結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與作用效應(yīng)組合

第4章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與作用效應(yīng)組合第1頁，共36頁。4.1荷載效應(yīng)組合及最不利內(nèi)力荷載豎向荷載恒荷載活荷載風(fēng)荷載水平地震作用水平荷載滿足：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第2頁，共36頁。1、荷載效應(yīng)：指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在某種荷載作用下的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。2、荷載效應(yīng)組合：指在所有可能同時(shí)出現(xiàn)的諸荷載組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的效應(yīng)。其中最不利組合是指所有可能產(chǎn)生的荷載組合中，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生總效應(yīng)為最不利的一組。一．基本概念第3頁，共36頁。3600BA圖1qkgkBAMGK圖MGK跨中=4.3kN.mBAMQK圖MQK跨中=3.24kN.m荷載效應(yīng)+荷載效應(yīng)組合第4頁，共36頁。二、控制截面及最不利內(nèi)力構(gòu)件截面設(shè)計(jì)是以控制截面上的最不利內(nèi)力為依據(jù)的控制截面：內(nèi)力最大的截面最不利內(nèi)力：配筋可能最大的內(nèi)力1、框架梁：

兩端支座

跨中第5頁，共36頁。2、框架柱（墻）上下端：第6頁，共36頁。三、組合前的框架粱柱內(nèi)力調(diào)整（1）將梁柱軸線端內(nèi)力調(diào)整至構(gòu)件邊緣端（控制截面）的內(nèi)力，當(dāng)梁柱截面高度較小時(shí)，此項(xiàng)調(diào)整可略去（偏安全）M‘=M-V’b/2V‘=V-(g+q)b/2第7頁，共36頁。（2）豎向荷載（只限于豎向荷載）可考慮梁端出現(xiàn)塑鉸產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布。通常是降低支座負(fù)彎矩，以減少支座處上部配筋，方便施工支座負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)，對(duì)于現(xiàn)澆梁可取0.8～0.9，對(duì)于裝配整體式梁取0.7～0.8支座彎矩確定后，為了安全，跨中彎矩必須滿足兩個(gè)要求——按簡(jiǎn)支梁計(jì)算時(shí)跨中彎矩——經(jīng)內(nèi)力調(diào)整并組合后的支座彎矩第8頁，共36頁。支座彎矩調(diào)幅系數(shù)0.8~0.9跨中彎矩乘以1.1~1.2增大系數(shù)或按平衡條件求得調(diào)幅前調(diào)幅后豎向荷載下框架梁的塑性調(diào)整第9頁，共36頁。四、荷載的布置（1）恒載（2）活荷載布置hhhPhhh可以考慮活荷載的不利布置，采用與恒載相同的滿布方式，為了安全起見，框架梁的彎矩乘以1.1~1.2第10頁，共36頁。四、荷載的布置（3）風(fēng)荷載及地震作用方向風(fēng)、地震的方向任意，一般沿主軸方向，可能正、反兩個(gè)方向，對(duì)稱結(jié)構(gòu)計(jì)算一次，內(nèi)力分別加“+”或“-”

Phhh第11頁，共36頁。1）無地震作用效應(yīng)組合時(shí)：非抗震設(shè)計(jì)及6度抗震設(shè)防

S——荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；——永久荷載效應(yīng)、樓面活荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；——樓面活荷載組合值系數(shù)、風(fēng)荷載組合值系數(shù)永久荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)分別取值：0.7、0.0可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)分別取值：1.0、0.60.7(0.9)、1.0對(duì)書庫(kù)、檔案庫(kù)、儲(chǔ)藏室、通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房五、內(nèi)力組合第12頁，共36頁。荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值：承載力計(jì)算(1)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)：

對(duì)結(jié)構(gòu)不利：可變荷載效應(yīng)控制的組合：＝1.2永久荷載效應(yīng)控制的組合：＝1.35

對(duì)結(jié)構(gòu)有利：＝1.0(2)樓面活荷載分項(xiàng)系數(shù)＝1.4(3)風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)＝1.4位移計(jì)算以上各分項(xiàng)系數(shù)取值為1.0第13頁，共36頁。（恒荷載起控制，無風(fēng)）（活荷載起控制，有風(fēng)）

