結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)(新員工學(xué)習(xí))

1、建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)匯報(bào)人：蘇恒強(qiáng)匯報(bào)人：蘇恒強(qiáng) 結(jié)構(gòu)專業(yè)和建筑專業(yè)的關(guān)系結(jié)構(gòu)專業(yè)和建筑專業(yè)的關(guān)系概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段的主要結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)階段的主要結(jié)構(gòu)概念超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查的技術(shù)要點(diǎn)超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查的技術(shù)要點(diǎn)施工圖階段結(jié)構(gòu)專業(yè)需明確的設(shè)計(jì)條件施工圖階段結(jié)構(gòu)專業(yè)需明確的設(shè)計(jì)條件一、建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的關(guān)系一、建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的關(guān)系n技術(shù)的復(fù)雜性不斷增大，在結(jié)構(gòu)工程與建筑專業(yè)之間存在著技術(shù)共識(shí)的空白 n教學(xué)和現(xiàn)代信息的分離限制著建筑師和結(jié)構(gòu)工程師之間創(chuàng)造性地互相配合的可能性n建筑空間形式與技術(shù)思路之間的不協(xié)調(diào)，增大以后的設(shè)

2、計(jì)階段出現(xiàn)較大矛盾的機(jī)會(huì) 基本建設(shè)工作程序 設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)設(shè)計(jì)階段投資控制選址項(xiàng)目立項(xiàng)建議書竣工驗(yàn)收付諸施工過(guò)程施工圖審查階段施工圖設(shè)計(jì)階段初步設(shè)計(jì)階段方案設(shè)計(jì)階段可行性研究報(bào)告交付使用確定設(shè)計(jì)計(jì)劃決算編制施工圖預(yù)算修正概算編制概算造價(jià)估算基本建設(shè)工作程序和內(nèi)容總負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)工程師1.考慮相關(guān)物質(zhì)的整體性、2.進(jìn)行結(jié)構(gòu)技術(shù)性能方面的工作：a. 材料b. 材料c. 施工技術(shù)3.實(shí)現(xiàn)房屋設(shè)計(jì)a. 與活動(dòng)有關(guān)的3.使所有分體系相互配合形成一個(gè)完整c. 象征性的b. 物質(zhì)的2.進(jìn)行所有分體系空間形式及性能方面1.考慮有關(guān)空間和技術(shù)性能的所有要求建筑師強(qiáng)度和效能的要求的工作的環(huán)境設(shè)計(jì)總體構(gòu)思總體建筑設(shè)計(jì)建筑

3、師n設(shè)計(jì)思想著眼與總體，而不是個(gè)別因素n處理空間形式表現(xiàn)與三種相互關(guān)聯(lián)的功能需求與使用活動(dòng)有關(guān)的、物質(zhì)的和象征性的需求結(jié)構(gòu)工程師n教育的專門化模式導(dǎo)致他們向相反的方向考慮技術(shù)問(wèn)題，常常由細(xì)部開始，而對(duì)總體方案缺乏足夠的關(guān)心n將建筑物的多種性能組織在一起，滿足這些要求，而且應(yīng)該是最優(yōu)化的組合二、概念設(shè)計(jì)二、概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵。 結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)：在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 隨著社會(huì)分工的細(xì)化，大部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿（不敢）創(chuàng)新，有的

4、甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。 現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性。 大部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 方案設(shè)計(jì)階段不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)合理的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識(shí)地、靈活地運(yùn)用它們。概念設(shè)計(jì)和數(shù)值設(shè)計(jì) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按是否考慮地震作用分為：抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)（靜力設(shè)計(jì)）。 錯(cuò)誤的概念：認(rèn)為做好數(shù)值設(shè)計(jì)，再輔助一定的構(gòu)造措施，就可以保證建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

5、為什么要重視概念設(shè)計(jì)：至今，人們遠(yuǎn)沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)地震對(duì)建筑的作用機(jī)理和破壞作用，而且預(yù)測(cè)地震也幾乎不可能。 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題：提高結(jié)構(gòu)的總體抗震性能，注意結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。對(duì)建筑布局和結(jié)構(gòu)體系的合理選擇在抗震設(shè)計(jì)中占首要地位。概念設(shè)計(jì)：根據(jù)地震震害和工程經(jīng)驗(yàn)等形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)建筑物總體方案和細(xì)部構(gòu)造。 例如：抗震設(shè)計(jì)要求“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎 ，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件 ” 原因：“強(qiáng)柱弱梁 ”要求柱子不先于梁破壞，梁破壞屬于構(gòu)件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全?！皬?qiáng)剪弱彎 ” 要求避免發(fā)生剪切破壞，彎曲破壞是延性破壞，是

6、有預(yù)兆的如開裂或下?lián)系?，而剪切破壞是一種脆性的破壞，沒(méi)有預(yù)兆的，瞬時(shí)發(fā)生，沒(méi)有防范 。 “強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件” ：增大節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的組合剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 結(jié)構(gòu)在使用期間承受各種荷載和作用。在規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)、在規(guī)定的條件下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有預(yù)定功能要求，概括起來(lái)包括:安全性、適用性、耐久性三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)的功能要求安全性 一、結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種荷載作用，防止建筑物的破壞； 二、在設(shè)計(jì)限定的偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)僅發(fā)生局部的損壞而不至于發(fā)生連續(xù)倒塌；汶川大地震中倒塌的建筑物就不具備安全性要求！ 安全等級(jí)規(guī)定：根據(jù)建筑物

