高层建筑结构概念设计和受力原理

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高层建筑结构的受力性能：

       高层建筑结构，风荷载和水平地震作用是影响结构内力、变形的主要因素（此处区别于多层框架，多层框架结构中一般是恒荷载起控制作用。此处具体分析见链接 https://ke.qq.com/course/127439#tuin=7dc2b6b1 下的《 荷载组合、手算讲解 》这个课程。

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下图是高层建筑结构受力特点图：

      高层建筑结构可以认为是从其自身地基上升起的竖向悬臂构件，可以认为是一个悬臂梁，承受着水平荷载( ( 风、地震) ) 和竖向荷载（自重、恒活荷载）。

大家在理解高层建筑结构的时候可以和悬挑梁对比来理解，例如：底部加强区的设定、高宽比对经济性的影响等等。

3.3.2 钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表3.3.2的规定

剪力墙结构体系：

      剪力墙结构体系是由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向水平力的，利用建筑专业给定的墙体，布置钢筋混凝土墙（即剪力墙），从受力上讲剪力墙是一个悬臂板(平面内)。（名称：抗规是抗震墙、高规是剪力墙、也称之为钢筋混凝土墙）

7.1.3 跨高比小于5的连梁应按本章的有关规定设计，跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。

      剪力墙结构体系是指： 剪力墙和由于剪力墙开洞而形成的连梁组成的结构。连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。连梁是第一道防线，能够很好地起到耗能的作用。（高层剪力墙结构中梁的种类）

要能够形象地理解连梁的工作原理：

      在水平力作用下，墙肢产生弯曲变形，连梁为了协调这种变形，产生内力，梁端产生的弯矩、剪力、轴力反作用于墙肢，约束墙肢变形，反复作用下， 梁端形成塑性绞 ，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度，不至于发生倾覆和倒塌，此即为延性破坏在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。此种工作状态是最理想的状态，属于延性破坏，塑性铰的形成对耗能起到了很大的作用，而耗能能力的大小取决于塑性铰的转动能力。此种情况一般出现在连梁跨高比较大的时候（不小于 5，高规 275 页 7.1.2 建议宜大于6 就是这个原因）。而脆性破坏是指对于跨高比较小的连梁，刚度大，吸收的地震力也大，发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙。这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，由于没有连梁的约束，可能导致结构的倒塌（根源在于转动能力很弱）。连梁越柔，协调变形的能力越强，延性越好。

     高层剪力墙结构中，连梁是第一道防线，要保证连梁是延性破坏，起到耗能的作用，保证强墙弱连梁。设计时尽量避免采用强连梁（跨高比小于2.5的连梁），尽量采取减小梁高加大跨度的办法达到设计的要求。

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