高层建筑混凝土结构设计新规程简介.ppt

高层建筑混凝土结构高层建筑混凝土结构 设计新规程简介设计新规程简介 湖南大学 沈蒲生 2011年11月 高规的发展过程 主要内容介绍 2 介绍内容： 1、 总则 2、 术语、符号和计量单位 3、 结构设计基本规定 4、 荷载和地震作用 5、 结构计算分析 6、 地下室和基础设计 一、一、 高规高规的发展过程的发展过程 1 1、我国高层建筑混凝土结构设计规程发、我国高层建筑混凝土结构设计规程发 展概况展概况 3 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定 JZ 102-79 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 JGJ 3-91 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3- 2002 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3- 2010 2、本次规程修订的特点 4 总结了2002版规程发行以来的发展变化； 补充了新的设计内容； 考虑的问题更加全面合理； 许多问题如何处理更加明确； 结构的可靠度有进一步提高。 目前还是一本行业标准，不是国家标准。 第第1 1章章 总总 则则 5 1、高层建筑的定义 高层建筑是层数较多、高度较高的建 筑。但是，世界各国目前并无统一的 划分标准。 二、主要介绍内容二、主要介绍内容 6 国 外： 1991规程：8层和8层以上的民用建筑。 2002规程：10 层及 10 层以上或房屋高度超 过 28m的民用建筑。 2010规程：10 层及 10 层以上或房屋高度大 于 28m 的住宅建筑以及高度大于 24m的其他民用建筑。 民用建筑设计通则（GB50352-2005）和 高层民用建筑设 计防火规范GB50045 -95（2005 版）：10层及10层以上的居住 建筑和高度大于24m的公共建筑（不含单层 建筑）。 7 我 国： 8 为什么高层建筑的界限定得这样低？ 出于消防方面的考虑：高层建筑要立足于自救。 出于使用方面的考虑：高层建筑要有电梯等设施。 出于受力方面的考虑：高层建筑由水平荷载控制，变形 的验算不可忽视。 9 2 2、高层建筑结构的设计原则、高层建筑结构的设计原则 高层建筑结构应注重概念设计，重视 结构的选型和平面、立面布置的规则 性，加强构造措施，择优选择抗震、 抗风性能好且经济合理的结构体系。 在抗震设计时，应保证结构的整体抗 震性能，使整体结构具有必要的承载 能力、刚度和延性。 结构概念设计： 结构概念设计是一些结构设计理念、是设计 思想和设计原则。如： “简单、规则、均匀、对称” “小震不裂，中震可修，大震不倒” “强柱、弱梁、节点更强” 要满足概念设计要求以后才计算，不是算了 以后再说。 10 例1 某高层建筑结构高100m，平面布置如下图。 例2 某高层建筑结构高100m，平面布置如下图。 高层建筑选型是否合理和结构布置是否 规整，对结构受力、施工及经济性起决 定作用。 结构体系必须明确，结构布置尽可能规 整。 第第2 2章章 术语、符号和计量单位术语、符号和计量单位 14 1 1、符号、符号 符号体系采用主体符号或带上、下标的 主体符号构成。 主体符号用一个字母表示，上、下标用 字母、缩写词、数字或其他标记表示。 主体符号用斜体，上、下标除 i , j, l 外， 一律用正体。如： ftk ， ei 。 15 2 2、计量单位、计量单位 力：N（牛顿），kN（千牛）； 应力： N/mm2 或 MPa (兆帕）； 长度：mm, cm, m。 常见的错误写法： N(牛）误写为 N（轴力） kN 误写为 KN MPa 误写为 Mpa 1 1、增加了对混凝土和钢筋的材料要求、增加了对混凝土和钢筋的材料要求 宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋；构 件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜 采用型钢混凝土柱和钢管混凝土柱。 各类结构用混凝土的强度等级均不应低于 C20。 按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜 撑构件，其纵向受力钢筋应采用专用抗震 钢筋。 16 第第3 3章章 结构设计基本规定结构设计基本规定 17 抗震设计时混合结构中钢材的实测屈、强 比不应大于 0.85；伸长率不应小于 20； 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 混合结构中的型钢混凝土竖向构件的型钢 及钢管混凝土的钢管宜采用 Q345 和 Q235 钢材，也可采用Q390、Q420 或 其他符合结构性能要求的其他钢材；型钢 梁宜采用 Q235 和 Q345 钢材。 