7、的重要性，即結(jié)構(gòu)破壞時(shí)可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)的安全等級(jí)。 建筑安全等級(jí)劃分為三級(jí)。設(shè)計(jì)中，安全等級(jí)用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 反映。0安全等級(jí)破壞后果建筑物類型一級(jí)很嚴(yán)重重要的工業(yè)和民用建筑二級(jí)嚴(yán)重一般的工業(yè)和民用建筑三級(jí)不嚴(yán)重次要的建筑物建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)適用性 結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中，變形、裂縫或振動(dòng)等均不超過(guò)規(guī)定的限度。滿足正常使用要求。耐久性 結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)的條件下具有足夠的耐久性能，即要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中，在預(yù)定時(shí)期內(nèi)，在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。 以上功能概括為結(jié)構(gòu)的可靠性（規(guī)定的時(shí)間、條件下，完成

8、規(guī)定功能的能力）。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是區(qū)分結(jié)構(gòu)可靠與失效的界限。極限狀態(tài)分為兩類： 承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)安全性適用性、耐久性 通常對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件先按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行承載能力計(jì)算，然后根據(jù)使用要求按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行變形、裂縫寬度或抗裂等驗(yàn)算。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀態(tài) 偶然狀況 短暫狀況 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設(shè)計(jì)狀況： 持久狀況在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中一定出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的狀況，例如：房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載。在結(jié)構(gòu)施工和

9、使用過(guò)程中出現(xiàn)概率較大，而與設(shè)計(jì)使用年限相比持續(xù)時(shí)間很短的狀況。如：結(jié)構(gòu)施工時(shí)承受堆料荷載的狀況。在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況。如：結(jié)構(gòu)遭遇火災(zāi)、爆炸、撞擊、罕遇地震。均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)偶然狀況，允許主要承重結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件而局部破壞，但其剩余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度；對(duì)持久狀況，尚應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；對(duì)短暫狀況，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和方法 由于建筑在設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中，以及材料都存在著許多非確定性問(wèn)題，必須采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。非確定性問(wèn)題具體表現(xiàn)為：由于施工條件及質(zhì)量控制等因素的影響，

10、實(shí)際的結(jié)構(gòu)尺寸及材料強(qiáng)度等均可能有不同程度的變異；所采用的計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算理論與實(shí)際情況有一定偏差；建成后結(jié)構(gòu)承受的荷載及所處的環(huán)境都有一定的隨機(jī)性，且是設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法確切預(yù)知的。承載力（強(qiáng)度）、剛度、延性為主導(dǎo)的概念設(shè)計(jì)承載力（強(qiáng)度）、剛度、延性為主導(dǎo)的概念設(shè)計(jì) 指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得

11、方案往往概念清晰、定性正確，可以避免后期設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)大問(wèn)題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的力學(xué)剛度理論剛度理論 n規(guī)范遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBJ50068）所確定的原則，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) n可靠度包括建筑物的安全性、適用性和耐久性 n安全性包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)的概念強(qiáng)度和剛度 n強(qiáng)度指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的最大荷載，反映了材料的極限承載能力n剛度指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗外力的變形能力。與建筑設(shè)計(jì)聯(lián)系更直接剛度概念剛度概念在相同的力作用下，剛度大的結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）變形就小，而剛度小的結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）變形就大；或者，在相連的構(gòu)件在一個(gè)共同作用力作用下，剛度大的構(gòu)件產(chǎn)生的

12、內(nèi)力就大，而剛度小的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力就小。建筑形式的選取和構(gòu)件的布置直接影響最終建筑物的剛度 結(jié)構(gòu)中力的平衡、變形的協(xié)調(diào)以及由此產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力及變形通過(guò)自身的線剛度（由截面尺寸、結(jié)構(gòu)體型、材料特性三方面確定）以及連接構(gòu)件的相對(duì)剛度的大小來(lái)體現(xiàn)。 抗震性能延性：延性：在初始強(qiáng)度沒(méi)有明顯退化情況下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的非彈性變形的能力。它包括兩個(gè)方面的能力：（1）承受較大的非彈性變形，同時(shí)強(qiáng)度沒(méi)有明顯下降的能力；（2）利用滯回特性吸收能量的能力。三種設(shè)計(jì)方案：（1）較高地震力較低延性方案:保證結(jié)構(gòu)的承載力;（2）中等地震力中等延性方案；（3）較低地震力較高延性方案:保證結(jié)構(gòu)的延性。我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)采用的是方案（

13、3），即采用明顯小于設(shè)防烈度的小震地面運(yùn)動(dòng)加速度來(lái)確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)地震作用，并將它與其他荷載內(nèi)力進(jìn)行組合，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，通過(guò)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在屈服后的地震反應(yīng)過(guò)程中形成較為有利的耗能機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)主要的耗能部位具有良好的屈服后變形能力來(lái)實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的目標(biāo)。概念設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)施多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的基本理念概念設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)施多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的基本理念 應(yīng)將復(fù)雜的變成簡(jiǎn)單。將結(jié)構(gòu)的受力與傳力設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單、直接、明確，盡可能避免出現(xiàn)以抗扭為主導(dǎo)的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件。 應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛心與風(fēng)荷載作用中心或質(zhì)心靠近，以避免或減少在風(fēng)荷載或地震作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及相應(yīng)的破壞； 沿建筑物豎向布置的抗側(cè)力

