水平側(cè)向力基本信息

中文名 水平側(cè)向力 外文名 shuipingcexiangli
λ 水平側(cè)向力系數(shù)

為了考慮層間剛度對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)非線性靜力分析結(jié)果的影響,提出了建筑結(jié)構(gòu)考慮剛度變化的水平側(cè)向力分布計(jì)算方法。在總結(jié)幾種常見水平側(cè)向力分布形式、分析單自由度體系運(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)上,給出了單自由度、多自由度體系水平地震力與層間剛度的關(guān)系,提出了改進(jìn)的水平側(cè)向力分布形式。算例計(jì)算表明,可以找到多種側(cè)向剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層,得到的樓層側(cè)移和層間位移角與時(shí)程分析結(jié)果符合較好。

水平側(cè)向力均勻分布

該方法認(rèn)為沿建筑物高度側(cè)向力均勻分布,每一層的側(cè)向力和該層的質(zhì)量成正比。每一層的水平側(cè)向力Fi可由下式計(jì)算:

Fi=αWi,式中,α為比例系數(shù),Wi為第i樓層的重力荷載代表值。

水平側(cè)向力均勻分布形式過于簡(jiǎn)單,只考慮了樓層質(zhì)量對(duì)地震作用的影響,而沒有考慮結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度以及振型等參數(shù)對(duì)非線性分析結(jié)果的影響,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)反應(yīng)有較大的差異。

水平側(cè)向力MMC 法分布

E· kalkan和S·K· Kunnath考慮振型的影響,提出了MMC水平側(cè)向力分布形式:

Fj=∑αnΓnnSa (ζn ,Tn )

式中,αn為修正系數(shù),可正可負(fù);φnn振型向量。

MMC分布形式實(shí)際為各振型對(duì)地震力貢獻(xiàn)的線性組合,該方法雖然考慮多振型的影響,理論上也可以用于不規(guī)則結(jié)構(gòu),但是由于系數(shù)αn的不確定性,包括正負(fù)號(hào)的不確定,導(dǎo)致在具體計(jì)算時(shí),要對(duì)各種可能出現(xiàn)的組合分別計(jì)算,并取其包絡(luò)線作為最終結(jié)果,特別是在考慮多階振型時(shí),計(jì)算過程十分復(fù)雜。

除了上述水平側(cè)向力分布形式,常見的還有按照結(jié)構(gòu)第一振型分布的側(cè)向力,以及其他按照結(jié)構(gòu)某幾個(gè)振型進(jìn)行組合 ( 例如,SRSS組合方法)的分布形式。筆者通過計(jì)算比較,認(rèn)為如果側(cè)向力分布按照多個(gè)振型的組合形式分布,雖然得到的結(jié)果可以接受,但是計(jì)算過程還是偏于復(fù)雜,不利于實(shí)際工程應(yīng)用。

水平側(cè)向力考慮剛度變化的水平側(cè)向力分布

豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)和規(guī)則結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著區(qū)別就是側(cè)向剛度有較大的突變,可見,豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)在進(jìn)行pushover分析時(shí),必須考慮其剛度變化的特點(diǎn),其水平側(cè)向力分布也應(yīng)該考慮剛度的影響。

在水平地震作用下質(zhì)點(diǎn)的慣性力和質(zhì)量成正比,這也就是pushover分析水平側(cè)向力均勻分布的原因了。若忽略阻尼的影響,則質(zhì)點(diǎn)慣性力與剛度也是成正比的。對(duì)于多自由度體系也可以得到同樣的結(jié)論。層間剛度大則承受的水平地震力就越大,反之,亦然。在此,引入層間剛度對(duì)傳統(tǒng)的水平側(cè)向力分布進(jìn)行修正,使其符合豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)在地震作用下的水平慣性力分布。

