高层建筑结构分析与设计(最新)
高层建筑结构设计分析
高层建筑结构设计分析高层建筑的出现给城市的发展带来了很大的变化，也为人们提供了更多的居住和工作空间。
然而，高层建筑的设计与普通建筑相比，存在着更多的挑战与需要解决的问题。
本文将对高层建筑结构设计进行分析，并探讨一些常见的设计策略和技术手段。
首先，高层建筑的结构设计需要承担更大的重量和抗震能力。
高层建筑的自重和承载的人员、设备、家具等物体的重量很大，因此结构设计必须考虑这些额外的负荷。
同时，地震是高层建筑面临的严重危险之一，因此结构设计也必须具备较强的抗震性能。
通过使用钢筋混凝土、钢结构等高强度材料和合理的结构形式，可以增加高层建筑的抗震能力。
同时，采用隔震装置、防震减灾技术等措施，可以有效降低地震对高层建筑造成的破坏。
其次，高层建筑的结构设计还需要考虑供水、供电、通风等方面的问题。
由于高层建筑层数较多，供水和供电设备需要覆盖整个建筑，因此需要进行合理的布置和规划。
通风系统也需要考虑建筑的高度和人员密度，以保证良好的通风效果和舒适的室内环境。
另外，高层建筑的结构设计还需要满足节能和可持续发展的要求。
高层建筑的能耗往往较高，因此需要采用节能的设计和技术手段。
例如，可以使用双层玻璃窗和外墙保温材料，提高建筑的隔热性能。
同时，可以利用太阳能、风能等可再生能源，减少对传统能源的依赖。
此外，还可以在建筑设计中考虑雨水收集、废物回收等环保措施，实现建筑的可持续发展。
此外，高层建筑的结构设计还需要兼顾美观和实用性。
作为城市的地标建筑，高层建筑往往具有独特的外观和形象。
因此，结构设计不仅要满足建筑的功能和安全要求，还要考虑建筑的美观性和视觉效果。
通过灵活的立面设计、创新的结构形式和材料应用，可以营造出独特的建筑形象，提升城市的形象和品位。
综上所述，高层建筑的结构设计需要兼顾重量承载、抗震能力、供水供电通风等多个方面的问题。
通过采用合理的结构形式、高强度材料和先进的技术手段，可以提高高层建筑的抗震性能和节能性能。
同时，结构设计还需要考虑建筑的美观性和实用性，以创造出独特的城市地标建筑。
建筑中的高层结构设计和分析方法
建筑中的高层结构设计和分析方法随着城市化进程的加速，高层建筑的数量不断增加，高层建筑的结构设计和分析成为了建筑领域中的重要课题。
高层建筑由于其建筑高度大、结构复杂，一旦发生事故后果严重，因此在高层建筑的结构设计和分析过程中应该非常谨慎，采用科学的方法。
本文将介绍建筑中的高层结构设计和分析方法。
1、高层建筑的结构特点高层建筑的结构设计和分析的前提是了解高层建筑的结构特点。
高层建筑的结构可分为两个部分：主体结构和外围结构。
主体结构为承受水平和竖直荷载的主要力学结构，外围结构承受风压和同心力的主要结构。
首先是高层建筑的主体结构。
高层建筑主体结构的最大特点是其高度大，楼体承受复杂多变的自重和外界荷载。
高层建筑主体结构索要承受水平和垂直荷载，如地震、风荷载等。
因此高层建筑主体结构设计应特别注意抗震抗风等问题。
其次，是高层建筑的外围结构。
高层建筑的外围结构主要是承受风压和同心力的主要结构，同时具有良好的隔热保温、防水、防火等能力。
通常，高层建筑外围结构的形式比较丰富，如幕墙、空气层、标准节、剪力墙等。
因此，高层建筑的外围结构设计应该结合建筑的整体风格、使用功能等要素进行综合考虑。
2、高层建筑的结构设计方法高层建筑的结构设计方法有多种，包括传统经验法、试验模拟法、强度设计法和有限元分析法等。
先说传统经验法。
传统经验法是传统建筑价值传承的重要方式之一。
在传统建筑的设计中，主要以工匠传统经验和流传下来的规范方法为主要参考，如普通钢筋混凝土、框架吊顶结构等。
传统经验法方便快捷，但不足之处是不能满足复杂高层建筑设计的需求。
试验模拟法通常使用电子计算机在综合考虑一些设计因素的条件下，通过模拟实验得出模型的力学行为和应力分布。
因此试验模拟法不依赖于任何具体结构，并且实现了全球优化设计，从而使得设计更加优化，更加科学。
强度设计法是一种经典的设计方法，是建筑领域的主流设计方法之一。
强度设计法适用于结构计算较为简单的建筑，强调结构的强度和刚度，是保证结构安全的必要手段。
高层建筑的结构分析与设计
高层建筑的结构分析与设计高层建筑的结构分析与设计是一个复杂而关键的过程。
在这篇文章中，我们将探讨高层建筑的结构特点、分析方法以及设计原则。
我们旨在帮助读者了解高层建筑结构的重要性，以及如何在设计过程中充分考虑各种因素。
一、高层建筑的结构特点高层建筑相对于低层建筑具有以下几个特点：1. 水平荷载：高层建筑由于其较大的高度和风压，要承受水平荷载的影响。
这包括风荷载和地震荷载。
2. 竖向荷载：高层建筑需要承受来自自身重量、室内设备、楼层活载以及其他荷载的作用。
3. 地基条件：高层建筑的地基条件对其结构的承载能力有重要影响。
因此，在设计过程中需要充分考虑地基承载性和地质条件。
4. 结构材料的选择：高层建筑的结构材料需要具备足够的强度和刚度，以满足建筑的要求，并且要考虑周期性维护。
二、高层建筑的结构分析方法在高层建筑的结构分析过程中，常用的方法有：1. 有限元分析：通过将结构离散为一个个有限元，利用数值计算方法来模拟结构的应力、变形和动力响应。
2. 非线性分析：考虑结构的非线性特性，如材料的非弹性、刚度的非线性、连接的非线性等。
3. 动力分析：通过模拟结构在地震或风荷载下的响应，评估结构的抗震性能和安全性。
