高層框架筒體結(jié)構(gòu)

1、型鋼（鋼管）混凝土框架型鋼（鋼管）混凝土框架鋼筋混凝土筒體鋼筋混凝土筒體混合結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究混合結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究講課內(nèi)容講課內(nèi)容Page 2第二部分第二部分高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法第三部分第三部分工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析第一部分第一部分鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)：不同材料的構(gòu)件共同組成的結(jié)構(gòu)。 鋼鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)混凝土混合結(jié)構(gòu)：鋼（或其他組合構(gòu)件）與鋼筋混凝土組成。與四大結(jié)構(gòu)并列擴(kuò)展成為五大結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對比： 1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸

2、小，占用建筑面積和凈高小 2.結(jié)構(gòu)自重輕，降低基礎(chǔ)造價(jià) 3.施工速度快 4.抗震性能好Page 3鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 與鋼結(jié)構(gòu)對比： 1.用鋼量少 2.整體剛度好 3.結(jié)構(gòu)防火防腐性能好 PS：鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最多的就是鋼筋混凝鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最多的就是鋼筋混凝土筒體與型鋼混凝土、鋼管混凝土框架組成的結(jié)構(gòu)土筒體與型鋼混凝土、鋼管混凝土框架組成的結(jié)構(gòu)Page 4鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的類型鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的類型 1.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC)：以型鋼為鋼骨并在周圍配置鋼筋

3、和混凝土的埋入式組合結(jié)構(gòu)體系 型鋼可分為實(shí)腹式和空腹式兩大類。 實(shí)腹式型鋼實(shí)腹式型鋼常用截面有I、H、L、T、十字形以及矩形和圓形鋼管等。 空腹式型鋼空腹式型鋼一般由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼組成 空腹式型鋼比較節(jié)省材料，但制作費(fèi)用較多，實(shí)腹式型鋼制作簡便，承載能力大 Page 5鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述Page 6鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的類型鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的類型 2. 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)：由混凝土填入薄壁型鋼內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料，按截面形狀的不同分為圓鋼管混凝土、方鋼管混凝凝土，矩形鋼管混凝土及多邊形鋼管混凝

4、土。 Page 7鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)構(gòu)造的基本原則鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)構(gòu)造的基本原則1.實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的原則(承載力大，剛度大，抗震性能好）2.充分發(fā)揮鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)的抗震性能的原則（型鋼的配置是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全、延性抗震的主要因素)3.良好的耐久性和耐火性原則(保護(hù)層厚度）4.優(yōu)化設(shè)計(jì)原則（截面尺寸大小、經(jīng)濟(jì)造價(jià)的高低，施工工作量） Page 8鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 Page 9杭州瑞豐國際商務(wù)大廈（2001）采用矩形鋼管混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)是我國第一幢采用矩形鋼管混凝

5、土結(jié)構(gòu)的高層建筑 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 Page 10深圳帝王商業(yè)大廈（325m）主樓采用矩形鋼管混凝土柱為主體的芯筒-框架體系 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 Page 11臺北101大廈(508m)采用鋼管混凝土巨型框架體系 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述 鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 Page 12武漢國際證券大廈（331.3m)邊柱采用方、矩形鋼管混凝土柱 特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 將剪力墻集中到房屋的內(nèi)部或外部形成封閉的筒體

6、；將剪力墻集中到房屋的內(nèi)部或外部形成封閉的筒體；n 筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體，結(jié)構(gòu)空筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂空心柱體，結(jié)構(gòu)空間剛度極大，抗扭性能也好；間剛度極大，抗扭性能也好；n 筒體結(jié)構(gòu)具有造型美觀、受力合理、使用靈活，以及整體性筒體結(jié)構(gòu)具有造型美觀、受力合理、使用靈活，以及整體性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于高層和超高層建筑。目前全世界最高的強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于高層和超高層建筑。目前全世界最高的100100幢高層建筑約三分之二以上采用筒體結(jié)構(gòu)，國內(nèi)百米以幢高層建筑約三分之二以上采用筒體結(jié)構(gòu)，國內(nèi)百米以上的高層建筑有一半以上采用筒體結(jié)構(gòu)上的高層建筑有一半以上采用筒體結(jié)構(gòu)。按筒體