水平側(cè)向力造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
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行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
管門式側(cè)向支架 BYSMD-41(2管) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管門式側(cè)向支架 BYSMD-62(3管) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管雙吊式側(cè)向支架 BYSSD-200 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管單吊式側(cè)向支架 BYSDD-65 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管單吊式側(cè)向支架 BYSDD-80 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管單吊式側(cè)向支架 BYSDD-125 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管單吊式側(cè)向支架 BYSDD-150 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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管單吊式側(cè)向支架 BYSDD-100 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
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水平鉆機(jī) 直徑100內(nèi) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 韶關(guān)市2010年8月信息價(jià)
水平衡頂管機(jī) 直徑800-1200 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 韶關(guān)市2010年8月信息價(jià)
水平衡頂管機(jī) 直徑1350-1800 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 韶關(guān)市2010年8月信息價(jià)
刀盤式水力出土泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 管徑6000 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
刀盤式水力出土泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 管徑7000 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
刀盤式水力出土泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 管徑11000 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
刀盤式水力出土泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 管徑7000 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
刀盤式水力出土泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 管徑3500 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年1季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
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水平分散型支座 LNR-d620×172水平分散型支座|1個(gè) 1 查看價(jià)格 衡水永銘橡膠制品有限公司 廣東  汕頭市 2018-12-05
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水平分散型支座 LNR-d770×217水平分散型支座|1個(gè) 1 查看價(jià)格 衡水永銘橡膠制品有限公司 廣東  汕頭市 2018-12-05
水平分散型支座 LNR-d920×252水平分散型支座|1個(gè) 1 查看價(jià)格 衡水永銘橡膠制品有限公司 廣東  汕頭市 2018-12-05
水平分散型支座 LNR-d570×163水平分散型支座|1個(gè) 1 查看價(jià)格 衡水永銘橡膠制品有限公司 廣東  汕頭市 2018-12-05
水平分散型支座 LNR-d870×243水平分散型支座|1個(gè) 1 查看價(jià)格 衡水永銘橡膠制品有限公司 廣東  汕頭市 2018-12-05
水平吊架 水平吊架|340副 1 查看價(jià)格 東莞市正豐電氣成套設(shè)備有限公司 全國(guó)   2020-11-17
水平 史丹利STHT42264-8-23磁性塑身魚雷式水平尺,長(zhǎng)度|5把 1 查看價(jià)格 史丹利五金工具(上海)有限公司 全國(guó)   2019-05-30

非線性靜力分析方法可以較為簡(jiǎn)便地預(yù)估結(jié)構(gòu)的彈塑性反應(yīng),但僅取常見水平側(cè)向力分布模型并不能滿足實(shí)際工程的需要,例如高振型的影響和不規(guī)則結(jié)構(gòu)的特殊性。對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,建立了水平側(cè)向力分布與結(jié)構(gòu)層剛度的關(guān)系式,從而提出了一種新的水平側(cè)向力分布形式和方法。

水平側(cè)向力幾種水平側(cè)向力分布形式

1、均勻分布

側(cè)向力沿建筑物高度均勻分布,每一層的側(cè)向力和該層的質(zhì)量成正比。只考慮了樓層質(zhì)量對(duì)地震作用的影響,而沒有考慮結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度以及振型等參數(shù)對(duì)非線性分析結(jié)果的影響,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)反應(yīng)有較大的差異,只是一種近似粗略的非線性分析方法。

2、指數(shù)分布

為了說明不同樓層加速度的變化,需要考慮變形的不同模態(tài)以及振動(dòng)時(shí)高振型的影響,F(xiàn)EMA-356推薦使用指數(shù)分布形式。

指數(shù)分布雖然考慮了振型的影響,其中,倒三角分布只考慮了第一振型的貢獻(xiàn),但是其分布形式含有假定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)與其等效單自由度體系的反應(yīng)相聯(lián)系的意思,與多自由度體系的實(shí)際受力狀態(tài)還是有一定的差別,且權(quán)函數(shù)的取值也有商榷之處。

水平側(cè)向力不規(guī)則結(jié)構(gòu)的水平側(cè)向力分布

對(duì)5種不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,得到各層的加速度反應(yīng)值Sa,考慮各層的質(zhì)量,從而求出各層水平地震慣性力Fi(取7條地震波時(shí)程分析結(jié)果的平均值),然后利用各層側(cè)向剛度D,作出水平地震慣性力和側(cè)向剛度關(guān)系曲線,并進(jìn)行二次曲線擬合分析,得到剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)水平側(cè)向力分布形式:

ΔFi=(16.546 -3.031D 0.175D2Vb

式中,D為各層側(cè)向剛度,計(jì)算方法參照框架結(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算的D值法,ΔVb為基底剪力增量。