2 2、调整了房屋最大适用高度要求、调整了房屋最大适用高度要求 增加了8度0.3g设防区的房屋适用高度 内容，框架结构的适用高度适当降低， 板柱剪力墙结构的适用高度增加较多。 18 19 结构体系非抗震设计 抗震设防烈度 6度7度 8度 9度 0.20g0.30g 框架7060504035- 框架-剪力墙1501301201008050 剪力墙全部落地1501401201008060 部分框支1301201008050不应采用 筒体框架-核心筒1601501301009070 筒中筒20018015012010080 板柱-剪力墙11080705540不应采用 2002规程规定：框架结构最大适用高度7度为 55m，8度为45m，9度为25m。板柱-剪力墙 结构最大适用高度非抗震为70m，6度为40m ，7度为35m，8度为30m，9度时不得采用。 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m） 表3.3.1-1 20 结构体系 非抗震 设计 抗震设防烈度 6度7度 8度 0.20g0.30g 框架-剪力墙170160140120100 剪力墙 全部落地180170150130110 部分框支15014012010080 筒体 框架-核心筒220210180140120 筒中筒300280230170150 B 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m) 表3.3.1-2 8度分为0.2g和0.3g。 21 结构体系非抗震设计 抗震设防烈度 6度、7度8度9度 框架 板柱-剪力墙 框架-剪力墙、剪力墙 框架-核心筒 筒中筒 5 6 7 8 8 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 - - 4 4 5 3 3、调整了房屋使用的最大高宽比要求、调整了房屋使用的最大高宽比要求 不再区分 A级高度和B级高度，最大高宽比有 所放松。 钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 表3.3.2 考虑抗震时，2002规程规定：A级高度最大 高宽比为6，B级高度最大高宽比为7。 4 4、修改了楼层位移比的计算要求及、修改了楼层位移比的计算要求及 可以适当放松的条件和限值可以适当放松的条件和限值 A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍； B 级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构 高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均 值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.4 倍。 22 23 结构扭转为主的第一自振周期 Tt与平动 为主的第一自振周期 T1之比，A级高度 高层建筑不应大于 0.9，B 级高度高层建 筑、超过A级高度的混合结构高层建筑及 复杂高层建筑不应大于 0.85。 当楼层最大层间位移角和层间位移不大 于限值的40%时，上述数值可适当放松， 但不应大1.6。 5 5、调整了楼层刚度变化的计算和限、调整了楼层刚度变化的计算和限 制条件制条件 房屋刚度沿高度方向变化图 25 对框架结构，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部 楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚 度平均值的 80%。 （1）框架结构 （3.5.2-1） 26 对框架-剪力墙和板柱-剪力墙结构、剪力墙结 构、框架-核心筒结构、筒中筒结构，楼层侧向 刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 90， 楼层层高大于相邻上部楼层层高 1.5 倍时，该 楼层 侧向刚度与相邻上部楼层侧向刚度的比值 不宜小于 1.1 ，对结构底部嵌固层，该比值不 宜小于1.5。 （2）除框架以外的其他结构 （3.5.2-2） A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构 的层间受剪承载力不宜小于上一层受 剪承载力的80%，不应小于其相邻上 一层受剪承载力的65%； B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构 的层间受剪承载力不应小于上一层受 剪承载力的75%。 27 28 6 6、修改了不规则建筑的判别方法、修改了不规则建筑的判别方法 平面不规则： 29 竖向不规则： 抗震规范将结构不规则分为一般不规则、 特别不规则和严重不规则三类。 （1）一般不规则建筑 不规则类 型 定 义 扭转不规 则 楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹 性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍 凹凸不规 则 结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30% 楼板局部 不连续 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该 层楼板典型宽度平均值的50%，或开洞面积大于该层楼面面积 的30%，或较大的楼层错层 平面不规则的类型 表 1 30 不规则类型定 义 侧向刚度不规则 该楼层侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相 邻三层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的 水平向尺寸大于相邻下一层的25% 竖向抗侧力构件 不连续 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水 平转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层的80% 竖向不规则的类型 表 2 31 （2）特别不规则 表 3 32 特别不规则简 要 定 义 扭转偏大 较多楼层（不计入与裙房相连的楼层）考虑偶然偏心的扭转位 移比大于1.4。 抗扭刚度弱 一般结构的平动与扭转周期比大于0.9，混合结构的周期比大 于0.85。 层刚度偏小 本层侧向刚度小于相邻上层的50%。 高位转换框支墙体的转换层位置：7度超过5层，8度超过3层。 厚板转换7-9度设防的厚板转换结构。 塔楼偏置单塔或多塔合质心与大底盘的质心距大于底盘相应边长20%。 复杂连接 多数楼层前后、左右同时错位；连体两端塔楼的高度、体形或 沿大底盘某主轴的振动周期显著不同的连体结构。 多重复杂 同时带转换层、加强层、错层、连体和多塔等5种复杂类型的 3种及以上。 结构特别不规则类型 特别不规则的定义： 同时具有表1、2中三项或三项以上； 具有表3中一项； 具有表1、2中两项、且其中一项接近 表3的不规则指标。 特别不规则的建筑应进行抗震专项审查。 33 （3）严重不规则 两项不规则指标超过表1、2定义的扭 转不规则和楼层承载力突变上限值或一 项超过较多，以及超过不同类型结构所 规定的刚度比突变的上限，均属严重不 规则。 原则上不允许采用严重不规则的建筑方 案，要对其布置进行调整后才能采用。 34 7 7、增加了房屋高度大于、增加了房屋高度大于150m150m结构结构 的弹塑性变形验算要求的弹塑性变形验算要求 下列结构应进行弹塑性变形验算： 1）79 度时楼层屈服强度系数小于 0.5 的框架结构； 2）甲类建筑和 9 度抗震设防的乙类建筑 结构； 3）采用隔震和消能减震设计的建筑结构； 4）房屋高度大于 150m 的结构。 35 36 使用功能alim (m/s2) 住宅、公寓0.15 办公、旅店0.25 结构顶点风振加速度限值 alim 8 8、增加了风振舒适度计算时结构阻尼比、增加了风振舒适度计算时结构阻尼比 取值要求取值要求 房屋高度不小于 150m 的高层混凝土建筑结 构应满足风振舒适度要求。 在10 年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶 点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不 应超过下表 的限值。计算时，混凝土结构的 阻尼比取0.02，混合结构的阻尼比取 0.01 0.02。 表3.7.6 37 人员活动环境 峰值加速度限值（m/s2） 竖向自振频率不 大于2Hz 竖向自振频率不 小于4Hz 住宅、办公0.070.05 商场及室内连廊0.220.15 9 9、增加了楼盖竖向振动舒适度要求、增加了楼盖竖向振动舒适度要求 钢筋混凝土楼盖结构竖向频率不宜小于 3Hz，竖向振动加速度不应超过下表： 楼盖结构自振频率为2Hz 4Hz时，峰值 系数限值可按线性插值法选取。 楼盖竖向振动加速度限值 表3.7.7 38 39 结构类型 烈 度 6 度7 度8 度9 度 框架三二一一 框架- 剪力墙 结构 高度（m）60606060606050 框架四三三二二一一 剪力墙三二一一 剪力墙 结构 高度（m）80808080808060 剪力墙四三三二二一一 部分框 支剪力 墙结构 非底部加强部 位的剪力墙 四三三二二 底部加强部位 的剪力墙 三二二一一 框支框架二二一一 筒体结 构 框架- 核心筒 框架三二一一 核心 筒 二二一一 筒中筒内筒三二一一 外筒 板柱- 剪力墙 结构 高度（m）353535353535 框架、板柱及 柱上板带 三二二二一一 剪力墙二二二一二一 A级高度的高层建筑结构抗震等级 表3.9.3 1010、调整了结构构件的抗震等级的划分、调整了结构构件的抗震等级的划分 40 结 构 类 型 烈 度 6 度7 度8 度 框架-剪力墙 框架二一一 剪力墙二一特一 剪力墙剪力墙二一 部分框支剪力墙 非底部加强部位 剪力墙 二一一 底部加强部位剪 力墙 一一特一 框支框架一特一特一 框架-核心筒 框架二一一 筒体二一特一 筒中筒 外筒二一特一 内筒二一特一 B级高度的高层建筑结构抗震等级 表3.9.4 修订了抗震等级： 框架结构的抗震等级与高度无关，6度为三 级，7度为二级，8度和9度为一级。 