[工学]复杂高层结构设计.ppt

高层建筑结构 第八章 复杂高层结构设计简介 高层建筑结构 建筑立面为中间大，两端小的曲线造型，这是当今超高层建筑中的常用造型。???? 建筑下半部分为写字楼，内筒为钢筋混凝土剪力墙筒体。该筒体又分为内外两层，层间又有墙片相连，刚度很大。???? 建筑上半部分为酒店，如左图所示，从酒店大堂向上，内核形成一个透通的天井，直至建筑顶层，与金茂大厦的布局相似。这一部分的内筒退化为上图右侧所示的仅由三片墙和一些框架柱形成的柔弱筒体。下部与上部内筒之间设有转换层。???? 外筒的钢管混凝土柱用Q345GJ钢材，管内灌注C80混凝土，钢管尺寸从底层的1800mm*50mm变化至顶层的950mm*35mm，钢管内不再配筋。受力分析显示，柱的最大轴压为120000kN，最大轴拉力为6000kN，钢管本身就足以抵抗这些轴拉力。 8.3.2 加强层的设计原则 结构形式 与转换层类似，常见的结构型式有 梁式 桁架式 空腹桁架式 箱式 2. 加强层的层数 从理论上讲，这是一个优化设计问题。 由图8.3-1可见，设置加强层的确对改善结构刚度有利，但大量研究表明，加强层的层数并非越多越好，一层时减小侧移的效率最高，随着数量的增多一些，减小侧移的绝对值加大，但减小侧移的效率降低。当加强层多于三层时，其侧移减小效果已很微弱，故建议一般水平加强层的设置不超过3层。 3. 加强层的平面布置 在平面上布置加强层的刚臂应横贯建筑全宽，在内侧与芯筒联结，在外侧与外围框架柱联结。 4. 加强层的竖向布置 在竖直方向，加强层设在什么位置效果最好，目前设计理论还不成熟，主要是因为理论分析的简化假定与工程实际有较大差异，一般都倾向于以减小侧移为目标函数来研究其最优位置。实际应用中应针对具体建筑，建立多个接近工程实际的计算模型，做多方案的分析比较，以求得加强层实际的最优层位。 (1) 当只设置一道伸臂时，最佳位置在底部固定端以上0.60H附近，H为结构总高度，即大约在结构的2/3高度处设置伸臂能较好发挥其抗侧作用。 (2) 设置两道伸臂的效果会优于一道伸臂，侧移会更减小；当设置两道伸臂时，如果其中一道设置在0.7H以上(也可在顶层)，则另一道设置在0.5H处，可以得到较好的效果。 (3) 设置多道伸臂时，会进一步减小位移，但位移减小并不与伸臂数量成正比，设置伸臂多于4道时，减小侧移的效果基本稳定。当设置多道伸臂时，一般可沿高度均匀布置。且宜两个主轴方向都设置刚度较大的水平外伸构件。 5. 加强层的刚度 现有的工程分析及研究资料表明： 加强层的刚度太小，达不到减小侧移之目的； 但若加强层刚度过大，则会导致在加强层处抗侧刚度和质量的过大突变，对结构受力及抗震均不利，故加强层的刚度太大没有必要。 建议在满足规范对侧移限值要求的前提下，加强层宜尽量选用相对较小的刚度。 6. 加强层设计的其他规定 (1) 抗震要求与轴压比限值： 带加强层的高层建筑结构，为避免结构在加强层附近形成薄弱层，使结构在罕遇地震作用下能呈现强柱弱梁、强剪弱弯的延性机制。 表8-2 加强层及其相邻上下层框架柱轴压比限值 0.90 0.80 0.70 轴压比限值 三级 二级 一级 抗震等级 (2) 提高加强层及其相邻上下层楼盖的整体性，混凝强度等级不宜低于C30，楼板应采用双层双向配筋，每层每方向钢筋均应拉通，且配筋率不宜小于0.35%； (7) 受拉弦杆纵向钢筋宜对称沿周边均匀布置，且应按正常使用状态下裂缝宽度0.2mm控制。纵向钢筋至少应有50%全桁架贯通，其余跨中纵向受拉钢筋均应伸过节点区在不需要该钢筋处加受拉锚固长度后方可切断，纵向钢筋进入边节点区锚固，以过边节点中心起计算锚固长度，且需末端伸至节点边向上弯≥15d(d为纵向钢筋直径)。 (8) 受拉弦杆箍筋最小面积配箍率要求为：抗震等级一级时不小于0.6%，二级时不小于0.5%，三级和非抗震设计时不小于0.4%。 (9) 受压弦杆纵向钢筋宜对称沿周边均匀布置，其含钢率要求为：抗震等级一级时不小于1.2%，二级时不小于1%，三级和非抗震设计时不小于0.9%，且宜全桁架贯通，纵向钢筋进入边节点区起计锚固长度，且需伸至节点边下弯≥l0d(d为纵向钢筋直径)。 (10) 受压弦杆箍筋全杆段加密，其体积配箍率要求为：抗震等级一级时不小