2016二建建筑工程知識:高層建筑結構分析的基本假定
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1.高層建筑結構分析的基本假定
(1)彈性假定。目前工程上實(shí)用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下,結構通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結構的實(shí)際工作狀況。但是在遭受地震或強臺風(fēng)作用時(shí),往往會(huì )產(chǎn)生較大的位移,進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計算內力和位移時(shí)不能反映結構的真實(shí)工作狀態(tài)的,應按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設計。
(2)小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線(xiàn)性問(wèn)題(P-Δ效應)進(jìn)行了一些研究。一般認為,當頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1/500時(shí),P-Δ效應的影響就不能忽視了。
(3)剛性樓板假定。許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無(wú)限大,而平面外的剛度則忽略不計。一般來(lái)說(shuō),對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是,對于豎向剛度有突變的結構,樓板剛度較小,主要抗側力構件間距過(guò)大或是層數較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯??蓪⑦@些樓層的剪力作適當調整來(lái)考慮這種影響。
(4)計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種:①一維協(xié)同分析。②二維協(xié)同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節點(diǎn)有6個(gè)自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點(diǎn)還應考慮截面翹曲,有7個(gè)自由度。
2.高層建筑結構靜力分析方法
(1)框架-剪力墻結構??蚣?剪力墻結構內力與位移計算的方法很多,由于采用的未知量和考慮因素的不同,各種方法解答的具體形式亦不相同??蚣?剪力墻的機算方法,通常是將結構轉化為等效壁式框架,采用桿系結構矩陣位移法求解。
(2)剪力墻結構。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開(kāi)洞情況。不同類(lèi)型的剪力墻,其截面應力分布也不同,計算內力與位移時(shí)需采用相應的計算方法。剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確,而且對各類(lèi)剪力墻都能適用。但因其自由度較多,機時(shí)耗費較大,目前一般只用于特殊開(kāi)洞墻、框支墻的過(guò)渡層等應力分布復雜的情況。
(3)筒體結構。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類(lèi):等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。
等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理。一種是只作幾何分布上的連續化,以便用連續函數描述其內力;另一種是作幾何和物理上的連續處理,將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板,以便應用分析彈性薄板的各種有效方法。具體應用有連續化微分方程解法、框筒近似解法、擬殼法、能量法、有限單元法、有限條法等。
等效離散化方法是將連續的墻體離散為等效的桿件,以便應用適合桿系結構的方法來(lái)分析。這一類(lèi)方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子結構法等。具體應用包括等代角柱法、展開(kāi)平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子結構法。
比等效連續化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構來(lái)分析筒體結構體系,其中應用最廣的是空間桿-薄壁桿系矩陣位移法。這種方法將高層結構體系視為由空間梁元、空間柱元和薄壁柱元組合而成的空間桿系結構,這是目前工程上采用最多的計算模型。

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