在橋式類型起重機(jī)大車運(yùn)行跑偏時(shí),軌道側(cè)面與車輪輪緣或水平導(dǎo)向輪之間會(huì)產(chǎn)生水平側(cè)向力。

水平側(cè)向力對(duì)起重機(jī)車輪及其軸承有著不良影響,側(cè)向力通過起重機(jī)軌道作用于廠房結(jié)構(gòu)。

水平側(cè)向力可按照下式近似計(jì)算:

式中 ∑R----起重機(jī)產(chǎn)生側(cè)向力一側(cè)最大輪壓之和;

λ---水平側(cè)向力系數(shù),與起重機(jī)跨度和大車輪距之比有關(guān)。

水平側(cè)向力常見問題

  • 什么是側(cè)向力和側(cè)偏力?求知道

    由于路面傾斜或者曲線行駛時(shí)的離心作用,側(cè)向力作用于車輪中心沿y軸,側(cè)偏力是地面給汽車的側(cè)向反作用力。

  • 油缸受側(cè)向力會(huì)漏油嗎

    油缸密封靠各部件配合度、密封件封油。受側(cè)向力,時(shí)間長(zhǎng)了,密封件會(huì)磨損,磨損了就漏油了。要避免受側(cè)向力,比如安裝方式選擇。如果是垂直安裝,如果安裝時(shí)不夠垂直,就會(huì)受側(cè)向力,我們可以用耳環(huán)帶萬向軸承方式,...

  • 什么叫做側(cè)向力,最好簡(jiǎn)潔明了,謝謝。

    這個(gè)范圍很廣的!一般主要就是指?jìng)?cè)方向上的作用力!比如 火車在通過彎道處時(shí),除了受到垂直導(dǎo)軌向上的力外,還可能受到鐵軌“側(cè)壓力”。(這個(gè)力,近乎是水平的)當(dāng)速度過大,外軌對(duì)火車有側(cè)壓力;速度過小,內(nèi)軌對(duì)...

水平側(cè)向力文獻(xiàn)

建筑結(jié)構(gòu)考慮剛度變化的Pushover水平側(cè)向力分布 建筑結(jié)構(gòu)考慮剛度變化的Pushover水平側(cè)向力分布

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為了考慮層間剛度對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)非線性靜力分析結(jié)果的影響,提出了建筑結(jié)構(gòu)考慮剛度變化的水平側(cè)向力分布計(jì)算方法.在總結(jié)幾種常見水平側(cè)向力分布形式、分析單自由度體系運(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)上,給出了單自由度、多自由度體系水平地震力與層間剛度的關(guān)系,提出了改進(jìn)的水平側(cè)向力分布形式.算例計(jì)算表明,本文方法可以找到多種側(cè)向剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層,得到的樓層側(cè)移和層間位移角與時(shí)程分析結(jié)果符合較好.

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刀翼式PDC鉆頭的側(cè)向力平衡設(shè)計(jì) 刀翼式PDC鉆頭的側(cè)向力平衡設(shè)計(jì)

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聚晶金剛石(PDC)鉆頭的側(cè)向不平衡力是造成鉆頭渦動(dòng)的主要原因之一,而側(cè)向不平衡力取決于鉆頭的布齒結(jié)構(gòu),通過合理的布齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可有效地控制側(cè)向不平衡力的大小。在對(duì)PDC鉆頭進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上,建立了PDC鉆頭受力計(jì)算模型,提出了通過調(diào)整刀翼周向位置使鉆頭的側(cè)向不平衡力達(dá)到最小的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。利用該方法進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算,結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)方法能將PDC鉆頭的側(cè)向不平衡力控制在鉆壓的1%以內(nèi)。

