超高层规范综合
超高层混凝土结构设计规范及其应用

超高层混凝土结构设计规范及其应用一、引言超高层建筑作为城市建设的重要组成部分,其结构设计的安全性和可靠性至关重要。
混凝土结构是超高层建筑中最常见的结构形式之一,因此超高层混凝土结构设计规范的制定和应用显得尤为重要。
本文将从超高层混凝土结构设计规范的制定、应用、实例分析等方面进行探讨,以期能够对超高层混凝土结构设计规范的应用有所帮助。
二、超高层混凝土结构设计规范的制定超高层混凝土结构设计规范的制定是基于建筑结构的安全性和可靠性考虑的。
超高层建筑的结构设计规范应当符合国家有关标准和规范的要求,并且要考虑到超高层建筑的特殊性。
1. 国家有关标准和规范超高层建筑结构设计规范应当符合国家有关标准和规范的要求。
我国有关建筑结构的标准和规范主要包括《建筑抗震设计规范》、《钢结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》等。
2. 超高层建筑的特殊性超高层建筑的特殊性主要表现在以下几个方面:(1)高层建筑的自重和荷载相对较大,需要考虑结构的承载能力;(2)高层建筑的抗震性能要求较高,需要考虑结构的抗震能力;(3)高层建筑的变形控制要求较高,需要考虑结构的稳定性;(4)高层建筑的施工难度较大,需要考虑结构的施工性能。
因此,超高层混凝土结构设计规范应当充分考虑到这些特殊性,并制定相应的设计要求。
三、超高层混凝土结构设计规范的应用超高层混凝土结构设计规范的应用是建筑结构安全和可靠性的保证。
具体应用包括以下几个方面:1. 结构设计超高层混凝土结构设计规范的应用要求结构设计必须充分考虑到超高层建筑的特殊性,包括自重和荷载、抗震性能、变形控制和施工性能等方面。
同时,还要考虑到混凝土结构的特性,比如混凝土的强度、韧性、耐久性等,以确保结构的安全和可靠性。
2. 材料选择超高层混凝土结构设计规范的应用要求材料选择必须符合国家有关标准和规范的要求,并且要针对混凝土结构的特性进行选择。
比如,混凝土的强度等级、钢筋的直径和数量、预应力钢筋的应力等级等均需要符合规范要求。
超高层建筑防火规范

超高层建筑防火规范
依据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014 ),建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。
1.建筑高度大于100m的民用建筑,其楼板的耐火极限不应低于
2.00h。
2•建筑高度大于100m的民用建筑与相邻建筑的防火间距。
当符合本规范第
3.4.5条、第3.5.3条、第4.2.1条和第5.2.2条允许减小的条件时,仍不应减小。
3.建筑高度大于100m的公共建筑,应设置避难层(间)。
4.建筑高度大于100m的住宅建筑应设置避难层,避难层的设置应符合本规范第
5.5.23条有关避难层的要求。
5.建筑高度大于100m且标准层建筑面积大于2000m2的公共建筑,宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。
6•人员密集的公共建筑、建筑高度大于100m的建筑和建筑面积大于200m2的商业服务网点内应设置消防软管卷盘或轻便消防水龙。
高层住宅建筑的户内宜配置轻便消防水龙。
7•建筑内消防应急照明和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间应符合下列规定:
8.建筑高度大于100m的民用建筑,不应小于1.5h ;
9.超高层建筑外保温、外墙装饰均为A级材料。
2023年超高层建筑标准

2023年超高层建筑标准一、概述超高层建筑标准是针对建筑高度超过一定限制的建筑设计所提出的一系列规范和要求。
这些标准旨在确保超高层建筑在设计、建造和运营过程中的安全性、经济性和环保性。
本文将详细介绍2023年超高层建筑标准的各个方面。
二、高度要求超高层建筑的高度要求因国家和地区而异。
根据中国《民用建筑设计通则》规定,超高层建筑是指建筑高度大于100米的民用建筑。
在2023年的标准中,对于超高层建筑的高度要求更加严格,要求建筑高度误差不超过±10厘米。
三、结构安全超高层建筑的结构安全是至关重要的问题。
2023年标准要求超高层建筑必须进行严格的荷载计算,以确保结构的安全性。
对于建筑结构体系的选择,需要综合考虑多种因素,包括建筑高度、使用功能、荷载分布等。
同时,还需要进行抗震设计和风载设计,以抵抗地震和风力的影响。
四、抗震性能超高层建筑的抗震性能是另一个重要的安全指标。
2023年标准要求超高层建筑必须进行地震危险性分析,并采取相应的抗震措施。
对于地震高发区,需要对建筑进行专门的地震安全性评估,以确保建筑在地震中的稳定性。
五、消防安全超高层建筑的消防安全是一个关键问题。
2023年标准要求超高层建筑必须进行消防设计,包括防火分区、消防设施、疏散通道等。
