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1、高层建筑结构第1页，本讲稿共31页4.14.1基本假定基本假定一、弹性假定一、弹性假定 高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析。一般情况高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析。一般情况,刚度不刚度不必折减，仅对框架必折减，仅对框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于不宜小于0.50.5。二、楼板在自身平面内的刚性假定二、楼板在自身平面内的刚性假定 进行高层建筑内力及位移计算时，可将现浇楼板视为水平放置的深梁，近进行高层建筑内力及位移计算时，可将现浇楼板视为水平放置的深梁，近似认为在其自身平面内为无限刚性。似认为在
2、其自身平面内为无限刚性。为保证假定成立，要求设计中采取必要的措施，保证楼板在自身平面为保证假定成立，要求设计中采取必要的措施，保证楼板在自身平面内的刚度足够大，例如：平面布置宜符合规程的有关要求；楼板尽量采用内的刚度足够大，例如：平面布置宜符合规程的有关要求；楼板尽量采用现浇钢筋混凝土结构，或采用有现浇面层的装配整体式楼板，对局部有削现浇钢筋混凝土结构，或采用有现浇面层的装配整体式楼板，对局部有削弱的情况，可采用设置边梁加大楼板配筋等措施来加强。当楼板有较大开弱的情况，可采用设置边梁加大楼板配筋等措施来加强。当楼板有较大开洞时，应考虑楼板在自身平面内弹性变形的影响。洞时，应考虑楼板在自身平面内
3、弹性变形的影响。采用这一假定后，结构分析的自由度数目大大减少，使计算分析大为简化。计算分析和工程实践证明，这一假定满足大多数高层建筑的结构分析精度要求。2第2页，本讲稿共31页4.2 4.2 荷载组合和地震作用组合的效应荷载组合和地震作用组合的效应一、持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定：一、持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定：（注：持久设计状况，适用于结构使用时的正常情况；短暂设计状况，适用于结构出现（注：持久设计状况，适用于结构使用时的正常情况；短暂设计状况，适用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等）的临时情况，包
4、括结构施工和维修时的情况等）式中：式中：荷载组合的效应设计值；荷载组合的效应设计值；永久荷载分项系数；永久荷载分项系数；楼面活荷载分项系数；楼面活荷载分项系数；风荷载的分项系数；风荷载的分项系数；考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50 50 年时取年时取1.01.0，设计使用年限为，设计使用年限为100 100 年时取年时取1.11.1；永久荷载效应标准值；永久荷载效应标准值；楼面活荷载效应标准值；楼面活荷载效应标准值；风荷载效应标准值；风荷载效应标准值；分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效分别为楼面活荷载
5、组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取应起控制作用时应分别取0.7 0.7 和和0.00.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0 1.0 和和0.6 0.6 或或0.7 0.7 和和1.01.0。注：对书库、档案库、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值注：对书库、档案库、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值 系数取系数取0.70.7的场合应取为的场合应取为0.90.9。3第3页，本讲稿共31页二、地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的效应设计值应按下式确二、地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的效应
6、设计值应按下式确定：定：式中：式中：荷载和地震作用组合的效应设计值；荷载和地震作用组合的效应设计值；重力荷载代表值的效应；重力荷载代表值的效应；水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数；调整系数；竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数；调整系数；重力荷载分项系数；重力荷载分项系数；风荷载分项系数；风荷载分项系数；水平地震作用分项系数；水平地震作用分项系数；竖向地震作用分项系数；竖向地震作用分项系数；风荷载的组合值系数，应取风荷载的组合值系数，应取0.20.2