框架-核心筒结构的高度不超过60m按框架- 抗震墙结构设计时，按框架-抗震墙确定其 抗震等级； 框-剪结构，当底层框架承担的地震倾覆力 矩大于结构 总倾覆力矩的50%时为少墙框 架结构，其抗震等级按框架结构确定； 41 甲、乙类建筑按提高一度查表确定抗震等级； 主楼与裙房相连时，裙房的抗震等级除按裙 房本身确定外，裙房与主楼的相关范围不应 低于主楼的抗震等级。相关范围一般可取从 主楼周边向外延伸3跨且不小于20m，当裙 房偏置时，应适当扩大相关范围，并采取加 强措施。 42 43 抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为 上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等 级应按上部结构采用，地下一层以下抗震 构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但 不应低于四级；地下室中超出上部主楼范 围且无上部结构的部分，其抗震等级可根 据具体情况采用三级或四级。 主楼结构在裙房顶板上、下各一层应适当 加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时， 应按裙房本身确定抗震等级。相关范围指 主楼周边外扩不少于3跨的裙房结构。 1111、引入了结构抗震性能设计的要求、引入了结构抗震性能设计的要求 和方法和方法 （1）什么是结构抗震性能设计? 结构抗震性能设计是指以结构抗震性能 目标为基准的结构抗震设计。 44 “小震不裂、中震可修、大震不倒”是一 个宏观要求。结构的重要性不同，对抗 震性能的要求也不同。抗震性能设计是 抗震设计的深化。 为此，新规范设定了四个抗震性能目标 和五个抗震性能水准。 (2) 什么是结构抗震性能目标? 分为 A, B, C, D四个等级。这四个等级与 抗震规范中提出的抗震性能1、2、 3、4 是一致的。A级要求最高，B级要求次之， C级要求再次之，D级要求最低。 结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类 别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性 、建造费用、震后损失和修复难易程度等 各项因素选定。 45 46 级 别 结 构 特 征 A 级 特别不规则的、房屋高度超过B级高度 较很多的高层建筑或处于不利地段场地 的特别不规则结 构，可选用A级。 B 级 房屋高度超过B级高度较多或不规则性 超过规程适用范围很多的结构，可选用 B级。 C 级 房屋高度超过B级高度或不规则性超过 适用范围较多的结构，可选用C级。 D 级 房屋高度超过A级高度或不规则性超 过 适用范围较少的结构，可选用C级或D 级。 （3）如何选择抗震性能目标？ (4) 什么是结构的抗震性能水准? 结构的抗震性能水准是指对结构 震后损坏状况及继续使用可能性 等抗震性能的界定。结构抗震性 能分为1、2、3、4、 5五个水准 。 47 48 结构抗震 性能水准 宏观损坏程度 损害部位 继续使用的 可能性关键构件普通竖向构件耗能构件 1 完好，无损坏无损坏无损坏无损坏 不需修理即 可继续使用 2 基本完好、轻 微损坏 无损坏无损坏轻微损坏 稍加修理后 可继续使用 3 轻度损坏轻微损坏轻微损坏 轻度损坏、部 分中度损坏 一般修理后 可继续使用 4 中度损坏轻度损坏 部分构件中度 损坏 中度损坏、部 分比较严重损 坏 修复或加固 后可继续使 用 5 比较严重损坏中度损坏 部分构件比较 严重损坏 比较严重损坏需排险大修 (5) 各性能水准结构预期的震后性能状况 如何? 表3.11.2 49 性能目标ABCD 多遇地震1111 设防烈度地震1234 预估的罕遇地震2345 (6) 各性能目标与各性能水准如何对应 ? 每个性能目标均与一组抗震性能水准相对应 ，见下表。 结构抗震性能目标 表3.11.1 (7) 什么结构要进行抗震性能设计? 特别不规则的结构，高度超过A级和 B级的结构以及处于不利地段上的不 规则结构等，宜采用结构抗震性能设 计方法进行分析和论证。 50 51 (8) 怎样进行结构抗震性能设计? 1、第1性能水准的结构：应满足弹性设计要求。 在设防烈度下，结构构件承载力应符合下式规定 ： GSGEEhS*EhkEvS*Evk Rd / RE (1) 2、第2性能水准的结构：在设防烈度地震或预估 的罕遇地震作用下，关键构件和普通竖向构件的 抗震承载力以及耗能构件的受剪承载力宜符合公 式（1）的规定；耗能构件的正截面承载力宜符合 下式要求： SGES*Ehk0.4S*Evk Rk (2) 52 3、第3性能水准的结构：应进行弹塑性计算分 析。