国大厦，采用平面框架结构体系，用钢量为206kg/m2，采用筒体结构,高344m的约翰.汉考克大厦用钢量仅为146kg/m2，高443m的西尔斯大厦用钢量仅为161kg/m2。2.1高层建筑结构设计的基本要求高层建筑结构设计的基本原则：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震

5、和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。2.1高层建筑结构设计的基本要求高层建筑结构设计的基本要求：（1）具有必要的承载力、刚度和变形能力；（2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏；（3）对可能的薄弱部位采取加强措施；（4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位；（5）宜具有多道抗震防线。本节小结1）高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要的影响，但水平荷载已成为结构设计的控制因素。水平荷载产生的内力与高度的二次方成正比，侧移与高度的四次方成正比。2）对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的轴力均很大，不容

6、忽略。3）为了保证高层建筑的抗震性能，结构应具有较大的延性。4）高层建筑的材料用量随高度增加而加大，可通过优化设计减小材料用量。2.1高层建筑结构设计的基本要求2.2高层建筑的结构选型问题：按使用的材料，高层建筑结构的类型？1、砌体结构优点：取材容易、施工简便、造价低廉；缺点：脆性材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差；配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。公元524年的河南嵩岳寺塔(15层简筒结构，高50m)公元704年的西安大雁塔(7层砖木结构，总高64m)公元1055年的河北定县料敌塔(11层筒体结构，高82m)按使用的材

7、料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。2.2高层建筑的结构选型2、混凝土结构优点：取材容易、良好耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好；缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复杂、建造周期较长且受季节的影响；应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用混凝土结构，今后仍将是高层建筑发展的主流。最早混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑为香港中环广场达78层374m、其次是平壤柳京饭店达105层300m平壤市的柳京饭店2

8、.2高层建筑的结构选型3、钢结构优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好；缺点：用钢量大、造价高