7、。4第4页，本讲稿共31页地震设计状况时荷载和作用的分项系数地震设计状况时荷载和作用的分项系数注：注：“”表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。5第5页，本讲稿共31页一、构件承载力设计一、构件承载力设计持久设计状况、短暂设计状况持久设计状况、短暂设计状况地震设计状况地震设计状况式中：式中：结构重要性系数，对安全等级为一级的结构结构重要性系数，对安全等级为一级的结构构构件件 不应小于不应小于1.11.1；对安全等级为二级的结构构件不应小；对安全等级为二级的结构构件不应小 于于1.01.0；作用组合的效应设计值；作用组合的效应设计值；构件承载力设计值；构件承载力
8、设计值；构件承载力抗震调整系数。构件承载力抗震调整系数。承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数4.3 4.3 结构设计基本规定结构设计基本规定6第6页，本讲稿共31页二、结构抗震性能设计二、结构抗震性能设计结构抗震性能目标及水准结构抗震性能目标及水准结构抗震性能目标分为结构抗震性能目标分为A、B、C、D 四个等级四个等级。结构抗震性能分为结构抗震性能分为1、2、3、4、5 五个水准五个水准（见下表）。（见下表）。抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋高度、规则性、结构高度、规则性、结构类型等超过类型等超过高规高规的有关规定的有关规定或抗震设防标准或抗震设防标
9、准有特殊要求时有特殊要求时，可采用，可采用结构抗震性能设计方法进行补充分析和论证。结构抗震性能设计方法进行补充分析和论证。7第7页，本讲稿共31页各性能水准结构预期的震后性能状况各性能水准结构预期的震后性能状况 注：注：“关键构件关键构件”是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重 破坏；破坏；“普通竖向构件普通竖向构件”是指是指“关键构件关键构件”之外的竖向构件；之外的竖向构件；“耗能构件耗能构件”包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。8第8页，本讲稿共31页 结构抗震性能目标的选定：
10、应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、结构抗震性能目标的选定：应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定适宜的结构抗震性能目标。因素选定适宜的结构抗震性能目标。A A级性能目标是最高等级，中震作用下要求结构达到第级性能目标是最高等级，中震作用下要求结构达到第1 1抗震性抗震性能水准（完好、无损坏），大震作用下要求结构达到第能水准（完好、无损坏），大震作用下要求结构达到第2 2 抗震性能水抗震性能水准（基本完好、轻微损坏），即结构仍处于基本弹性状态；准（基本完好、轻微损坏），即
11、结构仍处于基本弹性状态；B B级性能目标，要求结构在中震作用下满足第级性能目标，要求结构在中震作用下满足第2 2抗震性能水准（基本完抗震性能水准（基本完好、轻微损坏），大震作用下满足第好、轻微损坏），大震作用下满足第3 3抗震性能水准抗震性能水准(轻度损坏轻度损坏)，结构仅，结构仅有轻度损坏；有轻度损坏；C C级性能目标，要求结构在中震作用下满足第级性能目标，要求结构在中震作用下满足第3 3抗震性能水准抗震性能水准(轻度损轻度损坏坏)，大震作用下满足第，大震作用下满足第4 4抗震性能水准抗震性能水准(中度损坏中度损坏)，结构中度损坏；，结构中度损坏；D D级性能目标是最低等级，要求结构在中震作
12、用下满足第级性能目标是最低等级，要求结构在中震作用下满足第4 4 抗震性抗震性能水准能水准(中度损坏中度损坏)，大震作用下满足第，大震作用下满足第5 5性能水准性能水准(比较严重损坏比较严重损坏)，结构有比较严重的损坏，但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。结构有比较严重的损坏，但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。9第9页，本讲稿共31页 特别不规则的超限高层建筑或处于不利地段场地的特别不规则结特别不规则的超限高层建筑或处于不利地段场地的特别不规则结构，可考虑选用构，可考虑选用A A级性能目标；级性能目标；房屋高度或不规则性超过房屋高度或不规则性超过高规高规适用范围很多时，可考虑选用适用范围很多
13、时，可考虑选用B B级或级或C C级性能目标；级性能目标；房屋高度或不规则性超过适用范围较多时，可考虑选用房屋高度或不规则性超过适用范围较多时，可考虑选用C C级性能级性能目标；目标；房屋高度或不规则性超过适用范围较少时，可考虑选用房屋高度或不规则性超过适用范围较少时，可考虑选用C C级或级或D D级性级性能目标。能目标。以上仅仅是举些例子，实际工程情况很多，需综合考虑各项因素，以上仅仅是举些例子，实际工程情况很多，需综合考虑各项因素，所选用的性能目标需征得业主的认可。所选用的性能目标需征得业主的认可。10第10页，本讲稿共31页不同抗震性能水准的结构设计可按下列规定进行：不同抗震性能水准的结
