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高层建筑结构设计扭转反应控制措施论文

时间:2018-08-01 建筑学毕业论文 我要投稿

  摘要:高层建筑结构常;岱⑸ぷ从,由此而产生震害影响,因此需要合理调整结构、改善扭转振动性能,以提高高层建筑结构对扭转转动的抵抗能力。本文分析了建筑结构的扭转原因,并提出了在高层建筑结构设计中如何做好扭转反应控制措施。

  关键词:建筑结构;扭转效应;高层建筑

  中图分类号:TU355文献标志码:A文章编号:1006-6012(2015)11-0153-01

  1建筑结构扭转原因分析

  1.1外力干扰

  一般来讲,衡量一个建筑物的质量如何,抗震性是重要的指标之一?拐鹦员冉喜畹慕ㄖ镌诘卣鸱⑸,整栋楼都会发生剧烈震动,动能传递速度较慢,地面的平动分量也不足。建筑物在振动的同时,楼体会发生扭转效应,若是楼体抗侧刚度差、抗扭转性差的话,会导致楼体发生断裂、甚至坍塌的可能。所以说,地震是导致建筑发生扭转效应重要原因之一。

  1.2建筑本身结构问题

  如果建筑物的结构设计不合理,比如刚度中心和质量中心发生偏离,这个情况下,建筑也会存在扭转反应。按照正常建筑结构来讲,建筑物刚心和质心是必须在一定的轴线范围之内的,并减少地面扭转分量,而且要做好剪刀墙的结构形式。有些建筑物,在计算抗震作用时没有考虑偏心的影响作用,或是存在结构布置不匀称情况,这些都会产生扭转效应。

  2高层建筑结构设计扭转反应控制措施

  2.1加强或削弱结构抗侧刚度

  在偏心率得到控制的情况下,对结构抗扭刚度和抗侧刚度的比例关系进行调节,加强楼层的抗扭刚度,从而使结构抗扭的综合能力得到增强,满足周期比要求。所谓的加强抗侧刚度是相对于位移角的规范限制而言的,如果高层建筑整体抗侧刚度还达不到要求,但位移角刚已经达到要求,这时候就需要加强抗侧刚度;如果整体结构的抗侧刚度已经达到要求,但位移角刚还是小于常规的限值,就要适度削弱结构抗侧刚度,以达到平衡状态。

  2.2小高层采用框架结构

  在结构设计中可能会存在比较狭长的结构,一般可以采用尽可能将其伸缩缝脱开的方法。但是在条件不允许的情况下,可以采用将端部开间抗侧刚度加强的方法来控制扭转反应。具体的做法是将边框架的结构断面增大,延长框架梁的高度。如果在建筑施工条件允许的情况下,可以采用增加框架的跨数的方法来加强梁的线刚度,从而达到增强结构抗扭转的刚度。

  2.3周期比控制

  周期比,指的是以扭转为主的固有结构的振型周期和平均振型的周期的比值,周期比控制有两种情况。一种是结构布置相对比较均匀对称的建筑结构,是非耦连和非耦连的周期比值,非耦连周期比与建筑质量和刚度关系密切,通过周期比就能了解到抗扭刚度与抗侧刚度的关系,周期比小泽则说明建筑结构的抗扭刚度较强;周期比较大,则说明建筑物抗扭强度较弱。因此,通过控制周期比就可以控制建筑物的抗扭反应。另一种情况是耦连周期比,它是针对布置不匀称,钢心和质心不重合的建筑结构而言的,它跟非耦连周期比一样,也是反映抗侧刚度和扭曲刚度关系的,但没法计算非耦连周期比,所以只能通过控制耦连周期比来控制扭转反应。

  2.4位移比控制

  位移比值是反映每层楼扭转程度的一个参数,指的是每楼层的最大位移、最大层间位移与该楼层平均位移和平均层间位移的比值。当建筑物楼层两端不均匀时,地震产生的影响会令其发生扭转,所以必须要控制好位移比。一般情况下来讲,如果建筑结构偏心小、布置规整,位移比较容易符合要求,但周期比不符合,这就说明结构布置出了问题,要么抗扭刚度不足,要么刚度分布不均匀,需要调整结构布置;如果建筑结构偏心大,但结构布置不规整,位移比满足要求、周期比也满足要求,这就说明结构不规则导致扭转效应的存在,这就要求调整位移比来提供强大的抗扭刚度。一般来讲,高层建筑底部楼层的位移比可以控制在1.5以内,个别可以1.6,但不可以超过1.8,而高层建筑上面各楼层位移比应控制1.4~1.5之间。

  2.5布置抗震墙

  在不违背建筑方案的前提下,要在建筑物的外体上布置能够起到抗震作用的钢筋水泥墙,钢筋水泥抗震墙作为抗侧力结构构件,在抵抗扭转反应力方面有着重要作用。钢筋水泥抗震墙的布置要均匀、连续,而且要顺着建筑物高度方向走,墙体刚度随建筑物层数增高而逐渐减小,只有按照上述要求来布置抗震墙,才能真正起到抵抗扭转反应,避免结构体出现薄弱部位。

  2.6设置连梁

  在建筑物外围抗震墙开设洞口时,要在洞口顶部设置连梁,连梁的配筋率要足够够,并且连梁的截面高度要与建筑外围洞口高度相适应。采取这种措施,可以保证连梁跟抗震墙连在一起,从而增强建筑结构整体的抗扭转刚度。

  3结束语

  建筑物抗侧刚度,特别是抗扭刚度是高层建筑结构设计最重要的问题。建筑物建筑抗侧刚度不足,在地震发生时就会产生严重的扭转效应,危害到建筑的安全性。因此,在采取控制扭转反应措施时,要充分考虑偏心对建筑物的影响,如果建筑物质量和刚度不匀称时还需要计算水平地震对扭转的营销,并通过控制周期比、位移比、增强或削弱抗侧刚度、布置抗震墙、采用框架结构等措施来达到控制扭转效应的目的。

  参考文献

  [1]潘东辉.高层建筑结构振动效应控制研究[J].工程力学,2011,(12):25.

  [2]蔡俊杰.高层建筑结构扭转效应控制参数讨论[J].广东土木与建筑,2013,(08):18.

  [3]李忠献.建筑结构扭转地震反应分析及抗扭设计方法研究[J].建筑结构,2012,(03):15.

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