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2015-11-10 16:41 來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ) 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
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多高層房屋結構體系包括水平結構體系(樓、屋蓋系統)和豎向結構體系(墻、柱)。其中水平結構體系中的樓(屋)蓋結構承受并傳遞豎向荷載給豎向構件。并作為剛性樓蓋利用其平面內的無(wú)限剛度協(xié)調各抗側構件的變形和位移;豎向構件承受并傳遞豎向荷載。豎向結構體系的墻、柱與水平結構體系中的梁板共同組成房屋的抗側空間結構,共同抵抗側向力作用。多高層建筑的結構體系主要有框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、框支剪力墻結構,高層建筑結構體系中還有筒體結構(包括框架—核心筒結構、筒中筒結構)以及其他復雜高層結構形式,如帶轉換層高層建筑結構形式,多塔結構形式,另外還有型鋼—混凝土構件組合的混合結構形式等。下面就常見(jiàn)的幾種結構體系作一些闡述。
1.框架結構體系
框架結構體系由框架梁、柱、板等主要構件組成。按照框架布置方向的不同,框架結構體系可分為橫向布置、縱向布置和雙向布置三種框架結構形式。橫向框架布置形式是20世紀90年代以前常用的一種框架布置形式。由于當時(shí)的條件限制,內力分析主要是采用手算方式進(jìn)行,計算機輔助設計只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的平面框架內力分析,所以房屋建筑往往布置為橫向框架、縱向聯(lián)系梁的結構形式,其特點(diǎn)是橫向框架承擔豎向荷載和平行于房屋橫向的水平荷載?v向框架布置形式也是一種平面框架類(lèi)型,其特點(diǎn)是縱向框架承擔豎向荷載和沿縱向水平荷載作用,而橫向通過(guò)聯(lián)系梁將豎向荷載傳遞到框架柱,同時(shí)聯(lián)系梁與框架立柱形成橫向框架并承擔沿橫向的水平力作用。在有抗震要求的房屋設計中,要求框架必須縱橫向布置,形成雙向框架結構形式,以抵抗水平荷載及地震作用,雙向框架作用結構布置形式具有較強的空間整體性,可以承受各個(gè)方向的側向力,與縱、橫向布置的單向框架比較,具有較好的抗震性能?蚣芙Y構的特點(diǎn)是柱網(wǎng)布置靈活,便于獲得較大的使用空間。延性較好,但橫向側移剛度小,水平位移大。比較適用于大空間的多層及層數較少的高層建筑?蚣芙Y構的變形特征為剪切型。
2.剪力墻結構體系
剪力墻結構體系是指豎向承重結構由剪力墻組成的一種房屋結構體系。剪力墻的主要作用除承受并傳遞豎向荷載作用外,還承擔平行于墻體平面的水平剪力!督ㄖ拐鹪O計規范》GB 50011—2001把剪力墻稱(chēng)為抗震墻。
剪力墻承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。其特點(diǎn)是整體性好,側向剛度大,水平力作用下側移小,并且由于沒(méi)有梁、柱等外露構件,可以不影響房屋的使用功能。缺點(diǎn)是不能提供大空間房屋,結構延性較差。剪力墻結構適用范圍較大,從十幾層到幾十層都很常見(jiàn),由于剪力墻結構能承受更大的豎向力和水平力作用,橫向剛度大,因此比框架更適合用于高層建筑的結構體系布置中。由于剪力墻結構提供的房屋空間一般較小,所以比較適合用于賓館、住宅等建筑類(lèi)型。當在下部一層或幾層需要更大空間時(shí),往往在下部取消部分剪力墻,形成框支剪力墻結構。
