高層建筑結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

1、2. 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)2.1. 高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載作用2.1.1. 豎向荷載1. 恒荷載按材料重度（重力密度）與構(gòu)件尺寸進(jìn)行計(jì)算。2. 樓面、屋面活荷載可從荷載規(guī)范（GB 500092001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范）中查得，但要注意以下情況（1） 施工中采用附墻塔、爬墻塔等對(duì)結(jié)構(gòu)受力有影響的超重機(jī)械或其它施工設(shè)備時(shí)，根據(jù)具體情況驗(yàn)算施工對(duì)結(jié)構(gòu)的影響（2） 旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的重量（3） 擦窗機(jī)等清洗設(shè)備（4） 屋面小型直升機(jī)3. 活荷載的不利布置一般不考慮樓面活荷載的不利布置，因?yàn)椋?） 活荷載占總豎向荷載的份額較?。?） 實(shí)際結(jié)構(gòu)中并非按某些跨有活荷載，而其它一些跨無(wú)活荷載

2、，而是某家或房間里有無(wú)活荷載，而且家具一般總是存在的。（3） 即使在計(jì)算機(jī)高度發(fā)展的今天，模擬活荷載最不利布置仍非常困難。2.1.2. 風(fēng)荷載空氣的流動(dòng)受到建筑物的阻礙，會(huì)有建筑物表面形成壓力或吸力，這些壓力或吸力即是建筑物所受的風(fēng)荷載。風(fēng)是空氣流動(dòng)形成的，風(fēng)對(duì)建筑物的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨風(fēng)速、風(fēng)向變化的紊亂變化而不斷改變，實(shí)際上風(fēng)荷載是隨時(shí)間變化的動(dòng)力荷載，將10 min以上長(zhǎng)周期的風(fēng)壓(大于高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期0.510 s)，常稱(chēng)穩(wěn)定風(fēng)壓，在設(shè)計(jì)中作為靜荷載考慮，對(duì)建筑物產(chǎn)生側(cè)移；另一種風(fēng)是短周期部分(只有幾秒鐘左右)，常稱(chēng)陣風(fēng)脈動(dòng)，上圖中沿平場(chǎng)風(fēng)壓上下的波動(dòng)部分為脈動(dòng)風(fēng)壓，它的強(qiáng)度隨

3、時(shí)間按隨機(jī)規(guī)律變化。由于它周期較短，作用性質(zhì)是動(dòng)力的，這種脈動(dòng)風(fēng)壓使建筑物在平均側(cè)移的附近左右搖擺，引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)采用加大風(fēng)載的方法來(lái)考慮這個(gè)動(dòng)力效應(yīng)，在風(fēng)壓值上乘以風(fēng)振系數(shù)bz。（1） 基本風(fēng)壓 基本風(fēng)壓與風(fēng)速有關(guān)，規(guī)范取W。V21600。荷裁規(guī)范規(guī)定，取該地區(qū)(城市)空曠平坦地面上離地10 m處，30年一遇，10 min平均最大風(fēng)速V作為計(jì)算基本風(fēng)壓的依據(jù)。對(duì)于山區(qū)或海島等特殊地形處可用一些系數(shù)來(lái)調(diào)整基本風(fēng)壓僅。荷載規(guī)范給出的w。值適用于多層建筑、對(duì)一般高層建筑和特別重要的、或有持殊要求的高層建筑，適當(dāng)提高基本風(fēng)壓的保證系數(shù)是必要的，因此分別取50年一遇和100年一遇的風(fēng)速計(jì)算基本

4、風(fēng)壓值，即取荷載規(guī)范給出的W。乘一系數(shù)，對(duì)一般高層建筑取1.1 W。特別重要的高層建筑取1.2 W。作為基本風(fēng)壓值。（2） 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 在10 m以上、隨著高度的增加，風(fēng)速受地面影響越小、風(fēng)速加快，風(fēng)壓值增加，風(fēng)速與地面高度的關(guān)系符合指數(shù)函數(shù)規(guī)律，也與地面粗糙度有關(guān)，地面愈租糙，風(fēng)的阻力大，風(fēng)速小。荷載規(guī)范把地面粗糙度分為三類(lèi)。 A類(lèi)：近海海面、海岸、湖岸、海島及沙漠地區(qū)； B類(lèi)：由野、鄉(xiāng)村、叢林、斤陵及房屋比較稀疏的中、小城鎮(zhèn)及大城市郊區(qū) C類(lèi)：平均建筑高度15m以上、有密集建筑群的大城市市區(qū)。荷載規(guī)范結(jié)出了風(fēng)壓高度變化系數(shù)，用以修正基本風(fēng)壓。（3）風(fēng)載體型系數(shù) 風(fēng)載體型系數(shù)主要與建筑