14、剛度構(gòu)件宜均勻、連續(xù)，避免出現(xiàn)軟弱層和層間位移角、內(nèi)力及其傳力路徑的突變。如不可避免時(shí)，應(yīng)有效協(xié)調(diào)上下層剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的平穩(wěn)過(guò)渡。 結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個(gè)構(gòu)件相互配合，共同工作。這不僅要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)能共同受力，協(xié)同工作，同時(shí)達(dá)到極限狀態(tài)，還要求他們能有共同的耐久壽命。 結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上，必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個(gè)有機(jī)的整體，不能把兩者割裂開來(lái)處理。舉例而言，對(duì)磚混結(jié)構(gòu) ，必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接成一個(gè)整體，而不能單純依靠基礎(chǔ)自身的剛度來(lái)抵御不均勻沉降，所有圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置，都必須圍繞這個(gè)中心。結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí)，結(jié)構(gòu)

15、中的各個(gè)構(gòu)件能同時(shí)達(dá)到較高的應(yīng)力水平。 應(yīng)盡可能避免短柱，使同層各柱在相同的水平位移時(shí)，能同時(shí)達(dá)到最大承載能力。對(duì)于大截面柱，可以通過(guò)對(duì)柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，從而增大長(zhǎng)細(xì)比，避免短柱的出現(xiàn)，使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下，達(dá)到最大的水平承載力。 長(zhǎng)、短梁與長(zhǎng)短柱混雜的效果一樣，在同一榀框架中并存，也是極為不利的，短跨梁在水平力的作用下，剪力很大，梁端正、負(fù)彎矩也很大，其配筋全部由水平力決定，豎向荷載基本不起作用，甚至于梁端正彎矩鋼筋也會(huì)出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，同時(shí)，由于梁的剪力增大，也會(huì)使支承柱的軸力大幅增大，這種設(shè)計(jì)是不符合協(xié)同工作原則的，同時(shí)，結(jié)構(gòu)的造價(jià)必將會(huì)上升。因此，宜應(yīng)對(duì)梁的

16、跨高比進(jìn)行限制。 為有效的抵抗水平力作用，平面上兩個(gè)正交方向的尺寸宜盡量接近，目的是保證這兩個(gè)方向上的“慣性矩”相等，以防止一個(gè)方向強(qiáng)度（穩(wěn)定性）儲(chǔ)備太大，而另一個(gè)方向較弱，因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（柱、剪力墻）宜設(shè)置在四周，以增大整體的抗側(cè)剛度及抗扭慣性矩，同時(shí)，應(yīng)加大梁或樓層的剛度，使柱（或剪力墻）能承擔(dān)較大的整體彎矩。 扭轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，各柱節(jié)點(diǎn)水平位移不等，距扭轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)的角柱剪力很大，而中柱剪力較小，破壞由外向里，先外后里。為防止扭轉(zhuǎn)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)稱布置，宜設(shè)在結(jié)構(gòu)兩端，緊靠四周設(shè)置，以增大抗扭慣性矩。高層或超高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過(guò)程中作用卻很大（若角柱先壞，整個(gè)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)

17、剛度或強(qiáng)度下降，中柱必定依次破壞），同時(shí)，在水平力的作用下，角柱軸力的變化幅度也會(huì)很大，這樣勢(shì)必要求角柱有較大的變形能力。由于角柱的上述作用，角柱設(shè)計(jì)時(shí)在承載力和變形能力上都應(yīng)有較多考慮，如加大配箍，采用密排箍筋柱、鋼管混凝土柱。 應(yīng)遵循能有效增大高層建筑抵抗側(cè)向力和側(cè)移的能力，盡可能增大抗側(cè)力結(jié)構(gòu)豎向分體系抗傾覆力臂的有效寬度，將抗傾覆的豎向構(gòu)件布置在結(jié)構(gòu)平面的最外邊緣。 使絕大部分的豎向荷載直接由最主要的抗傾覆構(gòu)件來(lái)承擔(dān)，使抗傾覆構(gòu)件收到預(yù)壓，從而減小傾覆引起的拉力，有助于房屋的穩(wěn)定。 在豎向結(jié)構(gòu)分體系中，合理布置剪力墻或柱間支撐，可以有效抵抗樓層層間剪力。完全以抗彎為主的框架來(lái)抵抗水平剪

18、力要耗費(fèi)更多的材料和成本。材料利用率材料利用率 材料利用率越高（即應(yīng)力水平越高），該結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作程度也越高；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的即是花最少的錢，做最好的建筑，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)材料的充分利用。這從梁類構(gòu)件的演變可以看出。 矩形截面梁是最普通的受彎構(gòu)件，它的材料利用率很低。原因有二：一方面是靠近中和軸的材料應(yīng)力水平低，另一方面是梁的彎矩沿梁長(zhǎng)一般是變化的，這樣對(duì)等截面梁來(lái)說(shuō)，大部分區(qū)段，即使是拉、壓邊緣，其應(yīng)力水平均較低。針對(duì)梁的這種受力特點(diǎn)，用結(jié)構(gòu)概念分析，主要是梁截面存在應(yīng)變梯度的原因。 當(dāng)構(gòu)件是軸心受力時(shí)，材料利用率才可能增大，于是就出現(xiàn)了平面桁架，平面桁架可以理解成“掏空”的梁將梁中多余材

19、料去除，既經(jīng)濟(jì)，又降低自重；故桁架的上弦相應(yīng)于梁的受壓邊，下弦相應(yīng)于受拉鋼筋。規(guī)則桁架中腹桿的受力（拉、壓）與梁中主拉、壓應(yīng)力方向一致。還可以將桁架的外形設(shè)計(jì)為與彎矩圖相似的形狀，從而使桁架的弦桿受力均勻。 由于桁架中大量存在壓桿，壓桿的強(qiáng)度往往由其穩(wěn)定性決定，而不是由桿件截面材料強(qiáng)度決定，因此，在平面桁架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)設(shè)法降低壓桿的長(zhǎng)細(xì)比。單純?cè)龃蠼孛媸窍虏?，特別是上弦桿，應(yīng)努力增加其平面外的剛度（有時(shí)上弦采用雙桿形成的復(fù)合壓桿），提供平面外約束（增加支撐），如果把這些平面外的支撐再連接成桁架，這樣就使平面桁架變?yōu)槠矫娼徊骅旒?，最后發(fā)展為空間網(wǎng)架。 空間網(wǎng)架的材料利用率高，應(yīng)力水平高，故在

