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原文翻譯:抗側向荷載的結構體系常用的結構體系若已測出荷載量達數千萬磅重,那么在高層建筑設計中就沒有多少可以進行極其復雜的構思余地了。確實,較好的高層建筑普遍具有構思簡單、表現明晰的特點。這并不是說沒有進行宏觀構思的余地。實際上,正是因為有了這種宏觀的構思,新奇的高層建筑體系才得以發展,可能更重要的是:幾年以前才出現的一些新概念在今天的技術中已經變得平常了。如果忽略一些與建筑材料密切相關的概念不談,高層建筑里最為常用的結構體系便可分為如下幾類:抗彎矩框架。支撐框架,包括偏心支撐框架。剪力墻,包括鋼板剪力墻。筒中框架。筒中筒結構。核心交互結構。框格體系或束筒體系。特別是由于最近趨向于更復雜的建筑形式,同時也需要增加剛度以抵抗幾力和地震力,大多數高層建筑都具有由框架、支撐構架、剪力墻和相關體系相結合而構成的體系。而且,就較高的建筑物而言,大多數都是由交互式構件組成三維陳列。將這些構件結合起來的方法正是高層建筑設計方法的本質。其結合方式需要在考慮環境、功能和費用后再發展,以便提供促使建筑發展達到新高度的有效結構。這并不是說富于想象力的結構設計就能夠創造出偉大建筑。正相反,有許多例優美的建筑僅得到結構工程師適當的支持就被創造出來了,然而,如果沒有天賦甚厚的建筑師的創造力的指導,那么,得以發展的就只能是好的結構,并非是偉大的建筑。無論如何,要想創造出高層建筑真正非凡的設計,兩者都需要最好的。雖然在文獻中通常可以見到有關這七種體系的全面性討論,但是在這里還值得進一步討論。設計方法的本質貫穿于整個討論。設計方法的本質貫穿于整個討論中。抗彎矩框架抗彎矩框架也許是低,中高度的建筑中常用的體系,它具有線性水平構件和垂直構件在接頭處基本剛接之特點。這種框架用作獨立的體系,或者和其他體系結合起來使用,以便提供所需要水平荷載抵抗力。對于較高的高層建筑,可能會發現該本系不宜作為獨立體系,這是因為在側向力的作用下難以調動足夠的剛度。我們可以利用STRESS,STRUDL或者其他大量合適的計算機程序進行結構分析。所謂的門架法分析或懸臂法分析在當今的技術中無一席之地,由于柱梁節點固有柔性,并且由于初步設計應該力求突出體系的弱點,所以在初析中使用框架的中心距尺寸設計是司空慣的。當然,在設計的后期階段,實際地評價結點的變形很有必要。支撐框架票支撐框架實際即上剛度比抗彎新矩框架強,在紀高層建筑中也統得到更廣泛的溫應用。這種體莖系以其結點處頃鉸接或則接的書線性水平構件卸、垂直構件和溪斜撐構件而具放特色,它通常接與其他體系共稼同用于較高的墾建筑,并且作河為一種獨立的困體系用在低、悔中高度的建筑煤中。步尤其引人關注析的是,在強震駁區使用偏心支版撐框架。倘此外,可以利揪用銹STRES省S列,束STRUD赴L早,或一系列二畢維或三維計算循機分析程序中遵的任何一種進舒行結構分析。燈另外,初步分希析中常用中心決距尺寸。剪力墻賤剪力墻在加強肢結構體系剛性焰的發展過程中虎又前進了一步膊。該體系的特憂點是具有相當遞薄的,通常是秘(而不總是)沉混凝土的構件曬,這種構件既終可提供結構強爹度,又可提供寬建筑物功能上沙的分隔。盞在高層建筑中飄,剪力墻體系望趨向于具有相蛾對大的高寬經深,即與寬度相毛比,其高度偏廣大。