超限設計高層建筑結構論文范文
1高層建筑結構超限設計與普通高層建筑的區別
一是層數和高度的增加，豎向荷載也不斷加大，墻、柱結構面積也隨之相應的增加。
二是由于高度的增加，超限結構的水平荷載急劇增長(cháng)，風(fēng)力隨著(zhù)各層作用點(diǎn)高度的增加而不斷加大，重力荷載代表值、各層作用點(diǎn)高度及構件截面剛度也會(huì )導致地震作用的加大，結構受力的主要思想因素來(lái)自于水平荷載。
三是隨著(zhù)高層建筑層數的增加，所累加的效應也會(huì )越來(lái)越明顯。而且在這其中還會(huì )由于壓縮變形差而導致節點(diǎn)附加彎矩、傾覆彎矩所產(chǎn)生附加軸力，這也是超限結構設計時(shí)不可忽視的重要因素。
四是層數的增加，導致需要調整的系數也加大，構件內力變形、位移值和位移比的控制難度都會(huì )有所增加，從而需要對其抗震等級進(jìn)行提高。
2高層建筑結構超限設計的主體因素
2.1基于性能的抗震設計能否滿(mǎn)足抗震性能目標
在高層建筑結構抗震設計中，通常分為小震、中震和大震作用下的抗震設計，計算分析方法也具有一定的`區別。通常利用振型分解反應法或是彈性動(dòng)力時(shí)程法來(lái)對小震作用進(jìn)行計算分析；而中震則利用彈性計算和結構構件屈服判斷分析法來(lái)對其抗震性能進(jìn)行計算；在大震設計時(shí)，則利用靜力彈塑性一Pushover推覆分析及動(dòng)力彈塑性來(lái)對進(jìn)行計算。利用這些計算方法可以有效的對各階段所要實(shí)現的抗震目標進(jìn)行判斷，確保結構的安全性。
2.2考慮可能的風(fēng)載作用控制并驗算風(fēng)作用下舒適度
通常情況下在對抗震超限審查項目中并不包括風(fēng)荷載作用。但對于高層超限結構工程來(lái)講，由于其高度與正常高層建筑的高度超出較多，這就會(huì )導致風(fēng)起到較大的控制作用。所以需要在高層超限結構中對風(fēng)載進(jìn)行必要的分析。在具體分析過(guò)程中，需要通過(guò)風(fēng)洞試驗的數據對超高層建筑受相鄰超高層建筑物風(fēng)擾的影響進(jìn)行分析，根據其橫風(fēng)作用的大小來(lái)采取必要的控制措施。在對橫風(fēng)和順風(fēng)作用進(jìn)行超限計算時(shí)，需要將兩個(gè)方向的風(fēng)壓值都要與放大系數1.3相乘，從而計算出相應的位移和強度，從而進(jìn)一步對可能起控制的橫向風(fēng)作用進(jìn)行有效控制，確保在風(fēng)作用下高層超限結構設計的最佳舒適度。
2.3根據高層超限結構構件和剛度需求分析溫差效應
目前高層結構采用的都為豎向構件筒體，樁截面和剛度都較大，這就導致就會(huì )導致在混凝土澆筑過(guò)程中樓蓋梁板在水平方向上溫差變形會(huì )有較大的約束力產(chǎn)生。從而導致相應約束力產(chǎn)生，即水平溫差效應。所以在實(shí)際設計過(guò)程中需要對混凝土終凝時(shí)的溫度差值所可能對結構帶來(lái)的附加內力影響進(jìn)行充分的考慮。
2.4針對超限分析要考慮混凝土徐變收縮對結構的影響