14、构设计可按下列规定进行：第第1 性能水准性能水准的结构，应满足弹性设计要求。在多遇震作用下，其承载力和变形应符合的结构，应满足弹性设计要求。在多遇震作用下，其承载力和变形应符合高规高规的有关规定；的有关规定；在设防烈度地震作用下在设防烈度地震作用下，结构构件的抗震承载力应符合（，结构构件的抗震承载力应符合（1）式要求：）式要求：（1）水平地震作用标准值的构件内力，不需乘以与抗震等级有关的增大系数；水平地震作用标准值的构件内力，不需乘以与抗震等级有关的增大系数；竖向地震作用标准值的构件内力，不需乘以与抗震等级有关的增大系数。竖向地震作用标准值的构件内力，不需乘以与抗震等级有关的增大系数。第第2
15、性能水准性能水准的结构，的结构，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，关键构件及普通竖向构件关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜符合（的抗震承载力宜符合（1）式的要求；耗能构件的受剪承载力宜符合（）式的要求；耗能构件的受剪承载力宜符合（1）式的要求，耗能构）式的要求，耗能构件的正截面承载力应符合（件的正截面承载力应符合（2）式要求：）式要求：（2）其余符号物理意义同前。其余符号物理意义同前。截面承载力标准值，按材料强度标准值计算。截面承载力标准值，按材料强度标准值计算。其余符号物理意义同前。其余符号物理意义同前。关于何时采用设防烈度地震何时采用预估的罕遇地
16、震：见高规表3.11.1或本节第7页的表。例如，当选用B级目标时，第2性能水准的关键构件及普通竖向构件的抗震承载力按（1）式验算时，就应采用设防烈度地震;当选用A级目标时，第2性能水准的关键构件及普通竖向构件的抗震承载力按（1）式验算时，就应采用预估的罕遇地震.11第11页，本讲稿共31页 第第4 性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析，的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度或预估的罕遇地震作用下在设防烈度或预估的罕遇地震作用下，关，关键构件的抗震承载力宜符合（键构件的抗震承载力宜符合（2）式的要求；部分竖向构件以及大部分耗能构件进入屈服阶段，）式的要求；部分竖向构件以及大部分耗能构件进入
17、屈服阶段，但钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合（但钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合（3）式的要求。在预估的罕遇地震作用下，）式的要求。在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应符合结构薄弱部位的层间位移角应符合高规高规关于薄弱层（部位）层间弹塑性位移的规关于薄弱层（部位）层间弹塑性位移的规定。定。第第3 性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析，的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合（关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合（2）式的要求，其受剪承载力宜符合（）式的要求，其受
18、剪承载力宜符合（1）式）式的要求；部分耗能构件进入屈服阶段，但其抗剪承载力应符合（的要求；部分耗能构件进入屈服阶段，但其抗剪承载力应符合（2）式的要求。大震作用下，在预）式的要求。大震作用下，在预估的罕遇地震作用下结构薄弱部位的层间位移角应满足估的罕遇地震作用下结构薄弱部位的层间位移角应满足高规高规关于薄弱层（部位）层间关于薄弱层（部位）层间弹塑性位移的规定。弹塑性位移的规定。（3）重力荷载代表值作用下的构件剪力（重力荷载代表值作用下的构件剪力（N）；）；地震作用标准值的构件剪力（地震作用标准值的构件剪力（N），不需考虑与抗震等级有关的），不需考虑与抗震等级有关的 增大系数；增大系数；12第1
19、2页，本讲稿共31页 第第5 5性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。的结构应进行弹塑性计算分析。在预估的罕遇地震作用下在预估的罕遇地震作用下，关键构件的抗震，关键构件的抗震承载力承载力宜宜符合（符合（2 2）式的要求；较多的竖向构件进入屈服阶段，但同一楼层的竖向构件不宜全部）式的要求；较多的竖向构件进入屈服阶段，但同一楼层的竖向构件不宜全部屈服；竖向构件的受剪截面应符合（屈服；竖向构件的受剪截面应符合（3 3）式的要求；允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；结构）式的要求；允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；结构薄弱部位的层间位移角应符合薄弱部位的层间位移角应符合高规高规关于薄弱层（部位
20、）层间弹塑性位移的规定。关于薄弱层（部位）层间弹塑性位移的规定。13第13页，本讲稿共31页三、抗连续倒塌设计基本要求 结构连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，结构连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。大范围的倒塌破坏。安全等级为一级的高层建筑结构安全等级为一级的高层建筑结构应满足应满足抗连续倒塌概念设计抗连续倒塌概念设计的要的要求；求；有特殊要求时有特殊要求时，可采用，可采用拆除构件方法拆除