同时,对于使用新型材料和技术的超高层建筑,还需要进行专门的消防安全评估,以确保在火灾发生时能够及时疏散和救援。
六、能耗控制超高层建筑的能耗控制是当前关注的焦点之一。
2023年标准要求超高层建筑必须进行能耗评估,并采取相应的节能措施。
这些措施包括采用节能设备、优化建筑围护结构、利用可再生能源等,以降低建筑在使用过程中的能源消耗。
七、环保性超高层建筑的环保性是当前社会关注的另一个重要问题。
2023年标准要求超高层建筑必须进行环境影响评估,并采取相应的环保措施。
这些措施包括减少对周围环境的影响、降低噪声和振动、采用环保材料等,以降低建筑对环境的影响。
八、经济性超高层建筑的经济性是设计建造过程中必须考虑的问题之一。
超高层建筑混凝土结构设计规范

超高层建筑混凝土结构设计规范一、引言超高层建筑是指高度在300米及以上的建筑,由于其高度较大,对其结构的设计和施工具有挑战性。
混凝土结构是超高层建筑中常用的结构形式,因此对其设计规范进行研究和制定具有重要意义。
本文将对超高层建筑混凝土结构设计规范进行详细阐述。
二、基本原则1.安全第一。
超高层建筑是人们生命财产安全的重要保障,因此其结构设计必须以安全为第一原则。
2.合理性原则。
超高层建筑混凝土结构设计必须符合工程实际,有经济合理性。
3.可靠性原则。
超高层建筑混凝土结构设计必须具有可靠性,能够满足设计寿命要求。
三、设计基本要求1.荷载。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其所承受的荷载类型、大小和作用方式,如静荷载、动荷载、风荷载、地震荷载等。
2.基础。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其基础的稳定性和承载能力,确保其能够承受建筑本身和外部荷载的作用。
3.结构布局。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其结构布局的合理性和适宜性,以确保其能够承受各种荷载的作用。
4.钢筋混凝土构件。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其钢筋混凝土构件的大小、形状、数量和布置方式,确保其能够承受荷载和变形。
5.预应力混凝土构件。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其预应力混凝土构件的预应力大小、数量和布置方式,确保其能够承受荷载和变形。
6.连接方式。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其构件之间的连接方式,确保其能够承受荷载和变形。
7.施工工艺。
超高层建筑混凝土结构设计要考虑其施工工艺的合理性和适宜性,以确保其能够安全可靠地建造。
四、设计计算基础1.荷载计算。
超高层建筑混凝土结构设计要按照规范要求进行荷载计算,包括静荷载、动荷载、地震荷载等。
2.材料性能计算。
超高层建筑混凝土结构设计要按照规范要求对混凝土、钢筋、预应力钢筋等材料的性能进行计算。
3.结构计算。
超高层建筑混凝土结构设计要按照规范要求进行结构计算,包括结构的受力分析、变形计算、稳定性分析等。
4.构件设计。
超高层建筑防火规范

超高层建筑防火规范
依据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014),建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。
1.建筑高度大于100m的民用建筑,其楼板的耐火极限不应低于
2.00h。
2.建筑高度大于100m的民用建筑与相邻建筑的防火间距。
当符合本规范第
3.4.5条、第3.5.3条、第4.2.1条和第5.2.2条允许减小的条件时,仍不应减小。
3.建筑高度大于100m的公共建筑,应设置避难层(间)。
4.建筑高度大于100m的住宅建筑应设置避难层,避难层的设置应符合本规范第
5.5.23条有关避难层的要求。
5.建筑高度大于100m且标准层建筑面积大于2000m2的公共建筑,宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。
6.人员密集的公共建筑、建筑高度大于100m的建筑和建筑面积大于200m2的商业服务网点内应设置消防软管卷盘或轻便消防水龙。
高层住宅建筑的户内宜配置轻便消防水龙。
7.建筑内消防应急照明和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间应符合下列规定:
8. 建筑高度大于100m的民用建筑,不应小于1.5h;
9.超高层建筑外保温、外墙装饰均为A级材料。
整理规范高层及超高层消防设计

高层及超高层建筑总平面布局及平面布置消防设计要求1.消防车道外侧的转弯半径不应小于15m。