（風(fēng)荷載起控制，有風(fēng)）

荷載效應(yīng)組合第14頁，共36頁。2）有地震作用效應(yīng)組合時(shí)S——荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；——重力荷載代表值的效應(yīng)；——水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；——豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；——風(fēng)荷載的組合值系數(shù)＝0.2第15頁，共36頁。荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值（位移計(jì)算取1.0）組合說明重力荷載及水平地震作用1.21.3——

重力荷載及豎向地震作用1.2—1.3—9度；水平長(zhǎng)懸臂8、9度重力荷載、水平地震及豎向地震作用1.21.30.5—9度；水平長(zhǎng)懸臂8、9度重力荷載、水平地震作用及風(fēng)荷載1.21.3—1.460m以上的高層建筑重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用及風(fēng)荷載1.21.30.51.460m以上的高層建筑；9度；水平長(zhǎng)懸臂8度、9度所有建筑第16頁，共36頁。（恒荷載起控制，無風(fēng)）（活荷載起控制，有風(fēng)）（風(fēng)荷載起控制，有風(fēng)）（地震作用起控制）第17頁，共36頁。例：某高度為50m的框架結(jié)構(gòu)，框架梁端在恒載、樓面活載、風(fēng)荷載和水平地震作用下的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值如下，試求梁端的－Mmax，＋Mmax框架梁端在各種作用下的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（kN.m）永久荷載樓面活載風(fēng)荷載水平地震－50－80±65±110注：1、永久荷載、活荷載作用下的彎矩值已經(jīng)調(diào)幅2、在計(jì)算重力荷載時(shí)，可變荷載組合值系數(shù)為0.5第18頁，共36頁。解：1、計(jì)算－Mmax1）無地震作用組合恒荷載起控制，無風(fēng)活荷載起控制，有風(fēng)1.2×（－50）＋1.0×1.4×（－80）＋0.6×1.4×（－65）風(fēng)荷載起控制，有風(fēng)1.2×（－50）＋0.7×1.4×（－80）＋1.0×1.4×（－65）2）有地震作用組合1.2×[－50＋0.5×（－80）]＋1.3×（－110）＝－251kN.m所以－Mmax＝－251kN.m第19頁，共36頁。2、計(jì)算＋Mmax（恒荷載對(duì)結(jié)構(gòu)有利）1）無地震作用組合1.0×（－50）＋1.0×1.4×（65）＝41kN.m2）有地震作用組合1.0×[－50＋0.5×（－80）]＋1.3×110＝53kN.m所以＋Mmax＝53kN.m永久荷載樓面活載風(fēng)荷載水平地震－50－80±65±110第20頁，共36頁。補(bǔ)充習(xí)題某辦公樓，矩形平面，六層。已知：底層中柱底部截面處的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值（見下表）表中彎矩順時(shí)針為正，軸力以拉為正。要求：計(jì)算底層中柱底部截面處彎矩、軸力的基本組合設(shè)計(jì)值豎向荷載風(fēng)荷載恒載活載左風(fēng)右風(fēng)MK(kN.m)20.33.390.7-90.7NK(kN)-2716.1-444.514.7-14.7第21頁，共36頁。3、舒適度的驗(yàn)算4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求1、承載能力的驗(yàn)算2、水平側(cè)移限制5、抗震結(jié)構(gòu)的延性要求和抗震等級(jí)4、穩(wěn)定和抗傾覆驗(yàn)算第22頁，共36頁。不考慮地震作用組合：考慮地震作用組合：

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，分別取1.1、1.0、0.9承載力抗震調(diào)整系數(shù)1、承載能力的驗(yàn)算第23頁，共36頁。2、水平側(cè)移限制a）限制使用階段層間位移的原因：1）過大的水平位移（特別是過大的層間側(cè)移）會(huì)使填充墻、裝修等開裂或損壞，以及使電梯軌道變形。2）過大的水平位移會(huì)使建筑中的人感覺不舒服，影響正常使用；3）過大的水平位移會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)加速結(jié)構(gòu)的倒塌4）過大的水平位移會(huì)使主體結(jié)構(gòu)開裂過大以致破壞。第24頁，共36頁。彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比b）水平側(cè)移限制計(jì)算方法彈性方法計(jì)算：（風(fēng)荷載和小震作用）第25頁，共36頁。5)采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。彈塑性方法計(jì)算（罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算）（1）下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：1）8度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地和9度時(shí)，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架；2)7～9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；3)高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)；4)甲類建筑和9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；第26頁，共36頁。4)高度不大于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)。（2）下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：1）高度屬于應(yīng)采用時(shí)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)：2)7度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地和8度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；3)板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房；（b）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取屈服系數(shù)最小的樓層及相對(duì)較小的樓層，一般不超過2～3處（3）薄弱層的位置（a）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層第27頁，共36頁。（4）屈服系數(shù)：