21、构件方法进行抗连续倒塌设计。进行抗连续倒塌设计。抗连续倒塌抗连续倒塌概念设计概念设计应符合下列要求：应符合下列要求：1 1 应采取必要的结构连接措施，增强结构的整体性；应采取必要的结构连接措施，增强结构的整体性；2 2 主体结构宜采用多跨规则的超静定结构；主体结构宜采用多跨规则的超静定结构；3 3 结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、锚固破坏、节点先于构件破坏；锚固破坏、节点先于构件破坏；4 4 结构构件应具有一定的反向承载能力；结构构件应具有一定的反向承载能力；5 5 周边及边跨框架的柱距不宜过大；周边及边跨框架的柱距不宜过大；
22、6 6 转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径；转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径；7 7 钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底钢筋在支座处宜钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底钢筋在支座处宜 按受拉要求连续贯通；按受拉要求连续贯通；8 8 独立基础之间宜采用拉梁连接。独立基础之间宜采用拉梁连接。14第14页，本讲稿共31页抗连续倒塌的抗连续倒塌的拆除构件方法拆除构件方法应符合下列规定：应符合下列规定：1 1 逐个分别拆除结构周边的竖向构件、底层内部柱以及转换桁架腹杆等逐个分别拆除结构周边的竖向构件、底层内部柱以及转换桁架腹杆等重要构件；重要构件；2 2 可采用弹性静力方法分析剩余结构的内
23、力与变形；可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变形；3 3 剩余结构构件承载力应满足下式要求：剩余结构构件承载力应满足下式要求：剩余结构构件内力设计值；剩余结构构件内力设计值；剩余结构构件承载力设计值；剩余结构构件承载力设计值；效应折减系数。对中部水平构件取效应折减系数。对中部水平构件取0.670.67，其他构件取，其他构件取 1.01.0。（注：本条拆除构件方法主要内容引自美国、英国有关规范。其中关于效应折减系数（注：本条拆除构件方法主要内容引自美国、英国有关规范。其中关于效应折减系数，主，主要是考虑偶然作用发生后，结构进入弹塑性内力重分布，对中部水平构件有一定的卸载要是考虑偶然作用发生后
24、，结构进入弹塑性内力重分布，对中部水平构件有一定的卸载效应。）效应。）15第15页，本讲稿共31页剩余结构构件内力设计值剩余结构构件内力设计值剩余结构构件承载力设计值剩余结构构件承载力设计值16第16页，本讲稿共31页 当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌要求时，在该构件表面附当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌要求时，在该构件表面附加加80kN/m2 侧向偶然作用设计值，此时其承载力应满足下式的要求。侧向偶然作用设计值，此时其承载力应满足下式的要求。式中式中:构件承载力设计值，算法同（不构件承载力设计值，算法同（不拆除构件的）正常拆除构件的）正常 情况情况；作用组合的效应设计值；作用组合的效应设
25、计值；永久荷载标准值的效应；永久荷载标准值的效应；活荷载标准值活荷载标准值的效应的效应；侧向偶然作用设计值侧向偶然作用设计值的效应的效应。四、高层建筑的二阶效应及结构稳定四、高层建筑的二阶效应及结构稳定1 1、二阶效应（即、二阶效应（即P P效应）效应）计算分析表明，对混凝土结构，随着结计算分析表明，对混凝土结构，随着结构刚度的降低，重力二阶效应的不利影响呈构刚度的降低，重力二阶效应的不利影响呈非线性增长。因此，对结构的弹性刚度和重非线性增长。因此，对结构的弹性刚度和重力荷载作用的关系应加以限制。力荷载作用的关系应加以限制。17第17页，本讲稿共31页 当高层建筑结构满足下列规定（称为当高层建
26、筑结构满足下列规定（称为“刚重比刚重比”）时，可使结构按弹性分析）时，可使结构按弹性分析的二阶效应对结构内力、位移的增量控制在的二阶效应对结构内力、位移的增量控制在5 5左右，则弹性计算分析时可不考左右，则弹性计算分析时可不考虑重力二阶效应虑重力二阶效应的不利影响。的不利影响。1 1）剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构：剪力墙结构、筒体结构：2 2）框架结构：框架结构：式中：式中：结构一个主轴方向的弹性结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度等效侧向刚度，可按倒三角形分布，可按倒三角形分布 荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧向刚度折算为