混凝土自身固徐變收縮的特性，但鋼結構則不存在這個(gè)問(wèn)題，但當混凝土附著(zhù)在鋼結構上時(shí)，隨著(zhù)時(shí)間的持續，則會(huì )導致徐變變形的發(fā)生。同時(shí)作為超限高層建筑，由于其豎向構件高度較大，這就會(huì )導致其徐變變形累計數量較大，而且同時(shí)還會(huì )有收縮變形發(fā)生，在這兩種疊加變形的作用下，會(huì )導致超高層建筑豎向構件后期的塑性變形達到較大的一個(gè)量級，導致其超出荷載直接發(fā)生彈性變形，從而對部分結構構件或是非結構構件帶來(lái)較大的影響。所以在實(shí)際設計過(guò)程中，需要對這種徐變收縮進(jìn)行量化分析，對其可能導致的不利影響進(jìn)行評估，根據分析的結果來(lái)對是否需要采用相應的對策進(jìn)行判斷，確保超限高層建筑的質(zhì)量。
3高層建筑結構超限設計中主體問(wèn)題的解決措施
對于超限高層建筑，其對于抗震性能進(jìn)行設計時(shí)，需要采用科學(xué)合理的設計方法從而對高層建筑結構在大、中、小三個(gè)地震級別的抗震性能進(jìn)行具體的分析和判斷，對于豎向荷載及風(fēng)載的作用，則需要在設計和計算時(shí)確保所選擇的方法的規范性。從而有效的確保結構構件的彈性，確保其在小需作用下結構具有良好的彈性和完好性，不會(huì )有損傷發(fā)生，使結構在小震中具有較好的抗震性能。
在對中震作用下結構的彈性進(jìn)行計算時(shí)，需要利用地震反應譜曲線(xiàn)來(lái)對中震彈性進(jìn)行計算，由于需要在計算中對各項系數進(jìn)行確定，所以可以將荷載、材料及城市承載力調整等各項系數都取1.0為準，而在計算過(guò)程中可以不對地震作用下內力放大調整進(jìn)行考慮，其標準值可以根據材料的強度來(lái)進(jìn)行選取，以構件地震作用組合效應小于強度標準值計算的抗震承載力為標準，在這種情況下，則可以做到中震作用下，高層超限結構具有良好的不屈服性，具有較好的抗震性能。
豎向構件及與外框柱及內筒剪力墻面內相交的主要框架梁均不出現屈服，梁均不出現受剪屈服，在小震及屈服判別地震作用1時(shí)，所有梁不出現受彎屈服；在判別地震作用2及中震時(shí)，核心筒連梁僅出現程度較輕的屈服（主要表現為面筋配筋率略>2.5%），可判斷為輕微的損傷；另，右側的邊框架梁在中震下也出現輕微屈服，經(jīng)將梁寬度適當加大后，即可滿(mǎn)足該梁中震不屈服。
實(shí)際設計時(shí)，將按小震和中震兩者的較大值對構件進(jìn)行配筋，這樣則能實(shí)現中震作用下結構“重要構件不屈服，其他構件部分允許受彎屈服，可修復使用”的第二階段抗震性能水準。對大震作用，則可以采用相應軟件對結構進(jìn)行靜力彈塑性分析（Pushover）及用接口程序BEPTA進(jìn)行模型的前處理和準備工作后通過(guò)分析軟件對結構進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析。按彈塑性程序計算所反映的塑性發(fā)展程度來(lái)對構件以至整個(gè)結構進(jìn)行相應的性能評價(jià)。高層建筑超限結構設計，為了確保其安全性，在對其抗震進(jìn)行超限審查時(shí)，還需要通過(guò)對風(fēng)載、溫差和混凝土徐變收縮可能帶來(lái)的影響進(jìn)行深入的分析，確保真正實(shí)施高層超限結構時(shí)其性能能夠得到有效的保障。
4結束語(yǔ)
高層建設超限結構設計，在設計過(guò)程中除了利用軟件和模擬分析外，還需要對主體結構需要承受的荷載、風(fēng)載和地震等作用進(jìn)行綜合考慮，對混凝土徐變收縮可能帶來(lái)的諸多影響因素進(jìn)行計算，從而更好的確保高層超限結構設計的質(zhì)量。
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