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土木工程英语翻译-高层建筑

大路 杂谈日志 2023-12-26 85

尽管在原理上,高层建筑的竖向和水平构件的设计同低层及多层建筑的设计没什么区别,但是竖向构件的设计成为高层设计有两个控制性的因素:首先,高层建筑需要较大的柱体、墙体和井筒;更重要的是侧向力所产生的倾覆力矩和剪力变形要大得多。


高层建筑的竖向构件从上到下逐层对累积的重力和荷载进行传递,这就要有较大尺寸的墙体或者柱体来进行承载。同时,这些构件还要将风荷载及地震荷载等侧向荷载传给基础。但是,侧向荷载的分布不同于竖向荷载,它们是非线性的,并且治着建筑物高度的增加而迅速地增加。例如,在其它条件都相同时,风荷载在建筑物底部引起的倾覆力矩随建筑物高度近似地成平方规律变化,而在顶部的侧向位移与其高度的四次方成正比。地震荷载的效应更为明显。


对于低层和多层建筑物设计时只需考虑恒荷载和部分动荷载,建筑物的柱、墙、楼梯或电梯等就能承受大部分水平力。对于现代的钢架系统支撑设计,如无特殊承载需要,无需加大柱和梁的尺寸,而通过增加板就可以实现。


然而,对于高层建筑首先要解决的不仅仅是抗剪问题,还有抵抗力矩和抵抗变形问题。高层建筑中的柱、梁、墙及板等经常需要采用特殊的结构布置和特殊的材料,以抵抗相当高的侧向荷载以及变形。


如上文所述,在高层建筑中每平方英尺建筑面积结构材料的用量要高于低层建筑。支撑重力荷载的竖向构件,如墙、柱及井筒,在治建筑物整个高度方向上都应予以加强,用于抵抗侧向荷载的材料则要求更多加强。


对于钢筋混凝土建筑,随着建筑物层数的增加,对材料的要求也随着增加。应当注意的是,因混凝土材料的质量增加而带来的建筑物自重增加,要比钢结构身的重量可以抵抗倾覆力矩。不过不利的一面是混凝土建筑自重的增加,将会加大抗震设计的难度。在地震荷载作用下,顶部质量的增加将会使侧向荷载剧增。


无论对于混凝土结构设计,还是对于钢结构设计,下面这些基本的原则都有助于在不需要增加太多成本的前提下增强建筑物抵抗侧向荷载的能力。


(1)增加抗弯构件的有效宽度。由于当其它条件不变时能够直接减小扭矩,并以宽度增量的三次幂形式减小变形,因此这一措施非常有效。但是必须保证加宽后的竖向承重构件非常有效地连接。

(2)在设计构件时,尽可能有效地使其加强相互作用力。例如,可以采用具有有效应力状态的弦杆和桥架体系,也可在墙的关键位置加置钢筋,以及优化钢架的刚度比等措施。

(3)增加最有效的抗弯构件的截面。例如增加较低层柱以及连接大梁的翼缘截面将可直接减少侧向位移和增加抗弯能力,而不会加大上层楼面的质量,否则,地震问题将更加严重。

(4)通过设计使大部分竖向载,直接作用于主要的抗弯构件。这样通过预压主要的抗倾覆构件,可以使建筑物在倾覆拉力的作用下保持稳定。

(5)通过合理地放置实心墙体及在竖向构件中使用斜撑构件,可以有效地抵抗每层的局部剪力。但仅仅通过竖向构件进行抗剪是不经济的,因为使柱及梁有足够的抗弯能力,比用墙或斜撑需要更多材料和施工工作量。

(6)每层应加设充足的水平隔板。这样就会使各种抗力构件更好地在一起工作,而不是单独工作。

(7)在中间转换层通过大型竖向和水平构件及重楼板形成大框架或者采用深梁体系。




应当注意的是,所有高层建筑的本质都是地面支撑的悬臂结构。合理地运用上面所提到的原则,就可以合理地布置墙体、核心筒、框架、简式结构和其它竖向结构体系,使建筑物取得足够的水平承载力和刚度。



以下为引申阅读:



剪力墙结构

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和

水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用,所以,购房户大可不必为其专业术语所蒙蔽。剪力墙结构指的是竖向是钢筋混凝土墙板,水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上。其实楼越高,风荷载对它的推动越大,风的推动是水平方向的推动,如房子,下面是有约束的,上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动,摇摆的浮动限制的非常小,靠竖向墙板去抵抗,风吹过来,板对它有一个对顶的力,使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的浮度特别小。比如风从一面来,那么板有一个相当的力与它顶着,沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力正好像一种剪切,相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往下剪力越大,因此,把这样的墙板叫剪力墙板,也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风荷载,包括水平方向的地震力和风对它的一个推动。在能够满足其它功能需求时,高层建筑中采用剪力墙可以经济地进行高层建筑的抗侧向荷载设计。例如,住宅楼需要很多隔墙,如果这些隔墙都设计的很坚实,那么他们可以起到剪力墙的作用,既能抵抗侧向荷载,又能承受竖向荷载。对于20层以上的建筑物,剪力墙极为常见。如果给与足够的宽度,剪力墙能够有效地抵抗30-40层甚至更多的侧向荷载。

但是,剪力墙只能抵抗平行于墙平面的荷载(也就是说不能抵抗垂直于墙的荷载)因此有必要经常在两个相互垂直的方向设置剪力墙,或者在尽可能多的方向布置以用来抵抗各个方向的侧向荷载。并且,墙体设计还应考虑扭转的问题。在设计过程中,两片或者更多的剪力墙会布置成L型或者槽形。实际上,四片的剪力墙可以被联结成矩形,以更有效地抵抗侧向荷载。如果所有外部剪力墙都连接起来,整个建筑物就像是一个筒体,将会具有很强的抵抗水平荷载和抵抗扭矩的能力


通常混凝土剪力墙都是实体的,并在有要求时开洞,而钢筋剪力墙常常是做成析架式。这些析架上可能布置成单斜撑、X斜撑及K斜撑。在侧向力作用下这些析架的组合构件受到拉力或压力。从强度和变形控制角度来说,架有着很好的功效,并且管道可以在构件之间穿过。当然,钢析架墙的斜向构件在墙体上要正确放置,以免妨碍开窗、循环以及管道穿墙。

如上所述,电梯墙、楼梯间及设备竖井都可以形成筒状体,常常用它们既抵抗竖向荷载又抵抗水平荷载。这些筒的横断面一般是矩形或圆形,由于筒结构作用,简状结构能够有效地进行各个方向上的抗弯和抗剪。不过在这样的结构设计

中存在的问题是,如何保证在门洞口和其它孔洞的强度。对于钢筋混凝土结构,通过使用特殊的钢筋配置在这些孔洞的周围。对于钢剪力墙,则要求在开洞处加强节点连接,以抵抗洞口变形。

对于很多高层建筑,如果墙体和筒架进行合理地安排与连接,会起到很好的抵抗侧向荷载的作用。还要求由这些结构分体系提供的刚度在各个方向大体对称。


跨高比小于5的砼梁称为深受弯构件,其中跨高比小于2的简支单跨砼梁和跨高比小于2.5的简支多跨砼梁被称为深梁。深梁与普通梁的内力特点不同,不能按照普通梁来计算。深受弯构件是普通梁到深梁之间的一种过渡形态。深梁受力具有拱的特性。



请记住,所有高层建筑本质上都是垂直悬臂

1 2 定义

 3 4 5 6  垂直系统和水平系统设计需要数量要求

7 8设计要求



unfortunate 然而


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