某高层建筑顶部异型网架的结构抗震分析和设计

高层建筑是目前城市的主要建筑类型,现代的高层建筑不仅要具有较强功能性,还需要有较高的美观性,而针对高层建筑顶部的施工要求在更高。部分建筑设计者会在高层建筑的顶部位置设置相应的构造物,然而,这些构造物因为都具有一定的空间,其空间形体也会出现论文网一定的转移,所以会给建筑施工人员带来一定的施工难度。而在某高层建筑顶部,设计了异型网架结构,针对该结构如何进行结构抗震设计,就是目前相关施工人员和设计人员急需探讨的问题。下面本文就主要针对某高层建筑顶部异型网架的结构抗震设计进行深入的分析。

1某高层建筑顶部异性网架的结构设计

一般来说,网架结构具有一定的受力合理性,其空间具有一定的灵活转换性,较为容易进行杆件的布置,因此,在高层建筑的顶部都会设置相应的网架结构空间,某高层建筑的顶部就设置了相应的异型网架结构。该结构属于一个较为合理的受力体系。所设计的异型网架就设置在某高层建筑的顶部位置上,该高层建筑的整体高度为32层,高层建筑的顶层柱的高度在100m-105m之间,屋顶上所设计的异型网架结构中,主要承担重力的为承重骨架,该骨架采用的是钢网架结构修建,在钢网架结构的外侧部位,设置的是铝板,主要是起到装饰性的作用。而在整体的钢网架结构中,主要的构成元素就是条状网架结构,该结构主要包括五片。在每片条状网架结构之间都设置了相应的连系桁架,而且桁架的数量为3道,利用桁架,就可以使得条状网架结构连接为一个整体,从而可以共同的负荷。

某高层建筑顶部的异型网架结构在高度在20m左右,而该结构设计的最低高度则为10m,结构的跨度总长为41m。该网架结构中,节点的数量为1050个,而杆件的数量则为3814根,该网架的总体厚度设定为1。2m,每片网架的宽度各不相同,有些网架的宽度较小,而有些网架的宽度则较大,甚至有些网架的宽度会随着轴线的变化而出现大小的变化。在外侧部位的网架,设置的较宽,宽度基本上在2。1-7。5m之间,而在第二拱中,网架的宽度则在1。2-2。5m之间,在该异性网架中间部位的网架宽度,则较为均匀,每片网架之间的宽度基本上一致。

2异型网架自振特性研究

该网架位于高层建筑的顶部,因此,必须考虑高层建筑在地震作用下对此异型网架的影响,因下部建筑基本自振周期已经给定,故可简化为与实际建筑物的质量相同按基本自振周期振动的质量块,而网架为通过支座节点与该质量块连接的空间桁架体系模型。该简化模型,利用电算程序,求出整体结构的前10阶自振频率,前4阶振型图如图1所示。

由图1可以看出,网架结构的基本振型为X向水平振动;第2阶振型为Y向水平振动,这两个振型也是和下部高层建筑的前两个振型一致的,第3阶振型为Z向的上下振动,第4阶振型的为以中部为原点扭转振动,其余均为网架结构的高阶不规则振型。

而高层建筑顶部网架的动力反应受下部主体结构的影响较大,将高层建筑简化为模型与网架一起来分析网架的动力反应,能有效地反映主体结构对网架的影响。

3某高层建筑顶部异型网架的结构抗震分析

某高层建筑顶部的异性网架由于所处的位置较为特别,而且会受到鞭梢反应的影响,从而很可能会因为水平地震的作用,而出现结构不稳的情况。这样就会使得异性网架结构的内力出现变化,也会使得结构出现位移的问题。就相关的建筑抗震设计规范来分析,在对高层建筑顶部异型网架结构进行抗震设计的时候,最好采用的是二阶段设计法,要想使得建筑结构能够具有较好的稳定性,就需要在第一阶段来对建筑结构的抗震性进行实验,根据建筑结构所能够抵抗的最大震幅,来对建筑结构的地震参数进行设计,在根据计算所得的地震作用效应的基础上,结合相应的荷载效应系数,来对异型网架结构的抗震性进行合理的设计,这样就可以有效的保障高层建筑顶部异型网架结构的强度和韧性,使得该结构的稳定性可以得到最大限度的提升。

在建筑结构抗震设计过程中,影响抗震设计质量的主要因素就是阻尼。本文主要就根据粘滞阻尼理论来对阻尼进行了全面的分析,也就是在异型网架结构的第一和第二阶段中,对圆频率以及阻尼进行合理的系数设计,以规划出具体的阻尼矩阵。

针对某高层建筑进行简化模型的制作,并依据该模型,来观察其顶部异型网架结构,进而对网架的动力反应进行有效的计算,采用的计算方法可以是振型分解反应谱法,依据该方法就可以计算得出相应的抗震系数,从而实现对网架结构的抗震设计。

3。1小震验算

在按振型分解反应谱法计算中,取水平地震影响系数αmax=0。058(与众值烈度6。45度对应),特征周期Tg=0。65s(场地类别为Ⅳ类,近震),取前6阶振型进行计算。同时,按简化方法和楼面反应谱法计算网架的地震反应。由三种计算方法的结果可以看出,整体动力计算所得到的地震反应都较小,是偏于安全的。

3。2大震验算

按反应谱法计算时取Tg=0。65s,αmax=1。40。由此可以看出,网架的顶点最大位移为527mm,杆件(位于第五拱支座附近)的最大应力为219MPa,在自重及恒载作用下的对应应力为73。6MPa,组合后为292。6MPa,<315MPa,该杆件不会屈服,材料为Q345,其余杆件也不会出现屈服现象。另外,经验算,锚栓的承载力足以承受大震时产生的支座反力,所以网架结构不致于倒塌,满足大震不倒“的设计原则。

结束语

综上所述,本文主要就根据某高层建筑顶部的异型网架结构设计方式进行了简要的分析,在对网架的结构设计进行分析的基础上,总结得出该结构的抗震设计,利用小震实验的方式以及大震验算的形式,来具体的得出结构的抗震系数,采取有效的方式,保障某高层建筑顶部异型网架结构抗震设计的有效性,从而使得异型网架的稳定性得到合理的保障,然而,本文的探究并不全面,还需要相关人员的进一步补充和说明,以完善该课题。

某高层建筑顶部异型网架的结构抗震分析和设计