在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下 ，关键构件和普通竖向构件的正截面承载力应 符合公式（2）的规定，水平长悬臂结构和大 跨结构中的关键构件的正截面承载力尚应满足 下式的规定： SGE0.4S*EhkS*Evk Rk (3) 53 4、第4性能水准的结构：应进行弹塑性计算分 析。在设防烈度地震或预估罕遇地震作用下， 关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符 合公式（2）的规定，水平长悬臂结构和大跨结 构中的关键构件正截面承载力尚应符合公式（3 ）的规定；钢筋混凝土竖向构件的受剪承载力 应符合公式（4）的规定，钢-混凝土组合剪力墙 的受剪承载力应符合公式（5）的规定。 VGE + V*Ek 0.15fckbh0 （4） (VGE+V*Ek) - (0.25fak + 0.5fspkAsp) 0.15fckbh0 （5） 结构薄弱部位的层间位移角应符合有关的规定 。 54 5、第5性能水准的结构：应进行弹塑性计算分 析。在预估的罕遇地震作用下，关键构件的抗 震承载力应符合公式（2）的规定；竖向构件 的受剪应符合公式（4）或（5）的规定；允许 部分耗能构件发生比较严重的破坏；结构薄弱 部位的层间位移角应符合上表的规定。 (9) 结构弹塑性计算分析应符合的要求 高度不超过150m的高层建筑可采用静力弹塑 性分析方法；高度超过200m时，应采用弹塑 性时程分析法；高度在 150m-200m之间， 可视结构不规则程度选择静力弹塑性或时程分 析法。高度超过300m的结构或特别复杂的结 构，应由两个不同单位进行独立的计算校核。 复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过 程完成后的内力为初始状态。 弹塑性时时程分析宜采用双向或三向地震输入。 55 1212、增加了结构抗连续性倒塌设计的原则、增加了结构抗连续性倒塌设计的原则 (1)什么是结构连续性倒塌? 指结构遭遇突发事 件后因局部破坏导 致结构连续性倒塌或大范围破坏的现 象。 造成结构连续倒塌的原因可以是爆炸 、撞击、设计施工失误、地基基础失 效等偶然因素。 56 典型事例： 1968年5月16日，英国伦敦某22层、64m 高的公寓在18层角部因燃气爆炸引发的连 续性倒塌。 1995年4月19日，美国俄克拉荷马市联邦 大厦因汽车炸弹在距大厦前4.75处爆炸引 发的连续性倒塌。 2001年9月11日，美国纽约世贸中心大厦 双子塔因两架飞机恐怖袭击引发的连续性 倒塌。 57 (2) 什么情况下要进行结构的抗连续倒塌设计 ? 安全等级为一级的高层建筑结构应满足抗 连续倒塌概念设计的要求； 有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行 抗连续倒塌设计。 欧美等国研究较早，有设计规范。我国起步较 晚，首次将其列入规范。 58 (3) 怎样进行结构抗连续性倒塌设计? 我国目前采用以概念设计法为主的抗连续倒塌设 计方法，对于重要结构可采用拉结构件法、拆除 构件法和关键构件法等方法进行定量设计。 四种方法： 概念设计法； 拉结构件法； 拆除构件法； 关键构件法（局部加强法）。 59 概念设计法: 应采取必要的结构连接措施，增强结构的整 体性； 主体结构宜采用多跨规则的超静定结构; 结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、 压溃破坏、锚固破坏、节点先于构件破坏； 结构构件应具有一定的反向承载能力； 周边及边跨框架的柱距不宜过大; 转换层结构应具有整体多重传递重力荷载途 径； 钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底部 钢筋在支座处已按受拉要求贯通； 钢结构框架梁柱宜刚接； 独立基础之间已采用拉梁连接。 60 61 拉结构件法 在结构局部竖向构件失效的情况下，可根据具 体情况分别按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和 悬臂-拉结模型进行承载力验算，维持结构的 整体稳固性。 62 结构防倒塌的拉结模型 63 64 65 拆除构件法 逐个分别拆除结构周边的竖向构件，底层内 部竖向构件以及转换桁架的腹杆等重要构件 ，验算结构体系中的剩余部分的承载能力。 可采用线弹性静力方法，非线性静力方法,动 力方法等对整个结构进行分析。 周边及内部去除柱示意图 66 静力分析荷载施加示意图 67 Rd Sd 剩余结构构件承载力应符合以下要求： 式中：Sd为剩余结构构件效应设计值；Rd为剩余结构 构件承载力设计值； 为效应折减系数，对中部水平 构件取0.67，对其他构件取1.0。 