20、大跨度、大空間結(jié)構(gòu)中廣泛使用，但網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中仍然存在壓桿，壓桿（特別是鋼壓桿）的應(yīng)力水平不可能太高（因?yàn)殡S著跨度的增加，網(wǎng)架的高度增大，腹桿的長(zhǎng)度將增大，同時(shí)節(jié)點(diǎn)距離的增大也導(dǎo)致弦桿長(zhǎng)度的增大），這樣高強(qiáng)材料就不能使用。因此，努力減少或消除結(jié)構(gòu)中的壓桿，就發(fā)展到了懸索結(jié)構(gòu)。 懸索結(jié)構(gòu)中所有的“桿件”均為拉桿，這樣就使懸索結(jié)構(gòu)中桿件的應(yīng)力水平極高，材料利用率極大，高強(qiáng)材料得以充分利用，還可施加預(yù)應(yīng)力。因而在超大跨度的結(jié)構(gòu)中，懸索結(jié)構(gòu)（或包括懸索結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)）是首選的結(jié)構(gòu)類型。 混凝土基本理論的發(fā)展也體現(xiàn)了使各種材料充分發(fā)揮性能，并相互協(xié)同工作的特點(diǎn)：鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土之間的區(qū)別在于鋼筋混凝

21、土是將混凝土與鋼筋兩者簡(jiǎn)單地結(jié)合在一起，并讓它們自行地共同工作，預(yù)應(yīng)力混凝土是將高強(qiáng)鋼筋與高強(qiáng)混凝土能動(dòng)地結(jié)合在一起，使兩種材料均產(chǎn)生非常好的性能。 目前廣泛使用的鋼-混凝土結(jié)構(gòu) ，是將鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相互取長(zhǎng)補(bǔ)短形成的一種新型的結(jié)構(gòu)形式。尤其是鋼管混凝土，與預(yù)應(yīng)力混凝土相似，更將這兩種材料能動(dòng)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料的又一次革命。 從上述結(jié)構(gòu)構(gòu)件的演化，推而廣之，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只有當(dāng)構(gòu)件越多處于軸心受力狀態(tài)，其材料的利用率才可以高，經(jīng)濟(jì)性也就越好。 在概念設(shè)計(jì)日益重要的今天，要求結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)有深厚的基本理論基礎(chǔ)，并能不斷吸取他人先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想。對(duì)自己的作品、設(shè)計(jì)（即使是已建成的），應(yīng)經(jīng)常

22、進(jìn)行深刻的反思，對(duì)每一項(xiàng)設(shè)計(jì)都精益求精。三、優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省資源三、優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省資源 優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅從本身概念出發(fā)提出了全新的經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)理念，而且還要注重考慮施工的方便程度，考慮綜合的效益。需要強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)優(yōu)化，使建筑更好用、更安全。 概念設(shè)計(jì)是優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)部分。預(yù)先估計(jì)和分析結(jié)構(gòu)的薄弱部位、破壞形態(tài)，調(diào)整承載力以加強(qiáng)或削弱某些部位；有意識(shí)設(shè)置構(gòu)造措施，做到心中有數(shù)，那些部位可以屈服，那些部位不能屈服；通過(guò)截面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)彈塑性計(jì)算校核，等等；充分利用結(jié)構(gòu)材料的性能，在確保結(jié)構(gòu)整體安全性不降低的前提下避免盲目浪費(fèi)。影響用鋼量的宏觀因素： 建筑物的體型（平面長(zhǎng)度尺寸及長(zhǎng)寬比、豎向高寬比、立面形狀

23、等） 柱網(wǎng)尺寸、層高以及主要抗側(cè)力構(gòu)件所在位置等： 平面長(zhǎng)度尺寸：超長(zhǎng)建筑由于必須考慮混凝土的收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，它相對(duì)于非超長(zhǎng)建筑主要對(duì)待的僅是荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，其單位面積用鋼量相對(duì)較多。 平面長(zhǎng)寬比：平面長(zhǎng)寬比較大 的建筑物，不論其是否超長(zhǎng)，由于兩主軸方向的動(dòng)力特性（也即整體剛度）相差甚遠(yuǎn)，在水平力（風(fēng)力或地震）作用下，兩向構(gòu)件受力的不均勻性造成配筋不均。豎向高寬比：高寬比大的建筑其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較差。為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定并控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，勢(shì)必要設(shè)置較剛強(qiáng)的抗側(cè)力構(gòu)件來(lái)提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，這類構(gòu)件的增多自然使得用鋼量增多勻，使得其單位面積用鋼量相對(duì)于平面長(zhǎng)寬比接近的建筑物要多。立面形狀

24、：這是指豎向體型的規(guī)則性和均勻性，即外挑或內(nèi)收程度以及豎向剛度有否突變等。如側(cè)向剛度從下到上逐漸均勻變化，則其用鋼量就較少，否則將增多，較典型的有豎向剛度突變的設(shè)轉(zhuǎn)換層的高層建筑。平面形狀：若平面較規(guī)則、凹凸少則用鋼量就少，反之則較多。平面形狀是否規(guī)則不僅決定了用鋼量的多少，而且還可衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)劣，用鋼量節(jié)約的結(jié)構(gòu)其抗震性能未必就低。 柱網(wǎng)尺寸：包括柱網(wǎng)絕對(duì)尺寸及其疏密程度，它直接影響到樓蓋梁板的結(jié)構(gòu)布置。一般而言，柱網(wǎng)大的樓蓋用鋼量較多，反之雖則較少，但同時(shí)因柱數(shù)增多而使柱構(gòu)件用鋼量增加，其中柱端及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)加密箍筋的增加量幾乎占全部增加量的50。柱網(wǎng)尺寸較均勻一致不僅使結(jié)構(gòu)（包括