2.扑救作业场地的设置应符合下列要求:(1)应设置在高层建筑扑救面一侧,场地应平整无障碍物;(2)应能够承重载重型消防车辆通行和扑救作业;(3)建筑高度50m一下的扑救作业场地尺寸不应小于15*8m,建筑高度50m以上的扑救作业场地尺寸不应小于15*15m,并应保证消防车从消防车道顺畅进入消防扑救场地;(4)场地的设置间隔距离不应超过30m;(5)扑救场地距离建筑物外外檐的最小距离不宜小于5m,且不应大于10m;(6)住宅小区消防车道宜结合人行通道设置,并采取防止民用车辆进入消防车道的措施。
3.消防控制室宜设置在首层,并应设置直通室外的安全出口;当地下层数为2层及2层以上时,可设置在负1层,并应符合如下要求:(1)应采用耐火极限不低于3小时的隔墙、耐火极限不低于2小时的楼板和甲级防火门与其他部位分隔;(2)设置在负1层消防控制室距离直通室外的疏散楼梯不应大于5m,该疏散楼梯不应与人员密集场所的疏散楼梯共用。
4.消防水泵房设置在地下的,其泵房门直通安全出口的距离不应大于5m,1且应设置醒目标识。
消防水泵房应采取防淹措施。
二、高层及超高层建筑防火分区及防火分隔消防设计要求1.儿童活动场所、娱乐场所、消防控制室、锅炉房、消防设备等用房应用耐火极限不低于3小时的隔墙和耐火极限不低于2小时的楼板与其它场所隔开,若墙上必须开门应设置甲级防火门。
2.公共建筑中使用燃气的厨房操作间应采用耐火极限不低于2小时的隔墙、耐火极限不低于2小时的楼板及甲级防火门与其它房间严格分隔。
3.开设在消防电梯前室内的其他电梯应达到消防电梯的防火要求(停靠层数、集水坑的相关要求除外)。
4.强弱电管道井应在每层楼板处采用不低于楼板耐火极限的不燃烧材料进行防火封堵,建筑高度100m以下高层建筑管道井上的检查门应为乙级防火门,建筑高度100m以上高层建筑管道井上的检查门应为甲级防火门。
5分钟让你读懂超高层建筑施工工艺标准规范标准

5分钟让你读懂超高层建筑施工工艺超高层建筑多设计为框架核心筒结构,根据高度的不同,又主要有两种:类型1:内筒为钢筋混凝土核心筒结构+外筒巨柱,巨柱与核心筒之间钢梁连接,外筒楼板为组合楼板的形式,如:广州西塔、上海环球、深圳京基100大厦、广州东塔,均为该结构形式,高度均在400米以上。
类型2:内筒为钢筋混凝土核心筒+外筒巨柱,巨柱与核心筒之间为钢筋混凝土梁连接,楼板为普通的钢筋混凝土楼板,如:重庆环球、广州高德、目前正在投标的合肥华润置地万象城的东、西塔楼。
建筑高度约在200~400米。
超高层建筑的施工涉及到建筑施工领域较多的施工技术课题,主要有以下几方面:☆选择确定合适的施工工艺流程和合理选择模板、围护架体系。
☆高强、高性能混凝土、钢管混凝土等的施工质量控制。
☆垂直运输设备的选择。
☆各专业工程的合理插入施工时间。
☆总承包方涉及的多工序、多工种交叉作业时的管理与协调。
二、工艺顺序确定类型1:前述类型1,外框结构为钢梁的结构形式,适合核心筒墙体竖向结构先行施工,楼板等水平结构滞后施工,外框钢结构及梁板滞后核心筒结构数层进行施工。
钢梁与核心筒连接采用预埋件焊接耳板的连接形式。
核心筒内梁筋需预留套筒,楼板钢筋可采用预留胡子筋的形式,局部错位、漏埋可采用植筋。
外框楼板为组合楼板。
类型1工程实例照片核心筒领先外框数层:压型钢板组合楼板:核心筒外埋件及耳板:板筋预留:如前述类型1,核心筒先行施工的优点是,能很好解决多工序交叉作业提供工作面问题。
核心筒墙体结构为第1个施工作业面内筒水平结构为第2个施工作业面钢结构柱和钢梁为第3个施工作业面外框筒组合楼板施工为第4个施工作业面外侧幕墙分段施工形成第5个施工作业面下部楼层砌筑和精装工程适时插入施工为第6个施工作业面由此,一座超高层内多道工序可以一同施工,有互相独立,互不干扰,并且提供多个施工作业面,有利于加快施工进度。
类型2:前述类型2,由于外框筒结构为钢筋混凝土结构,理论上不适合核心筒先行施工的施工工艺,理由有:(1)、外筒梁板钢筋需全部同截面断开,对结构受力性能影响较大,很难征得设计同意。
超高层混凝土结构设计规范

超高层混凝土结构设计规范一、前言超高层混凝土结构是指高度超过200米,且混凝土结构占主导地位的建筑结构。
由于其高度和复杂性,其结构设计需要更高的技术水平和更严格的规范要求。
本文将介绍超高层混凝土结构设计的规范要求,以确保其安全可靠。
二、设计基础1.设计标准超高层混凝土结构的设计应符合国家标准《建筑结构荷载规范》(GB 50009)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010)等相关标准的要求。
2.设计荷载超高层混凝土结构的设计荷载应包括永久荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。
其中,风荷载和地震荷载应根据当地的气象和地质条件进行计算。
3.基础设计超高层混凝土结构的基础设计应根据当地的地质条件和荷载要求进行设计。