Sd = d( SGk + qiSQi,k ) + wSwk （3.12.3） （3.12.4） 68 式中：SAd 偶然作用的效应组合设计值； 关键构件法: 当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌设计要 求时，在该构件表面附加80kN/m2侧向偶然作 用设计值，此时其承载能力应满足以下要求： Sd = SGk + 0.6SQk + SAd Rd Sd （3.12.6-1） （3.12.6-2） 1 1、对特别重要或对风荷载敏感的高、对特别重要或对风荷载敏感的高 层建筑，修改了风压的取值层建筑，修改了风压的取值 现: 对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设 计时应按基本风压的1.1倍采用；对于正 常使用极限状态（如位移计算），可采 用50 年重现期的风压值（基本风压）。 原: 对特别重要或对风荷载敏感的高层建 筑，基本风压均按100年的重现期取值。 69 第第4 4章章 荷载与地震作用荷载与地震作用 2 2、增加了横向风风振效应或扭转风振效、增加了横向风风振效应或扭转风振效 应计算要求应计算要求 横向风振效应或扭转风振效应明显的高层建筑 ，应考虑横向风振效应或扭转风振效应的影响 。考虑横风向风振计算时，风荷载作用效应应 按下列公式计算： 70 （6） 71 结构体系u/h限值 框架1/550 框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱-剪力墙1/800 筒中筒、剪力墙1/1000 除框架结构外的转换层1/1000 楼层层间最大位移与层高之比的限值 表 3.7.3 变形验算： x/h /h y/h /h 式中， x和y为同时考虑横风向和顺风向影 响的层间位移。 /h见下表。 （7） 3 3、扩大了风洞试验判断确定风荷载、扩大了风洞试验判断确定风荷载 的范围的范围 取消了原规程中房屋高度在150m 以上 要进行风洞试验的要求。 规定房屋高度大于 200m 或有下列情况 之一时，宜进行风洞试验判断确定建筑 物的风荷载。 平面形状或立面形状复杂； 立面开洞或连体建筑； 周围地形和环境较复杂。 72 4 4、将、将类场地分为类场地分为 0 0 和和 1 1 两个亚类两个亚类 新的抗震规范将坚硬土和岩石分开，新增波速 大于800m/s为岩石类，保留波速为 500800m/s的软基岩和坚硬土类。这样做法 与我国核电站抗震规范和国际规范较为相近。 73 岩石的剪切波速或 土的等效剪切波速（m/s） 场地类别 01 vs8000 800vs5000 500vse25055 250vse150335050 vse1503315158080 各类类建筑场场地的覆盖层层厚度（m） 表 4 注：表中vs系岩石的剪切波速。 设计地 震分组 场地类别 01 第一组0.200.250.350.450.65 第二组0.250.300.400.550.75 第三组0.300.350.450.650.90 特征周期值（s) 表 4.3.7-2 74 设计地震分组上升表明对应的场地特征周 期加大，地震作用相应增加。 5 5、对反应谱曲线下降段的系数进行了调整、对反应谱曲线下降段的系数进行了调整 75 下降段的值与Tg 和以下系数、1、2有关，新 的抗震规范对 1、2 的计算公式进行了调整。 （8） 6 6、给出了、给出了6 6度地震和中震下的地面加速度度地震和中震下的地面加速度 峰值和地震影响系数最大值峰值和地震影响系数最大值 地震影响6 度7 度8 度9 度 多遇地震1835（55）70（110）140 设防地震50100（150）200（300）400 罕遇地震125220（310）400（510）620 地震烈度与地面加速度Amax/cm/s2 注：括号中的数字分别对应7度0.15 g和8度0.30g。 地震影响6 度7 度8 度9 度 多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32 设防地震0.120.23（0.34）0.45（0.67）0.90 罕遇地震0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40 地震影响系数最大值max 注：括号中的数字分别对应7度0.15 g和8度0.30g。 表 4.3.5 表 4.3.7-1 76 7 7、增设了、增设了“ “一般地段一般地段” ” 在一般地段上建设，通常不需要采取特别的抗 震措施。 77 地段类别地质、地形、地貌 有利地段 稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬 土等 一般地段 不属于有利、不利和危险的地段 不利地段 软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高丛孤立的山丘 ，陡坡等 危险地段 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、 地表错位等 有利、一般、不利和危险地段的划分 表5 8 8、扩大了考虑竖向地震作用的范围、扩大了考虑竖向地震作用的范围 和计算要求和计算要求 地震过程中一般都伴随有竖向地震发 生。