5、物的體型、尺寸等幾何性質(zhì)有關(guān)，高層建筑的體型變化大且復(fù)雜，一般都通過(guò)實(shí)測(cè)或風(fēng)洞模擬試驗(yàn)得到。當(dāng)風(fēng)流動(dòng)經(jīng)過(guò)建筑物時(shí)，對(duì)建筑物不同部位會(huì)產(chǎn)生不同效果，有壓力，也右吸力，空氣流功還會(huì)產(chǎn)生渦流，對(duì)建筑物局部有較大的壓力或吸力。風(fēng)壓在建筑物表面的分布是不均勻的。下圖給出風(fēng)壓沿房屋表面的分布圖。 風(fēng)壓除與建筑物平面形狀有關(guān)外，還與建筑物的高寬比有關(guān)，高寬比增大，ms增大。矩形平面的高層建筑ms與風(fēng)向角a有關(guān), a為建筑表面法線(xiàn)與風(fēng)作用方向的夾角，ms隨a增大而減小。但壓力分布沿寬度趨于不均勻。當(dāng)a0度時(shí)，沿寬度均為壓力，當(dāng)a60度時(shí)，寬度兩端各為壓力和吸力，此時(shí)將對(duì)房屋產(chǎn)生扭矩。ms還與建筑物的表面形態(tài)(

6、有無(wú)陽(yáng)臺(tái)、遮陽(yáng)板以及橫、豎線(xiàn)條處理等)及建筑物的透氣性有關(guān)，如表面有明顯凹凸，其迎風(fēng)面的體型系數(shù)比表面平整大，尤其當(dāng)表面有豎線(xiàn)條處理時(shí)更為明顯，一般增大6%8，建筑物的透氣性越大，ms越小。在建筑體積相同的情況下，合理選擇體型可有效降低風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，一般情況下，十字形、Y形、六邊形及圓型平面的ms小于矩形平面的ms，從而對(duì)于矩形平面，將角偶處進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠交幚?，如改為圓角或截角，將減小ms值。根據(jù)國(guó)內(nèi)外風(fēng)洞試驗(yàn)和有關(guān)規(guī)定，對(duì)高層建筑群體，須考慮風(fēng)載體型系數(shù)的增大系數(shù)，即高層建筑群體之間相互干擾，會(huì)使風(fēng)壓分布增大，稱(chēng)為群樓效應(yīng)。（3）風(fēng)振系數(shù)bz 風(fēng)的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨風(fēng)速、風(fēng)向的紊亂變化

7、而不停改變。除了看成靜荷裁的穩(wěn)定風(fēng)壓外，還有脈動(dòng)風(fēng)壓使建筑物在平均側(cè)移附近振動(dòng)，脈動(dòng)風(fēng)壓對(duì)建筑產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)與建筑物高度和剛度有關(guān)，對(duì)高度較大、剛度較小的高層建筑，脈動(dòng)風(fēng)壓會(huì)使位移加大，設(shè)計(jì)時(shí)采用加大風(fēng)載的辦法來(lái)考慮這種動(dòng)力效應(yīng)，在風(fēng)壓值上乘以風(fēng)振系數(shù)bz。 規(guī)范規(guī)定，建筑高度大于30m且高寬比大于1.5的高層建筑應(yīng)考慮風(fēng)振影響。高層建筑的風(fēng)振系數(shù)，按下式計(jì)算：(2.3)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別計(jì)算風(fēng)載對(duì)建筑物的總體效應(yīng)及局部效應(yīng)。總體效應(yīng)是指作用在建筑物上的全部風(fēng)荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力及位移，局部效應(yīng)是指風(fēng)載對(duì)建筑物某個(gè)局部產(chǎn)生的內(nèi)力及變形。1總風(fēng)載計(jì)算總體效應(yīng)時(shí)，采用各個(gè)表面承受風(fēng)力的合力，迎風(fēng)面積取垂

