基于力学概念的超高层结构设计相关问题探讨

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超高层结构设计的相关规定和采取的措施必须遵守基本的力学概念,梳理了超高层结构设计中的关键力学问题,将其分为整体控制、内部协调以及构件设计三个层面,并基于前两个层面的八个角度开展研究和讨论,具体包括整体刚度控制、最小地震力控制、稳定控制、扭转控制四个宏观力学问题,以及外框二道防线、伸臂刚度突变、连梁刚度退化以及楼板开洞影响四个体系内部的协调性问题,剖析了规范相关规定和措施的适用性,介绍了相关研究成果和最新进展,并提出一些新的观点和设计建议。
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我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定,对于质量和刚度分布明显不对称的结构,地震效应的计算应计入双向水平地震作用下的扭转影响,即采用扭转耦联振型分解法计算双向水平地震作用下的扭转耦联地震效应。简要介绍了国内外设计规范中采用反应谱计算双向水平地震作用效应的几种方法,并提出了一种基于双向地震作用的新方法;通过构造两个简单算例,将各种方法的计算结果与弹性时程分析的结果进行对比,指出了现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)方法计算双向水平地震作用效应可能偏于不安全,尤其对角部
对近年来深圳高层和超高层建筑出现的一些新结构体系和设计难点进行介绍和讨论,如结构受力与非受力位移、结构层侧向刚度计算方法、局部外框梁缺失的框筒结构、特大高宽比超高层结构、一向少墙高层剪力墙结构、多塔连体结构、带斜柱转折柱高层结构、带环带桁架巨型结构、大震设计方法等,上述问题的出现和解决体现了高层建筑结构设计中的创新,也为规范的修订提供了内容。
首先对适合于大跨胶合木结构常见结构体系的结构构成、受力特点、适用范围进行了分析,包含木桁架结构、木网架结构、木网壳结构、木拱结构以及木张弦结构等大跨胶合木结构体系。然后通过青岛胶东国际机场航站楼指廊屋盖胶合木结构等4个实际工程项目探讨了大跨度胶合木结构选型和结构设计,对比了不同结构方案力学性能指标、木材用量指标。最后针对大跨胶合木结构设计还需要进一步完善的问题,如木材本构模型、节点分析、蠕变和湿度影响以及整体稳定分析等进行了讨论。