1.2.2 高层建筑结构的变形特点
在竖向荷载作用下,高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形。由于各竖向构件的应力大小不同,因而其压缩变形大小也不同。在钢筋混凝土结构中,由于在施工过程中的找平,
同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同,若不对基底应力进行调整,也可能导致基础产生不均匀沉降。
在水平荷载作用下,高层建筑结构最大的顶点位移为:
水平均布荷载 △max=qH4/8EI
倒三角形水平荷载 △max= 11qH4/120EI
式中EI为结构的
从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比。则又比水平荷载作用下的内力累积效应增加更快,这就说明,高层建筑结构对结构的水平侧移是相当敏感的。水平荷载作用下所引起的结构内力及侧移是高层建筑结构设计的主要控制因素。结构应具备较大的抗侧刚度,而不仅仅满足强度、刚度和稳定要求。
在地震区,还要求建筑物能抗震。由于地震是一种瞬时作用,但作用所产生的效应非常强烈,故结构的过大变形是不可避免的(这种变形在不发生地震时是不允许的),这就要求结构有较好的延性,能在强烈地震作用下结构虽产生较大变形而不破坏。
基础的转动
1.2.3 高层建筑结构的P-Δ效应
如上所述,高层建筑结构在水平荷载作用下将产生侧移,由于侧移而引起竖向荷载的偏心又使结构产生附加内力,这个附加内力反过来又又使结构的侧移进一步加大。对非对称结构,平移与扭转耦联,当结构产生扭转时,竖向荷载的合力和抗侧力构件的形心将产生偏心也会产生附加内力。这种由于竖向荷载作用下所产生的内力和侧移增大的现象称之为P-Δ效应。
1.2.4 高层建筑结构构件的受力特点
构成高层建筑结构的主要受力构件有剪力墙、框架柱、梁和楼板。剪力墙、框架柱是竖向构件,它们是形成结构抗侧力刚度的最主要构件,承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载;框架梁、楼板是水平构件,结构各楼层的竖向荷载通过楼板传至框架梁再传给竖向构件,同时,对结构抗侧力刚度也有贡献颇的框架梁,还和竖向构件一起承担整个结构的荷载水平荷载;次外,有些高层建筑结构还有斜向构件,它们对结构抗侧力刚度贡献很大,对构件之间的传力起着重要作用,除自重外,一般不直接受荷。