8、直于風(fēng)向的最大投影面 (2.4)2局部風(fēng)裁實(shí)際上風(fēng)壓在建筑物表面上是不均勻的，在驗(yàn)算墻板、女兒墻、窗破璃、玻璃幕墻、廣告脾、挑檐、陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件的承載力和連接件的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮局部風(fēng)載的不利作用可采用如下圖所示的局部風(fēng)荷載體型系數(shù)2.1.3. 地震作用1. 基本概念地震作用是指地震波的作用產(chǎn)生的地面運(yùn)動(dòng)，通過(guò)房屋基礎(chǔ)影響上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，由于是間接施加在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)稱(chēng)為地震作用，而不稱(chēng)為荷載，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)包括速度、加速度和位移反應(yīng)。水平傳播的地震波使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平振動(dòng)，而豎向傳播的地震波使房屋產(chǎn)生豎向振動(dòng)，設(shè)計(jì)中主要考慮水平地震作用、只有震中附近的高烈度區(qū)，或大跨度結(jié)構(gòu)，才同時(shí)考慮豎向地震的

9、作用。 地震作用和地面運(yùn)動(dòng)特性有關(guān)。地面運(yùn)動(dòng)的最重要的特性是強(qiáng)度(由幅值大小表示)、頻譜與持時(shí)。強(qiáng)烈地震的加速度和速度幅值一般很大，但如果地震時(shí)間很短，對(duì)建筑物的影響可能不大；而有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度和速度幅值并不很大，而地震波的卓越周期(頻譜分析中能量占主導(dǎo)地位的頻率成分)與結(jié)構(gòu)物基本周期接近，或者振動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，都可能對(duì)建筑物造成嚴(yán)重影響。因此稱(chēng)強(qiáng)度、頻譜與持時(shí)為地震動(dòng)三要素。地面運(yùn)動(dòng)的特性除了與震源所在位置、深度、地震發(fā)生原因、傳播距離等因素有關(guān)外，還與地震傳播經(jīng)過(guò)的區(qū)域和建筑物所在區(qū)域的場(chǎng)地土性質(zhì)有密切關(guān)系。建筑本身的動(dòng)力特性是指建筑物的自振周期、振型與阻尼，它們與建筑物的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的列度

10、有關(guān)。通常質(zhì)量大、剛度大、周期短的建筑物在地震作用下的慣性力較大，剛度小、周期長(zhǎng)的建筑物位移較大。特別是當(dāng)?shù)卣鸩ǖ淖吭街芷谂c建筑物自振周期相近時(shí)，會(huì)引起類(lèi)共振，結(jié)內(nèi)的地震反應(yīng)加劇。2. 三水準(zhǔn)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)及一般計(jì)算原則抗震規(guī)范中規(guī)定設(shè)防烈度為6度及6度以上的地區(qū)，建筑物必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。抗震設(shè)防的目標(biāo)是按三個(gè)水準(zhǔn)要求，“小震不壞，中震可修，大震不倒” 第一水準(zhǔn)：在小地震(眾值烈度，50年超越概率為632)結(jié)構(gòu)應(yīng)處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)不損壞，不修理仍可繼續(xù)使用。 第二水準(zhǔn)：在中震(設(shè)防烈度即一般采用基本烈度，50年超越概率為10)作用下，允許結(jié)構(gòu)某些部位達(dá)到或超過(guò)屈服極限(鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生裂縫)