7、布置形式和數(shù)目的不同，可將筒體結(jié)按筒體布置形式和數(shù)目的不同，可將筒體結(jié)構(gòu)劃分為框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和框架構(gòu)劃分為框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和框架- -核心核心筒結(jié)構(gòu)、多重筒結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)。筒結(jié)構(gòu)、多重筒結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)。1 1、框筒：周邊密集的柱和高跨比很大的窗裙梁。、框筒：周邊密集的柱和高跨比很大的窗裙梁。薄壁內(nèi)筒與密柱外框筒相結(jié)合薄壁內(nèi)筒與密柱外框筒相結(jié)合內(nèi)筒體：筒體與豎向通道結(jié)合內(nèi)筒體：筒體與豎向通道結(jié)合外筒體：密柱外框筒，與建筑立面結(jié)合外筒體：密柱外框筒，與建筑立面結(jié)合2 2、筒中筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)3、框架核心筒體系、框架核心筒體系由若干個框架和筒體共同承重的結(jié)構(gòu)體系由若干個框架和筒體共同承重

8、的結(jié)構(gòu)體系類型：框架和實(shí)腹筒體類型：框架和實(shí)腹筒體( (框架框架- -核心筒結(jié)核心筒結(jié)構(gòu)）、框架和空腹筒體（外筒內(nèi)框結(jié)構(gòu)）構(gòu)）、框架和空腹筒體（外筒內(nèi)框結(jié)構(gòu)）框架和空腹筒體框架和空腹筒體 空腹筒體布置在房屋的外圍，空腹筒體布置在房屋的外圍，框架布置在中間框架布置在中間框架和實(shí)腹筒體框架和實(shí)腹筒體 利用電梯間、樓梯間、設(shè)備間利用電梯間、樓梯間、設(shè)備間等的墻比做為筒體的實(shí)腹體壁等的墻比做為筒體的實(shí)腹體壁南京金陵飯店南京金陵飯店37層，108米，框架-筒體結(jié)構(gòu)，1983年建成。廣州中信大廈廣州中信大廈37層，322米高，97年建成 上海金貿(mào)大廈采用的是框架上海金貿(mào)大廈采用的是框架核心筒結(jié)構(gòu)，建筑物核

9、心筒結(jié)構(gòu)，建筑物88層層，高，高420.5米。鋼筋混凝土核米。鋼筋混凝土核心筒呈八角形，周邊心筒呈八角形，周邊8根鋼骨根鋼骨混凝土柱底部截面混凝土柱底部截面1.5mX5m，柱中配置，柱中配置2根焊接根焊接H型鋼。型鋼。金茂大廈內(nèi)部結(jié)構(gòu)香港中環(huán)中心廣場香港中環(huán)中心廣場60層，374米，92年建成。馬來西亞雙塔樓馬來西亞雙塔樓88層，450米，框筒結(jié)構(gòu)，1996年建成。 框架框架- -核心筒結(jié)構(gòu)可以做成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或混核心筒結(jié)構(gòu)可以做成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)。合結(jié)構(gòu)。 在鋼筋混凝土框架在鋼筋混凝土框架- -核心筒結(jié)構(gòu)中，外框架由鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)中，外框架由鋼筋混凝土梁和柱組

10、成，核心筒采用鋼筋混凝土實(shí)腹筒；梁和柱組成，核心筒采用鋼筋混凝土實(shí)腹筒； 在鋼結(jié)構(gòu)中，外框架由鋼梁、鋼柱組成，內(nèi)部采用有支在鋼結(jié)構(gòu)中，外框架由鋼梁、鋼柱組成，內(nèi)部采用有支撐的鋼框架筒。撐的鋼框架筒。 由于框架由于框架- -核心筒結(jié)構(gòu)的柱數(shù)量少，內(nèi)力大，核心筒結(jié)構(gòu)的柱數(shù)量少，內(nèi)力大，通常柱的截面都很大，為減小柱截面，常采用通常柱的截面都很大，為減小柱截面，常采用鋼骨混凝土、鋼管混凝土鋼骨混凝土、鋼管混凝土等構(gòu)件做成框架的柱等構(gòu)件做成框架的柱和梁，與鋼筋混凝土或鋼骨混凝土實(shí)腹筒結(jié)合，和梁，與鋼筋混凝土或鋼骨混凝土實(shí)腹筒結(jié)合，就形成了混合結(jié)構(gòu)。就形成了混合結(jié)構(gòu)。4、多重筒結(jié)構(gòu)內(nèi)筒小，平面尺寸大，樓蓋