由于基礎飯體系缺少應力奏,任何一種結彈構構件抗傾覆羅彎矩的能力都孫受到體系的寬遼度和構件承受倦的重力荷載的奇限制。由于剪緒力墻寬度狹狹蓮窄受限,所以偷需要以某種方劃式加以擴大,嶺以便提從所需劃的抗傾覆能力扒。在窗戶需要視量小的建筑物絡外墻中明顯地魄使用了這種確擊有所需要寬度師的體系。慨鋼結構剪力墻擺通常由混凝土纏覆蓋層來加強姿以抵抗失穩,蜘這在剪切荷載思大的地方已得晨到應用。這種脅體系實際上比墻鋼支撐經濟,運對于使剪切荷傘載由位于地面尿正上方區域內寬比較高的樓層謎向下移特別有糠效。這種體系筍還具有高延性痰之優點,這種數特性在強震區倚特別重要。皇由于這些墻內鴉必然出同一些腔大孔,使得剪風力墻體系分析坦變得錯綜復雜汁。可以通過桁眨架模似法、有尼限元法,或者府通過利用為考致慮剪力墻的交素互作用或扭轉瓜功能設計的專恒門鷹計處機程序進撕行初步分析戰框架或支撐式聞筒體結構:何框架或支撐式渴筒體最先應用身于鑄IB條M藥公司蹤在觀Pittsb蠟urg叨h延的一幢辦公樓攝,隨后立即被孫應用于紐約雙池子座羞的殊11馬0坡層世界貿易中帽心摩天大樓和目其他的建筑中都。這種系統有巾以下幾個顯著濫的特征:三維專結構、支撐式慨結構、或由剪瘡力墻形成的一仙個性質上差不遇多是圓柱體的毫閉合曲面,但牧又有任意的平榮面構成。由于穗這些抵抗側向翠荷載的柱子差者不多都被設置培在整個系統的與中心,所以整唇體的慣性得到匯提高,剛度也足是很大的。咽在可能的情況校下,通過三維爸概念的應用、武二維的類比,讀我們可以進行蒼筒體結構的分奴析。不管應用寫那種方法,都柴必須考慮剪力屑滯后的影響。究這種最先在航野天器結構中研薪究的剪力滯后稻出現后,對筒扎體結構的剛度銅是一個很大的墓限制。這種觀余念已經影響了擠筒體結構臥在婆6星0匠層以上建筑中森的應用。設計液者已經開發出療了很多的技術逃,用以減小剪誤力滯后的影響騎,這其中最有眨名的是桁架的希應用。框架或停支撐式筒體尚在殖4餃0系層或稍高的建磚筑中找到了自華己的用武之地百。除了一些美佳觀的考慮外,敵桁架幾乎很少銷涉及與外墻聯苦系的每個建筑膀功能,而懸索敞一般設置在機走械的地板上,梯這就令機械體哪系設計師們很灘不贊成。但是惜,作為一個性巧價比較好的結緒構體系,桁架日能充分發揮它曠的性能,所以準它會得到設計竄師們持續的支爛持。由于其最擠佳位置正取決垂于所提供的桁童架的數量,因仙此很多研究已揚經試圖完善這促些構件的位置呢。實驗表明:嚼由于這種結構只體系的經濟性弊并不十分受桁被架位置的影響挺,所以這些桁鼻架的位置主要樹取決于機械系鍛統的完善,審廳美的要求,筒中筒結構:吧筒體結構系統驚能使外墻中的阻柱具有靈活性碗,用以抵抗顛穩覆和剪切力龜。巴“搞筒中最筒勺”覽這個名字顧名房思義就是在建磨筑物的核心承昆重部分又被包辮圍了第二層的轎一系列柱子,秋它們被當作是武框架和支撐筒觸來使用。配置嫂第二層柱的目拌的是增強抗顛釘覆能力和增大鞠側移剛度。這紀些筒體不是同夢樣的功能,也您就是說,有些餃筒體是結構的械,而有些筒體屯是用來支撐的扔。衰在考慮這種筒壯體時,清楚的卵認識和區別變忘形的剪切和彎兩曲分量是很重姨要的,這源于懶對梁的對比分談析。在結構筒悉中,剪切構件皂的偏角和柱、握縱梁(例如:壓結構筒中的網甚等)的彎曲有濫關,同時,彎嗎曲構件的偏角錘取決于柱子的跑軸心壓縮和延宣伸(例如:結核構筒的邊緣等廚)。在支撐筒切中,剪切構件扒的偏角和對角政線的軸心變形防有關,而彎曲姓構件的偏角則燒與柱子的軸心儲壓縮和延伸有嬌關。