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在側(cè)向力作用下,框筒結(jié)構(gòu)的受力既相似于薄壁箱形結(jié)構(gòu),又有其自身的特點(diǎn)。從材料力學(xué)可知,當(dāng)側(cè)向力作用于箱形結(jié)構(gòu)時(shí),箱形結(jié)構(gòu)截面內(nèi)的正應(yīng)力均呈線性分布,其應(yīng)力圖形在翼緣方向?yàn)榫匦?,在腹板方向?yàn)椋粔簝蓚€(gè)三角形;但當(dāng)側(cè)向力作用于框筒結(jié)構(gòu)時(shí),框筒底部柱內(nèi)正應(yīng)力沿框筒水平截面的分布不是呈線性關(guān)系,而是呈曲線分布。如圖15-55所示。正應(yīng)力在角柱較大,在中部逐漸減小,這種現(xiàn)象稱為剪力滯后效應(yīng)。這是由于翼緣框架中梁的剪切變形和梁、柱的彎曲變形所造成的。同時(shí),在框筒結(jié)構(gòu)的頂部,角柱內(nèi)的正應(yīng)力反而小于翼緣框架中柱內(nèi)的正應(yīng)力,這一現(xiàn)象稱為負(fù)剪力滯后效應(yīng)。事實(shí)上,對(duì)于實(shí)腹的箱形截面,當(dāng)考慮板內(nèi)縱向剪切變形影響時(shí),其橫截面內(nèi)的正應(yīng)力分布也有剪力滯后或負(fù)剪力滯后的現(xiàn)象出現(xiàn)。

由于剪力滯后效應(yīng)的影響,使得角柱內(nèi)的軸力加大。而遠(yuǎn)離角柱的柱子則由于剪力滯后效應(yīng)僅有較小的應(yīng)力,不能充分發(fā)揮材料的作用,也減小了結(jié)構(gòu)的空間整體抗側(cè)剛度。為了減少剪力滯后效應(yīng)的影響,在結(jié)構(gòu)布置時(shí)要采取一系列措施,如減小柱間距,加大窗裙梁的剛度,調(diào)整結(jié)構(gòu)平面使之接近于正方形,控制結(jié)構(gòu)的高寬比等。

在筒體結(jié)構(gòu)中,側(cè)向力所產(chǎn)生的剪力主要由其腹板部分承擔(dān)。對(duì)于筒中筒結(jié)構(gòu),則主要由外筒的腹板框架和內(nèi)筒的腹板部分承擔(dān)。外力所產(chǎn)生的總剪力在內(nèi)外筒之間的分配與內(nèi)外筒之間的抗側(cè)剛度比有關(guān)。且在不同的高度,側(cè)向力在內(nèi)外筒之間的分配比例是不同的。一般來說,在結(jié)構(gòu)底部,內(nèi)筒承擔(dān)了大部分剪力,外筒承擔(dān)的剪力很小,例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,外筒承擔(dān)的剪力占外荷載總剪力的27%,內(nèi)簡(jiǎn)承擔(dān)的剪力占總剪力的73%。

側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩則由內(nèi)外筒共同承擔(dān)。由于外筒柱離建筑平面形心較遠(yuǎn),故外筒柱內(nèi)的軸力所形成的抗傾覆彎矩極大。在外筒中,翼線框架又占了其中的主要部分,角柱也發(fā)揮了十分重要的作用。而外筒腹板框架柱及內(nèi)筒腹板墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩極小。例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,為平衡側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩,外框筒柱內(nèi)軸力所形成的彎矩占50.4%,內(nèi)筒墻肢軸力所形成的彎矩占40.3%,而外框筒柱和內(nèi)筒墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩僅占2.7%和6.6%。

由以上的分析可以看出,在框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)中,盡管受到剪力滯后效應(yīng)的影響,翼緣框架柱內(nèi)的應(yīng)力比材料力學(xué)結(jié)果要小,但翼緣框架對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向力仍有十分重要的作用,這說明結(jié)構(gòu)仍有十分強(qiáng)的空間整體工作性能,從而達(dá)到節(jié)省材料,降低造價(jià)的目的。這就是框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于高層建筑的主要原因。

框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的側(cè)向位移曲線呈彎剪型。這是因?yàn)樵趥?cè)向力作用下,腹板框架將發(fā)生剪切型的側(cè)向位移變形曲線,而翼線框架一側(cè)受拉、一側(cè)受壓的受力狀態(tài)則將形成彎曲型的變形曲線,內(nèi)筒也將發(fā)生彎曲型的變形曲線,共同工作的結(jié)果將使整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移曲線是彎剪型。

