关于建筑结构高宽比的思考
摘 要:高宽比是结构抗侧刚度,整体稳定,抗倾覆能力,承载能力和经济合理的宏观控制指标,以最小投影宽度,等效宽度等合理指标控制高宽比,对高层建筑突破高度比限值后采取相应的措施。
关键词:高宽比限值 高宽比计算 抗侧刚度 最小投影宽度 等效宽度
1 前言
房屋的高宽比是指房屋的总高度与总宽度(最小宽度)的最大比值,在建筑、结构设计中,有些设计人员往往把握不好高宽比的取值,以及规范、规程中高宽比限值的实际意义,特别是高层建筑,超过规范、规程的高宽比限值的建筑,不知道如何着手,因此,我们有必要弄清房屋高宽比的计算方法,以及规范、规程中有关高宽比限值的实际意义,探讨高层建筑中超过高宽比限值的建筑在设计中的产生问题解决方法。
我国现行的结构设计规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008版)中,并无高宽比限值,而《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002对高层建筑规定:A级高度钢筋混凝土高层建筑的高宽比不宜超过规范中表4.2.3—1表中规定数值,B级高度钢筋混凝土高层建筑的高度比不宜超过规范中表4.2.3—2表中数值,均没有把高宽比作为一项限制指标,是“适用的最大高宽比”,即当高宽比超过这个规定值时,规程中的内容不一定完全适用,需经设计人员采取一定的措施,通过计算、构造来满足有关要求,以保安全。
2 高宽比与结构的抗侧刚度,整体稳定,抗倾覆能力的关系
2.1 建筑应具有充分的刚度,在高层建筑设计中,侧向刚度为主要考虑的因素,这是因为必须限制水平位移,防止产生二阶P~△效应使建筑失稳,另外必须控制位移在一个相当小的范围内,使结构处于弹性状态,对于混凝土结构需要限制裂缝不超过允许范围,保证填充墙、等非结构构件的完好,避免产生明显的损伤,还有结构必须具有充分的刚性,用以防止动力运动较大时对居住者产生不舒适感,避免柔性状态工作以致使建筑过于敏感。抗侧刚度的主要控制参数,我国有关规范均采用控制层间位移角来实现,即层间最大位移与层高之比 =Qi ,实际上,高层建筑的侧向刚度控制,就是通过对其层间位移角加以控制而实现的,而层间位移的控制就是对构件的截面大小、刚度大小、抗侧构件的设置,如平面的设置(框架跨数、剪力墙间距)等,竖向的设置(高度、层数、层高),这样就关联到了整个建筑的高宽比这样一个宏观控制的相对指标。
2.2 结构的稳定设计,主要是控制和验算结构在风或地震作用下,重力荷载产生的P~△效应对结构性能降低的影响,以及由此引起的结构失稳。通过计算分析,影响P~△效应及结构失稳的主要参数是结构的刚重比,所谓刚重比就是结构的侧向刚度与重力荷载之比,刚重比是一个与水平力大小无关的一个参数,仅与结构自身的几何形状,结构自重,有关的参数,而结构的侧向刚度是与结构自身抗侧构件的设置等有关的参数(如前所述),因此,结构的稳定设计是与建筑的高宽比紧密相关的,在控制结构稳定的同时,也就必然要考虑结构高宽比。在结构稳定满足规范要求的同时,结构的高宽比取值也是在一个合理的范围。在实际计算中,一般钢筋混凝土结构,通常不需考虑P~△效应(满足Ejd≥2.7H2 Di≥20 /hi(i=1、2……h)有时当结构设计水平荷载较小时,结构刚度虽然较低,但结构计算位移仍能满足限值要求,但刚重比并不一定 满足要求,因此,对刚重比控制是与水平力大小无关的。
2.3 整体倾覆与高宽比的关系
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《高层建筑混凝土结构技术堆积》JGJ3-2002对高层建筑高宽比大于4的高层建筑。基础底石不应出现抗筋区,对于高宽比不大于4的建筑零动区面积不大于基础底面积的15%,对高层建筑,尤其是高宽比大于4的高层建筑,整体抗倾覆提出了更严格要求。
这个很复杂,墙体一般称为高厚比,建筑物整体有高宽比这个参数
砖混结构有详细的要求
墙、柱的高厚比应按下式验算:
β=H0/h≤μ1μ2[β]
抗震墙各墙段的高宽比不应小于2
填充墙未找到高宽比的要求
墙体一般称为高厚比,建筑物整体有高宽比这个参数
砖混结构有详细的要求
墙、柱的高厚比应按下式验算:
β=H0/h≤μ1μ2[β]
抗震墙各墙段的高宽比不应小于2
建筑高宽比
指的是结构高度和结构有效宽度的比值。
这是控制高层结构倾覆力矩的有效措施。
对于不同的结构有不同的限值,新高规对某些结构的高宽比要求有从严的趋势。
对于建筑来说,墙体对于高宽的比有一定的要求的,比如墙体过高的话,宽度就应该适量大一些,这样才具有稳定的作用。如果墙体不是太高,我们可以把墙砌的窄一点,也没有关系。还有一点墙体的高宽也要根据建筑的什么位置。如果是厂房的隔断或者住住所的隔断,就可以把墙体建筑的稍微长一些,这样还可以减少占地面积。