11、跨度大，故在內(nèi)外筒之間增內(nèi)筒小，平面尺寸大，樓蓋跨度大，故在內(nèi)外筒之間增設(shè)一圈柱或剪力墻并將之聯(lián)系起來形成筒。設(shè)一圈柱或剪力墻并將之聯(lián)系起來形成筒。5、束筒結(jié)構(gòu)n 使用條件：當(dāng)建筑高度或其平面尺寸進(jìn)一步加使用條件：當(dāng)建筑高度或其平面尺寸進(jìn)一步加大，以至于框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)無法滿足抗側(cè)力大，以至于框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)無法滿足抗側(cè)力剛度要求時，必須采用多筒體系剛度要求時，必須采用多筒體系n 兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起成束兩個以上框筒（或其它筒體）排列在一起成束狀，稱為狀，稱為成束筒成束筒。美國西爾斯大廈美國西爾斯大廈110層，443米，束筒鋼結(jié)構(gòu)，1974年建成。允許位移900mm，實(shí)測460

12、mm。用鋼76000噸，砼55700立方米，安裝了102部高速電梯。150層5166層6790層91層以上講課內(nèi)容講課內(nèi)容Page 33第二部分第二部分高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法第三部分第三部分工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析第一部分第一部分鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 地震作用的特點(diǎn)及抗震設(shè)防目標(biāo)地震作用的特點(diǎn)及抗震設(shè)防目標(biāo) 地震時，地震釋放的能量以地震波的形式向四周擴(kuò)散，到達(dá)地面后引起地面運(yùn)動，并通過房屋影響上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動態(tài)作用，這就是地震作用地震作用。（水平地震作用） 地震作用使建筑物產(chǎn)生的運(yùn)動稱為地震反應(yīng)地震反應(yīng)

13、，包括位移、速度、加速度，加速度將產(chǎn)生很大的內(nèi)力和變形。 地面運(yùn)動特性地面運(yùn)動特性可以用三個特征量描述：強(qiáng)度、頻譜、持續(xù)時間 房屋的動力特性房屋的動力特性指房屋的自振周期、振型、阻尼 抗震設(shè)防目標(biāo)（三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)）抗震設(shè)防目標(biāo)（三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)）：小震不壞，中震可修，大震不倒 Page 34結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜法抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜法 反應(yīng)譜法反應(yīng)譜法是用動力方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜；再用加速度反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載，然后按靜力方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算及設(shè)計(jì)的方法。 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程： Page 35結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析如果地面運(yùn)動已知，便可

14、求出質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度反應(yīng)，反應(yīng)最大值分別表示為Sd、 Sv、 Sa,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)體系的自振周期改變時，就會得到不同的最大反應(yīng)值，畫出Sd、 Sv、 Sa與周期的關(guān)系曲線，就得到位移反應(yīng)譜、速度反應(yīng)譜和加速度反應(yīng)譜。 Page 36結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜法抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜法 最大慣性力：最大慣性力： Page 37結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 我國抗震規(guī)范根據(jù)我國抗震規(guī)范根據(jù)255條地震加速度記錄計(jì)算得到的反條地震加速度記錄計(jì)算得到的反應(yīng)譜曲線，經(jīng)過處理后得到的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜地震影響系應(yīng)譜曲線，經(jīng)過處理后得到的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜地震影響系數(shù)數(shù)作為設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線作為設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線 Pag

15、e 38結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 等效地震荷載計(jì)算等效地震荷載計(jì)算 通過加速度反應(yīng)譜將地震慣性力處理成等效水平地震荷載，按x、y兩個方向分別計(jì)算地震作用。具體計(jì)算方法又分為反應(yīng)譜底部剪力法和反應(yīng)譜振型分解法兩種方法。少數(shù)情況下需要采用彈性時程分析法做補(bǔ)充計(jì)算。 Page 39結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 反應(yīng)譜底部剪力法反應(yīng)譜底部剪力法 我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可以采用底部剪力法等簡化方法 Page 40結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 反應(yīng)譜底部剪力法反應(yīng)譜底部剪力

16、法 Page 41當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期較長，場地特征周期較小時，計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)頂部地震作用偏小T11.4Tg42 結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法 我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：除高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法。對質(zhì)量和剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的振型分解反應(yīng)譜法 Page 43結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 振型分解反應(yīng)譜法振型分

