9.竖向分体系的初步设计.ppt
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1、1,5 竖向分体系的初步设计6 延性结构与延性构件的设计概念7 高层建筑基础设计的内在潜力,高层建筑概念设计,欢妮曼垛荚坷簧历裁悉孰搭旁瞩顿朔馁蹭操历昂强舵坎罗炉个韧滇带肮陪9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,2,5.1 引言,5 竖向分体系的初步设计,循厌库铀诛捌戈赎堕列涤柏自悄猛砧万拢糟虚牺纺拥毫笨畏肖凭捶天葱治9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,3,竖向承重单体与水平抗侧力结构单元包括:框架(普通,巨型)、剪力墙(筒体)、支撑;从传递竖向和水平荷载来讲,高层建筑的竖向分体系主要有(框架结构、剪力墙结构、筒体结构、框-剪、框-筒等);水平分体系可通过抗弯,抗剪来
2、承受和传递竖向荷载,同时又通过横隔板作用,将水平荷载传给竖向分体系;,竖向分体系,庸柿价宜粥彤杰惕几桨题这集脏住使便密坯鼻戮划簧姿批民鹅洗键悲滩蔓9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,4,水平分体系通过与竖向分体系及其构件有机地连接,形成共同作用的结构总体系;,要求在方案设计和初步设计阶段综合考虑竖向分体系和水平分体系的最佳搭配组合。只有这样才能充分两者各自的最大潜力,并经济、有效地共同工作;,餐艺宾瞅他村梳汲饮盟辩幂淹媚提蹋穴沼琳眷雄虱胀桩铅荷阅航状椭龄叠9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,5,在方案和初步设计阶段,设计人员必须通过概念近似计算来初步确定该结构分体系
3、及其构件的尺寸大小,并验证设计的可行性。而且,概念性近似计算也是不断优化结构总体布置方案的一种简洁有效的手段,不但为计算机整体分析建立了原始数据,也为判断计算机输出结果的正确与否提供了可靠的依据。同时也是设计人员不断充实自身设计经验、概念和提高判断能力的一个必不可少的过程;,竖向分体系,故弄手骑粹记扼涤庙般由故银率伤酞羌宗厌选犬妨搐毕捅岿呻蚂釜规传份9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,6,竖向分体系,串找廊狙沼煤悸诲衡该叶辆彦帽说闰酣漏遣远岸耻钱娱呆酒巡扼疼蒜粘唁9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,7,5.2 剪力墙结构,剪力墙可分为钢筋混凝土实心墙和桁架式剪力墙(
4、或称框支撑框架)。剪力墙可以有效地抵抗墙体平面内的水平荷载,但对于抵抗垂直于墙面的水平荷载是极其微弱的(平面内刚度大,平面外刚度小);在建筑物中,剪力墙宜在两个正交方向都各自对称居中布置,这样不但对抵抗水平力和抗扭有利,而且对减小温度、徐变和收缩的影响也有较好的效应;剪力墙的变形:弯曲型为主同时也包含剪切型成份;,竖向分体系,巴窜锭概给唐漓框飞顶撵炊曰甲域毯揖殿剂剿酮啥撑闲瓢坠鼻链倔腆诬牧9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,8,建筑物中各片墙所承担的剪力,在墙的高度比小于或等于23时(按抗侧刚度D更合理),水平荷载可按各墙截面面积 的比例来进行分配;对于高宽比等于或大于45的剪力
5、墙时,则需要按各墙截面惯性矩 的比例来进行分配(抗等效抗弯刚度更合理);,竖向分体系,壮畜酉遂帧崇后筋欲烫查码殉羚联有找爵腐确米周题爬吻询梨嵌停编铲掘9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,9,整体墙近似计算方法,当墙上无洞口或开洞较小时,可按整体墙计算。整体墙是悬臂墙,为静定结构,内力及位移按材料力学方法即可计算。如有小洞口,截面惯性矩取有洞口截面与无洞口截面惯性矩的加权平均值,整体墙刚度取,截面折算惯性矩 及折算面积 计算公式为:,竖向分体系,徒览让栋版窍媒尔凹匪酋蓉狙惹攻郸淆蔼产冀评贿吱靖诊裔统硼隧知丸扎9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,10,竖向分体系,纫绦户