25、柱和梁）受力合理，而且其用鋼量要比柱網(wǎng)疏密不一的要節(jié)省。 層高：跨層柱由于其受力的復(fù)雜性以及截面較大，用鋼量一般比正常層高的柱要多；錯(cuò)層容易使交界處豎向構(gòu)件形成短柱，抗震性能較差，在構(gòu)造上需要加強(qiáng)，造成用鋼量的增加。 抗側(cè)力構(gòu)件位置：剛度中心與質(zhì)量中心相重合或靠近，或者抗側(cè)力構(gòu)件所在位置能產(chǎn)生較大的抗扭剛度，結(jié)構(gòu)的抗扭效應(yīng)小，因而結(jié)構(gòu)整體用鋼量就少，反之則多。影響用鋼量的微觀因素： 體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程師對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體操作上，首先是結(jié)構(gòu)布置，其次是構(gòu)件的配筋構(gòu)造。 豎向構(gòu)件布置：柱網(wǎng)大小和疏密，在建筑方案階段確定；抗震墻的合理數(shù)量及合適位置在結(jié)構(gòu)工種介入方案設(shè)計(jì)過(guò)程中確定。 合理地確定墻柱截面。墻

26、柱一般是壓彎構(gòu)件，其配筋量在多數(shù)情況下至少是多數(shù)部位都采用構(gòu)造配筋，因此在其混凝土強(qiáng)度等級(jí)合理取值且滿足軸壓比要求的前提下，墻柱截面不宜過(guò)大，否則用鋼量將隨其截面增大而增加。 柱截面種類不宜太多。數(shù)不多的若干根柱由于軸力大而需較大截面，合理經(jīng)濟(jì)的做法應(yīng)是對(duì)個(gè)別柱位的配筋采用加芯柱，加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以勁性鋼筋以提高其軸壓比，從而達(dá)到控制其截面尺寸的目的。 利用豎向交通井道而形成的剪力墻筒體，其外圍墻體對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)最大，而內(nèi)部墻體則貢獻(xiàn)甚微。在滿足結(jié)構(gòu)整體剛度的前提下，筒體內(nèi)部的剪力墻不宜過(guò)多過(guò)厚和過(guò)于零碎，否則會(huì)增加該部位墻體用鋼量且對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)大作用。從施工角度看，剪力墻形成的

27、筒體越是完整劃一，施工就越方便。從受力角度看，筒體內(nèi)部隔墻若設(shè)梁支承于筒體外圍墻上，從而增大外圍墻的軸力避免受拉對(duì)其受力反而有利，尤其是內(nèi)筒的角部處。 水平構(gòu)件布置：其布置原則首先是受力傳力合理，其次是使用效果（包括視覺(jué)效果）良好，最后才是用鋼量的節(jié)省，設(shè)計(jì)中不能本末倒置。當(dāng)采用高強(qiáng)鋼筋時(shí)，應(yīng)使板的配筋由內(nèi)力控制而非按構(gòu)造配筋，否則將得不償失。當(dāng)板跨小、布梁多時(shí)肯定用鋼量會(huì)增多，而且可能使樓面荷載多次傳遞，造成受力不合理。 以豎向交通井道形成的筒體，采用樁基礎(chǔ)一般都形成多樁承臺(tái)。布樁時(shí)盡量使樁處于墻體下，這時(shí)承臺(tái)避免受剪甚至能抗彎，其厚度可較小，采用構(gòu)造配筋率配筋則其配筋量就較少。承臺(tái)混凝土滿

28、足抗剪抗沖切后，承臺(tái)配筋就可采用低配筋率而不應(yīng)也沒(méi)必要提高配筋率。 大跨度板采用普通混凝土平板，即使施加了預(yù)應(yīng)力，其用鋼量都會(huì)較多，其主要原因是板的跨度和自重均較大。大跨度往往由使用功能決定而無(wú)法改變，要節(jié)省用鋼量，只能往“自重”上考慮，即改變樓板的結(jié)構(gòu)形式。采用現(xiàn)澆雙向空心樓板、加輕質(zhì)填充塊的雙向密肋樓板，都是可以考慮的途徑。構(gòu)件的配筋構(gòu)造設(shè)計(jì)技巧： 柱：通過(guò)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的合理確定來(lái)控制其截面尺寸和軸壓比，使絕大部分柱段都是構(gòu)造配筋而非內(nèi)力控制配筋；柱箍筋的體積配筋率，采用高強(qiáng)度鋼筋比低強(qiáng)度鋼筋更可節(jié)省用鋼量。結(jié)構(gòu)頂層邊柱尤其是抽掉中柱的大跨度邊柱，往往是大偏心受壓，其主筋 配筋量由內(nèi)力控