17、解反應(yīng)譜法 進(jìn)行非耦聯(lián)分析時先求出各振型等效地震荷載后，按靜力法分別計(jì)算各個振型的內(nèi)力，然后按照平方和的平方根法進(jìn)行確定： Page 44其中m為參加組合的振型數(shù)目；Sj為由第j振型等效地震荷載求出的彎矩、剪力、軸力或位移S為振型組合后的彎矩、剪力、軸力或位移 結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法 進(jìn)行耦聯(lián)分析時要考慮各振型間的相互影響（CQC）： Page 45其中jr為j振型與r振型的耦聯(lián)系數(shù)t為由第j振型與r振型的周期比 結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法 考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng)，按下列公式取較大值： Page 46

18、其中sx為僅考慮x向水平地震作用時的地震作用效應(yīng)sy為僅考慮y向水平地震作用時的地震作用效應(yīng) 結(jié)構(gòu)的彈性分析結(jié)構(gòu)的彈性分析 反應(yīng)譜法的優(yōu)缺點(diǎn)反應(yīng)譜法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：通過反應(yīng)譜值將結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)轉(zhuǎn)化為作用在結(jié)構(gòu)上的靜力，計(jì)算容易，加速度反應(yīng)譜值是加速度反應(yīng)的最大值，用它設(shè)計(jì)一般是安全的。 Page 47 缺點(diǎn)：（1）只考慮了地面運(yùn)動中的加速度分量（2）反應(yīng)譜是通過單自由度體系計(jì)算得到的，應(yīng)用在多自由度體系時，只能將結(jié)構(gòu)分解為許多獨(dú)立的振型，每個振型作為一個單自由度結(jié)構(gòu)，得到對應(yīng)的反應(yīng)譜值和對應(yīng)的慣性力，然后通過振型組合得到多自由度結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移，振型組合采用的方法是從概率統(tǒng)計(jì)方法得到的，計(jì)算粗

19、糙（3）未考慮結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的塑形和塑形變形的積累過程結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 基本原理基本原理 靜力彈塑性分析是在結(jié)構(gòu)上施加一組靜力（豎向荷載和水平荷載），考慮構(gòu)件從開裂到屈服，剛度逐步改變的彈塑性計(jì)算方法。計(jì)算時豎向荷載不變，水平荷載由小到大逐步加載，每一步會有部分構(gòu)件屈服，屈服的構(gòu)件需要改變剛度，重新建立剛度矩陣，在增量荷載作用下再進(jìn)行分析，得到的結(jié)果疊加在前一步的計(jì)算結(jié)果上，如此逐步計(jì)算，直到結(jié)構(gòu)達(dá)到其極限承載力或極限位移，結(jié)構(gòu)倒塌。（推覆分析） Page 48結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 基本步驟基本步驟 第一部分：建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線圖 第

20、二部分：對結(jié)構(gòu)抗震能力的評估 Page 49結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線圖位移曲線圖 1.準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：包括建立結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、構(gòu)件的物理參數(shù)和力-變形關(guān)系。 2.確定側(cè)向荷載的分布形式 3.側(cè)向荷載增加到最薄弱的構(gòu)件達(dá)到剛度發(fā)生明顯的變化，一般達(dá)到結(jié)構(gòu)屈服荷載或構(gòu)件達(dá)到屈服承載力，對屈服后的構(gòu)件剛度予以修正，繼續(xù)加載 4.重復(fù)步驟3，直到更多構(gòu)件達(dá)到屈服承載力Page 50結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線圖位移曲線圖 5.所有加載階段構(gòu)件內(nèi)力和變

21、形都應(yīng)記載下來，以期獲得各個階段所有構(gòu)件的總內(nèi)力和變形（彈性和塑形） 6.加載過程繼續(xù)到結(jié)構(gòu)性能達(dá)到不可接受的水平，或者頂點(diǎn)位移超過設(shè)計(jì)地震作用下控制點(diǎn)處的最大位移 7.做出控制點(diǎn)處的位移和底部剪力在不同加載階段的關(guān)系曲線作為代表結(jié)構(gòu)的非線性反應(yīng)圖Page 51結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線圖位移曲線圖 Page 52結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載建立側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)荷載-位移曲線圖位移曲線圖 Page 53結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 結(jié)構(gòu)抗震能力的評估結(jié)構(gòu)抗震能力的

