加強(qiáng)層

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中一種有效控制結(jié)構(gòu)側(cè)移的方法是在結(jié)構(gòu)適當(dāng)位置設(shè)置剛度很大的水平加強(qiáng)層，這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)是：

（1）明顯改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，有效減少結(jié)構(gòu)側(cè)移，增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度。

（2）用設(shè)備層或避難層作為水平加強(qiáng)層，如水平支承大梁、空腹桁架、梁式、板式箱形結(jié)構(gòu)布置轉(zhuǎn)換層等，可較好地解決建筑底部或其它層的需要開高大空間，造成結(jié)構(gòu)上下層形式不同和結(jié)構(gòu)布置上的矛盾，從而滿足建筑功能需求。

（3）經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，在滿足使用功能和規(guī)范要求的前提下，減小剪力墻、筒體和柱等構(gòu)件中的截面尺寸，增大了使用面積，提高凈、毛面積比，有利于建筑的使用，增強(qiáng)了建筑的租售競(jìng)爭(zhēng)力，由于減小剪力墻，筒體和柱等構(gòu)件中的截面尺寸，與不設(shè)水平加強(qiáng)層的相應(yīng)結(jié)構(gòu)相比，可節(jié)約混凝土12%左右?？梢姡O(shè)置水平加強(qiáng)層是減小高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移提高其抗側(cè)移剛度的一種既有效又經(jīng)濟(jì)的的方法。

帶加強(qiáng)層框架一核心筒結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：加強(qiáng)層的存在使結(jié)構(gòu)剛度沿豎向發(fā)生突變，結(jié)構(gòu)的核心筒和外圍框架的變形協(xié)調(diào)集中在加強(qiáng)層處，這就導(dǎo)致在重力和水平荷載作用下，加強(qiáng)層上下附近幾層的內(nèi)力發(fā)生突變，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)復(fù)雜，在地震作用下容易出現(xiàn)薄弱層，而且直到目前（2017年）為止國(guó)內(nèi)外缺乏此類結(jié)構(gòu)的震害資料，因此帶加強(qiáng)層框架一核心筒結(jié)構(gòu)在地震區(qū)采用時(shí)應(yīng)采取專門的有效措施，9度區(qū)不應(yīng)采用。

高層框架-核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)抗側(cè)力剛度不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，通?？煽紤]利用建筑設(shè)備層和避難層的空間，設(shè)置加強(qiáng)層以控制結(jié)構(gòu)位移。實(shí)際上，加強(qiáng)層不但可以增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度、控制結(jié)構(gòu)位移，還可以調(diào)節(jié)傾覆彎矩在核心筒和外框之間的分配比例。一般說來(lái)，框筒結(jié)構(gòu)中混凝土核心筒或帶支撐的鋼框架內(nèi)筒，其抗傾覆彎矩的能力比外框筒差，相反，傾覆彎矩分配比例卻往往是核心筒占了大部分，通?？蛇_(dá)到 70% ～ 80% 左右。加強(qiáng)層的引入，可以使總傾覆彎矩從核心筒向外框轉(zhuǎn)移，減小核心筒的傾覆彎矩。 2100433B

加強(qiáng)層是在高層建筑中某幾個(gè)部位，通常是利用設(shè)備層或避難層空間設(shè)置剛度較大的水平外伸構(gòu)件加強(qiáng)核心筒與框架柱的連系，必要時(shí)可設(shè)置剛度較大的周邊環(huán)帶構(gòu)件，腰桁架和帽桁架，加強(qiáng)外周框架角柱與翼緣柱的連系。因此，加強(qiáng)層構(gòu)件有三種類型,一是伸臂，二是腰桁架和帽桁架，三是環(huán)向構(gòu)件。三者的功能不同，不一定同時(shí)設(shè)置，但如果設(shè)置，它們一般在同一層。加強(qiáng)層的高度往往是一層樓高，其剛度比其它水平構(gòu)件大數(shù)十倍,故有的文獻(xiàn)在研究加強(qiáng)層對(duì)高層建筑的影響時(shí)稱為剛性層或水平剛性層。由于它是從核心筒或核心剪力墻伸出，所以有的文獻(xiàn)又稱為伸臂結(jié)構(gòu)或水平伸臂結(jié)構(gòu)。