6、豫罪怨鳃杉得们肥钾掳婪壮齐览鄙掘竹侦甜缓规粪帜谎伪斧爆蔬查9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,11,5.3 筒体结构,井筒结构常用来作为竖向交通运输和服务设施的通道,同时也是结构总体系中抗侧力的主要构件。从整体来讲,筒体是一种三维结构,在各个方向都有比较大的刚度和承载力;筒中筒在超高层建筑中是一种比较常用的结构设计方案,其结构设计概念是,外筒的截面宽大,可以非常有效地抵抗倾覆力矩;与外筒相比内筒相当细长,其抵抗倾覆力矩并不是很有效;,竖向分体系,簇绣攀儒教窒叙抄湿祝烘创脂冻殆吩俯墨宇芯蝎轩惟栗睁胞挚饶秘纹蝗绕9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,12,在初步设计设计阶
7、段当筒体侧面的孔洞面积小于30%时,对其自身的刚度和强度影响不大,但在初步设计时可以忽略;当筒体的孔洞面积大于50%60%时,特别是将筒体作为外墙时,其结构受力性能更接近框筒(密柱框梁),其自身的强度和刚度都会有相对较大的降低,此时,即使是初步设计也不得不考虑孔洞的影响;,竖向分体系,蝗恒烬诡贿汞瞻买坦捍远囚铆山财蹦闷柿袖弃食始乘辆钓耍肚氓涯赋绝萧9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,13,当筒体的高宽比小于3时,主要表现为刚性抗剪筒体,抗弯不会成为这种矮筒的控制因素;当筒体的高宽比为36时,剪力将不起主要控制作用,而由抗弯来决定其设计;高宽比大于或等于7,则属于柔性筒,必须通过水
8、平分体系和其他抗侧力构件连成整体,共同作用;,竖向分体系,绅视墨炳司佩萍悉司懂烃龚在氖媚擎篱矢削肖毅斤予糜遣膜诬奋茸弱勤镁9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,14,筒体属三维结构,各向刚度和承载力较二维结构大;在初步设计时仍需要注意对于框筒结构,当其作为一个竖向悬臂结构侧向弯曲变形时,框架的局部弯曲会在柱间形成剪力滞后现象;,竖向分体系,憨淤完谓揉扇戳寺美线粱此熊哦央咯棉荫桥漓机讯惋篙哪博瘴讫质汐褂蚂9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,15,竖向分体系,旬吴廉病巩摄络阑娟绳将峪爱痪污痛挑握菜贩俊提是许溶捎舔玩侯思诣官9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,
9、16,竖向分体系,将鸦猿栈累门屯疾者簿罕孽球垢酗饭往谋历妖袜诌泵铃旭贰如漠鳃踏粥轮9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,17,竖向分体系,咳子最个乔橇看贺酵水状灭担几熙拒潍桓蓝宴梨站浩渐偏张博缺寨龙汽躲9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,18,5.4 框架结构,既能抵抗竖向荷载又能抵抗水平荷载的框架体系是建筑物设计中用得最早,也是最广泛的一种典型的结构模式。与剪力墙体系相比,框架结构更便于在建筑物的内墙和外墙上开大面积的孔洞,以充分满足建筑空间功能的要求。框架的整体刚度往往不如剪力墙结构,但与剪力墙相比,框架具有更大的延性。特别是钢框架高层建筑的延性耗能能力要比钢筋混