27、荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧向刚度折算为 竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度；竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度；房屋高度；房屋高度；分别为第分别为第i、j 楼层重力荷载设计值，取楼层重力荷载设计值，取1.2 1.2 倍的永久荷载标倍的永久荷载标 准值与准值与1.4 1.4 倍的楼面可变荷载标准值的组合值；倍的楼面可变荷载标准值的组合值；第第i楼层层高；楼层层高；第第i楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间位移的比值；楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间位移的比值；n 结构计算总层数。结构计算总层数。详见详见02高规高规理解与应用理解与应用18第18页，本讲稿共31页EJd
28、d为结构宏观等效刚度，而为结构宏观等效刚度，而u是分别按各抗侧构件的具体刚是分别按各抗侧构件的具体刚度计算所得的结构顶点位移，度计算所得的结构顶点位移，u是已知的。是已知的。19第19页，本讲稿共31页位移增大系数位移增大系数内力增大系数内力增大系数位移增大系数位移增大系数内力增大系数内力增大系数 当不满足上述要求时，高层建筑结构的重力二阶效应可采用有限元方法进行计当不满足上述要求时，高层建筑结构的重力二阶效应可采用有限元方法进行计算；也可采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以下述增大系数的方法近似考虑。算；也可采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以下述增大系数的方法近似考虑。20第20页，本
29、讲稿共31页2、结构稳定验算、结构稳定验算高层建筑结构的整体稳定性要求：高层建筑结构的整体稳定性要求：1 1）剪力墙结构、框架）剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构要求：剪力墙结构、筒体结构要求：2 2）框架结构要求：）框架结构要求：高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整体失稳的可能性很小。高层建筑结构的高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整体失稳的可能性很小。高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应（重力稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应（重力P P效应）效应）不致过大，以此避免结构的失稳倒塌。不致过大
30、，以此避免结构的失稳倒塌。影响重力影响重力P P效应的主要参数是结构的刚度和重力荷载之比（效应的主要参数是结构的刚度和重力荷载之比（刚重比刚重比）。）。若结构的若结构的刚重比刚重比进一步减小，则重力进一步减小，则重力P P效应将会呈非线性关系急剧增长，直至引起结构效应将会呈非线性关系急剧增长，直至引起结构的整体失稳。如不满足上式的要求，应调整并增大结构的侧向刚度。的整体失稳。如不满足上式的要求，应调整并增大结构的侧向刚度。如结构的如结构的刚重比刚重比满足上式要求，则重力满足上式要求，则重力P P效应可控制在效应可控制在2020之内，结构的稳定则具有之内，结构的稳定则具有适宜的安全储备。适宜的安
31、全储备。21第21页，本讲稿共31页五、抗整体倾覆五、抗整体倾覆 按上述规定，倾覆安全系数达到按上述规定，倾覆安全系数达到2.32.3，不需再验算结构的整体倾覆。，不需再验算结构的整体倾覆。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分别计算基底应力。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分别计算基底应力。高层建筑在竖向和水平荷载或地震作用共同下，如果基底压应力过于集中且高层建筑在竖向和水平荷载或地震作用共同下，如果基底压应力过于集中且地基刚地基刚度不大度不大，有，有可能可能发生整体倾斜甚至整体倒塌（即整体倾覆）。发生整体倾斜甚至整体倒塌（即整体倾覆）。因此，要求在重力荷载与水平荷载标准值或重力荷载代表值与
32、多遇水平因此，要求在重力荷载与水平荷载标准值或重力荷载代表值与多遇水平地震标准值共同作用下：地震标准值共同作用下：当房屋的高宽比当房屋的高宽比H/BH/B4 4时，基底不宜出现零应力区；时，基底不宜出现零应力区；当房屋的高宽比当房屋的高宽比H/B4H/B4时，零应力区面积不应超过基础底面积的时，零应力区面积不应超过基础底面积的15%15%。22第22页，本讲稿共31页 1.1.保证结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构来说，要避免混保证结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构来说，要避免混凝土墙或柱出现裂缝；同时，将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高凝土墙或柱出现裂缝；同时，将混凝土