22、評估 通過推覆分析得到的荷載-位移曲線后，還不能立即用圖上某一點(diǎn)的位移確定為代表結(jié)構(gòu)抗震性能的“目標(biāo)位移”與規(guī)范規(guī)定的容許變形限值來做比較，以確定結(jié)構(gòu)的抗震能力是否達(dá)到要求。目前有兩種方法來評估結(jié)構(gòu)的抗震能力：“承載力譜法”和“目標(biāo)位移法”Page 54結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 水平加載分布模式水平加載分布模式逐級施加的水平側(cè)向力沿高度的分布模式 1.均布加載模式均布加載模式Page 55適宜于剛度與質(zhì)量沿高度分布較均勻，薄弱層為底層的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 水平加載分布模式水平加載分布模式 2.倒三角分布水平加載模式倒三角分布水平加載模式水平側(cè)向力沿結(jié)構(gòu)

23、高度分布與層質(zhì)量和高度成正比Page 56結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 水平加載分布模式水平加載分布模式 3.拋物線分布水平加載模式拋物線分布水平加載模式水平側(cè)向力沿高度呈拋物線分布的加載方式Page 57結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 水平加載分布模式水平加載分布模式 3.多振型組合水平加載模式多振型組合水平加載模式基于結(jié)構(gòu)瞬時振型分解反應(yīng)譜法平方和開平方，決定水平側(cè)向力分布加載方式Page 58結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 靜力彈塑性分析的主要功能靜力彈塑性分析的主要功能 （1）得到結(jié)構(gòu)承受水平荷載作用時內(nèi)力和變形的全過程，得到結(jié)構(gòu)的最大承載能力和極限變形

24、能力，包括層間位移角和頂點(diǎn)位移等重要指標(biāo)；可以估計(jì)相對設(shè)計(jì)荷載而言的結(jié)構(gòu)承載力的安全儲備大小。 （2）得到第一批塑性鉸位置和各個階段的塑性鉸出現(xiàn)的次序和分布狀態(tài)，可以判斷結(jié)構(gòu)是否符合強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎等設(shè)計(jì)要求。Page 59結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析 靜力彈塑性分析的主要功能靜力彈塑性分析的主要功能 （3）得到不同受力階段下樓層側(cè)移和層間位移角沿高度的分布，結(jié)合塑性鉸的分布情況可以檢查是否存在薄弱層 （4）得到不同受力階段結(jié)構(gòu)各部分塑形內(nèi)力重分布的情況，結(jié)合塑性鉸分布，檢查設(shè)計(jì)的多道設(shè)防意圖能否實(shí)現(xiàn)。 （5）得到結(jié)構(gòu)每一層的層剪力和層間位移角曲線 （6）得到結(jié)構(gòu)中承載力-頂點(diǎn)位

25、移全曲線Page 60彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析1971年美國圣費(fèi)爾南多地震的震害使人們認(rèn)識到了持時的重要性，從而推動了按地震動力加速度過程計(jì)算結(jié)構(gòu)反應(yīng)過程的動力法的研究。動力法動力法把地震作為一個時間過程，將建筑物簡化為多自由度體系，選擇能反應(yīng)地震和場地環(huán)境以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的地震加速度時程作為地震動輸入，計(jì)算出每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而根據(jù)地震反應(yīng)作用與其他荷載作用的組合來完成抗震設(shè)計(jì)工作Page 61彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表中列出的高層建筑，應(yīng)采用時程分析方法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算Page 62彈塑性動力時程分

26、析彈塑性動力時程分析我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：7-9度抗震設(shè)防的高層建筑，下列情況下應(yīng)采用彈性時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算：（1）甲類高層建筑（2）上表列出的乙、丙類高層建筑（3）復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)（4）質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)Page 63彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析Page 64彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析Page 65彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析時程分析的地震動輸入時程分析的地震動輸入時程地震波的波形是有場地振動加速度來確定的，不僅要掌握最大波幅值和地震波的持續(xù)時間，振幅的包絡(luò)形狀，還要掌握與結(jié)構(gòu)振動周期相對應(yīng)的波動成分。選擇地震輸入時

