同濟大學高層建筑第二章25

1、第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求側(cè)向側(cè)向(水平）位移限制和舒適度要求水平）位移限制和舒適度要求結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級 2.72.7 結(jié)構(gòu)設計要求結(jié)構(gòu)設計要求 承載能力的驗算承載能力的驗算第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求1) 承載能力的驗算承載能力的驗算 不考慮地震作用組合：不考慮地震作用組合： 考慮地震作用組合：考慮地震作用組合： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，分別取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，分別取1.11.1、1.01.0、0.90.9 承載力抗震調(diào)整系數(shù)承載力抗震調(diào)整系數(shù)R RS S0 0R RE

2、 EE EE E/ /R RS S0 0RERE第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求2) 側(cè)向側(cè)向(水平）位移限制和舒適度要求水平）位移限制和舒適度要求 彈性方法計算：彈性方法計算： 彈性方法計算的樓層層間最大位移與彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比層高之比 ue h ue 多遇地震作用標準值產(chǎn)生的多遇地震作用標準值產(chǎn)生的層間側(cè)移層間側(cè)移第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 層間位移限值層間位移限值高度高度不大于不大于150m150m的高層建筑，的高層建筑， 不宜大于表限值。不宜大于表限值。 高度高度等于或大于等于或大于250 m250 m的高

3、層建筑，不宜大于的高層建筑，不宜大于1/5001/500。 高度在高度在150m150m- -250m250m之間的高層建筑，按上述限值插值。之間的高層建筑，按上述限值插值。 uh1550180011000第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求（2）舒適度要求）舒適度要求高度超過高度超過150m150m，結(jié)構(gòu)頂點最大加速度值滿足：，結(jié)構(gòu)頂點最大加速度值滿足：maxmaxaa最大加速度限值最大加速度限值第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求3)3)彈塑性方法計算（罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形彈塑性方法計算（罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算）驗算）（1

4、1）什么情況下要驗算）什么情況下要驗算 （a a）7 7- -9 9度設防、樓層屈服系數(shù)度設防、樓層屈服系數(shù)0.50.5的框架結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu) （b b）7 7- -9 9度設防、高度較大且沿高度的剛度和質(zhì)量分度設防、高度較大且沿高度的剛度和質(zhì)量分布很不均勻的高層建筑布很不均勻的高層建筑 （c c）特別重要的建筑（甲類建筑）特別重要的建筑（甲類建筑）（2 2）薄弱層的位置）薄弱層的位置 （a a）樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可?。菍忧姸认禂?shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層底層 （b b）樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可）樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取屈服系數(shù)

5、最小的樓層及相對較小的樓層，一般不超取屈服系數(shù)最小的樓層及相對較小的樓層，一般不超過過2 23 3處處第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求4) 4) 屈服強度系數(shù)屈服強度系數(shù)： 按構(gòu)件實際配筋和材料標準強度計算的樓層受剪承載力按構(gòu)件實際配筋和材料標準強度計算的樓層受剪承載力 和罕遇大震作用（標準值）下由彈性計算得到的樓層剪和罕遇大震作用（標準值）下由彈性計算得到的樓層剪力之比。力之比。V Vy y按實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力；按實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力；V Ve e為按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力。為按罕遇地震作用計算的樓層彈性

6、地震剪力。y ye e/v/vy yv vy y第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）彈塑性層間位移要求：結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）彈塑性層間位移要求： 式中：式中： 薄弱層層高薄弱層層高 大震下薄弱層層間彈塑性位移大震下薄弱層層間彈塑性位移 大震下薄弱層的層間彈性位移大震下薄弱層的層間彈性位移 P PP Pu u h h e eP PP Pu uu u e e大大震震u uV V/ / D DP Pu ue eu uh h第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求彈塑性位移增大系數(shù)。當薄弱層彈塑性位移增大系數(shù)。當薄弱層 不小于相鄰層平均的不小于