29、制且都較大，通常采用改變柱豎向形狀的方法，如加腋。如改變后仍難以承受其所承擔(dān)的彎矩，有時(shí)干脆可將梁柱頂節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)支。 梁：配筋大多由內(nèi)力控制?；炷翉?qiáng)度等級(jí)不宜過(guò)高，可降低梁的最小配筋（箍）率；采用高強(qiáng)度鋼筋，有利于作為受彎構(gòu)件的梁的抗裂性能。對(duì)截面寬度較小的梁，當(dāng)配筋量較大時(shí)往往需要放23 排鋼筋，無(wú)疑將減小梁的有效高度，因此當(dāng)不影響使用或建筑空間觀感時(shí)，梁寬宜略為放大，盡量布置成單排主筋?？缍容^大的懸臂梁，不論其承受的是均布荷載還是梁端集中荷載，其彎矩內(nèi)力都是急劇下降的，因此當(dāng)面筋較多時(shí)，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是二排鋼筋均可在跨中切斷，既節(jié)省鋼筋又方便施工。梁承受集中荷載處要配置附

30、加橫向鋼筋（加密箍筋及吊筋）。正常結(jié)構(gòu)布置的樓層梁，每一處集中荷載一般都不太大。在通常情況下，僅在梁側(cè)配置加密箍筋已經(jīng)足夠，若再加配吊筋則已能承受更大的集中荷載。但設(shè)計(jì)中盲目加大吊筋直徑，既沒(méi)必要又會(huì)造成鋼材的浪費(fèi)。 樓板：宜將板跨增大至使其 配筋為內(nèi)力控制而非構(gòu)造配筋，采用高強(qiáng)鋼筋能達(dá)到節(jié)省用鋼量 的目的。對(duì)于大跨度雙向板，由于板底不同位置的內(nèi)力存在差異，不宜以最大內(nèi)力處的配筋貫通整跨和整寬。為了節(jié)省用鋼量，一般應(yīng)分板帶配筋； 當(dāng)板面需要采用貫通面筋時(shí)，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過(guò)規(guī)定的最小配筋率， 支座不足夠時(shí)再配以短筋，這樣既符合規(guī)范規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。 抗震墻：隨意擴(kuò)大抗震墻的加強(qiáng)部

31、位會(huì)增加用鋼量。合理地布置抗震墻、截面合理取值，其配筋多半是構(gòu)造配筋，其節(jié)點(diǎn)區(qū)主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都可按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置。另外，抗震墻約束邊緣構(gòu)件中的箍筋配筋量與鋼筋的抗拉強(qiáng)度有關(guān)，宜采用高強(qiáng)鋼筋?？拐饓χ械膲Χ呜Q向分布筋通常都不是由內(nèi)力控制，其作用主要是固定水平分布筋，防止墻面出現(xiàn)水平收縮裂縫，僅需滿足最小配筋率，不必隨意提高其配筋量。目前建筑市場(chǎng)一般建筑主要材料用量指標(biāo)和價(jià)格信息目前建筑市場(chǎng)一般建筑主要材料用量指標(biāo)和價(jià)格信息一、廣州地區(qū)一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋含量指標(biāo)（Kg/m2）層數(shù)6度區(qū)（六級(jí)人防）7度區(qū)（五級(jí)人防）32層6581759518層557065801

32、1層456555706層45555065地下室180250250350二、廣州地區(qū)地下室、裙樓、塔樓鋼筋、商品混凝土含量指標(biāo)名 稱鋼筋含量指標(biāo)（Kg/m2）折算厚度混凝土（cm/m2）地下室210150裙樓7045住宅、辦公樓塔樓6540三、廣州地區(qū)近期主要材料價(jià)格信息材料名稱型號(hào)材料價(jià)格備注鋼筋5300元/t市場(chǎng)信息價(jià)無(wú)縫鋼管20#6100元/t均價(jià)高頻焊管Q2354100元/t均價(jià)，且為小管高頻焊管Q2354800元/t均價(jià)，且為大管角鋼綜合45005000元/t市場(chǎng)信息價(jià)簡(jiǎn)單鋼結(jié)構(gòu)制作（例如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）800元/t市場(chǎng)信息價(jià)一般鋼結(jié)構(gòu)制作（例如門式鋼架輕型方鋼結(jié)構(gòu)）12001500元/t鋼

33、結(jié)構(gòu)安裝 簡(jiǎn)單1000元/t市場(chǎng)信息價(jià)一般12001500元/t復(fù)雜2000元/t材料名稱型號(hào)材料價(jià)格備注鋼結(jié)構(gòu)防腐費(fèi) 一般60100元/t市場(chǎng)信息價(jià)高級(jí)120150元/t鋼結(jié)構(gòu)防火涂料費(fèi)薄型400500元/t市場(chǎng)信息價(jià)厚型60100元/t錨索1X75預(yù)應(yīng)力錨索7080元/m施工成本價(jià)2X75預(yù)應(yīng)力錨索90100元/m3X75預(yù)應(yīng)力錨索110120元/m錨索撥出回收費(fèi)用35元/m土釘255055元/m施工成本價(jià)土方珠江新城2625元/m3施工成本價(jià)天河2829元/ m3市區(qū)3032元/ m3中風(fēng)化5358元/ m3攪拌樁 50036元/m施工成本價(jià)管樁 40075（115）元/m材料出廠價(jià)（包

34、工包料） 50090（160）元/m管樁 400108110元/m施工成本價(jià)，不包稅費(fèi)和進(jìn)退場(chǎng)費(fèi) 500120130元/m（一）把方案階段的建筑形式看作總結(jié)構(gòu)體系（一）把方案階段的建筑形式看作總結(jié)構(gòu)體系n結(jié)構(gòu)和建筑知識(shí)的結(jié)合，利用結(jié)構(gòu)性能、強(qiáng)度和功效的知識(shí)分析初步的房屋形式 n假定整個(gè)形式作為一個(gè)整體，考慮一些簡(jiǎn)單的，但對(duì)于荷載抗力關(guān)系又是重要的物理特征：剛度，豎向和水平方向的穩(wěn)定，扭轉(zhuǎn)，平面布置的規(guī)則性、對(duì)稱性等等n清楚荷載與建筑形式的關(guān)系，從平面圖上可以預(yù)見(jiàn)結(jié)構(gòu)受力的合理程度 四、在設(shè)計(jì)階段的主要結(jié)構(gòu)概念四、在設(shè)計(jì)階段的主要結(jié)構(gòu)概念1.在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系的演變體現(xiàn)了在現(xiàn)代建筑結(jié)