4. 稳定性分析：考虑结构的整体稳定性，以防止结构失稳。
三、高层建筑的设计原则在高层建筑的设计过程中，应遵循以下几个原则：1. 安全性：高层建筑的结构设计必须能够确保建筑在极端情况下的安全性，如地震、风灾等。
2. 经济性：设计师应在保证结构安全的前提下，尽量减少材料的使用量，提高结构的经济性。
3. 可持续性：高层建筑的结构设计应充分考虑建筑物的使用寿命和环境保护，以减少资源浪费和环境影响。
4. 美观性：高层建筑的结构设计应与建筑的外观和功能相协调，提高建筑的整体美观性。
结论高层建筑的结构分析与设计是一个复杂而重要的过程。
设计师需要充分考虑高层建筑的结构特点，采用适当的分析方法，并遵循相应的设计原则。
只有如此，才能确保高层建筑的结构安全、经济、可持续和美观。
高层建筑结构的分析与设计
高层建筑结构的分析与设计章节一：介绍随着都市化的持续发展和人口的增加，高层建筑的需求越来越高。
高层建筑是一种特殊的建筑类型，具有较大的高度，采用钢结构或混凝土框架结构，能够承受强大的水平荷载和垂直荷载。
高层建筑结构的分析与设计是高层建筑建设的核心环节，其安全性和性能直接关系到高层建筑的生命安全和经济效益。
本文将从高层建筑分析与设计的理论基础、结构设计要素和实施过程三个方面进行探究。
章节二：理论基础高层建筑结构的分析与设计是一门高度技术性的学科，要求掌握深厚的理论基础。
这些理论包括：材料力学、结构力学、力学、结构系统等。
其中，材料力学是高层建筑结构设计的基础。
高层建筑结构所用的材料通常包括钢材、混凝土等。
在设计高层建筑时，需要了解这些材料的强度、刚度、延展性等性能，考虑到材料的内部力学行为，以选择合适的材料。
同时还需了解各种材料的物理和化学性质，以此确定材料的使用条件和寿命。
结构力学是高层建筑结构设计的另一重要理论基础。
在高层建筑设计中，我们要考虑内部和外部力的阻力。
这些力包括重力、风力和地震力。
设计者必须根据材料和结构的强度和刚度，考虑各种荷载的作用，以提高建筑的耐久性和安全性。
力学和结构系统是其他基本理论。
在高层建筑结构设计中，我们关注的是不同的结构系统及其特点，以及结构系统在各种荷载下的响应。
章节三：结构设计要素1.暴风动力学：高层建筑是采用框架结构或骨架结构进行支撑的，其抵抗裂缝和破坏的能力十分重要。
设计者必须考虑到因不同器材，在不同风区和风速下产生的振动和变形，采用各种手段抵抗自然力的作用。
2.地震动力学：高层建筑在地震中的性能是另一个要素，这里需要了解地图、地表状况、结构、质量、地震作用方向等因素，以便采用合适的结构系统及地震保护措施，减轻地震对高层建筑的影响。
3.钢结构计算：钢结构是高层建筑中常用的结构类型，钢结构的设计与材料的强度和刚度密切相关。
在高层建筑中，钢结构需要考虑负荷、弯曲、扭转等因素，以达到高强度、高刚度和高抗震性等要求。
高层建筑的结构分析与设计
高层建筑的结构分析与设计2020年，世界上的各大城市越来越多地拔地而起高层建筑。
这些壮丽的建筑物具有独特的外观、先进的技术和创新的设计。
然而，在这些闪耀的外表背后，隐藏着什么？高层建筑的结构分析与设计是如何实现的呢？高层建筑的结构设计是非常重要的，它必须能够承受各种自然力的挑战，例如：风力、地震力以及自身重力。
为了确保建筑的安全稳固，结构工程师借助计算机模拟和现代结构分析工具进行设计和分析。
首先，结构工程师需要进行建筑物的初步设计。
这包括确定建筑物的高度、外观和用途。
建筑的高度和形状对结构设计至关重要。
较高的建筑需要更强的支撑结构，而不规则的形状可能导致压力集中，因此需要特殊的设计方法。
其次，结构工程师使用计算机模拟软件进行预测和分析。
他们使用有限元分析软件，将建筑物模型分割成许多小的部分，并为每个部分建立数学模型。
然后，他们通过应用各种力、约束和边界条件来模拟建筑物所处的环境。
例如，在考虑风力的影响时，结构工程师会在模型中应用风荷载，并分析建筑物的反应。
他们会检查建筑物的摇摆程度、振动频率以及是否满足建筑物振动的舒适性和安全性标准。
据说，为了减小高楼摇晃，设计者在高楼的顶部一般会放置大型的振动器，用来吸收和减小外部力的影响，以保证居民的生活质量和建筑的安全。
此外，结构工程师还需要考虑地震力的影响。
地震是一种强大的自然力量，可以对建筑物造成严重的破坏。
为了确保建筑物在地震中的安全性，工程师会进行地震分析和反应谱分析。
他们使用历史地震数据来预测地震力，并将其应用于建筑物模型。
通过模拟和分析，他们可以获得建筑物在地震中的振动形态、受力情况以及可能发生的破坏。
除了自然力，结构工程师还必须考虑建筑物的自身重力。
高层建筑往往非常重，因此需要一个强大的支撑系统来承受这种重压。
工程师使用结构模型和荷载分析来确定支撑结构和强度。
他们考虑材料的属性，如抗拉强度、抗压强度和刚度。
通过计算和模拟，他们能够设计出合理的支撑结构，以保持建筑物的稳定性和耐久性。
高层房屋建筑结构设计分析(全文)
高层房屋建筑结构设计分析(全文)范本1：一、引言本文档旨在对高层房屋建筑结构设计进行分析和说明，为相关建筑项目的设计和施工提供全面的指导。
本文档包括以下几个章节的内容。
二、项目概述本章节介绍高层房屋建筑结构设计项目的背景和目标，并概述设计的要求和约束条件。
三、设计原理本章节详细阐述高层房屋建筑结构设计中的原理和方法。
包括结构选择、荷载计算、变形控制等方面的内容。
