议高层建筑结构分析和设计

本文主要环绕高层建筑结构，总结概括了高层建筑结构设计的特点和明确提出了高层建筑结构分析和各种体系比较不应的方法，为实际高层建筑结构分析与设计获取一些参照。　　一、高层建筑结构设计特点　　1.水平荷载沦为决定因素。一方面，因为楼房可调和楼面用于荷载在竖构件中所引发的轴力和弯矩的数值，仅有与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的翻覆力矩，以及由此在竖构件中引发的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，线脚荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震起到，其数值是随结构动力特性的有所不同而有较大幅的变化。　　2.轴向变形不容忽视。

高层建筑中，线脚荷载数值相当大，需要在柱中引发较小的轴向变形，从而不会对连续梁弯矩产生影响，导致连续梁中间支座处的负弯矩值增大，横跨中正弯矩之和末端支座胜弯矩值减小；还不会对预制构件的下料长度产生影响，拒绝根据轴向变形计算出来值，对下料长度展开调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑到构件线脚变形较为，不会得出结论略显不安全性的结果。　　3.侧移沦为掌控指标。

与较低楼房有所不同，结构侧移已沦为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的减少，水平荷载下结构的侧移变形很快减小，因而结构在水平荷载起到下的外侧移应被掌控在某一限度之内。

　　4.结构延性是最重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更加珍一些，在地震起到下的变形更大一些。为了使结构在转入塑性变形阶段后仍具备较强的变形能力，防止坍塌，尤其必须在结构上采行合理的措施，来确保结构具备充足的延性。

　　二、高层建筑的结构体系　　1.框架-剪力墙体系。当框架体系的强度和刚性无法满足要求时，往往必须在建筑平面的必要方位设置较小的剪力墙来替换部分框架，之后构成了框架-剪力墙体系。在忍受水平力时，框架和剪力墙通过有充足刚性的楼板和连梁构成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要忍受横向荷载，剪力墙主要忍受水平剪力。

框架-剪力墙体系的偏移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，减小了结构的侧向刚性，使建筑物的水平偏移增大，同时框架忍受的水平剪力明显减少且内力沿线脚的产于渐趋均匀分布，所以框架-剪力墙体系的能建高度要小于框架体系。　　2.剪力墙体系。

当受力主体结构全部由平面剪力墙构件构成时，即构成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙忍受了全部的横向荷载和水平力。剪力墙体系科刚性结构，其偏移曲线呈圆形倾斜型。

剪力墙体系的强度和刚性都较为低，有一定的延性，传力必要均匀分布，整体性好，外用坍塌能力强劲，是一种较好的结构体系，能建高度小于框架或框架-剪力墙体系。　　3.筒体体系。凡使用筒体为抗侧力构件的结构体系统称作筒体体系。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。

筒体体系具备相当大的刚性和强度，各构件受力较为合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。　　三、高层建筑结构分析　　1.高层建筑结构分析的基本假设　　（1）弹性假设。目前工程上简单的高层建筑结构分析方法皆使用弹性的计算方法。

在横向荷载或一般风力起到下，结构一般来说正处于弹性工作阶段，这一假设基本合乎结构的实际工作状况。但是在遭到地震或强台风起到时，往往不会产生较小的偏移，转入到弹塑性工作阶段。

此时仍按弹性方法计算出来内力和偏移时无法体现结构的现实工作状态的，不应按弹塑性动力分析方法展开设计。　　（2）小变形假设。小变形假设也是各种方法广泛使用的基本假设。

但有不少人对几何非线性问题（P-效应）展开了一些研究。一般指出，当顶点水平偏移与建筑物高度H的比值/H1/500时，P-效应的影响就无法忽略了。　　（3）刚性楼板假设。许多高层建筑结构的分析方法皆假设楼板在自身平面内的刚性无限大，而平面外的刚性则忽略不计。

一般来说，对框架体系和剪力墙体系使用这一假设是几乎可以的。但是，对于线脚刚性有变异的结构，楼板刚性较小，主要外用侧力构件间距过大或是层数较较少等情况，楼板变形的影响较小。尤其是对结构底部和顶部各层内力和偏移的影响更加显著。

可将这些楼层的剪力作必要调整来考虑到这种影响。　　（4）计算出来图形的假设。高层建筑结构体系整体分析使用的计算出来图形有三种：①一维协同分析。

②二维协同分析。③三维空间分析。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个维度，按八字拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还不应考虑到横截面翘曲，有7个维度。

　　2.高层建筑结构静力分析方法　　（1）框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构内力与偏移计算出来的方法很多，由于使用的未知量和考虑到因素的有所不同，各种方法答案的明确形式亦不完全相同。框架-剪力墙的机算方法，一般来说是将结构转化成为等效壁式框架，使用杆系结构矩阵偏移法解法。　　（2）剪力墙结构。

剪力墙的受力特性与变形状态主要各不相同剪力墙的开洞情况。有所不同类型的剪力墙，其横截面形变产于也有所不同，计算出来内力与偏移时需使用适当的计算方法。

剪力墙结构的机算方法是平面受限单元法。此法更为准确，而且对各类剪力墙都能限于。但因其维度较多，机时花费较小，目前一般只用作类似开洞墙、框支墙的过渡性层等形变产于简单的情况。　　（3）筒体结构。

筒体结构的分析方法按照对计算出来模型处置手法的有所不同可分成三类：等效倒数化方法、等效线性化方法和三维空间分析。　　等效倒数化方法是将结构中的线性杆件不作等效倒数化处置。一种是只不作几何产于上的倒数化，以便用连续函数叙述其内力；另一种是不作几何和物理上的倒数处置，将线性杆件表达式为等效的向量异性弹性薄板，以便应用于分析弹性薄板的各种有效地方法。

明确应用于有倒数化微分方程求解、框筒近似于求解、白鱼壳法、能量法、受限单元法、受限条法等。　　等效线性化方法是将倒数的墙体线性为等效的杆件，以便应用于合适杆系结构的方法来分析。这一类方法还包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。明确应用于还包括等代角柱法、进行平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。

　　比等效倒数简化和等效线性化更加准确的计算出来模型是几乎按三维空间结构来分析筒体结构体系，其中应用于最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵偏移法。这种方法将高层结构体系视作由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构，这是目前工程上使用最少的计算出来模型。　.。

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