7、相鄰層平均的8080時，按照表時，按照表2 21919采用，當薄弱層采用，當薄弱層 小于相鄰層平均小于相鄰層平均 的的5050時，取表中數(shù)值的時，取表中數(shù)值的1.51.5倍，其余情況可用內(nèi)插法倍，其余情況可用內(nèi)插法說明：薄弱層彈塑性側(cè)移驗算應在截面設計完成之后進行說明：薄弱層彈塑性側(cè)移驗算應在截面設計完成之后進行層間彈塑性位移角限值層間彈塑性位移角限值P Py yy yy y第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求1.1.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算指水平荷載作用下的穩(wěn)定問題結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算指水平荷載作用下的穩(wěn)定問題 注意：兩階效應注意：兩階效應2.2.抗傾覆驗算抗傾覆驗算5) 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗

8、傾覆驗算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求重力二階效應一般包括兩部分重力二階效應一般包括兩部分 ：（1 1）一是由于構(gòu)件自身撓曲引起的附加重力效應，）一是由于構(gòu)件自身撓曲引起的附加重力效應，即即 效應，二階內(nèi)力與構(gòu)件撓曲形態(tài)有關，效應，二階內(nèi)力與構(gòu)件撓曲形態(tài)有關，一般是構(gòu)件的中間大，兩端為零一般是構(gòu)件的中間大，兩端為零 ；（2 2）二是在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移后，重力）二是在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移后，重力荷載由于該側(cè)移荷載由于該側(cè)移 而引起的附加效應，即而引起的附加效應，即 效應效應 。 分析表明，分析表明， 二階效應的影響二階效應的影響

9、相對較小相對較小，而重，而重力荷載因結(jié)構(gòu)側(cè)移產(chǎn)生的力荷載因結(jié)構(gòu)側(cè)移產(chǎn)生的 二階效應二階效應相對相對較大較大，可使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移增加，甚至導致結(jié)，可使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移增加，甚至導致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定設計，構(gòu)失穩(wěn)。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定設計，主要主要是控制和驗算結(jié)構(gòu)在風或地震作用是控制和驗算結(jié)構(gòu)在風或地震作用下，重力下，重力的的 效應。效應。1.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算的的兩階效應兩階效應第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析 分析表明，分析表明，P P效應效應( (位移增量或附加位移位移增量或附加位移) )隨結(jié)構(gòu)剛隨

10、結(jié)構(gòu)剛重比的減小而呈雙曲線關系增加重比的減小而呈雙曲線關系增加。如控制結(jié)構(gòu)剛重比，。如控制結(jié)構(gòu)剛重比，使位移使位移( (或內(nèi)力或內(nèi)力) )增幅小增幅小 于于10%10%或或15%15%，則在其限值內(nèi)，則在其限值內(nèi)P P效應隨結(jié)構(gòu)剛重比降低而引起的增加比較緩慢；如效應隨結(jié)構(gòu)剛重比降低而引起的增加比較緩慢；如超過上述限值超過上述限值, ,結(jié)構(gòu)剛重比繼續(xù)降低，則會使結(jié)構(gòu)剛重比繼續(xù)降低，則會使P P效應效應增幅加快，甚至引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，增幅加快，甚至引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，控制結(jié)構(gòu)剛重比控制結(jié)構(gòu)剛重比是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設計的關鍵是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設計的關鍵 。第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求

11、因此，因此，高規(guī)高規(guī)規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應符合下列規(guī)定：規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應符合下列規(guī)定：（1）剪力墻結(jié)構(gòu)、框架）剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)應剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)應 符合下式要求：符合下式要求：（2）框架結(jié)構(gòu)應符合下式要求：）框架結(jié)構(gòu)應符合下式要求：n2dii1E J1.4 HG nijijiD10G/ h ( i1,2,n ) 第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求3. 可以不考慮可以不考慮P-效應的剛重比要求效應的剛重比要求 剛重比要求在水平荷載作用下，當高層建筑結(jié)構(gòu)剛重比要求在水平荷載作用下，當高層建筑結(jié)構(gòu)滿足下列規(guī)定時，可不考慮重力二階效應的不利影滿足下列

12、規(guī)定時，可不考慮重力二階效應的不利影響。響。（1 1）對剪力墻結(jié)構(gòu)、框架）對剪力墻結(jié)構(gòu)、框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)：剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)：（2 2）對框架結(jié)構(gòu)：）對框架結(jié)構(gòu)：n2dii1EJ2.7 HG nijijiD2 0G/ h ( i1 , 2 ,n ) 第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 當高層、超高層建筑高寬比較大，水平風荷載或地當高層、超高層建筑高寬比較大，水平風荷載或地震作用較大，地基剛度較弱時，結(jié)構(gòu)整體傾覆驗算十震作用較大，地基剛度較弱時，結(jié)構(gòu)整體傾覆驗算十分重要，直接關系到整體結(jié)構(gòu)安全度的控制。分重要，直接關系到整體結(jié)構(gòu)安全度的控制。 高規(guī)高規(guī)規(guī)定