基础的深度和尺寸应足够满足结构的稳定性要求。
三、结构设计1.结构类型超高层混凝土结构应采用框架结构、筒体结构、核心筒结构等结构类型。
其中,核心筒结构是目前最为常用的结构类型。
2.结构材料超高层混凝土结构的主要结构材料应为高强度混凝土和高强度钢筋。
混凝土的抗压强度应不少于C60,钢筋的抗拉强度应不少于500MPa。
3.结构设计要点(1)超高层混凝土结构应采用分区设计,分区应根据结构高度、荷载、地震等因素进行划分。
(2)结构的初始刚度应足够大,以减小结构的位移和变形。
(3)超高层混凝土结构应采用双向受力的设计理念,以提高结构的整体性能。
(4)结构的节点应采用钢筋混凝土节点或预制节点,以保证节点的刚度和耐久性。
(5)结构的构造应简洁明了,避免出现复杂的构造,以减小施工难度和成本。
四、施工要求1.施工材料超高层混凝土结构的施工材料应符合国家标准的要求,特别是需要保证混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
2.施工工艺超高层混凝土结构的施工应采用现代化的施工工艺,如模板自升、钢筋现场加工、混凝土泵送等技术手段。
3.施工质量超高层混凝土结构的施工质量应严格按照设计要求和施工标准进行控制。
特别是需要保证结构的尺寸精度、混凝土的均匀性和钢筋的位置精度。
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超高层的分析研究鉴于超高层与高层之间的造价和运营成本的差异,组织针对超高层的分析研究,具体分以下几个大类:一、超高层建筑的界定:《民用建筑设计通则》GB50352—2005 3.1.2:建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。
二、设计规范的详查及详讨:《民用建筑设计通则》GB 50352—2005 6.4.2:建筑高度超过100m 的超高层民用建筑,应设置避难层(间),《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95(2005年版):6.1.13建筑高度超过100m的公共建筑,应设置避难层(间),并应符合下列规定:6.1.13.1避难层的设置,自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间,不宜超过15层。
6.1.13.2通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开,但人员均必须经避难层方能上下。
6.1.13.3避难层的净面积应能满足设计避难人员避难的要求,并宜按5.00人/m2计算。
6.1.13.4避难层可兼作设备层,但设备管道宜集中布置。
6.1.13.5避难层应设消防电梯出口。
6.1.13.6避难层应设消防专线电话,并应设有消火栓和消防卷盘。
6.1.13.7封闭式避难层应设独立的防烟设施。
6.1.13.8避难层应设有应急广播和应急照明,其供电时间不应小于1.00h,照度不应低于1.00lx。
-------关于避难层面积要求,只规定了公共建筑的为5.00人/m2,但对于住宅没有具体规定,计算超高层住宅避难层面积时,可以按公共建筑的要求,设计中可考虑空中花园及设备层(一梯两户的布置,45层的人口计算的话需要大概32 m2的避难空间),由于有避难层(间)、核心筒,加之内部结构条件等因素,同等条件下,公摊一定会比高层的高出一些,相同建筑面积下,使用面积会略低一些。
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95(2005年版):5.3.3建筑高度不超过100m的高层建筑,其电缆井、管道井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔;建筑高度超过100m的高层建筑,应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。
-------正常做法是每层都做,所以此条款对造价没影响。
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95(2005年版):7.2.4高级旅馆、重要的办公楼、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等和建筑高度超过100m的其它高层建筑,应设消防卷盘,其用水量可不计入消防用水总量。
7.4.6.2消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定,且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m;建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m。