33、梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许范围之内。度限制在规范允许范围之内。在正常使用条件下，限制高层建筑结构层间水平位移的主要目的在正常使用条件下，限制高层建筑结构层间水平位移的主要目的有两点：有两点：2.2.保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损伤。明显损伤。4.4 4.4 高层建筑水平位移限值及舒适度要求高层建筑水平位移限值及舒适度要求一、一、水平位移限值水平位移限值 总之，是为了避免在风、小震作用下位移过大，导致结构开裂或非总之，是为了避免在风、小震作用下位移过大，导致结构开裂或非结构构件破损。结构构件破损。2
34、3第23页，本讲稿共31页 高层建筑在风荷载、小震作用下，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与高层建筑在风荷载、小震作用下，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比层高之比u/h宜符合以下规定：宜符合以下规定：楼层层间最大位移与层高之比的限值楼层层间最大位移与层高之比的限值1 1 高度不大于高度不大于150m150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u/h不宜不宜大于下表的限值；大于下表的限值；2 2 高度不小于高度不小于250m250m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u/h不宜大不宜大 于于1/50
35、01/500；3 3 高度在高度在150150250m 250m 之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u/h 的限值可按本条第的限值可按本条第1 1 款和第款和第2 2 款的限值线性插入取用。款的限值线性插入取用。注：楼层层间最大位移注：楼层层间最大位移u 以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响。设计时，本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响。24第24页，本讲稿共31页二、罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算二、罕遇地
36、震作用下的薄弱层弹塑性变形验算 在罕遇地震在罕遇地震(即大震即大震)作用下，结构进入弹塑性大位移状态，结构产作用下，结构进入弹塑性大位移状态，结构产生较显著的破坏，为防止建筑物倒塌，应对结构塑性变形集中发展的生较显著的破坏，为防止建筑物倒塌，应对结构塑性变形集中发展的楼层楼层(称薄弱层称薄弱层)的变形加以控制，以实现的变形加以控制，以实现“大震不倒大震不倒”的设防目标，也就是第的设防目标，也就是第二阶段抗震设计。但是，要确切地找出结构的薄弱层以及准确计算出薄弱层部位二阶段抗震设计。但是，要确切地找出结构的薄弱层以及准确计算出薄弱层部位的弹塑性变形，目前还有许多困难。的弹塑性变形，目前还有许多困
37、难。高规高规仅对有特殊要求的建筑、地震时仅对有特殊要求的建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，要求做第二阶段抗震设计，易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，要求做第二阶段抗震设计，即除了第一阶段的弹性承载力及变形计算外，还要进行薄弱层弹塑性层间变即除了第一阶段的弹性承载力及变形计算外，还要进行薄弱层弹塑性层间变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的抗震设防要求。形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的抗震设防要求。1 1应进行弹塑性变形验算的高层建筑结构应进行弹塑性变形验算的高层建筑结构 1)71)79 9度时楼层屈服强度系数度时楼层屈服强度系数yy小于小
38、于0 05 5的框架结构；的框架结构；2)2)甲类建筑和甲类建筑和9 9度抗震设防的乙类建筑结构；度抗震设防的乙类建筑结构；3)3)采用隔震和消能减震技术的建筑结构；采用隔震和消能减震技术的建筑结构；4)4)房屋高度大于房屋高度大于150m 150m 的结构。的结构。25第25页，本讲稿共31页 这里所说的楼层屈服强度系数这里所说的楼层屈服强度系数yy，是指按构件实际配筋和材料强度标，是指按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。比值。2 2宜进行弹塑性变形验算的高