27、要滿足強(qiáng)度、頻譜特性、強(qiáng)震持續(xù)時間三個方面的要求Page 66彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型對于多層或高層建筑結(jié)構(gòu)，由于彈塑性動力分析是一個非常復(fù)雜的問題。高層建筑結(jié)構(gòu)在地面運(yùn)動下做動力分析時，一般將結(jié)構(gòu)作為多質(zhì)點(diǎn)體系，考慮兩個方向的水平振動。對于質(zhì)量和剛度明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平振動和樓面扭轉(zhuǎn)影響。層模型、桿系模型、單柱框架模型層模型、桿系模型、單柱框架模型Page 67彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析層模型層模型是將結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量分別集中在各樓層處，各樓層間的抗側(cè)力構(gòu)件合并為一根桿，用結(jié)構(gòu)每層的側(cè)移剛度代表豎向桿的剛度，形成一個底部嵌固的

28、串聯(lián)質(zhì)點(diǎn)系模型（彎曲形、剪切型、剪彎型）Page 68彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析層模型基本假定：層模型基本假定：（1）建筑各層樓板在其自身平面內(nèi)剛度無窮大。水平地震作用下各層豎向構(gòu)件側(cè)向位移相同。（2）建筑剛度中心與其質(zhì)量中心重合，水平地震作用下無繞豎軸扭轉(zhuǎn)變形優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)目大大減小，時程分析復(fù)雜程度降低Page 69彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析桿系模型桿系模型是以結(jié)構(gòu)中的梁、柱作為模型的基本分析單元，根據(jù)各構(gòu)件的受力特點(diǎn)不同，選取不同的單元力模型和相應(yīng)的恢復(fù)力滯回模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性或彈塑性地震反應(yīng)分析。Page 70桿系模型比層模型更能真實(shí)的反應(yīng)構(gòu)件實(shí)際情況，適用

29、于強(qiáng)柱弱梁型框架、框剪體系。它可以計(jì)算分析各桿件的內(nèi)力與變形，找出各桿屈服的先后順序缺點(diǎn)是桿件多，計(jì)算工作量大彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析單柱框架模型單柱框架模型是以桿件作為基本計(jì)算單元，計(jì)算結(jié)果，不論層間剪力、層間位移還是梁柱破壞狀態(tài)與普通框架頗為接近。Page 71彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析恢復(fù)力恢復(fù)力是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在外荷載消失后可恢復(fù)原來變形狀態(tài)的能力，恢復(fù)力滯回曲線反映了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件荷載與變形之間的關(guān)系，反映了構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、延性、耗能能力等力學(xué)特性?；謴?fù)力模型可分解為骨架曲線、滯回規(guī)則恢復(fù)力模型可分解為骨架曲線、滯回規(guī)則骨架曲線是把反復(fù)試驗(yàn)下構(gòu)件的滯回曲線每一循環(huán)的

30、峰值連接起來形成的包絡(luò)線，滯回規(guī)則規(guī)定了構(gòu)件在卸載和卸載后反向加載時的剛度強(qiáng)度變化規(guī)律鋼管或型鋼混凝土鋼管或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是介于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu)，它兼有鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的一些特點(diǎn)，構(gòu)件恢復(fù)力特性也介于兩者之間。Page 72彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析克拉夫退化雙線性模型克拉夫退化雙線性模型針對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件提出的針對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件提出的Page 73滯回規(guī)則：加載時先沿骨架曲線循行，卸載時至零載再反向加載彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析武田三線性模型武田三線性模型武田等人在克拉夫雙線性模型基礎(chǔ)上建立的，適用于彎曲變形為武田等人在克拉夫雙線性模型基礎(chǔ)上

31、建立的，適用于彎曲變形為主的情況，此模型考慮了混凝土開裂對構(gòu)件剛度的影響主的情況，此模型考慮了混凝土開裂對構(gòu)件剛度的影響Page 74彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析修正武田模型修正武田模型江戶、武田在武田模型基礎(chǔ)上針對鋼筋混凝土柱較大變形時易出江戶、武田在武田模型基礎(chǔ)上針對鋼筋混凝土柱較大變形時易出現(xiàn)鋼筋滑移的特性提出的現(xiàn)鋼筋滑移的特性提出的Page 75彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析Takada三折線剛度退化模型三折線剛度退化模型針對鋼筋混凝土柱在低周期荷載作用下針對鋼筋混凝土柱在低周期荷載作用下Page 76彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析動力方程求解動力方程求解Page