四、材料选择和使用本章节主要介绍高层房屋建筑结构设计中使用的材料的选择原则和使用方法。
包括钢材、混凝土等常用材料的选取和性能要求。
五、结构设计计算本章节详细说明高层房屋建筑结构设计计算的步骤和方法。
涵盖结构分析、强度计算、稳定性分析等方面的内容。
六、施工方式与技术要求本章节概述了高层房屋建筑结构设计施工的方式和技术要求。
包括施工过程的控制和质量要求。
七、工程实例分析本章节了一些高层房屋建筑结构设计的工程实例，并对实例进行分析和总结。
为读者提供实际案例和操作参考。
八、结论本章节对整个文档进行总结和归纳，指出高层房屋建筑结构设计的关键点和需要注意的问题。
本文档涉及附件：1. 高层房屋建筑结构设计的相关资料和图纸。
2. 实例分析的工程案例。
本文所涉及的法律名词及注释：1. 建筑法：是指规定了建筑行业中涉及的法律法规。
2. 施工合同：是指建筑工程中委托方与承包方之间签订的合同。
范本2：一、背景介绍本文档旨在对高层房屋建筑结构设计进行深入的分析和讨论，为相关建筑项目的成功实施提供全面的指导和支持。
本文档包括以下几个章节的内容，每个章节都进行了详细的细化。
二、项目目标和要求本章节详细描述高层房屋建筑结构设计项目的目标和要求，包括建筑的功能性需求、安全性要求、耐久性要求等多个方面。
三、结构设计原理和方法本章节对高层房屋建筑结构设计中的原理和方法进行了详细的阐述和说明，包括结构选择的考虑因素、荷载计算的方法、变形控制的策略等。
四、材料选择和使用本章节介绍高层房屋建筑结构设计中常用的材料的选择原则和使用方法，包括钢材、混凝土等材料的性能要求、施工工艺等。
高层建筑结构分析与设计
高层建筑结构分析与设计高层建筑的崛起，标志着人类对于城市空间的垂直拓展和空间利用的探索。
而高层建筑的结构分析与设计则是实现这一目标的关键。
本文将从不同角度探讨高层建筑结构分析与设计的重要性，同时介绍一些主要的方法和工具。
首先，高层建筑的结构分析与设计对于建筑的稳定性和安全性至关重要。
由于高层建筑所受到的地震、风荷载和自重等力的作用更为复杂和强大，因此其结构必须经过精密的分析和设计，以确保其能够承受这些力的作用。
结构的稳定性是保障建筑安全的基石，因此高层建筑的结构分析和设计必须十分严谨和细致。
其次，高层建筑的结构分析与设计对于建筑的经济性和效益也有重要影响。
在设计高层建筑时，结构的复杂性和成本往往成为设计师需要面对的重要问题。
通过有效的结构分析和设计，可以寻找到最经济、最合理的结构方案，从而提高建筑的效益。
例如，采用适当的结构形式、优化梁柱布置和合理的材料选择等方法，可以有效降低建设成本和材料浪费。
然而，高层建筑的结构分析与设计并非一项轻而易举的任务。
其复杂性和困难性使得必须借助先进的技术和工具才能胜任。
其中，计算机辅助工程分析软件成为高层建筑结构分析与设计中不可或缺的一部分。
这些软件能够通过建立三维数字模型和实施力学分析，准确地模拟不同力的作用，并将这些分析结果作为设计的依据。
此外，近年来，结构分析与设计领域还涌现出了建筑信息模型（BIM）技术，该技术以三维模型为基础，实现了结构、建筑设备和施工等多个方面的集成和协同，大大提高了设计效率和精度。
除了技术工具，人类的经验和智慧也是高层建筑结构分析与设计中不可或缺的一部分。
通过研究历史上的高层建筑案例和进行实验模拟，结构工程师可以积累经验和总结规律，从而提高对于不同结构状况下受力分析和设计的理解。
同时，结构工程师还需要关注创新的设计理念和方法，以应对日益复杂的高层建筑设计需求。
例如，采用等效静力法、动力时程分析和有限元法等先进分析方法，能够更准确地预测高层建筑的反应，并引导设计的改进和优化。
高层建筑的结构设计与分析
高层建筑的结构设计与分析高层建筑作为现代城市中的标志性建筑物，其结构设计与分析显得尤为重要。
一方面，高层建筑必须能够支撑其自身的重量，同时还要能够承受地震、风力等外部力量的冲击；另一方面，高层建筑的结构设计必须考虑到人员安全、使用寿命以及建筑的美观性。
因此，高层建筑的结构设计与分析需要综合考虑多种因素，下面将从力学、材料和结构形式等多个角度进行论述。
首先，高层建筑的结构设计与分析需要运用力学知识。
力学原理是分析高层建筑受力情况的基础。
在设计过程中，建筑师需要对高层建筑的荷载进行全面而准确的估算。
例如，建筑的自重、人员活动等都会产生荷载，而地震、风力等外部力量也对建筑物产生作用。
结构设计师需要根据建筑物所在地的地震烈度、风压参数等数据，结合建筑物的高度、质量等因素进行分析，并选择合适的结构形式和材料，以确保建筑物的稳定性和安全性。
其次，高层建筑的结构设计与分析需要考虑材料的选择与应用。
高层建筑所使用的材料必须具备足够的强度、刚度和稳定性，以承载建筑本身以及外部力量的影响。
普遍采用的材料有钢筋混凝土、钢结构和预应力混凝土等。
其中，钢结构的轻巧性和可塑性使得其在高层建筑中得到广泛应用，而预应力混凝土则通过提前施加应力来增加构件的抗弯强度。
在材料的选择与应用过程中，还需要考虑其可持续性和环境友好性，以满足现代社会对建筑可持续发展的要求。
另外，高层建筑的结构设计与分析还需要综合考虑结构形式与美观性。
高层建筑的结构形式主要有框架结构、剪力墙结构和桁架结构等。
不同的结构形式对荷载分布、刚度和抗震能力等有着不同的要求。
同时，高层建筑的美观性也是考虑因素之一。
建筑师需要在保证结构安全的前提下，通过合理的设计手法使建筑物在外观上具有独特而美观的特点。
