钢筋混凝土高层建筑结构的计算分析方法有哪些

一般指的是抗侧力计算,比如抗震,主要方法有剪力分配法、振型分解反应谱法、时程分析法。　　剪力分配法　　( non-shear distribution method) 由著名力学家，中国科学院院士钱令希于1951年出版的《超静定结构学》中，根据结构力学中的弯矩分配法提出的调整分配法，后来被人称为“无剪力分配法”。　　剪力分配法的基本概念　　（1）剪力分配法的思路：用剪力分配系数将结点外荷载按一定的比例分配给各杆端，先得到柱端剪力，再求柱端弯矩。　　（2）剪力分配法的条件：具有无限刚性横梁的刚架或排架在水平结点荷载作用下的计算。　　（3）抗剪刚度D：当杆端发生相对侧移Δ=1时，柱顶产生的剪力。两端固定的等截面柱： 一端固定一端铰支的等截面柱：　　（4）抗剪分配系数γ：（5）柱顶剪力Qi：　　剪力分配法的计算步骤　　（a）计算剪力分配系数；（b）计算分配剪力；（c）将分配剪力作用于反弯点，求杆端弯矩。　　振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。　　时程分析法是世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法。用以进行超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。

一般指的是抗侧力计算,比如抗震,主要方法有剪力分配法、振型分解反应谱法、时程分析法。　　剪力分配法　　( non-shear distribution method) 由著名力学家，中国科学院院士钱令希于1951年出版的《超静定结构学》中，根据结构力学中的弯矩分配法提出的调整分配法，后来被人称为“无剪力分配法”。　　剪力分配法的基本概念　　（1）剪力分配法的思路：用剪力分配系数将结点外荷载按一定的比例分配给各杆端，先得到柱端剪力，再求柱端弯矩。　　（2）剪力分配法的条件：具有无限刚性横梁的刚架或排架在水平结点荷载作用下的计算。　　（3）抗剪刚度D：当杆端发生相对侧移Δ=1时，柱顶产生的剪力。两端固定的等截面柱： 一端固定一端铰支的等截面柱：　　（4）抗剪分配系数γ：（5）柱顶剪力Qi：　　剪力分配法的计算步骤　　（a）计算剪力分配系数；（b）计算分配剪力；（c）将分配剪力作用于反弯点，求杆端弯矩。　　振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。　　时程分析法是世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法。用以进行超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。

目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 一，框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分为： ①梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架； ②楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架； ③ 梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架； ④梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。 二，框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。 1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。 （1）框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。 （2）框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。 （3）框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。 2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 （1）剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。 （2）剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。 （3）在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。 3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。 4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有： （1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。 （2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。 （3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。 （4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。 除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。