11、，產(chǎn)生彈塑性變形，吸收并耗散地震能量，使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，經(jīng)一般修理或不修理可繼續(xù)使用。 第三水準(zhǔn)：在強(qiáng)震(罕遇烈度，50年超越概率為23%)作用下，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性大變形狀態(tài)，部分產(chǎn)生破壞，結(jié)構(gòu)不能倒塌，避免危及生命安全即要求壞而不倒。 為達(dá)到三水準(zhǔn)要求，抗震設(shè)計(jì)采用兩階段的設(shè)計(jì)方法。 第一階段為設(shè)計(jì)階段。除了在確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)考慮抗震要求外，還要按設(shè)防烈度進(jìn)行結(jié)構(gòu)分折和地震內(nèi)力計(jì)算及彈性位移計(jì)算，用極限狀態(tài)方法設(shè)計(jì)截面配筋，并按延性要求采取相應(yīng)的抗震措施，使之具有第二水準(zhǔn)的變形能力，從而實(shí)現(xiàn)“小震水壞”和“中震可修”。 這一階段設(shè)計(jì)對(duì)所有抗震設(shè)計(jì)的高層建筑都必須進(jìn)行。 第二階段是驗(yàn)算階

12、段。對(duì)抗震要求較高的建筑結(jié)構(gòu)(如甲類(lèi)建筑)，要用罕遇地震作用計(jì)算易損部位(薄弱層)的彈塑性側(cè)移變形。如果層間變形不超過(guò)允許值150，應(yīng)采取措施提高薄弱層的承載能力，增加變形能力，加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施；若變形超過(guò)允許值，應(yīng)重新設(shè)計(jì)(修改第一階段設(shè)計(jì))，使薄弱層的彈塑性位移不超過(guò)允許位移，滿(mǎn)足大震不倒的要求。高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列原則考慮地層作用： （1）抗側(cè)力結(jié)構(gòu)正交布置時(shí)，可在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震；有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)分別考慮各斜交方向的水平地震作用。 （2）質(zhì)量與剛度明顯不對(duì)稱(chēng)、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響。（3） 9度設(shè)防時(shí)應(yīng)考慮豎向地震作用的不利組合。3. 地震作用

13、的計(jì)算方法 確定地震作用的方法可分為靜力法、反應(yīng)譜方法和時(shí)程分析方法(直接動(dòng)力法)三大類(lèi)。 反應(yīng)譜方法是用動(dòng)力方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜；再用加速度瓜譜計(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。所以亦稱(chēng)似靜力法，我國(guó)抗震規(guī)范規(guī)定，一般建筑可按此法確定等效地震力。時(shí)程分析法是一種直接動(dòng)力法，是在地基土上作用地震波后(按烈度、近震、遠(yuǎn)震和場(chǎng)地類(lèi)別選用適當(dāng)數(shù)量的實(shí)際地震記錄或人工模擬的地面運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)程曲線(xiàn))，通過(guò)動(dòng)力計(jì)算方法直接求得上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)的一種方法。單自由度體系周期與剛度的關(guān)系2.1.4. 溫度和其它作用在建筑結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程中，由于溫度變

14、化、材料收縮、混凝土徐變、基礎(chǔ)沉降，地震等，都會(huì)在其上產(chǎn)生作用效應(yīng)，如內(nèi)力和變形。1. 溫度收縮縫實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，不必計(jì)算由溫度產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。因?yàn)闇囟葓?chǎng)的分布、收縮系數(shù)都難以精確確定，而且混凝土又不是完全彈性材料，理論計(jì)算與實(shí)際情況有較大的差異。通常，高層建筑結(jié)構(gòu)溫度收縮縫最大間距按規(guī)范確定。目前，已建成的許多工程由于采取了一系列措施，并進(jìn)行合理的施工，伸縮縫的間距已超出了有關(guān)規(guī)定限制。例如廣州白云賓館（33層，現(xiàn)澆剪力墻，高115m）長(zhǎng)度已達(dá)70m。北京許多高層建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期更大，如昆侖飯店達(dá)114m，京倫飯店達(dá)138m。大量的經(jīng)驗(yàn)及分析說(shuō)明，多層建筑物的溫差作用可以忽略不計(jì)；但對(duì)30層以