竖向地震对结构的影响主要取决 于地震烈度、建筑场地类型以及建筑 物自身的受力特性。 （1）什么情况下应考虑竖向地震作用? 高层建筑中的大跨度、长悬臂结构， 7 度（0.15g）、8 度抗震设计时应计入 竖向地震作用； 大跨度指跨度大于24m的楼盖结构、 跨度大于8m的转换结构、悬挑长度大 于2m的悬挑结构。大跨度、长悬挑结 构应验算其自身及支承部位结构的竖 向地震效应。 9度抗震设防时应计算竖向地震作用。 79 1）采用动力时程分析方法或振型分解反应谱 方法进行计算。 跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于12m的转 换结构和连体结构、悬挑长度大于5m的悬挑结 构，结构竖向地震作用效应标准值宜采用时程 分析方法或振型分解反应谱法进行计算。时程 分析计算时输入的地震加速度最大值可按规定 的水平输入最大值的 65%采用。 80 (2) 竖向地震作用如何计算? 反应谱分析时结构竖向地震影响系数最 大值可按水平地震影响系数最大值的 65%采用，但设计特征周期可按设计第 一组采用。 2）结构竖向地震作用标准值也可按 下列规定计算: 82 （9） （10） 楼层各构件的竖向地震作用效应可按各构件承受 的重力荷载代表值比例分配，并宜乘以增大系数 1.5。 83 设防烈度 7 度8 度9 度 设计基本地震加速度 0.15g0.20g0.30g0.40g 竖向地震加速度 0.080.100.150.20 竖向地震作用系数 表 4.3.15 高层建筑中，大跨度结构、悬挑结构、转换结 构和连体结构连接体的竖向地震作用标准值， 不宜小于结构构件承受的重力荷载代表值与下 表所规定的竖向地震作用系数的乘积。 84 9 9、补充了框架、补充了框架- -核心筒结构中非承重核心筒结构中非承重 墙体对结构自振周期的折减系数墙体对结构自振周期的折减系数 原 规 程新 规 程 框架结构：0.60.7框架结构：0.60.7 框剪结构：0.70.8框剪结构：0.70.8 剪力墙结构：0.91.0框架-核心筒结构：0.80.9 剪力墙结构：0.81.0 计算各振型地震影响系数所采用的结构自振 周期时，应考虑非承重墙体的刚度影响予以 折减。 第第5 5章章 结构计算分析结构计算分析 85 1 1、明确了哪些建筑应考虑施工过程的影响、明确了哪些建筑应考虑施工过程的影响 复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他 高层建筑结构，应考虑施工过程的影响。 86 s1 d1 s4 s3 s2 d4 d3 d2 施工过程中的标高测量与找平 87 例：南京紫峰大厦 高层建筑重力二阶效应可采用有限元计算，也可采用对高层建筑重力二阶效应可采用有限元计算，也可采用对 未考虑重力二阶效应的计算结果未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数乘以增大系数的方法近的方法近 似考虑。似考虑。只对水平荷载产生的内力与位移乘增大系数。只对水平荷载产生的内力与位移乘增大系数。 2 2、重视重力二阶效应、重视重力二阶效应 88 89 （1）框架结构 框架柱二阶效应图 柱的抗侧刚度为： (11) 由此可得: (12) 90 由图(c)的静力平衡条件可以求得： (13) (14) 由式由式(14)(14)可得：可得： 如果框架失稳,则应趋于无穷大,即(15)中分母应趋于 零,由此得： (15) (16) 由式(17)可见，第 i层的临界荷载等于该层柱 的抗侧刚度与该层层高的乘积。 （17） 91 由式(15)可得 将式(19)代入(18)得： 式中, 为框架结构考虑重力二阶效应的位移放大系数。 (18) (20) (5.4.3-1） （19） 92 弯矩和剪力可以仿照位移相似的方法乘放大系数。弯矩和剪力可以仿照位移相似的方法乘放大系数。 但是在位移计算时不考虑刚度折减；而在内力计算但是在位移计算时不考虑刚度折减；而在内力计算 时要考虑刚度折减，同时还要使结构内力增量控制时要考虑刚度折减，同时还要使结构内力增量控制 在在20%20%以内。则以内。则 式中 为框架结构考虑重力二阶效应的内力放大系数。 (21) (22) (5.4.3-2) 93 为便于分析讨论，将式为便于分析讨论，将式(20)(20)写成如下形式写成如下形式： (23) 94 （2 2）当框架结构刚重比不小于）当框架结构刚重比不小于2020，即，即 重力二阶效应的影响已经很小，可以忽略不计。 (5.4.1-2) (5.4.4-2) （1）框架结构的刚重必应满足以下规定： 95 结 论： （3）当框架结构的刚重比在1020之间时，要考 虑重力二阶效应，变形和内力应分别乘放大系数 和 。