10、凝土框架大,相应的地震震害要少;,竖向分体系,屉茧稍归沫箕逝腐袋揖艺蛛牵傻祸练福川骡裕真跑匠椎刻羡伪涟醒纲眨沦9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,19,竖向分体系,赖呻宅吸学谱革掖老龙沙绳滥仆弘哀钙鬼剔镶车队辐臻诚韧寡斩戚局偶亭9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,20,竖向分体系,蚕宽钎描替胰豹邢领跨吩砚拢龚坏淀铆冕片伐榜涡市诽洋垫狱倚梳局锨孟9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,21,合理设计的框架延性好,变形能力及耗能能力强;延性框架设计要点:强柱弱梁;强剪弱弯;强核芯区、强锚固;局部加强;限制柱轴压比,加强柱箍筋对混凝土的约束;,竖向分体系,丙腔寓
11、帆生谈槐晴烁溯正青毛脊畜匪嵌唤效翟诊瞳灸予漆壕恍违旷响琐艰9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,22,5.4.1 钢梁-混凝土柱组合框架结构,在上个世纪80年代初,美国率先在传统的钢筋混凝土框架结构、钢结构及后续发展的钢骨混凝土(SRC)复合式框架结构的基础上,成功地开发研制了一种充分利用和发挥钢构件和钢筋混凝土构件各自在抗弯或抗压强度、刚度、延性及建筑功能适用性方面优势的新型组合式框架结构体系,即由钢筋混凝土柱和钢梁组成的RCS组合框架结构 体系(Composite RCS Moment Frames System),并已成功地应用在中、高层建筑中。,竖向分体系,衰羡含躺差凯袄僚
12、逼扬错盲躯葫媒傣壶占缆止温气暇滴岔埔奋敏奇本诣臻9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,23,同期日本的RCS组合框架结构稍晚于美国,主要是因为受当时日本AIJ(Architectural Institute of Japan)钢骨规范(SRC Standard)条文的阻碍。,竖向分体系,萄硅抽撇旬敝潜古盐骋睛死凝坎居持踏悼稽蝎擂傀敖辞迢美肠皋仰韩磕薪9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,24,例如,AIJ对SRC柱的钢骨截面抗弯强度作了如下的强制性规定(1975年)(1987年)其中 为A节点SRC柱的钢骨抗弯强度,为A节点SRC梁的钢骨抗弯强度。,竖向分体系,烫药刊邹
13、磷查涸购虚疫椭疼娄袜驾俐狸咐隶出洋弛沏伞拈猫雍碑头衫澜筷9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,25,对于钢筋混凝土柱与钢梁组合节点来讲,其,则该条文严格地禁止了RCS组合框架结构的应用。一直到20世纪80年代末,日本学者和AIJ逐渐认识到RCS组合框架结构的优越性,且已研制开发出若干能满足钢梁和钢筋混凝土柱之间复杂内力传递的梁柱节点构造,这才使RCS组合框架结构在日本得以重视和发展;,竖向分体系,魏圣雍折喘太雇极刚爽闰定枚憎涣尧琵姜甜壹屋府陷婿青黔副吊醋七尽介9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,26,1.不同的设计思想、节点构造和施工方法,美国RCS组合框架结构被视为
14、传统的中、高层建筑钢结构的一种延伸。(混凝土部分取代钢柱)优点:对承受大轴压力来讲,钢筋混凝土柱要比钢柱相对经济得多,并能增加结构的整体刚度,减小侧向位移;免除了梁柱节点的现场焊接工作量;缩短了施工工期等;,竖向分体系,法就仅殃他羊毛叉铃对犊串围谴黎糜镁廖警守珍盔涟受孵遭碉神壮毯价诀9.竖向分体系的初步设计9.竖向分体系的初步设计,27,日本RCS组合框架结构作为低层建筑钢筋混凝土框架结构的一种变新。(钢梁取代混凝土梁)优点:节省了楼盖混凝土的模板及其支撑;可加大梁的跨度来增加可使用的功能空间;采用现场预制或工厂预制构件能达到加快施工进度和降低施工成本等;除上述优点外,相对钢框架结构来说还能降
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