15、上的超高層建筑，必須考慮溫度的影響。減小溫差的綜合技術(shù)措施有（1） 直接陽(yáng)光照射的屋面加厚隔熱保溫層，或設(shè)置架空通風(fēng)屋面，避免屋面板溫度變化過(guò)于激烈。（2） 合理選擇結(jié)構(gòu)形式，降低結(jié)構(gòu)約束程度。如將剪力墻結(jié)構(gòu)的頂層改為框架（3） 合理布置分布鋼筋，重視構(gòu)造鋼筋的作用。（4） 在溫度變化影響較大的部位提高配筋率，如頂層、山墻及縱墻兩端。一般配筋率都大于0.3%，而最小配筋率要求是0.25%。（5） 提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)采用后澆帶，或設(shè)伸縮縫。每隔40m左右留后澆帶，后澆帶一般用高標(biāo)號(hào)混凝土充填，后澆帶填筑可以在主體混凝土澆筑后兩個(gè)月順序流水進(jìn)行，有困難時(shí)至少也要一個(gè)月后澆筑。后澆帶須

16、貫通結(jié)構(gòu)整個(gè)橫截面，應(yīng)選擇對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響最小的部位通過(guò)，不要在同一個(gè)平面內(nèi)，因?yàn)榍垩由炜梢员苊馊夸摻钤谕黄矫鎯?nèi)搭接。2. 沉降縫沉降縫用來(lái)劃分層數(shù)相差很遠(yuǎn)、荷載相差很大的高層建筑部分，避免由于不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損壞。建筑結(jié)構(gòu)各部分沉降差的處理大體有三種方法：（1） 放設(shè)沉降縫，讓各部分自由沉降；（2） 抗采用剛性很大的基礎(chǔ)，用基礎(chǔ)本身的剛度來(lái)抵抗沉降差；（3） 調(diào)在設(shè)計(jì)與施工中采取措施調(diào)整各部分的沉降，減少不均勻沉降，從而降低由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。高層建筑主樓與裙房之間層數(shù)與荷載都相差很遠(yuǎn)，一般在具有下列條件之一時(shí)才能不設(shè)沉降縫（1） 采用端承樁，樁尖直至基巖，建筑物各部分之間沉降差很

17、小（2） 地基條件較好，沉降計(jì)算可靠在情況（2）時(shí)，由于地基好，計(jì)算沉降量有把握，可以采取措施控制沉降，如先施工主樓，后施工裙房。上述兩種情況下，主樓與裙房之間留后澆帶，等沉降穩(wěn)定后再澆筑后澆帶。3. 防震縫在有抗震設(shè)防要求時(shí)，各結(jié)構(gòu)單元之間必須留有足夠?qū)挾?。考慮到相鄰結(jié)構(gòu)單元有相向振動(dòng)可能，所以縫寬不應(yīng)小于相鄰單元位移之各（按較低的結(jié)構(gòu)單元頂部標(biāo)高處的位移計(jì)算）除了設(shè)置溫度收縮縫和沉降縫之外，在下列情況下，不要單獨(dú)設(shè)置防震縫。（1） 各部分結(jié)構(gòu)剛度相差很遠(yuǎn)；（2） 各部分質(zhì)量相有效期很遠(yuǎn)；（3） 各部分有較大的錯(cuò)層；高低層之間不要采用主樓設(shè)牛腿，低層屋面或樓面梁擱在母腿上的做法。凡是要設(shè)縫，

18、就要分得徹底，凡是不設(shè)縫，就要連接牢固，絕不能將結(jié)構(gòu)單元之間設(shè)計(jì)得似分不分，似連不連，“藕斷絲連”。2.2. 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和工作特點(diǎn)2.2.1. 考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的整體工作性能樓面在其平面內(nèi)的剛度為無(wú)窮大。豎向荷載大致按受荷面積分配，但水平荷載主要按抗推剛度分配。按受荷面積分配時(shí)：1/6; 1/3; 1/3; 1/6.按協(xié)同工作分配時(shí)：4/10; 1/10; 1/10; 4/102.2.2. 水平作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的影響占主導(dǎo)地位2.2.3. 高層建筑結(jié)構(gòu)剛度大、延性差、易損壞設(shè)計(jì)時(shí)要注意提高其延性，如強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪比彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)比構(gòu)件，強(qiáng)壓弱拉。2.2.4. 考慮結(jié)構(gòu)的薄弱層進(jìn)行結(jié)構(gòu)