7.4.7.2高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。
当建筑高度不超过100m时,高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa;当建筑高度超过100m时,高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。
当高位消防水箱不能满足上述静压要求时,应设增压设施。
-------充实水柱10m跟13m的区别在于水泵的选用;静水压力0.07Mpa和0.15Mpa的区别在于屋顶消防水箱到顶层的高差,所以此条款对造价影响很小。
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95(2005年版):7.6.1建筑高度超过100m的高层建筑及其裙房,除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外,均应设自动喷水灭火系统。
-------该条款规定超高层建筑的户门必须为防火门,且前室及裙房要做自动喷水灭火系统。
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95(2005年版):8.2.1除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外,靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室,宜采用自然排烟方式。
(建筑内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室都是建筑着火时最重要的疏散通道,一旦采用的自然排烟方式其效果受到影响时,对整个建筑的人员将受到严重威胁。
对超过50m的一类建筑和超过1OOm的其它高层建筑不应采用这种自然排烟措施) -------该条款规定超高层住宅的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室必须采用机械排烟。
《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98: 3.1.1火灾自动报警系统的保护对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级,并宜符合表3.1.1的规定。
(建筑高度超过100m的高层民用建筑…..特级) -------该条款规定超高层住宅的火灾报警控制器和火灾探测器的要求级别为最高级。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002:4.6.6高度超过150m 的高层建筑结构应具有良好的使用条件,满足舒适度要求,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度αmax不应超过表4.6.6的限值。
必要时,可通过专门风洞试验结果计算确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度αmax,且不应超过表4.6.6的限值-------该条款规定高度超过150m的高层建筑的舒适性要求,对于150m以下的高层建筑,只要满足规范要求就能满足舒适性的要求,(150m的剪力墙结构的建筑顶部位移不会超过150mm,)。
三、施工难度、成本分析,施工周期的长短:100m和150m建筑的施工难度对于有经验的特级施工企业来说没什么区别,施工时垂直运输的成本会有所增加,如果用滑动脚手架,则脚手架的每平方成本会有所下降,总的来说100m和150m建筑施工成本变化很少;施工周期会按比例相应的有所拉长,由于垂直运输的时间加长,到顶部几层施工的时间相应的会加长1~2天。
四、总体造价与分析:相对高层住宅而言,超高层住宅设计复杂,对项目设计及管理水平要求严格,因此设计、工程顾问及监理费用可能增加;配套设施建设费或会因建筑物层数不同而收费基准有异。
超高层住宅造价增加主要体现在以下四个方面:项目整体设计与建筑标准;基础及结构;屋面及外立面;机电。
根据表示,假设开发商开发一座30层的毛坯房一般造价约2,200元/平方米,如设计为50层超高建筑,经过下列简单测算,其额外造价约:330-545元/平方米,造价增幅约为15%-24%,该数据与我司调研的数据相差不大(120m 的超高层比100m的高层造价大约高300元/平方米,140m的超高层比100m的高层造价大约高500元/平方米)。
成本的增加势必使得开发物业销售价格上扬,同时也使得项目开发获取得利润率降低,所以,在开发成本和销售价格不可控的情况下,缩短超高层住宅物业的开发销售周期是保证利润率的一个关键。
