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科创部论文
研究方向:工程建筑与设计(框剪结构体系)
院系:交通建筑工程学院
土木工程系
班级:10级-3班
姓名:武春阳
课题背景
我国高层建筑不断迅速发展,建筑高度不断增加,建筑的类型和功能越来越复杂,结构的体系更加多样化,这些都显示了我得到了很大的提高。我国高层的发展历史悠久,从古代时期的塔到现在的各个摩天大楼,高层在我国已经走过了两千多年的岁月。而进入90年代随着改革开放事业的不断发展,这类建筑更是迅速的发展。1996年建成的深圳帝王大厦,81层、高325m,是当时中国最高的建筑;1998年建成的上海金茂大厦,88层、高421m,是目前全国第一、亚洲第二、世界第三的摩天大楼。从我国高层建筑的发展情况来看,框剪结构是80年代到90年代才真正开始在高层建筑中得到广泛应用的。
在国外,虽然现代高层建筑的发展只有110多年的历史,但是在最近的40多年发展的极其迅猛。目前世界上最高的建筑是1996年在吉隆坡建成的石油大厦,88层、高450m。是钢与钢筋混凝土混合结构。目前最高的钢筋混凝土结构是朝鲜平壤市的柳京饭店,地面以上101层,。芝加哥的水塔广场大厦居其次,76层、高262m。
课题研究意义
高层建筑是社会生产的发展和人们生活需要的产物,是商业化、工业化和城市化的结果。在高层建筑结构设计中,除了竖向荷载外,水平荷载也是设计的主要控制因素。特别是随着房屋高度的增加,水平荷载产生的内力越来越大,会直接影响结构设计的合理性、经济性。分析水平荷载与结构体系的关系,根据建筑高度、尺寸和其他条件,选择经济而有效的结构类型和结构体系,便成为结构设计的首要问题。
高层建筑
结构体系
框架结构体系
剪力墙结构
体系
框架-剪力墙
结构体系
(框剪结构体系)
筒体结构体系
巨型(超级)
结构体系
结构
定义
优点
缺点
适用范围
框架结构
是指由梁和柱以钢接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点
框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破性应用范围
框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等
剪力墙结构
房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。
优点是侧向刚度大,在水平荷载作用下侧移小,
其缺点是剪力墙的间距有一定限制,建筑平面布置不灵活,不适合要求大空间的公共建筑,另外结构自重也较大,灵活性就差。
一般适用住宅、公寓和旅馆
框剪结构
主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点,在水平作用下呈弯剪型位移曲线,其中剪力墙为主要抗侧力构件,框架起到二级防线作用,比剪力墙体系延性好,布置灵活
由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远,当结构遭遇强烈地震时,剪力墙在其底部越过弹性变形阶段出现裂缝,剪力墙和框架之间刚度比值的变化会引起地震作用的重新分配,增加了框架的负担,使得框架的延性降低,无法有效地担当起二道防线的作用。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。