近根據梁的對比穩分析,如果平曲面保持原形(治例如:厚樓板佛),那么外層損筒中柱的軸心框壓力就會與中五心筒柱的軸心仁壓力相差甚遠乎,而且穩定的晴大于中心筒。臘但是在筒中筒伐結構的設計距中,當發展到聚極限時,內部壞軸心壓力會很膀高的,甚至遠港遠大于外部的許柱子。這種反抵常的現象是由裳于兩種體系中朱的剪切構件的評剛度不同。這鼠很容易去理解縣,內筒可以看尤成是一個支撐援(或者說是剪土切剛性的)筒李,而外筒可以滾看成是一個結童構(或者說是量剪切彈性的)縣筒。暫核心交互式結終構:女核心交互式結遞構屬于兩個筒礎與某些形式的策三維空間框架規相配合的筒中殼筒特殊情況。記事實上,這種敘體系常用于那憑種外筒剪切剛穴度為零的結構次。位查于暢Pittsb蔥urg云h鞭的美國鋼鐵大刮樓證實了這種蝴體系是能很好晶的工作的。在艷核心交互式結東構中,內筒是穴一個支撐結構憲,外筒沒有任棍何剪切剛度,豆而且兩種結構抖體系能通過一鮮個空間結構透或墾“倚帽懷”取式結構共同起岡作用。需要指烘出的是,如果憂把外部的柱子石看成是一種如從活“鑰帽微”和到基礎的直線斷體系,這將是焰不合適的;根堪據支撐核心的階彈性曲線,這肅些柱子只發揮形了剛度獻的康15干%建。同樣需要指畏出的是,內柱覽中與側向力有呢關的軸向力沿本筒高度由拉力勁變為壓力,同船時變化點位于雅筒高度的妻約鋪5/民8螞處。當然,外圍柱也傳遞相同紀的軸向力,這鑒種軸向力低于欣作用在整個柱嗓子高度的側向泰荷載,因為這離個體系的剪切隱剛度接近于零鐮。汗把內外筒相連蹈接的空間結構膏、懸臂梁或桁動架經常遵照一榮些規范來布置鑄。美國電話電污報總局就是一畢個布置交互式幸構件的生動例屆子。恥結構體系宋長狡59.氏7戒米,向寬潔28.瓜6鎖米,扇高腳183.扭3學米。援布置了兩個筒浪,每個筒的尺否寸涂是生9.醬4設米屆×12.障2距米,在長方向須上僅有助27.關4帆米的間隔。佳在短方向上內嫂筒被支撐起來殿,但是在長方恢向上沒有剪切珠剛度。鋸環繞著建筑物搭布置了一個外免筒。膽外筒是一個瞬暈時抵抗結構,爸但是在每個長烘方向的中逼心過15.陳2窩米都沒有剪切燭剛度。葉在建筑的頂部把布置了一個空筆間桁架構成泥的絡“工帽鞭式惜”壓結構。疼在建筑的底部蘋布置了一個相抖似的空間桁架綠結構。展由于外筒的剪晃切剛度在建筑頸的底部接近零掛,整個建筑基撈本上由兩個鋼夕板筒來支持。朗框格體系或束當筒體系結構:久位于美國芝加眉哥的西爾斯大冠廈是箱式結構胖的經典之作,完它由九個相互躬獨立的筒組成完的一個集中筒朽。由于西爾斯下大廈包括九個喜幾乎垂直的筒扇,而且筒在平矩面上無須相似帝,基本的結構晉體系在不規則牢形狀的建筑中稀得到特別的應欺用。一些單個動的筒高于建筑挨一點或很多是媽很常見的。事歡實上,這種體轎系的重要特征張就在于它既有貧堅固的一面,忍也有脆弱的一裳面。壞這種體系的脆謙弱,特別是在相結構筒中,與圈柱子的壓縮變公形有很大的關不系,柱子的壓菊縮商變形有下式計普算:遵△輔=鉗Σ趙fL/E框對于那些層高賭為喚3.6兆6茶米左右和平均午壓力磁為害138MP枕a瞞的建筑,在荷狠載作用下每層有柱子的壓縮變親形苦為默1跟5顆(午1世2丑)月/2900綱0旋或渡1.務9象毫米。在斥第毀5耐0偵層柱子會壓橋縮慣9窗4跑毫米,小于它臟未
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