五、使用及运营成本的分析:高层与超高层风压会有一定的区别,但差别不大,从现行的规范看来对高层与超高层(150m以下)的玻璃窗的要求没什么区别,电梯运行不会有差别(速度更快);物业管理费以及各种公摊的费用不会有很明显的增加(是指分到每户的费用,因为总费用是增加了,但分摊的户数多了),甲方在销售期间维持未满入住率时各栋建筑的运营费用会增加,但不会太明显,电费会是最大的增长点,其他的费用相对会少点;高层住宅也会有这个问题。
六、分期施工对场地的要求很低,现在施工技术已经很先进,这方面可以不考虑,费用也不会有明显的增加,至于后期施工对前期住户的影响是不可避免的,在已有总体规划的前提下,怎么样做会把这种影响降到最低才是我们要努力的。
伸臂桁架和腰桁架加强层设计小结在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移,它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力,从而增加框架承担的倾覆力矩,同时减小了内核心筒的倾覆力矩。
它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度,减小结构侧移动,一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。
对于框架核心筒结构,设置伸臂桁架后减小侧移显著,而对于筒中筒结构而言,减小侧移的效果很小。
在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化,因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的,但是不如伸臂有效。
在框架核心筒结构中,视外框柱的数量和布置方式,可以设置腰桁架,也可以不设置;由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后,因而在筒中筒结构中,腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。
结构可以根据具体情况,仅设置一种或者同时设置以上两种构件,设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。
设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。
因此,在结构抗风设计中,采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好,它可以采用刚度大的加强层,以形成较大的抗侧刚度。
而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免加强层范围出现过大的刚度突变。
沿高度可以布置一个楼层(一道)或多个楼层(多道)的伸臂桁架和腰桁架。
研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显。
伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,研究表明,当沿高度仅设置一道伸臂桁架时,可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好,而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好;设置两道伸臂桁架时,其中一道可设置在0.7H高度处,另一道大约设置在0.5H处。
一般的高层结构设计中,伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析,以研究其最有效和最适合具体结构的位置。
筒中筒结构中腰桁架的设置则要视减小剪力滞后的效果而定。
由于具体结构的类型和建筑布置的不同,结构的加强层一般宜与高层建筑的设备层和避难层统一,但是应强调建筑机电和结构的合作优化,包括加强层的位置,数量等。
从具体的技术层面上讲,伸臂桁架和腰桁架的刚度不宜太大,如果采用整层楼高的钢筋混凝土实腹大梁,不仅刚度突变过大,而且与它相连的上下层框架柱将非常不利,这些柱子容易出现塑性铰及裂缝,甚至破坏,呈“强梁弱柱”的不利抗震概念。
因此,伸臂桁架、腰桁架均宜采用桁架结构,其中钢结构施工方便,优于钢骨混凝土桁架。
由于抗震结构中设置加强层,具有不利的效应,加强层的刚度远大于其他楼层,并出现内力突变,因此应提高加强层以及与加强层相邻的竖向构件的抗震性能。
一般情况下,加强层及上下相邻层中混凝土构件的抗震构造措施应提高一级采用,特一级时可不再提高。
伸臂桁架的上下弦是桁架的重要构件,必然有拉伸和压缩变形,有时又楼板刚好处于同一标高,因此若按照楼板无限刚的假定进行计算,则应将伸臂桁架单独开来,以便释放上下弦的拉伸和压缩变形,或者计算的时候楼板采用弹性膜假定,实际设计中一般在加强层均需要根据具体情况提出不同的构造措施和计算假定。