例如，采用几何造型或曲线设计，以增强建筑的视觉冲击力和艺术感。
综上所述，高层建筑的结构设计与分析是一个综合性的工程，在设计过程中需要运用力学知识进行合理的力学分析，合适的材料选择与应用以及考虑到结构形式与美观性的综合因素。
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高层建筑结构分析与设计（最新）1、引言自1885年美国兴建第一幢高层建筑——芝加哥保险公司大楼(10层,55m)以来,高层建筑的发展很快,从20世纪初至1979年,全世界建成200m以上的高层建筑有50幢以上,其中大部分建筑在美国。
其中着名的有1972年建造的纽约世界贸易中心大厦(110层,417m, 415m),1974年建造的美国芝加哥西尔斯大厦(SearsTower,110层,4 43m)。
2、高层建筑结构设计特点(1)水平荷载成为决定因素。
一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
(2)轴向变形不容忽视。
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
(3)侧移成为控制指标。
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。
随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
(4)结构延性是重要设计指标。
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。
为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
3、高层建筑的结构体系(1)框架-剪力墙体系。
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。
在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。
剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显着降低且内力沿竖向的分布趋于均匀,所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
(2)剪力墙体系。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
(3)筒体体系。
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体-框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
4、高层建筑结构分析4.1高层建筑结构分析的基本假定高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。
要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。
各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。
下面是常见的一些基本假定:(1)弹性假定。
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。
在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。
但是在遭受地震或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段。
此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
(2)小变形假定。
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。
但有不少人对几何非线性问题(P-Δ效应)进行了一些研究。
一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时,P-Δ效应的影响就不能忽视了。
(3)刚性楼板假定。
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。
这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法。
并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。
一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。
但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。
特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。
可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
(4)计算图形的假定。
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:(1)一维协同分析。