19、薄弱層驗(yàn)算，滿(mǎn)足大震不倒的要求。2.3. 高層建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置2.3.1. 高層建筑結(jié)構(gòu)布置的原則 (1) 平面布置簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)齊、對(duì)稱(chēng)，宜采用方形、矩形、圓形、Y形、A形等有利于抵抗水平荷載特別是水平地震作用的建筑平面，平面中若有突出部位，其突出長(zhǎng)度上宜減少，凹角處宜采取加強(qiáng)措施。 (2)力求結(jié)構(gòu)的剛心、質(zhì)心盡可能地和水平外力合力的作用線(xiàn)重臺(tái)，減少偏心，否則應(yīng)考慮其不利影響，有時(shí)甚至要付出很高的代價(jià)。 (3)控制結(jié)構(gòu)的高寬比。高層建筑的高寬比不宜超過(guò)的限值。 (4)沿豎向結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量分布均勻，不要發(fā)生過(guò)大的突變盡量避免夾層、錯(cuò)層和抽柱等現(xiàn)象。否則對(duì)結(jié)構(gòu)的受力極為不利。 (5)合理地

20、設(shè)置變形縫2.3.2. 高層建筑結(jié)構(gòu)體系 (一)框架結(jié)構(gòu)體系 1柱網(wǎng)布置 在一般情況下應(yīng)根據(jù)使用要求和建筑平面確定框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置，在考慮層高因素后初步確定梁和柱截面型式和尺寸。各種情況下的框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置舉例見(jiàn)下圖在高層建筑中梁柱必須做成剛接。其柱網(wǎng)尺寸在68m間較為經(jīng)濟(jì)、合理。 柱網(wǎng)可布置成橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重方案， 2樓面、屋面層 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)有“樓(層)面層在自身平面內(nèi)的抗彎剛度為無(wú)限大的假定”這就要求其樓(屋)面層除按承受豎向荷裁作用時(shí)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)保持一定的整體剛度。當(dāng)房屋高度超過(guò)50 m時(shí)，應(yīng)采用現(xiàn)澆樓面其厚度不應(yīng)小于100 mm，房屋高

21、度不超過(guò)50 m時(shí)，除現(xiàn)澆樓面外，還可采用裝配整體式樓蓋，也對(duì)采用與框架梁或剪力墻有可靠連接的預(yù)制大樓板樓面。屋面、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開(kāi)洞過(guò)大的樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)。 （二）剪力墻結(jié)構(gòu)體系 1剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置（1）剪力墻應(yīng)雙向或多向布置，宜拉通對(duì)直，縱橫墻體交叉(以形成T形、工形) 等組合截面。不可布置成不利于抗震設(shè)計(jì)的魚(yú)骨形，和發(fā)生“十字頭”(2) 較長(zhǎng)的剪力墻可用樓板(無(wú)連梁)或弱的連梁分為若干個(gè)獨(dú)立墻段。每個(gè)獨(dú)立墻段可以是實(shí)體墻、整體小開(kāi)口墻、聯(lián)肢墻或壁式框架。每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與長(zhǎng)度之比不宜小于2。2剪力墻的豎向布置 (1)剪力墻沿堅(jiān)向應(yīng)貫通全高，墻厚宜逐步減少、避免剛度突

22、變，造成應(yīng)力集中。 (2)剪力墻的門(mén)窗洞宜上下對(duì)齊、成列布首。形成明確的墻肢和連梁，不宜采用錯(cuò)洞墻洞口設(shè)置應(yīng)避免墻肢剛度相差懸殊。 (3)墻肢截面高度與厚度之比不宜小于3。(三)框架 剪力墻結(jié)構(gòu)體系1剪力墻的平面布置 (1)地震設(shè)防區(qū)剪力墻應(yīng)沿房屋的縱橫兩個(gè)方向布置。 (2)剪力墻宜對(duì)稱(chēng)布置在建筑物的端部附近，布置在平面形狀變化處(如樓梯間、電梯井)以及恒載大的地方。剪力墻越靠近端部越能增加結(jié)構(gòu)整體的抗扭轉(zhuǎn)能力。必須注意將剪力墻的位置調(diào)整到抗側(cè)剛度中心盡量和質(zhì)心接近，以減少地震作用時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)。 (3)縱向剪力墻宜布置在結(jié)構(gòu)單元的中間區(qū)段內(nèi)。房屋縱向較長(zhǎng)時(shí)，不宜集中在兩端布置，否則宜留施工后澆