加強(qiáng)層伸臂

伸臂都布置在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，橫跨在外柱和內(nèi)筒之間,在平面上，伸臂布置要對(duì)稱，伸臂要與內(nèi)筒的剪力墻對(duì)齊，以便剪力墻承受伸臂傳來(lái)的大彎矩。沿高度,應(yīng)考慮布置在有效的樓層。與伸臂相連的外柱往往是受軸力很大的柱子，有些結(jié)構(gòu)采用了斷面很大的少量柱子抵抗傾覆力矩及剪力，周邊再設(shè)置一些小斷面柱子只承受少量樓板傳來(lái)的荷載，它們可起到抗扭的作用，例如上海金茂大廈，有些結(jié)構(gòu)可以布置截面相同、間距相同的許多柱子，利用外環(huán)梁將少數(shù)柱子的大軸力分散到其它柱子上。

加強(qiáng)層腰桁架和帽桁架

也是設(shè)置在內(nèi)筒和外柱間的剛度很大的桁架或大梁，但是它的作用是減少內(nèi)筒和外柱的豎向變形差。由于內(nèi)筒和外柱的豎向應(yīng)力不同、溫度差別、徐變差別等，常常導(dǎo)致內(nèi)外構(gòu)件豎向變形不同。內(nèi)、外構(gòu)件的豎向變形差使樓蓋大梁產(chǎn)生變形和相應(yīng)應(yīng)力，如果變形引起的應(yīng)力較大，會(huì)減小它們承受使用荷載、地震作用的能力，甚至較早出現(xiàn)裂縫。設(shè)置剛度很大的桁架或大梁，可以限制內(nèi)、外豎向變形差，從而減小樓蓋大梁的變形。一般在高層建筑高度較大時(shí)，就需要設(shè)置限制內(nèi)外變形差的桁架或大梁。如果僅僅考慮減小重力荷載、溫度徐變產(chǎn)生的豎向變形差，在一層的結(jié)構(gòu)中，一般在頂層設(shè)置一道桁架效果最為明顯，稱其為帽桁架，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度很大時(shí)，也可以同時(shí)在中間設(shè)置，稱其為腰桁架。

伸臂和帽桁架、腰桁架形式相同，作用卻不同。有時(shí)需要突出某一個(gè)作用，有時(shí)可以將二者結(jié)合。在較高的高層建筑中，如果將減小側(cè)移的伸臂結(jié)構(gòu)與減小豎向變形差的帽桁架或腰桁架結(jié)合，則可在頂部及一處設(shè)置兩道伸臂，綜合效果較好。

加強(qiáng)層環(huán)向構(gòu)件

環(huán)向構(gòu)件是指沿結(jié)構(gòu)周邊布置一層樓或兩層樓高的桁架，它們的作用是：

（1）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圈的豎向構(gòu)件的聯(lián)系，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，即在結(jié)構(gòu)身上加上一道“箍”，如果結(jié)構(gòu)很高，也可加兩道或三道“箍”。

（2）由于它們的剛度很大，也可以協(xié)調(diào)周圈豎向構(gòu)件的變形，減小豎向變形差，使豎向構(gòu)件受力均勻。在框筒結(jié)構(gòu)中，環(huán)向構(gòu)件加強(qiáng)了深梁的作用，可減少剪力滯后。在框架一核心筒結(jié)構(gòu)中，它加強(qiáng)了外圈柱的聯(lián)系，并可以將伸臂作用在少數(shù)柱子上產(chǎn)生的軸力分散到其它柱子，使相鄰柱所受軸力均勻化。

實(shí)腹環(huán)梁較少采用，因?yàn)樵诮ㄖ鈬枰写岸?，密閉時(shí)無(wú)法采光。此外加強(qiáng)層常常與設(shè)備層、避難層結(jié)合在一起，對(duì)外更要開敞以便遇到意外災(zāi)難時(shí)的救援。因此，環(huán)向構(gòu)件很少采用實(shí)腹梁，多數(shù)采用斜桿桁架或空腹桁架。