35、構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系的演變體現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的要求對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的要求n隨著結(jié)構(gòu)層數(shù)越來(lái)越多、承受的風(fēng)荷載越大、地震反應(yīng)更強(qiáng)烈，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度的要求就越高，需要整體整體剛度越來(lái)越大的結(jié)構(gòu)體系 522 2長(zhǎng)寬比、高寬比的限值體現(xiàn)高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)宏長(zhǎng)寬比、高寬比的限值體現(xiàn)高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)宏觀剛度的要求觀剛度的要求 n高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)單元平面的長(zhǎng)寬比例A/B，豎向的高寬比H/B有所限制，是對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的宏觀控制（包括整體剛度的大小以及整體剛度的均衡），以求在建筑設(shè)計(jì)方案階段所構(gòu)思的建筑雛形為日后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可行的大前提，并為可能取得合理效果創(chuàng)造條件54 ABBH結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9

36、度框架、板柱剪力墻5432框架剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、框架核心筒6654A A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比3連體高層建筑的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)對(duì)整體剛度連體高層建筑的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)對(duì)整體剛度的需要的需要 n借助于兩座塔樓之間的某部分連接，使“孤單”的單塔互相傍靠而形成剛度很大的一個(gè)整體，因而產(chǎn)生了連體高層建筑 57B1B2BH1H2連體建筑連體建筑4 4剪力墻的不同分布產(chǎn)生了不同的抗扭整體剛度剪力墻的不同分布產(chǎn)生了不同的抗扭整體剛度 n假設(shè)抵抗剪力的分布是隨柱和剪力墻的布置而變化，結(jié)構(gòu)平面布置是否合理，對(duì)結(jié)構(gòu)承受能力有很直接的影

37、響n對(duì)于特別需要增強(qiáng)抗扭剛度和抗傾覆能力的高層建筑，將剪力墻周邊布置即可顯著地達(dá)到目的 5結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下之剛度比體現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)豎向剛度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下之剛度比體現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)豎向剛度均勻變化的要求均勻變化的要求 n高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程對(duì)于底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)（即設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層）的上下層剛度比的規(guī)定（宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3，需要抗震設(shè)防時(shí)不應(yīng)大于2）實(shí)際上體現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)豎向剛度變化力求均勻、不突變或少突變的要求，以保證結(jié)構(gòu)的變形是連續(xù)的，避免轉(zhuǎn)換層以下剛度太弱，過(guò)早出現(xiàn)屈服而遭受地震破壞 6. 6. 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的六個(gè)比值高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的六個(gè)比值1、軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)

38、范對(duì)墻肢和柱均有相 應(yīng)限值要求，見(jiàn)抗規(guī)6.3.7和6.4.6； 2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見(jiàn)抗規(guī)5.2.5。 按新規(guī)范要求，當(dāng)?shù)卣鹆Σ粷M足樓層最小剪力系數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)方案的合理性進(jìn)行判斷，并調(diào)整方案，或由程序自動(dòng)把基底剪力提高；3、剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層，見(jiàn)抗規(guī)3.4.2；4、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。見(jiàn)抗規(guī)3.4.2條; 5、周期比：控制結(jié)構(gòu)在大震時(shí)，扭轉(zhuǎn)振型不應(yīng)靠前，以減少震害；主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見(jiàn)高規(guī) 。對(duì)周期比不滿足要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)增加

39、結(jié)構(gòu)外部的剛度 如：在角部加剪力墻等；6、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見(jiàn)高規(guī)。（二）結(jié)構(gòu)專業(yè)對(duì)高層民用建筑的宏觀要求（二）結(jié)構(gòu)專業(yè)對(duì)高層民用建筑的宏觀要求n國(guó)家對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量及安全度控制越來(lái)越嚴(yán)，建筑的審查也越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)于超限、超規(guī)范的建筑，審批手續(xù)也越來(lái)越嚴(yán)格 n在進(jìn)行項(xiàng)目控制和組織設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具備概念設(shè)計(jì)的能力，必須具備結(jié)構(gòu)的受力概念和抗震概念 1.1.結(jié)構(gòu)體系的選擇結(jié)構(gòu)體系的選擇n常用的多層及高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主要有：框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和板柱剪力墻 n各種建筑在構(gòu)思時(shí)候必須首先考慮建筑的高度和高寬比 鋼筋混凝土高層建筑的最

40、大適用高度結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度框架7060554525框架剪力墻14013012010050剪力墻全部落地剪力墻15014012010060部分框支剪力應(yīng)采用筒體框架核心筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱剪力墻70403530不應(yīng)采用A級(jí)鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度框架、板柱剪力墻5432框架剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、框架核心筒6654建筑的結(jié)構(gòu)布置原則建筑的結(jié)構(gòu)布置原則（1）控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形；（2）注重結(jié)構(gòu)的平面布置；（3）注重結(jié)構(gòu)的豎向