23、帶以減少溫度、收縮應(yīng)力的影響。 (4)當(dāng)剪力墻墻肢截面寬度過(guò)大，可用門(mén)窗口或施工洞形成聯(lián)肢墻。 (5)剪力場(chǎng)布置不宜過(guò)分集中，每道剪力墻承受的水平力不宜超過(guò)總水平力的40。2剪力墻的間距為保證框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系協(xié)同式作，剪力墻的間距不能過(guò)大。3剪力墻的數(shù)量 歸根結(jié)底，剪力墻的數(shù)量應(yīng)由計(jì)算決定。在框架剪體系中整個(gè)建筑物的側(cè)移是否滿(mǎn)足要求，很大程度上決定于剪力筋的數(shù)量，應(yīng)最后通過(guò)總體側(cè)移的計(jì)算來(lái)確定其數(shù)量(包括截而尺寸)。但進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)可利用簡(jiǎn)賂的估算法定出剪力墻的數(shù)量，當(dāng)在結(jié)構(gòu)計(jì)算后不符合要求時(shí)、應(yīng)調(diào)整其數(shù)量后再重新進(jìn)行計(jì)算。 橫向剪力墻數(shù)量可采用“壁率”估算，即其涵義為樓層中每單位建筑面積內(nèi)

24、含有橫向剪力墻的長(zhǎng)度，其值以5l 2為宜，隨結(jié)構(gòu)高度不同作相應(yīng)調(diào)整。四底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)布置1. 底層應(yīng)設(shè)落地剪力墻和(或)落地簡(jiǎn)體*在平面為長(zhǎng)矩形的建筑(板式建筑)中，落地橫向剪力墻的數(shù)目與全部橫向剪力墻數(shù)日之比，非抗震設(shè)汁時(shí)不宜少于30；需要抗震設(shè)防時(shí)不宜少于50。2底層落地剪力墻和簡(jiǎn)體應(yīng)加厚并可提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)以補(bǔ)償?shù)讓拥膭偠?。上下層剛度比宜接近于l。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)g個(gè)應(yīng)大于3；需要抗震設(shè)防時(shí)，g不應(yīng)大于2。Gi、Gi+1第j層、第i十l層的混凝土剪切變形模量；Ai、Ai+1第i層、第i十l層的折算抗剪截面面積，Aw在所計(jì)算的力向上，剪力墻有效截面面積；Ac全部柱截面面積；Hi、hi+

25、1第i層、第i十1層層高。3落地剪力墻和簡(jiǎn)體的洞口宜布置在墻體的中部。4框支剪力墻結(jié)構(gòu)框支梁上的一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門(mén)洞，不得在中柱上方設(shè)門(mén)洞5. 落地剪力墻的間距L應(yīng)符合以下規(guī)定： 非抗震設(shè)計(jì)：LB，L36m； 抗震設(shè)計(jì)：6、7度時(shí)，L2.5B，L30m；8度時(shí)，L2B; L24m；2.4. 高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)1. 避免地面變形的直接危害；選擇有利地段2. 減少地震能量輸入；薄的場(chǎng)地覆蓋層、堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)地土、錯(cuò)開(kāi)卓越周期。3. 削減地震反應(yīng)；提高結(jié)構(gòu)在阻尼、采用高延性構(gòu)件、附設(shè)耗能裝置4. 有利的房屋體形；平面簡(jiǎn)單、立面均勻變化、合適的房屋高度、不大的房屋高寬比、足夠的基礎(chǔ)埋深、變形縫的合理設(shè)

26、置。5. 合理的結(jié)構(gòu)布置；結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱(chēng)、結(jié)構(gòu)豎向等強(qiáng)、屋頂小塔樓的合理設(shè)計(jì)6. 恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)材料；7. 多道抗震防線(xiàn)；如框架剪力墻、框撐體系、筒體框架體系、筒中筒體系8. 抗側(cè)力體系的優(yōu)化；足夠的抗推剛度、結(jié)構(gòu)超定定次數(shù)要多、優(yōu)良的屈服機(jī)制、優(yōu)良的耐震構(gòu)件和耗能構(gòu)件9. 控制結(jié)構(gòu)變形；10. 剛度、承載力和延性的匹配；11. 確保結(jié)構(gòu)的整體性；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性、構(gòu)件間連接可靠、提高豎向整體剛度12. 減輕自重減小樓板厚度、盡量減薄墻體、應(yīng)用高強(qiáng)混凝土、輕質(zhì)材料的應(yīng)用13. 妥善處理非結(jié)構(gòu)部件 考慮填充墻的影響、玻璃幕墻的正確構(gòu)造、外墻板的可靠連接3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則3.1. 基本假定1. 彈