在高層建筑中,通常每隔數(shù)層就有一個(gè)設(shè)備層,布置水箱、空調(diào)機(jī)房、電梯機(jī)房或安置一些其他設(shè)備。這些設(shè)備層在立面上一般沒有或很少有布置門窗洞口的要求,因此,可以利用該設(shè)備層的高度,布置一些強(qiáng)度和剛度都很大的水平構(gòu)件(桁架或現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁),即形成水平加強(qiáng)層或稱為剛性層的作用,這些水平構(gòu)件既連接建筑物四周的柱子,又將核心筒和外柱連接起來,可約束周邊框架和核心筒的變形,減少結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移量,并使各豎向構(gòu)件的變形趨于均勻,減少樓蓋結(jié)構(gòu)的翹曲。這些大梁或大型桁架如與布置在建筑物四周的大型柱子或鋼筋混凝土井筒整體連接,便形成具有強(qiáng)大抗側(cè)剛度的巨型框架結(jié)構(gòu)。這種巨型框架結(jié)構(gòu)可以作為獨(dú)立的承重結(jié)構(gòu),也可作為筒體結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)構(gòu)件。

筒體結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下有哪些受力特點(diǎn)?

在側(cè)向力作用下,框筒結(jié)構(gòu)的受力既相似于薄壁箱形結(jié)構(gòu),又有其自身的特點(diǎn)。從材料力學(xué)可知,當(dāng)側(cè)向力作用于箱形結(jié)構(gòu)時(shí),箱形結(jié)構(gòu)截面內(nèi)的正應(yīng)力均呈線性分布,其應(yīng)力圖形在翼緣方向?yàn)榫匦?,在腹板方向?yàn)椋粔簝蓚€(gè)三角形;但當(dāng)側(cè)向力作用于框筒結(jié)構(gòu)時(shí),框筒底部柱內(nèi)正應(yīng)力沿框筒水平截面的分布不是呈線性關(guān)系,而是呈曲線分布。如圖15-55所示。正應(yīng)力在角柱較大,在中部逐漸減小,這種現(xiàn)象稱為剪力滯后效應(yīng)。這是由于翼緣框架中梁的剪切變形和梁、柱的彎曲變形所造成的。同時(shí),在框筒結(jié)構(gòu)的頂部,角柱內(nèi)的正應(yīng)力反而小于翼緣框架中柱內(nèi)的正應(yīng)力,這一現(xiàn)象稱為負(fù)剪力滯后效應(yīng)。事實(shí)上,對(duì)于實(shí)腹的箱形截面,當(dāng)考慮板內(nèi)縱向剪切變形影響時(shí),其橫截面內(nèi)的正應(yīng)力分布也有剪力滯后或負(fù)剪力滯后的現(xiàn)象出現(xiàn)。

由于剪力滯后效應(yīng)的影響,使得角柱內(nèi)的軸力加大。而遠(yuǎn)離角柱的柱子則由于剪力滯后效應(yīng)僅有較小的應(yīng)力,不能充分發(fā)揮材料的作用,也減小了結(jié)構(gòu)的空間整體抗側(cè)剛度。為了減少剪力滯后效應(yīng)的影響,在結(jié)構(gòu)布置時(shí)要采取一系列措施,如減小柱間距,加大窗裙梁的剛度,調(diào)整結(jié)構(gòu)平面使之接近于正方形,控制結(jié)構(gòu)的高寬比等。

在筒體結(jié)構(gòu)中,側(cè)向力所產(chǎn)生的剪力主要由其腹板部分承擔(dān)。對(duì)于筒中筒結(jié)構(gòu),則主要由外筒的腹板框架和內(nèi)筒的腹板部分承擔(dān)。外力所產(chǎn)生的總剪力在內(nèi)外筒之間的分配與內(nèi)外筒之間的抗側(cè)剛度比有關(guān)。且在不同的高度,側(cè)向力在內(nèi)外筒之間的分配比例是不同的。一般來說,在結(jié)構(gòu)底部,內(nèi)筒承擔(dān)了大部分剪力,外筒承擔(dān)的剪力很小,例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,外筒承擔(dān)的剪力占外荷載總剪力的27%,內(nèi)簡(jiǎn)承擔(dān)的剪力占總剪力的73%。

