高层建筑水平加强层的研究.docx

关于高层建筑中设置水平加强层的研究前言近年来我国高层建筑蓬勃发展, 其特点是向高度更高、体形更复杂、功能更齐全、综合性更强的方向发展。在高层建筑结构中, 水平荷载的影响更大, 结构的侧移成为设计中主要的控制指标。近几年,我国的工程师也纷纷采用这种体系建造了一些大型的高层建筑工程, 水平加强层体系在我国已经得到了应用。为了使这种结构体系在实际工程当中得到更好的运用, 产生直接的经济效益, 对高层建筑结构设计中设置水平加强层的作用机理和最佳位置分析的研究具有十分重要的现实意义。 ,加强层的高度往往是一层楼高,其刚度比其他水平构件大数十倍,故有的文献在研究加强层对高层建筑的影响时称为刚性层或水平刚性层。 水平加强层突出的优点是(1) 设置水平加强层后将引起结构主要内力的重新分布, 可明显改善结构受力状态,使内力分布更趋于合理, 充分发挥了结构自身的抗侧潜能, 从而有效减小结构侧移,增大结构抗侧刚度; (2) 经济价值:一是在满足使用功能和规范要求的前提下,减小了剪力墙、筒体和柱等竖向构件的截面尺寸, 增大了使用面积, 提高了净毛面积比、有利于建筑的使用, 增强了建筑的售租竞争力; 二是由于减小了剪力墙、筒体和柱等构件的截面尺寸, 与不设水平加强层的相应结构相比,可节约砼 10 ~ 16 %左右。 水平加强层设置位置当建筑仅设置一道刚性加强层时,对比《高规》,以设置在建筑的上部为最佳,中部为其次; 当建筑设置两道刚性加强层时, 以设置在建筑的上部和下部为最佳, 顶部和中部其次[7]。不考虑水平加强层的弯曲变形影响( 即假定其刚度无穷大) 时, 设置三个水平加强层的最优位置为 ﹑ ﹑ 处[8]。考虑水平加强层的弯曲变形比不考虑水平加强层的弯曲变形的最优值略小。由于水平加强层的刚度不可能无穷大, 在荷载作用下,必然发生一定程度的弯曲. 因此实际工程设计中, 在选择最优值时, 可以不考虑水平加强层弯曲时最优值的适当降低作为设计值较为合理。 ,加强层的设计可结合设备层一起考虑。由于设备层对采光的要求较低, 可以不开或少开窗,并可在不妨碍设备布置的前提下增设内部支撑,或沿其周边局部加固, 因此设备层可以成为刚度很大的加强层。也可以在设计时结合避难层一起考虑。由于避难层可以少开窗, 并在能保证避难功能的前提下,在内部设支撑,采取周边局部加固的方法增加刚度,起到水平加强层的作用。框-筒结构是设置加强层常用的结构,在工程实践中加强层也往往设置在框-筒结构中。如图一和图二分别为一框-筒高层建筑的平面图和立面图,较好的表达了水平加强层的布置。图1一般框—筒结构的平面图图2 1-1 剖面图 、高度很大的建筑结构中, 不可避免的要遇到两个问题: 1. 结构在水平力作用下水平位移过大; 2. 作为主要受力构件的中心剪力墙或筒体承受的弯矩过大。如果靠增大截面尺寸或增设抗侧力构件, 必然影响到建筑的使用, 这时就可考虑在一定高度位置设置加强层。在水平方向设置了水平刚性伸臂后, 它与外柱作用, 使外柱产生轴向拉力和压力(如图3 和图 4 所示) ,形成一个