32、77彈塑性動力時程分析彈塑性動力時程分析動力方程求解動力方程求解Page 78講課內(nèi)容講課內(nèi)容Page 79第二部分第二部分高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法第三部分第三部分工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析第一部分第一部分鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)概述工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析Page 80工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析Page 81工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析三種方案三種方案鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土框架鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土框架鋼筋混凝土核心筒鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)Page 8

33、2三種方案相應(yīng)樓層的梁、板及鋼筋混凝土核心筒截面形式及尺寸都是相同的，只是框架柱采用不同的形式工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析軸壓比公式軸壓比公式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算時，軸壓比是影響柱延性的主要因素之一，隨著軸壓比的增大，延性降低。軸壓比限值是保證框架柱延性性能和耗能能力的必要條件鋼筋混凝土型鋼混凝土鋼管混凝土Page 83工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程Page 84工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析型鋼混凝土軸壓比

34、限值的取值比鋼筋混凝土柱軸壓比的取值偏嚴(yán)一些，這是因?yàn)樵谛弯摶炷林?，箍筋是按?gòu)造要求配置的，而鋼管混凝土柱一般可控制構(gòu)件長細(xì)比而不限軸壓比，主要是因?yàn)橛米魇軌簶?gòu)件的鋼管混凝土，由于鋼管對混凝土的緊箍作用，使混凝土的抗壓強(qiáng)度大大提高，而且還由脆性材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄尾牧?；同時由于內(nèi)部混凝土的存在提高了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定性，其屈服強(qiáng)度可以充分利用。Page 85工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析（結(jié)構(gòu)空間有限元分析（SATWE、PMSAP）方案一方案一Page 86工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析（結(jié)構(gòu)空間有限元分析（SATWE、PMSAP）方案二方案二Page 87工程實(shí)例分析工

35、程實(shí)例分析結(jié)構(gòu)空間有限元分析（結(jié)構(gòu)空間有限元分析（SATWE、PMSAP）方案三方案三Page 88工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（pkpm)地震作用下層間位移角曲線Page 89工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（pkpm)地震作用下層間位移角曲線Page 90工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（pkpm)地震作用下層間位移角曲線Page 91工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（三種方案計(jì)算分析結(jié)果比較（pkpm)三個方案結(jié)構(gòu)彈性分析X方向最大層間位移角分

36、別為1/881、1/878、1/865,Y方向最大層間位移角1/1006、1/1000、1/1017，小于規(guī)范中關(guān)于框架核心筒結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角1/800，X方向的地震力起控制作用。型鋼混凝土柱代替鋼筋混凝土柱，截面面積減小了34%，鋼管混凝土柱代替鋼筋混凝土柱截面面積減小了55.8%，但是位移角只是略有增加，說明結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度減小甚微。Page 92工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析1.地震波的選擇地震波的選擇建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范提出了選擇地震波的原則：采用時程分析法時，應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于兩組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的地震加速度時程曲線Page

37、93工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析1.地震波的選擇地震波的選擇Page 94工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)Page 95工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析Page 96工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析Page 97工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈性動力時程分析彈性動力時程分析1.RH3TG045波對結(jié)構(gòu)的影響最大，這表明RH3TG045波的特征周期與此結(jié)構(gòu)建筑場地的基本周期最接近，因此它的影響最大，我們對結(jié)構(gòu)的分析就是從最不利因素入手，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全合理。2.彈性時程分析時結(jié)構(gòu)的樓層位移和層間位移角都比較小，均小于振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果，三個方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍由振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算值來控制。3.三條地震波作用下型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下的最大樓層位移和最大樓層位移角均比鋼筋混凝土略有增加，進(jìn)一步說明雖然型鋼混凝土柱和鋼管混凝土柱的截面尺寸比鋼筋混凝土柱減小很多，但側(cè)移剛度減小甚微，體現(xiàn)了良好的抗震性能。Page 98工程實(shí)例分析工程實(shí)例分析彈塑性靜力分析（彈塑性靜力分析（pushover）三方案延性分析，用延性比度量三方案延性分析，用延性比度量Page 99由彈塑性分析的結(jié)果文件可知，三個方案的最大延性比：由彈塑性分析的結(jié)果文件可知，三個方案的