側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩則由內(nèi)外筒共同承擔(dān)。由于外筒柱離建筑平面形心較遠(yuǎn),故外筒柱內(nèi)的軸力所形成的抗傾覆彎矩極大。在外筒中,翼線框架又占了其中的主要部分,角柱也發(fā)揮了十分重要的作用。而外筒腹板框架柱及內(nèi)筒腹板墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩極小。例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,為平衡側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩,外框筒柱內(nèi)軸力所形成的彎矩占50.4%,內(nèi)筒墻肢軸力所形成的彎矩占4O.3%,而外框筒柱和內(nèi)筒墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩僅占2.7%和6.6%。

由以上的分析可以看出,在框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)中,盡管受到剪力滯后效應(yīng)的影響,翼緣框架柱內(nèi)的應(yīng)力比材料力學(xué)結(jié)果要小,但翼緣框架對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向力仍有十分重要的作用,這說明結(jié)構(gòu)仍有十分強(qiáng)的空間整體工作性能,從而達(dá)到節(jié)省材料,降低造價(jià)的目的。這就是框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于高層建筑的主要原因。

框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的側(cè)向位移曲線呈彎剪型。這是因?yàn)樵趥?cè)向力作用下,腹板框架將發(fā)生剪切型的側(cè)向位移變形曲線,而翼線框架一側(cè)受拉、一側(cè)受壓的受力狀態(tài)則將形成彎曲型的變形曲線,內(nèi)筒也將發(fā)生彎曲型的變形曲線,共同工作的結(jié)果將使整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移曲線是彎剪型。

在高層建筑中,通常每隔數(shù)層就有一個(gè)設(shè)備層,布置水箱、空調(diào)機(jī)房、電梯機(jī)房或安置一些其他設(shè)備。這些設(shè)備層在立面上一般沒有或很少有布置門窗洞口的要求,因此,可以利用該設(shè)備層的高度,布置一些強(qiáng)度和剛度都很大的水平構(gòu)件(桁架或現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁),即形成水平加強(qiáng)層或稱為剛性層的作用,這些水平構(gòu)件既連接建筑物四周的柱子,又將核心筒和外柱連接起來,可約束周邊框架和核心筒的變形,減少結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移量,并使各豎向構(gòu)件的變形趨于均勻,減少樓蓋結(jié)構(gòu)的翹曲。這些大梁或大型桁架如與布置在建筑物四周的大型柱子或鋼筋混凝土井筒整體連接,便形成具有強(qiáng)大抗側(cè)剛度的巨型框架結(jié)構(gòu)。這種巨型框架結(jié)構(gòu)可以作為獨(dú)立的承重結(jié)構(gòu),也可作為筒體結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)構(gòu)件。

在側(cè)向力作用下,框筒結(jié)構(gòu)的受力既相似于薄壁箱形結(jié)構(gòu),又有其自身的特點(diǎn)。從材料力學(xué)可知,當(dāng)側(cè)向力作用于箱形結(jié)構(gòu)時(shí),箱形結(jié)構(gòu)截面內(nèi)的正應(yīng)力均呈線性分布,其應(yīng)力圖形在翼緣方向?yàn)榫匦?,在腹板方向?yàn)椋粔簝蓚€(gè)三角形;但當(dāng)側(cè)向力作用于框筒結(jié)構(gòu)時(shí),框筒底部柱內(nèi)正應(yīng)力沿框筒水平截面的分布不是呈線性關(guān)系,而是呈曲線分布。如圖15-55所示。正應(yīng)力在角柱較大,在中部逐漸減小,這種現(xiàn)象稱為剪力滯后效應(yīng)。這是由于翼緣框架中梁的剪切變形和梁、柱的彎曲變形所造成的。同時(shí),在框筒結(jié)構(gòu)的頂部,角柱內(nèi)的正應(yīng)力反而小于翼緣框架中柱內(nèi)的正應(yīng)力,這一現(xiàn)象稱為負(fù)剪力滯后效應(yīng)。事實(shí)上,對(duì)于實(shí)腹的箱形截面,當(dāng)考慮板內(nèi)縱向剪切變形影響時(shí),其橫截面內(nèi)的正應(yīng)力分布也有剪力滯后或負(fù)剪力滯后的現(xiàn)象出現(xiàn)。

