高层建筑计算分析和设计要求.ppt

5.1 计算分析 5.2 荷载效应和地震作用组合 5.3 设计要求 5.4 概念设计 5.5 超限高层建筑工程设计,back,5.计算分析和设计要求,4.1 计算分析,5.1 计算分析 （一）计算分析方法 弹性与弹塑性假定 平面结构假定与空间结构 楼板平面内无穷刚性假定与协同计算 构件刚度与变形,back,弹性与弹塑性假定,弹性假定竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下的内力和位移计算 弹塑性假定罕遇地震作用下的位移验算 塑性内力重分布,back,塑性内力重分布,考虑原因 弹性内力与实际不符（构件内力与刚度有关，开裂后则产生重分布）； 有意识地减少或增大某些部位配筋，以利于合理破坏机构和施工 考虑方法内力调幅（调整） 弹性计算内力乘以系数 框架梁（连续梁）在竖向荷载下的调幅 框架-剪力墙结构中框架的内力调整 联肢剪力墙中连梁的调幅 弹性内力计算时降低构件刚度 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙间的连系梁的调幅 联肢剪力墙中连梁的调幅,back,平面结构假定与空间结构,平面结构假定A 结构面外刚度为零（二维，每个节点3自由度） 平面框架、剪力墙 空间结构 结构面外有相互传力关系（三维，每个节点6自由度） 框筒角柱、空间框架、空间桁架,back,楼板平面内无穷刚性假定与协同计算,楼板平面内无穷刚性假定B 多数情况下，楼板平面内无穷刚性 水平位移协调（竖向位移独立） A+B： 不考虑扭转平面协同计算（正交方向抗侧力单元不参加工作） 考虑扭转空间协同计算（正交方向抗侧力单元参加抵抗扭矩） 楼板满足一定要求 楼板不满足要求，楼板有变形 楼板有限刚性计算 楼板刚性计算，适当调整内力 空间计算 空间计算,back,构件刚度与变形,构件刚度弹性刚度 构件变形 构件的变形与刚度 轴向EA 弯曲EI 剪切GA 构件变形的考虑 忽略梁的轴向变形 高度50m及H/B4：考虑柱、墙的轴向变形 长细比4：忽略剪切变形,back,5.2 水平力作用方向,只考虑两个正交（主轴）方向的水平力，各方向水平力全部由该方向抗侧力构件承担 新修订：某些结构须考虑两个正交（主轴）方向的水平力同时作用,back,5.3 分析方法,简化方法 平面结构协同分析 程序方法 杆件有限元方法 空间协同分析方法 广泛用于框架、框剪、剪力墙结构等由平面抗侧力结构组成、布置较为规则的结构 三维杆件薄壁杆件空间分析方法 应用广泛，特别是平面不规则、体型复杂的结构 有限元或有限条方法,back,5 高层建筑结构设计的基本要求,5.1 强度问题构件截面承载力验算 5.2 刚度问题正常使用条件下结构水平 位移验算 5.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算 5.4 延性问题抗震结构的延性要求 5.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,back,5.1 强度问题构件截面承载力验算,要求 荷载效应组合构件最不利内力承载力极限状态设计 表达式 无地震作用组合 0SR 有地震作用组合 SR/RE 关于S 抗震结构与有无地震作用组合 高层建筑结构荷载组合表达式 关于R 抗震结构抗弯承载能力 = 非抗震结构抗弯承载能力 抗震结构抗剪承载能力 = 非抗震结构抗剪承载能力*80%,back,多高层建筑结构承载能力极限状态设计荷载组合表达式,注：1 、仅8、9度时的大跨和长悬臂结构及9度抗震结构考虑； 2 仅60m以上的高层结构考虑； 3 仅60m以上的9度抗震结构和60m以上8、9度时的长悬臂结构考虑。,back,5.2 刚度问题正常使用条件下结构水平位移验算,目的 防止主要结构开裂、损坏 防止填充、装修开裂、损坏 防止过大侧移，以引发人的不适、影响正常使用、产生附加内力 表达式双控（弹性位移） 层间位移 u/hu/h 顶点位移 u/H u/H 荷载组合 不考虑重力荷载引起的侧移 各水平荷载单独作用 荷载分项系数取1.0 位移限值 地震作用下的位移限值略宽松 新规范的两点修正 取消与“装修标准”有关的提法 限值略偏严格,back,5.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算,一般不需验算 H/B5时宜验算 抗倾覆验算 表达式 MM M稳定力矩=竖向荷载（ 50%楼面活载+90%恒载）对基础边缘取矩 M倾覆力矩=由风荷载或地震作用（或二者组合）计算的基础顶面 处的最大倾覆力矩 整体稳定性验算 表达式 GteEIeq/(8H2) Gte顶端等效重力荷载设计值= GiHi2 /H2 EIeq验算方向的抗侧力构件等效刚度和 Gi第i层重力荷载设计值,Gte H Gi EIeq Hi,back,5.4 延性问题抗震结构的延性要求,结构抗震等级 确定方法 根据确定抗震等级的设防烈度、结构类型、结构高度确定 延性结构设计原则 四项措施 提高构件延性 强柱（墙）弱梁 强剪弱弯 强节点（锚固）弱构件 罕遇地震作用下的弹塑性变形验算 一般不验算，但须采取构造措施 验算 需验算结构的界定（范围） 表达式单控（弹塑性）up/hup/h 验算方法简化方法或时程分析法,back,5.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,概念设计 要点 选择有利场地和地基 选择延性好结构体系与材料 规则结构 延性结构 减轻自重 避开地震动反应谱特征周期 避免薄弱层 减少扭转 协调承载能力与延性的关系 设置多道抗震防线 实现合理屈服耗能机制 提高整体性,back,概念设计,意义 “计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题 地震作用的不确定性 结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼变化等） 经验总结、定性判断 含义 在进行结构设计时，首先着眼