F1i F2i 96 （2）剪力墙、框架-剪力墙、筒体结构 竖向弯曲型悬臂杆的顶点欧拉临界荷载为： 重力荷载沿竖向均匀分布时的等效顶点临 界荷载为： （24） （25） (5.4.3-3) (5.4.3-4) 仿照公式（18）可求得： （26） （27） 将公式（25）和（27）代入公式（26）可得： 97 为便于分析讨论，将式为便于分析讨论，将式(5.4.3-3)(5.4.3-3)写成如下形式：写成如下形式： (28) 98 （1 1）因此为了保持剪力墙结构、框架）因此为了保持剪力墙结构、框架- -剪力墙结构和筒体剪力墙结构和筒体 结构的整体稳定，要求：结构的整体稳定，要求： (5.4.4-1) （2）在水平力作用下，当满足下列规定时，可不考虑 重力二阶效应的不利影响： （5.4.1-1） 99 结 论： （3）当结构的刚重比在1.42.7之间时，要考虑重力 二阶效应的影响，位移和内力要分别乘放大系 数F1和F2 。 100 3 3、重视抗倾覆验算、重视抗倾覆验算 高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出 现零应力区。高宽比不大于4时零应力区面 积不应超过基础底面积的15%。 101 底部应力的三种分布 102 MR/MOV3.02.31.51.31.0 (B-X)/B 零应力区比例 0（全截面受压）15%50%65.4%100% 103 增加抗倾覆的措施： （a）增加基础的埋置深度； （b）做刚性大底盘； （c）加锚杆； （d）综合运用上述方法。 104 3 3、补充了、补充了6 6度区的最小地震剪力系数值度区的最小地震剪力系数值 两种抗震体系：刚性结构；柔性结构。 结 构优 点缺 点 刚性 结构 1. 当地面运动周期长时震害 较小 2. 结构变形小，非结构构件 容易处理 3. 安全储备较大 4. 空间整体性好 1. 当地面运动周期较短时有 产生共振危险 2. 地震力较大 3. 结构变形能力小，延性较 差 4. 材料用量较多 柔性 结构 1. 当地面运动周期短时震害 较小 2. 地震力较小 3. 自重较轻，地基容易处理 1. 当地面运动周期较长时有 产生共振危险 2. 非结构构件容易损坏 3. 容易产生P-效应和倾覆 105 V Eki G j 式中：式中： V V Ek Eki i 第第i i层对应于水平地震作用标准层对应于水平地震作用标准 值的剪力；值的剪力； G j 第j层的重力荷载代表值。 （4.3.12） 106 类别 6度7度8度9度 扭转效应明显或基本周期 小于3.5s的结构 0.0080.016（0.024 ） 0.032（0.048 ） 0.064 基本周期大于5.0s的结构0.0060.012（0.018 ） 0.024（0.036 ） 0.048 楼层最小地震剪力系数值 表 4.3.12 括号内数值为7度0.15g和8度0.30g的地区采用。 刚重比和剪重比对控制结构稳定性起重要 的作用。 4 4、重视薄弱层弹塑性变形验算、重视薄弱层弹塑性变形验算 107 我国的抗震设计：采用三水准，两阶段的设 计方法。 三水准：小震不裂，中震可修，大震不倒。 两阶段：第一阶段进行小震作用下的弹性计 算，并按计算结果进行配筋和验算 正常使用阶段下的变形；第二阶段 进行大震作用下薄弱层的弹塑性变 形分析，防止结构倒塌。 108 （1）不超过12层且层侧向刚度无突变的框架结构 1）薄弱层（部位）的位置确定 楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结 构，可取底层； 楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的 结构，可取该系数最小的楼层（部位） 及相对较小的楼层，一般不超过23处。 2 2）层间弹塑性位移计算：）层间弹塑性位移计算： 或 式中： 层间弹塑性位移（mm) ； 层间屈服位移(mm)； 楼层延性系数； 罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移(mm)； 楼层屈服强度系数。是指按构件实际配筋和材 料强度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇 地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比 值。 109 弹塑性位移增大系数，当薄弱层的屈 服强度系数不小于相邻层该系数平均 值的0.8时，可按下表采用；当不大于 该平均值的0.5时，可按表内相应数值 的1.5倍采用；其它情况可采用内插法 取值； y0.50.40.3 p1.82.02.2 结构的弹塑性位移增大系数 表5.5.3 110 3） 层间弹塑性位移的验算 结 构 类 型p 框架结构/50 框架-剪力墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒/100 剪力墙结构、筒中筒结构/120 除框架结构外的转换层/120 弹塑性位移角限值 表 3.7.5 111 （3.7.5） (2(2) ) 除第一款以外的建筑结构可采用除第一款以外的建筑结构可采用弹塑性静弹塑性静