按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度計(jì)算的樓層受剪承載力大震作用下由彈性計(jì)算得到的樓層剪力式中h——薄弱層層高——大震下薄弱層層間彈塑性位移（5）彈塑性位移限值：（a）彈塑性變形計(jì)算的簡(jiǎn)化方法（b）彈塑性變形計(jì)算的彈塑性分析法第28頁，共36頁。

式中——大震下薄弱層的層間彈性位移

——彈塑性位移增大系數(shù)。當(dāng)薄弱層y不小于相鄰層平均的80％時(shí)，按照下表采用，當(dāng)薄弱層y小于相鄰層平均y的50％時(shí)，取表中數(shù)值的1.5倍，其余情況可用內(nèi)插法（a）彈塑性變形計(jì)算的簡(jiǎn)化方法（≤12層，層側(cè)向剛度無突變的框架結(jié)構(gòu)）彈塑性層間位移增大系數(shù)結(jié)構(gòu)類型總層數(shù)ny0.50.40.3多層均勻框架結(jié)構(gòu)2～41.301.401.605～71.501.651.808～121.802.002.2第29頁，共36頁。說明：薄弱層彈塑性側(cè)移驗(yàn)算應(yīng)在截面設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行（b）彈塑性變形計(jì)算的彈塑性分析法靜力彈塑性分析法彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析法第30頁，共36頁。住宅、公寓amax≤0.15m/s2辦公、旅館amax≤0.25m/s2注：按十年一遇的風(fēng)荷載計(jì)算3、舒適度的驗(yàn)算：（風(fēng)荷載作用）高度超過150m，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度值滿足：不舒適程度建筑物加速度無感覺<0.005g有感覺0.005~0.015g擾人0.015~0.05g十分?jǐn)_人0.05~0.15g不能忍受>0.15g舒適度和風(fēng)振加速度關(guān)系第31頁，共36頁。5、抗震結(jié)構(gòu)的延性要求和抗震等級(jí)4、穩(wěn)定和抗傾覆驗(yàn)算（剛重比、高寬比）延性：結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力(力－位移曲線包圍的面積，主要反應(yīng)塑性變形能力)1） 截面的延性衡量延性的衡量：延性比：構(gòu)件破壞時(shí)的極限變形與屈服時(shí)的變形的比值第32頁，共36頁?？拐鸬燃?jí)根據(jù)設(shè)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(jí)；采用相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施；抗震等級(jí)的高低，體現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能要求的嚴(yán)格程度；抗震等級(jí)分：特一級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)。2）構(gòu)件延性的衡量3）結(jié)構(gòu)延性的衡量頂點(diǎn)位移延性比頂點(diǎn)頂點(diǎn)第33頁，共36頁。A級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)第34頁，共36頁。B級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)第35頁，共36頁。內(nèi)容梗概第4章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與作用效應(yīng)組合。第4章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與作用效應(yīng)組合。2、荷載效應(yīng)組合：指在所有可能同時(shí)出現(xiàn)的諸荷載組合下，?？刂平孛妫簝?nèi)力最大的截面。最不利內(nèi)力：配筋可能最大的內(nèi)力。V‘=V-(g+q)b/2?！春?jiǎn)支梁計(jì)算時(shí)跨中彎矩?！?jīng)內(nèi)力調(diào)整并組合后的支座彎矩。四、荷載的布置（3）風(fēng)荷載及地震作用方向。1）無地震作用效應(yīng)組合時(shí)：非抗震設(shè)計(jì)及6度抗震設(shè)防。S——荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值。S——荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值?！亓奢d代表值的效應(yīng)?！L(fēng)荷載的組合值系數(shù)＝0.2。重