按一维协同分析时,只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。
在水平力作用下,将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。
根据刚性楼板假定,同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等,由此即可建立一维协同的基本方程。
在扭矩作用下,则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。
一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
(2)二维协同分析。
二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构,但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。
纵横两方向的抗侧力构件共同工作,同时计算;扭矩与水平力同时计算。
在引入刚性楼板假定后,每层楼板有三个自由度u,v,θ(当考虑楼板翘曲是有四个自由度),楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。
剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程,用矩阵位移法求解。
二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
(3)三维空间分析。
二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调(竖向位移和转角的协调),而且,忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。
三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。
4.2高层建筑结构静力分析方法(1)框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,大都采用连梁连续化假定。
由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件,可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。
由于采用的未知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。
框架-剪力墙的机算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
(2)剪力墙结构剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。
单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。
不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。
此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。
但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
(3)筒体结构筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。
一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。
具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。
这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。
具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。
比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆-薄壁杆系矩阵位移法。
这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构。
空间梁柱每端节点有6个自由度。
核心筒或剪力墙的墙肢采用符拉索夫薄壁杆件理论分析,每端节点有7个自由度,比空间杆增加一个翘曲自由度,对应的内力是双弯矩。
三维空间分析精度较高,但它的未知量较多,计算量较大,在不引入其它假定时,每一楼层的总自由度数为6Nc+7Nw(Nc、Nw为柱及墙肢数目)。
通常均引入刚性楼板假定,并假定同一楼面上各薄壁柱的翘曲角相等,这样每一楼层总自由度数降为3(Nc+Nw)+4,这是目前工程上采用最多的计算模型。
5、结论随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式,材料,力学分析模型都将日趋复杂多元,为了革新高层建筑,体现其魅力,追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。