[摘要] 高层建筑大大丰富了城市景观,与此同时高层建筑的结构类型和功能也更加趋向于复杂化和多样化,为此,对建筑结构设计也就提出了更高的要求。我们看下城市高层结构的抗风设计。
1 高层建筑结构在风荷载作用下的破坏形式
主体结构开裂或损坏,如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服;层间位移引起非承重隔墙开裂;局部风压过大引起玻璃、装饰物、围护结构破坏;建筑物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适;长期的风致振动引起结构疲劳,导致破坏。
2 高层建筑结构抗风的一搬设计原则
保证结构具有足够的强度,能可靠地承受风荷载作用下的内力;结构必须具有足够的刚度,控制高层建筑在水平荷载作用下的位移,保证良好的居住和工作条件;选择合理的结构体系和建筑外形。采用较大的刚度可以减少风振的影响;圆形、正多边形平面可以减少风压的数值;尽量采用对称平面形状和对称结构布置,减少风力偏心产生的扭转影响;外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必须有足够的强度并与主体结构可靠地连接,防止局部破坏。
3 抗风设计的主要研究内容
3.1 风荷载的计算
我国规范GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》对荷载统计采用50年设计基准期,并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流遇到建筑物时,在建筑物表面上产生压力或吸力,即形成风荷载,其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关,也与建筑的高度、形状和地表面状况有关。
3.2 风荷载作用下高层建筑的振幅、震动速度和加速度控制
3.3 高层建筑的水平位移指标
根据现行的建筑结构设计规范,对于高层建筑结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制:①限制结构的顶端水平位移u与总高度H的比值(u/H),目的是控制结构的总变形量;②限制相邻两层楼盖间的相对水平位移Δh与层高h的比值(Δu/h),一般Δu /h在结构的各层中具有不同的比值,且往往最大的Δu/h要超过u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墙、装饰部件的损坏,避免电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。
高层建筑结构的变形控制对于控制风振侧移是非常重要的,结构侧移特别是层间侧移是决定建筑物破坏程度的因素,因此能否将侧移控制在允许限度内,是检验抗侧力体系有效性的重要指标。
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