剪力墻結構的變形特征是彎曲型。
3.框架-剪力墻結構體系
框架-剪力墻結構體系是指由框架和剪力墻共同作為豎向承重結構的多(高)層房屋結構體系。系由于框架的主要特點(diǎn)是能獲得大空間房屋,房間布置靈活,而其主要弱點(diǎn)是側向剛度小,側移大。而剪力墻結構側向剛度大,側移小,但不能提供靈活的大空間房屋?蚣埽袅Y構體系則充分發(fā)揮他們各自的特點(diǎn),既能獲得大空間的靈活空間,又具有較強的側向剛度。所以這種結構形式在房屋設計中比較常用。在框架-剪力墻結構體系中,框架往往只承受并傳遞豎向荷載,而水平荷載及地震作用主要由剪力墻承擔。一般情況下,剪力墻可承受70%~90%的水平荷載作用。剪力墻在建筑平面上的布置,應按均勻、分散、對稱(chēng)周邊的原則考慮,并宜沿縱橫兩個(gè)方向布置。剪力墻宜布置在建筑物的周邊附近,恒載較大處及建筑平面變化處和樓梯間和電梯的周?chē);剪力墻宜貫穿建筑物的全高,宜避免剛度突變;剪力墻開(kāi)洞時(shí),洞口宜上下對齊。建筑物縱(橫)向區段較長(cháng)時(shí),縱(橫)向剪力墻不宜集中布置在端開(kāi)間,不宜在變形縫兩側同時(shí)設置剪力墻?蚣埽袅Φ淖冃翁卣鲝澕粜。
4.筒體結構體系
筒體結構主要包括框架-核心筒結構與筒中筒結構?蚣芎诵耐步Y構由實(shí)體核心筒和外框架構成。一般將樓電梯間及一些服務(wù)用房集中在核心筒內;其他需要較大空間的辦公用房、商業(yè)用房等布置在外框架部分。核心筒實(shí)體是由兩個(gè)方向的剪力墻構成的封閉的空間結構,它具有很好的整體性與抗側剛度,其水平截面為單孔或多孔的箱形截面。它既可以承擔豎向荷載,又可以承擔任意方向的水平側向力作用。由于核心筒在高層建筑中往往布置在平面的中心部位,而在其四周布置功能空間,核心筒也因此而得名。結構筒中筒結構是由實(shí)體的內筒與空腹的外筒組成,空腹外筒是由布置在建筑物四圍的密集立柱與高跨比很大的橫向窗間梁所構成的一個(gè)多孔筒體。筒中筒結構體系具有更大的整體性和抗側剛度,因此適用于高度很大的建筑。除上述兩種筒體結構形式外,還有多重筒結構、成束筒結構等。筒體為適應各種建筑功能的要求,還可以與框架或剪力墻相結合,形成各自獨特的結構方案。
5.混合結構體系
混合結構體系是由多種不同材料構件組成的結構體系。如:鋼管混凝土構件和型鋼混凝土構件等。由于不同材料制成的構件有不同的特征,并且各自有其明顯的優(yōu)點(diǎn),采用混合結構的目的就是通過(guò)對各種材料構件的優(yōu)化組合,來(lái)充分發(fā)揮各種材料及構件的優(yōu)越性能。鋼管混凝土構件是有效利用混凝土的約束強度,在三向約束下,混凝土的抗壓強度比單向抗壓強度可提高幾倍。利用這一特點(diǎn)而組合的鋼管混凝土最適合用于以受壓為主的軸心受壓及小偏心受壓柱及其他受壓構件。型鋼混凝土構件是在混凝土中主要配置型鋼的構件。一般也配置一些構造鋼筋及輔助受力鋼筋。它可以制作成柱、梁、剪力墻、筒體等豎向傳力構件。型鋼混凝土的特點(diǎn)是強度高、剛度大、截面小、延性好、防火性能好。建筑師常常將其與鋼結構混合使用來(lái)建設超高層建筑。即下部采用型鋼混凝土構件,上部為鋼結構,以增大建筑的剛度,減少水平荷載作用下的側移。型鋼混凝土結構還可以與鋼筋混凝土結構混合使用。
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