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通过增加板就可以实现。不幸的是,对于高层建筑首先要 解决的不仅仅是抗剪问题,还有抵抗力矩和抵抗变形问题。 高层建筑中的柱、梁、墙及板等经常需要采用特殊的结构布 置和特殊的材料,以抵抗相当高的侧向荷载以及变形。
如前所述,在高层建筑中每平方英尺建筑面积结构材料的用 量要高于低层建筑。支撑重力荷载的竖向构件,如墙、柱及 井筒,在沿建筑物整个高度方向上都应予以加强。用于抵抗 侧向荷载的材料要求更多。
对于钢筋混凝土建筑,虽着建筑物层数的增加,对材料的要 求也随着增加。应当注意的是,因混凝土材料的质量增加而
带来的建筑物自重增加,要比钢结构增加得多,而为抵抗风 荷载的能力而增加的材料用量却不是呢么多,因为混凝土自 身的重量可以抵抗倾覆力矩。不过不利的一面是混凝土建筑 自重的增加,将会加大抗震设计的难度。在地震荷载作用下, 顶部质量的增加将会使侧向荷载剧增。
无论对于混凝土结构设计,还是对于钢结构设计,下面这些 基本的原则都有助于在不需要增加太多成本的前提下增强 建筑物抵抗侧向荷载的能力。
1、 增加抗弯构件的有效宽度。由于当其他条件不变时能够 直接减小扭矩,并以宽度增量的三次幕形式减小变形,因此 这一措施非常有效。但是必须保证加宽后的竖向承重构件非 常有效地连接。
2、 在设计构件时,尽可能有效地使其加强相互作用力。例 如,可以采用具有有效应力状态的弦杆和桁架体系;也可在 墙的关键位置加置钢筋;以及最优化钢架的刚度比等措施。
3、增加最有效的抗弯构件的截面。例如,增加较低层柱以 及连接大梁的翼缘截面,将可直接减少侧向位移和增加抗弯 能力,而不会加大上层楼面的质量,否则,地震问题将更加
严重。
4、 通过设计使大部分竖向荷载,直接作用于主要的抗弯构 件。这样通过预压主要的抗倾覆构件,可以使建筑物在倾覆 拉力的作用下保持稳定。
5、 通过合理地放置实心墙体及在竖向构件中使用斜撑构件, 可以有效地抵抗每层的局部剪力。但仅仅通过竖向构件进行 抗剪是不经济的,因为使柱及梁有足够的抗弯能力,比用墙 或斜撑需要更多材料和施工工作量。
6、 每层应加设充足的水平隔板。这样就会使各种抗力构件 更好地在一起工作,而不是单独工作。
7、 在中间转换层通过大型竖向和水平构件及重楼板形成大 框架,或者采用深梁体系。
应当注意的是,所有高层建筑的本质都是地面支撑的悬臂结 构。如何合理地运用上面所提到的原则,就可以利用合理地 布置墙体、核心筒、框架、筒式结构和其他竖向结构分体系, 使建筑物取得足够的水平承载力和刚度。本文后面将对这些 原理的应用做介绍。
剪力墙结构
在能够满足其他功能需求时,高层建筑中采用剪力墙可以经 济地进行高层建筑的抗侧向荷载设计。例如,住宅楼需要 很多隔墙,如果这些隔墙都设计为实例的,那么他们可以起 到剪力墙的作用,既能抵抗侧向荷
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