41、布置；（4）選用合理的樓蓋體系；（5）合理進(jìn)行縫的設(shè)置和構(gòu)造；（6）有目的地考慮溫度作用并采取適當(dāng)對(duì)策；高層建筑結(jié)構(gòu)的各類結(jié)構(gòu)體系的布置（1）框架；（2）剪力墻結(jié)構(gòu);（3）框架-剪力墻；（4）筒體結(jié)構(gòu)67框架結(jié)構(gòu)n建筑平面布置靈活，具有良好較好的延性，抗震性能好，但其整體側(cè)向剛度小，水平位移較大?？蚣芨叨炔怀^(guò)50m。剪力墻結(jié)構(gòu)n剛度大，空間整體性好，在水平力作用下側(cè)向變形小。n平面布置不靈活，結(jié)構(gòu)自重較大，相應(yīng)地震反應(yīng)也較強(qiáng)烈。n高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻（墻肢長(zhǎng)度/墻厚58） 框架剪力墻結(jié)構(gòu)n既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活，使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較好的抗震性能。n目前高層建筑中

42、應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)型式 筒體結(jié)構(gòu)n主要包括：框架核心筒結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)和多筒體結(jié)構(gòu) n具有很好的空間作用，更大的抗側(cè)力剛度和強(qiáng)度n在結(jié)構(gòu)高寬比大于3的時(shí)候，才能充分發(fā)揮外筒的作用，因此不宜用于高度低于60m的建筑 2. 2. 抗震性能對(duì)結(jié)構(gòu)體系和建筑體型的基本要求抗震性能對(duì)結(jié)構(gòu)體系和建筑體型的基本要求n在一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，平面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間；避免樓、電梯間偏置以免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響 n豎向體型盡量避免外挑，內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急，力求剛度均勻、漸變，避免產(chǎn)生變形集中n結(jié)構(gòu)的承載力、變形能力和剛度要均勻連續(xù)變化，以適應(yīng)地震

43、反應(yīng)要求 n體型復(fù)雜、平里面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，可在適當(dāng)位置設(shè)置防震縫。設(shè)縫必須保證足夠的縫寬n減輕自重，最大限度降低地震的作用 3. 3. 建筑平面布置建筑平面布置n平面布置應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、規(guī)則對(duì)稱，減少平面的偏心和結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn) n平面突出部分長(zhǎng)度要滿足規(guī)范限值的要求 73LBLBbBLBbbBLBbBBb建筑平面建筑平面L、l的限值設(shè)防烈度L/Bl/Bmaxl/b6，7度6.00.350.28，9度5.00.301.5754. 4. 建筑豎向布置建筑豎向布置n建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第第3.4.13.4.1條規(guī)定：建筑設(shè)計(jì)應(yīng)條規(guī)定：建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的符合抗震概

44、念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 n1建筑的豎向構(gòu)件布置要做到均勻而連續(xù)，避免出現(xiàn)突變，避免出現(xiàn)薄弱層。n2采用形狀簡(jiǎn)單的立面，避免采用樓層平面尺寸存在劇烈變化的階梯形立面。n3. 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)的水平尺寸與下部樓層水平尺寸、上部結(jié)構(gòu)樓層相對(duì)于下部樓層外挑時(shí)，下部樓層的水平與上部樓層水平尺寸的比例須滿足規(guī)范要求。 n4. 高層建筑宜設(shè)地下室。 n5.高規(guī)規(guī)定：在9度區(qū)抗震設(shè)計(jì)中部不應(yīng)采用帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)和連體結(jié)構(gòu)（強(qiáng)條）。7度和8度區(qū)抗震設(shè)計(jì)的高層不宜同時(shí)采用超過(guò)上述兩種體系的復(fù)雜高層。n6. 底部大空間部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)在地面以

45、上的大空間層數(shù)，8度時(shí)不宜超過(guò)3層，7度時(shí)不宜超過(guò)5層，6層時(shí)其層數(shù)可適當(dāng)增加。n轉(zhuǎn)換層周圍樓板不應(yīng)錯(cuò)層布置；落地剪力墻和筒體的洞口宜布置在墻體的中部，轉(zhuǎn)換梁上一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞。n當(dāng)框架核心筒結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可沿豎向利用建筑避難層、設(shè)備層空間，設(shè)置適宜剛度的水平伸臂構(gòu)件，構(gòu)成帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)。 n對(duì)于高層建筑，基礎(chǔ)應(yīng)該有一定的埋深，這是抗傾覆的要求決定的。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面 天然地基或復(fù)合地基，取房屋高度的1/15； 對(duì)于樁基礎(chǔ)，可取房屋高度的1/18。78BH1HB1H1HBBB1aaBB1(a)(b)(c)(d)79a. 高低層處b. 連體建筑c. 多塔樓建筑5. 5. 變形縫的設(shè)置變形縫的設(shè)置n溫度縫防止應(yīng)溫度變化和混凝土收縮可能產(chǎn)生裂縫而設(shè)置；n沉降縫為解決不同部位產(chǎn)生不同沉降而設(shè)置n防震縫抗震結(jié)構(gòu)為了因?qū)訑?shù)、質(zhì)量、剛度差異過(guò)大產(chǎn)生不同位移而設(shè)置81設(shè)縫原則n沉降縫能不設(shè)就不設(shè)，各部分單元的沉降差可以通過(guò)調(diào)整方法來(lái)解決 n對(duì)于體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，宜按照實(shí)際需要在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置防震縫，形成多個(gè)角規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元 n結(jié)構(gòu)的防震縫應(yīng)在地面上沿建筑物全高設(shè)置，基礎(chǔ)、地下室甚至地面以上若干層的大裙房（大底盤）通常不設(shè)防震縫，n對(duì)于防震縫，凡是設(shè)縫就要設(shè)得徹底，凡是不分縫就要連接