27、性變形假定（用彈性方法分析結(jié)構(gòu)，并考慮構(gòu)件的彈塑性）2. 剛性樓板假定（diaphragm）3. 平面抗側(cè)力假定（框架或剪力墻僅承受其平面內(nèi)的內(nèi)力）3.2. 荷載效應(yīng)及地震作用效應(yīng)的組合高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：1. 無(wú)地震作用(3.1)yQ、yW、 分別為樓面活荷載和風(fēng)荷載組合系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)，0.7，0；當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)，1.0，0.6；或0.7，1.0；對(duì)書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)、通風(fēng)機(jī)房和電梯機(jī)房，樓面活荷載組合系數(shù)取0.7的場(chǎng)合應(yīng)取為0.9. （1） 承載力計(jì)算時(shí)：A 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)：當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35，對(duì)可變荷

28、載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2；當(dāng)其對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取1.0；B 其它分項(xiàng)系數(shù)取1.4（2） 位移計(jì)算時(shí)，式中各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.02. 有地震作用(3.2)承載力計(jì)算時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)按表3.1取值；位移計(jì)算時(shí)取1.0.3.3. 構(gòu)件承載力計(jì)算、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算和抗傾覆驗(yàn)算3.3.1. 構(gòu)件承載力計(jì)算無(wú)地震作用有地震作用gEK構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)，考慮到地震作用時(shí)間短、材料快速加載時(shí)承載力高，對(duì)不同的受力狀態(tài)作相應(yīng)的調(diào)整。3.3.2. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算和抗傾覆驗(yàn)算1. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算主要控制在風(fēng)荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不致過(guò)大，以免引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌。對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)(3

29、.5)對(duì)框架結(jié)構(gòu) (i=1,2,n)(3.6)2. 結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算主要考慮高層建筑高度較大，基底面積較小，在水平風(fēng)荷載和地震作用下，產(chǎn)生較大的傾覆力矩。(3.7)Ms穩(wěn)定力矩，計(jì)算時(shí)，恒載取90%，樓面活荷載取50%Mo傾覆力矩，按風(fēng)荷載或地震作用計(jì)算。3.4. 高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移限值在正常使用條件下，高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度，避免產(chǎn)生過(guò)大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和使用要求。正常使用條件下的結(jié)構(gòu)水平位移按規(guī)定的風(fēng)荷載、地震作用和規(guī)定的彈性方法計(jì)算。按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比u/h宜符合以下規(guī)定1. 高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h

30、不宜大于下表的限值；2. 高度等于或大于250m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h不宜大于1/500；3. 高度在150250m之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h的限值按以上1和2的限值線(xiàn)性插入取用。注：樓層層間最大位移u以樓層最大的水平位移差計(jì)算，不扣除整體彎曲變形?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，樓層位移計(jì)算不考慮偶然偏心的影響。3.5. 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗(yàn)算為了達(dá)到大震不倒的目的1 下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：1）79度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的框架結(jié)構(gòu)；2）甲類(lèi)建筑和9度抗震設(shè)防的乙類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)；3）采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)。2 下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：1）采用時(shí)程分析的房屋和豎向不規(guī)則類(lèi)型的高層建筑物；2）7度、類(lèi)場(chǎng)地和8度抗震設(shè)防的乙類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)；3）板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)。注：樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)為按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力與按罕遇地震作用計(jì)算的樓層彈性地震剪力的比值。xy=按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力/按罕遇地震作用計(jì)算的樓層彈性地震剪力結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）層間彈塑性位移應(yīng)符合下式要求對(duì)7、8、9度抗震設(shè)計(jì)的高層建筑，在罕遇地震作用下，薄弱層（部位）彈塑性變形的計(jì)算可采用以下方法：1