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高层建筑框剪结构设计论文

传统的结构设计方法一个很大的局限在于所按照要求得到的截面并非是最佳截面，而且建设完成后的工程结构存在一些缺点，例如质量大、造价高等，这与其设计过程密不可分。一般而言，传统的结构设计遵循以下程序：参照——估计——分析——验算——调整。也就是所使用的设计方案是在已有工程设计实践经验的基础之上提出来的，之后，在从强度、刚度以及稳定性等多个方面采用力学分析的方式对其进行安全校核，如果验算结构不满足要求就要进行设计调整。然而该验算时所假定的计算模型难以保证合理，最后得到一组截面，在很大程度上取决于最初假定的误差程度，再者，设计时迫于时间及结构计算的复杂性往往决定了调整的次数是有限的，因而设计出的最终产品难以保证是最优的。而结构的优化设计虽然与传统的结构设计有一样的设计过程，但产品的良好性能、产品所具备的的高安全性以及高经济性是其设计的主要目的。并且产品的高经济性与高安全性是从结构的体积最小、质量最轻以及产品造价最低等三个方面进行衡量的。而且，结构优化设计的一个最大特点是对设计中出现的一系列问题按照数学规划的方式对其解决，然后再利用计算机，对众多方案进行比较，并从中选出最优的设计方案，这是传统设计过程所不能比拟的。框架一剪力墙结构以其良好的受力性和适用性在现代高层建筑领域中应用非常广泛。现阶段，随着建筑行业的快速发展，高层建筑物的数量只增不减，面对这种情况，框架—剪力墙结构的合理选择以及优化对降低造价、提高建筑质量有着重要的指导意义。然而目前在《高层建筑混凝土结构设计规程》中，对高层建筑的结构选型、合理布置等的相关规定尚未完善，存在一些不足，这就为高层框架结构的优化设计提供了充足的设计理由。


首先，为了有效提高高层建筑的抗震性能，可以将剪力墙设计成四周有梁柱的并且带有边框的墙。主要是因为，边框墙可以使斜裂缝向相邻墙面扩展的现象得以避免，而且当墙板遭到破坏后，还看将其作为承重构件，起到承重的作用。除此之外，设计的边框还能够对因墙身通裂对边框梁柱而产生的附加剪力起到承载的作用。其次，对每肢墙的高宽比进行合理的控制。双肢墙或多肢墙的设计,可以使出现在结构竖缝和洞口连梁处的裂缝和屈服部位得到有效的控制，同时还能够降低其刚度，从而避免剪切破坏或者是底部墙体过早屈服现象的发生。最后，剪力墙的刚性连梁，其跨高比一般为1。当连梁的跨高比为5时，具有较好的延性和耗能，并且连梁两端相对竖向位移的延性系数都高于8，滞回曲线的饱满度也比较高；当跨高比降至1时，延性系数则也会随之降低，达到3，并且滞回曲线远远偏离饱满度，最终导致弯剪遭到破坏。因此，需要对其组成和构造进行相应的改进。即在梁高的一半位置处留一水平通缝，并在缝的上、下两侧各埋置一个开有椭圆形螺栓的钢板，最后用高强螺栓将两个钢板连结在一起，从而使连梁具有一定的“刚性”功能。如果在大震的作用下,导致两钢板有相对滑动现象的发生，此时就会使刚性桥梁工作时跨高比由1变为2，并且延性系数提高了3倍多。


在现阶段的高层建筑中，其结构设计大多采用高层框剪结构。