由于剪力滯后效應(yīng)的影響,使得角柱內(nèi)的軸力加大。而遠(yuǎn)離角柱的柱子則由于剪力滯后效應(yīng)僅有較小的應(yīng)力,不能充分發(fā)揮材料的作用,也減小了結(jié)構(gòu)的空間整體抗側(cè)剛度。為了減少剪力滯后效應(yīng)的影響,在結(jié)構(gòu)布置時(shí)要采取一系列措施,如減小柱間距,加大窗裙梁的剛度,調(diào)整結(jié)構(gòu)平面使之接近于正方形,控制結(jié)構(gòu)的高寬比等。

在筒體結(jié)構(gòu)中,側(cè)向力所產(chǎn)生的剪力主要由其腹板部分承擔(dān)。對(duì)于筒中筒結(jié)構(gòu),則主要由外筒的腹板框架和內(nèi)筒的腹板部分承擔(dān)。外力所產(chǎn)生的總剪力在內(nèi)外筒之間的分配與內(nèi)外筒之間的抗側(cè)剛度比有關(guān)。且在不同的高度,側(cè)向力在內(nèi)外筒之間的分配比例是不同的。一般來說,在結(jié)構(gòu)底部,內(nèi)筒承擔(dān)了大部分剪力,外筒承擔(dān)的剪力很小,例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,外筒承擔(dān)的剪力占外荷載總剪力的27%,內(nèi)簡(jiǎn)承擔(dān)的剪力占總剪力的73%。

側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩則由內(nèi)外筒共同承擔(dān)。由于外筒柱離建筑平面形心較遠(yuǎn),故外筒柱內(nèi)的軸力所形成的抗傾覆彎矩極大。在外筒中,翼線框架又占了其中的主要部分,角柱也發(fā)揮了十分重要的作用。而外筒腹板框架柱及內(nèi)筒腹板墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩極小。例如在深圳國(guó)貿(mào)中心大廈的底層,為平衡側(cè)向力所產(chǎn)生的彎矩,外框筒柱內(nèi)軸力所形成的彎矩占50.4%,內(nèi)筒墻肢軸力所形成的彎矩占4O.3%,而外框筒柱和內(nèi)筒墻肢的局部彎曲所產(chǎn)生的彎矩僅占2.7%和6.6%。

由以上的分析可以看出,在框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)中,盡管受到剪力滯后效應(yīng)的影響,翼緣框架柱內(nèi)的應(yīng)力比材料力學(xué)結(jié)果要小,但翼緣框架對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向力仍有十分重要的作用,這說明結(jié)構(gòu)仍有十分強(qiáng)的空間整體工作性能,從而達(dá)到節(jié)省材料,降低造價(jià)的目的。這就是框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于高層建筑的主要原因。

框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的側(cè)向位移曲線呈彎剪型。這是因?yàn)樵趥?cè)向力作用下,腹板框架將發(fā)生剪切型的側(cè)向位移變形曲線,而翼線框架一側(cè)受拉、一側(cè)受壓的受力狀態(tài)則將形成彎曲型的變形曲線,內(nèi)筒也將發(fā)生彎曲型的變形曲線,共同工作的結(jié)果將使整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移曲線是彎剪型。

在高層建筑中,通常每隔數(shù)層就有一個(gè)設(shè)備層,布置水箱、空調(diào)機(jī)房、電梯機(jī)房或安置一些其他設(shè)備。這些設(shè)備層在立面上一般沒有或很少有布置門窗洞口的要求,因此,可以利用該設(shè)備層的高度,布置一些強(qiáng)度和剛度都很大的水平構(gòu)件(桁架或現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁),即形成水平加強(qiáng)層或稱為剛性層的作用,這些水平構(gòu)件既連接建筑物四周的柱子,又將核心筒和外柱連接起來,可約束周邊框架和核心筒的變形,減少結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移量,并使各豎向構(gòu)件的變形趨于均勻,減少樓蓋結(jié)構(gòu)的翹曲。這些大梁或大型桁架如與布置在建筑物四周的大型柱子或鋼筋混凝土井筒整體連接,便形成具有強(qiáng)大抗側(cè)剛度的巨型框架結(jié)構(gòu)。這種巨型框架結(jié)構(gòu)可以作為獨(dú)立的承重結(jié)構(gòu),也可作為筒體結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)構(gòu)件。

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