13、：對高寬比大于規(guī)定：對高寬比大于4的高層建筑，基礎的高層建筑，基礎底面底面不宜出現(xiàn)零應力區(qū)不宜出現(xiàn)零應力區(qū)，對高寬比不大于，對高寬比不大于4的高層建的高層建筑，基礎底面零應力區(qū)面積筑，基礎底面零應力區(qū)面積不應不應超過基礎底面面積的超過基礎底面面積的15%。 4.整體傾覆驗算整體傾覆驗算第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求（1）傾覆力矩與抗傾覆力矩的計算（見圖）傾覆力矩與抗傾覆力矩的計算（見圖）第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求假定傾覆力矩計算作用面為基礎底面，傾覆力矩計算的作用力為假定傾覆力矩計算作用面為基礎底面，傾覆力矩計算的作用力為水平地震作用

14、或水平風荷載標準值，則傾覆力矩可近似表示為：水平地震作用或水平風荷載標準值，則傾覆力矩可近似表示為：5.傾覆驗算傾覆驗算第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 延性：結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力延性：結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力( (力位移曲線包圍力位移曲線包圍的面積，主要反應塑性變形能力的面積，主要反應塑性變形能力) ) 延性比：構(gòu)件破壞時的變形與屈服時的變形的比值延性比：構(gòu)件破壞時的變形與屈服時的變形的比值vy 6) 結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級抗震等級：由結(jié)構(gòu)類型、設防烈度、抗震等級：由結(jié)構(gòu)類型、設防烈度、 建筑高度等因素確定建筑高度等因素確定第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計

15、算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 根據(jù)設防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度區(qū)分為不同的抗根據(jù)設防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度區(qū)分為不同的抗震等級，采用相應的計算和構(gòu)造措施，抗震等級的高低，震等級，采用相應的計算和構(gòu)造措施，抗震等級的高低，體現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)抗震性能要求的嚴格程度。體現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)抗震性能要求的嚴格程度。 抗震等級分：特一級、一級、二級、三級、四級。抗震等級分：特一級、一級、二級、三級、四級?？拐鸬燃壙拐鸬燃壍诙碌诙?結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求乙類超高建筑乙類超高建筑, ,按特一級按特一級 考慮抗震措施考慮抗震措施甲類建筑甲類建筑, , 采取更有效的抗震措施采取更有效的抗震措施

16、決定抗震構(gòu)造措施等級時應考慮的烈度決定抗震構(gòu)造措施等級時應考慮的烈度第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級 第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求B級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級 第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 下列結(jié)構(gòu)下列結(jié)構(gòu) 應應 進行彈塑性變形驗算：進行彈塑性變形驗算：1 1）8 8度度、類場地和類場地和9 9度時，高大的單層鋼筋混凝度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架；土柱廠房的橫向排架； 2) 72) 7- -9 9度時樓層屈服

17、強度系數(shù)小于度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.50.5的鋼筋混凝的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；土框架結(jié)構(gòu)；3) 3) 高度大于高度大于150m150m的鋼結(jié)構(gòu)；的鋼結(jié)構(gòu)；4) 4) 甲類建筑和甲類建筑和9 9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；和鋼結(jié)構(gòu)；5) 5) 采用隔震和消能減震設計的結(jié)構(gòu)。采用隔震和消能減震設計的結(jié)構(gòu)。7) 罕遇地震作用下的變形驗算罕遇地震作用下的變形驗算 第二章第二章 結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求結(jié)構(gòu)荷載計算及設計要求 下列結(jié)構(gòu)下列結(jié)構(gòu) 宜宜 進行彈塑性變形驗算：進行彈塑性變形驗算： 1 1）高度屬于應采用時程分析方法范圍并且屬于豎向）高度屬于應采用時程分析方法范圍并且屬于豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu); ; 2) 7 2) 7度度、類場地和類場地和8 8度時乙類建筑中的鋼筋混度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu); ; 3) 3) 板柱板柱- -抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房；抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房；