39、层建筑结构宜进行弹塑性变形验算的高层建筑结构1)1)下表所列高度范围且竖向不规则的高层建筑结构；下表所列高度范围且竖向不规则的高层建筑结构；2)72)7度度、类场地和类场地和8 8度抗震设防的乙类建筑结构；度抗震设防的乙类建筑结构；3)3)板柱板柱-剪力墙结构。剪力墙结构。采用时程分析法的高层建筑结构采用时程分析法的高层建筑结构注：场地类别应按现行国家标准注：场地类别应按现行国家标准建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011 GB50011 的规定采用。的规定采用。26第26页，本讲稿共31页3.3.结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移验算公式结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移验算公式式中：式中
40、：层间弹塑性位移；层间弹塑性位移；层间弹塑性位移角限值，可按下表采用；对框架层间弹塑性位移角限值，可按下表采用；对框架 结构，当轴压比小于结构，当轴压比小于0.40 0.40 时，可提高时，可提高10%10%；当柱；当柱 子全高的箍筋构造采用比子全高的箍筋构造采用比高规高规中框架柱箍筋中框架柱箍筋 最小配箍特征值大最小配箍特征值大30%30%时，可提高时，可提高20%20%，但累计不，但累计不 超过超过25%25%；h 层高。层高。层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值弹塑性分析方法详见弹塑性分析方法详见建筑抗震建筑抗震的有关规定。的有关规定。27第27页，本讲稿共31页4.4.位移角限值比
41、较位移角限值比较 层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值楼层层间最大位移与层高之比的限值楼层层间最大位移与层高之比的限值28第28页，本讲稿共31页 不舒服的程度不舒服的程度 无感觉无感觉 有感有感 扰人扰人 十分扰人十分扰人 不能忍受不能忍受建筑物的加速度建筑物的加速度三、舒适度要求三、舒适度要求 高层建筑物在风荷载作用下将产生振动，过大的振动加速度将使在高楼内居高层建筑物在风荷载作用下将产生振动，过大的振动加速度将使在高楼内居住的人们感觉不舒适，甚至不能忍受，两者的关系如下。住的人们感觉不舒适，甚至不能忍受，两者的关系如下。1.1.风振风振舒适度要求舒适度要求29第29页，本讲稿共31页
42、住宅、公寓住宅、公寓 高度不小于高度不小于150m150m的高层建筑结构，在的高层建筑结构，在荷载规范荷载规范规定的规定的10 10 年一遇年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算的风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值值amax应满足应满足:办公、旅馆办公、旅馆 结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度可按现行行业标准结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度可按现行行业标准高层高层民用建筑钢结构技术规程民用建筑钢结构技术规程JGJ99 JGJ99 的有关规定计算，也可通过风洞试的有关规定计算，也可通过风洞试验结果判断确定，计算时阻尼比宜取验
43、结果判断确定，计算时阻尼比宜取0.010.010.020.02。对于高度不高且刚度较大的钢筋混凝土高层建筑对于高度不高且刚度较大的钢筋混凝土高层建筑，风风振很小，不会使振很小，不会使楼内居住的人楼内居住的人们们感感觉觉不舒适，但不舒适，但对对于高度于高度较较高（高（150m150m）的高）的高层层建筑建筑结结构，构，为为保保证证在正常使用条件在正常使用条件风风振不至于振不至于扰扰人，人，应应按下述要求按下述要求进进行舒适度行舒适度验验算。算。30第30页，本讲稿共31页人员活动环境人员活动环境峰值加速度限值（峰值加速度限值（m/s2）竖竖向自振向自振频频率不大于率不大于2Hz2Hz竖竖向自振向
44、自振频频率不小于率不小于4Hz4Hz住宅，办公住宅，办公0.070.070.0150.015商场及室内连廊商场及室内连廊0.220.220.150.152 2 楼盖结构竖向振动舒适度要求楼盖结构竖向振动舒适度要求 楼盖结构竖向振动舒适度应符合下列规定：楼盖结构竖向振动舒适度应符合下列规定：1 1）楼盖结构的竖向）楼盖结构的竖向振动振动频率不宜小于频率不宜小于3Hz3Hz；2 2）不同使用功能、不同自振频率的楼盖结构，其）不同使用功能、不同自振频率的楼盖结构，其竖向竖向振动峰振动峰 值加速度不应超过下表的限值。值加速度不应超过下表的限值。楼盖竖向振动楼盖竖向振动加速度限值加速度限值注：楼盖结构竖向自振频率为注：楼盖结构竖向自振频率为2Hz2Hz4Hz4Hz时，峰值加速度限值可按线性内插时，峰值加速度限值可按线性内插 选取。选取。楼盖结构竖向振动加速度可按楼盖结构竖向振动加速度可按高规高规附录附录A A计算。计算。附录附录A A 引自美国引自美国应用技术委员会应用技术委员会19991999年颁布的设计指南（年颁布的设计指南（ATC Design Guide 1ATC Design Guide 1）。）。自振频率=2/周期工程频率=1/周期31第31页，本讲稿共31页