荷载组合和设计要求.ppt

第4章结构设计要求 和荷载效应组合,竖向：恒、活等 自重、雪、楼面活、 水平向：风、地震,满足：承载能力极限状态 正常使用极限状态,旋转餐厅轨道和驱动设备、擦窗机等 荷载较大的水箱、冷却塔、冷冻机 、屋顶直升机停机,荷载效应组合,荷载效应 指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和位移。 荷载效应组合 指在所有可能同时出现的诸荷载组合下，确定结构或构件内产生的效应。其中最不利组合是指所有可能产生的荷载组合中，对结构构件产生总效应为最不利的一组，,荷载效应,+,荷载效应组合,S荷载效应组合的设计值； 一永久荷载分项系数；当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当其效应对结构有利时，应取1.0； 一楼面活荷载分项系数；应取1.4； 一风荷载的分项系数；应取1.4； 一永久荷载效应标准值； 一楼面活荷载效应标准值； 风荷载效应标准值；,荷载效应组合 1无地震作用效应组合时,（恒荷载起控制，无风） （活荷载起控制，有风） （风荷载起控制，有风）,荷载效应组合 1无地震作用效应组合时,荷载效应组合 2地震作用效应组合时,S载效应和地震作用效应组合的设计值；,一重力荷载代表值的效应；,一水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；,竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；,风荷载的组合值系数0.2,有地震作用效应组合时荷载和作用分项系数,结构设计要求,1.承载能力的验算,2.水平侧移限制,3.舒适度的验算,4.稳定和抗倾覆验算 5.抗震结构的延性要求和抗震等级,位移计算 以上各分项系数取值为1.0,二、结构设计要求,1、承载能力的验算,无地震作用组合,有地震作用组合,:结构重要性系数，分别取1.1、1.0、0.9 :承载力抗震调整系数,二、结构设计要求,(2) 水平侧移限制,弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比,(3)舒适度的验算：,二、结构设计要求,高度超过150m,结构顶点最大加速度值满足：,(4)整体稳定、倾覆问题 1 整体稳定 高层建筑结构的稳定应符合下列规定：,剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求： 框架结构应符合下式要求： 2 倾覆问题 高层建筑由于总高度值很大，基底面积小，在水平荷载和水平地震力下，产生很大的倾覆力矩，如果倾覆力矩超过稳定力矩，则建筑物将会发生倾覆。,(5) 结构的延性和抗震等级 根据设防烈度、结构类型和房屋高度区分为不同的抗震等级， 采用相应的计算和构造措施， 抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。 抗震等级分：特一级、一级、二级、三级、四级。,二、结构设计要求,延性：结构构件吸收能量的能力(力位移曲线包围的面积，主要反应塑性变形能力) 延性比：构件破坏时的变形与屈服时的变形的比值,结构设计要求,决定抗震构造措施等级时应考虑的烈度,乙建筑,按特一级 考虑抗震措施 甲类建筑, 采取更有效的抗震措施,A级高度的高层建筑结构抗震等级,二、结构设计要求,B级高度的高层建筑结构抗震等级,二、结构设计要求,(5) 结构的延性和抗震等级,在“小震不坏、中震可修，大震不倒“的抗震设计原则下，结构都应该设计成延性结构，即在设防烈度地震作用下，允许构件出现塑性铰，当合理控制塑性铰部位、构件又具有足够的延性时，可在大震作用下结构不倒塌。 当设计成延性结构时由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形加大，但结构、承受的地震作用( 惯性力)不会直线上升。在这种情况下可降低结构的承载力要求，而结构的塑性变形能力，即延性，应当足够好。也可说，当延性结构达到其承载力后，结构是用它的变形能力在抵抗地震作用；反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震。然而后者会多用材料，也是不经济的。,影响结构延性的因素： 1.材料 钢是延性很好的材料，砖石砌体的延性很差，钢筋混凝土则介于二者之间。如果设计合理，钢筋混凝土构件可以有较好的延性 2.进行结构概念设计：选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性构件，分析结构的薄弱部位，并采取相应措施避免薄弱层过早破坏，尽可能设置抵抗地震的多道防线。超静定结构允许部分构件屈服或甚至损坏，是抗震结构的优选结构。合理预见并控制超静定结构的塑性铰出现部位，就可能形成抗震的多道防线。第一道防线是指全部结构，其部分构件可能屈服，要求具有良好的延性；第二道防线能形成独立的结构，抵抗总刚度减小后的地震作用。,3.设计延性结构 4.钢筋混凝土结构的抗震构造措施及抗震等级,6、罕遇地震作用下的变形验算,（1） 下列结构应进行弹塑性变形验算： 1）8度、类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架； 2)79度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构； 3)高度大于150m的钢结构； 4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 5)采用隔震和消能减震设计的结构。,6、罕遇地震作用下的变形验算,（2）下列结构宜进行弹塑性变形验算： 1）高度属于应采用时程分析方法范围并且属于竖向不规则类型的高层建筑结构： 2)7度、类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； 4)高度不大于150m的高层钢结构。,控制截面及最不利内力,控制截面：内力最大的截面 框架梁的控制截面为支座截面及跨中截面；框架柱或墙肢为每层柱（墙肢）的两端。 梁支座截面的最不利内力：最大正弯矩及最大负弯矩，以及最大剪力；跨中截面为最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。,柱（墙）是偏压构件。可能有四种最不利的内力组合： 1.最大弯矩及相应的N; 2.最大轴力及相应的M; 3.最小轴力及相应的M; 4.M较大及