结构设计主要控制参数.ppt

结构设计主要控制参数 高层建筑结构 主讲 韩小雷 教授 1 2 3 4 5 6 房屋适用高度及高宽比 结构平面及竖向布置控制参数 结构整体稳定控制参数 结构整体抗倾覆控制参数 剪重比及最小地震剪力系数 水平位移限值和舒适度要求 目录 7 轴压比 1 房屋适用高度及高宽比 高规 3 3 1规定 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度应区分为A级和B级 A级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表3 3 1 1的规定 B级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表3 3 1 2的规定 房屋适用高度 1 房屋适用高度及高宽比 表3 3 1 1A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度 m 1 房屋适用高度及高宽比 表3 3 1 2B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度 m 1 房屋适用高度及高宽比 高层建筑的高宽比 是对结构刚度 整体稳定 承载能力和经济合理性的宏观控制 在结构设计满足规程规定的承载力 稳定 抗倾覆 变形和舒适度等基本要求后 仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的 主要影响结构设计的经济性 高宽比 1 房屋适用高度及高宽比 高规 3 3 2规定 钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表3 3 2的规定 表3 3 2钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 4 3规定 抗震设计的混凝土高层建筑 其平面布置宜符合下列规定 1 平面宜简单 规则 对称 减少偏心 2 平面长度不宜过长 L B宜符合表3 4 3的要求 3 平面突出部分的长度l不宜过大 宽度b不宜过小 l Bmax l b宜符合表3 4 3的要求 4 建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置 平面尺寸及突出限值 2 结构平面及竖向布置控制参数 表3 4 3平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 5 5规定 抗震设计时 当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0 2时 上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的75 图3 5 5a b 结构竖向收进和外挑限值 2 结构平面及竖向布置控制参数 当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时 上部楼层水平尺寸B1不宜大于下部楼层的水平尺寸B的1 1倍 且水平外挑尺寸a不宜大于4m 图3 5 5c d 结构竖向收进和外挑限值 2 结构平面及竖向布置控制参数 正常设计的高层建筑下部楼层侧向刚度宜大于上部楼层的侧向刚度 否则变形会集中于刚度小的下部楼层而形成结构薄弱层 所以应对下层与相邻上层的侧向刚度比值进行限制 相邻楼层侧移刚度比 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 5 2规定 1 对框架结构 楼层与其相邻上层的侧向刚度比 1可按式 3 5 2 1 计算 且本层与相邻上层的比值不宜小于0 7 与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0 8 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 5 2规定 2 对其他结构 楼层与其相邻上层的侧向刚度比 2可按 3 5 2 2 计算 且本层与相邻上层的比值不宜小于0 9 当本层层高大于相邻上层层高的1 5倍时 该比值不宜小于1 1 对结构底部嵌固层 该比值不宜小于1 5 2 结构平面及竖向布置控制参数 楼层抗剪承载能力 层间受剪承载力 是指在所考虑的水平地震作用方向上 该层全部抗侧力构件 包括柱 剪力墙 斜撑的受剪承载力之和 控制楼层的抗剪承载能力之比 同样是为了避免结构的竖向不规则 出现薄弱层 楼层抗剪承载力比 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 5 3条规定 A级高度高层建筑的楼层抗剪力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻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其相邻上一层受剪承载力的75 楼层抗剪承载力比 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 4 5规定 在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下 楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移 A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值得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级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1 2倍 扭转位移比 2 结构平面及竖向布置控制参数 主要为了限制结构平面布置的不规则性 避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭矩效应 若扭转位移比不满足要求 说明结构的刚心偏离质心的距离较大 扭转效应较大 结构抗侧力构件布置不合理 此时 可以通过调整改变结构的平面布置 减小质心与刚心的偏心距 扭转位移比 2 结构平面及竖向布置控制参数 高规 3 4 5规定 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级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0 85 扭转周期比 2 结构平面及竖向布置控制参数 扭转周期比 3 结构整体稳定控制参数 重力二阶效应 3 结构整体稳定控制参数 结构刚重比 3 结构整体稳定控制参数 规范对刚重比的要求 3 结构整体稳定控制参数 规范对刚重比的要求 3 结构整体稳定控制参数 规范对刚重比的要求 4 结构抗倾覆控制参数 规范对抗倾覆的要求 4 结构抗倾覆控制参数 规范对抗倾覆的要求 高规 12 1 7规定 在重力荷载与水平荷载标准值或重力荷载代表值与多遇水平地震标准值共同作用下 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的高层建筑 基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15 4 结构抗倾覆控制参数 倾覆力矩与抗倾覆力矩的计算 上部结构 地下室 抗倾覆力矩计算点 基础底面 0 000 V0 G M0V MR B C H 倾覆力矩 抗倾覆力矩 4 结构抗倾覆控制参数 基础底面零应力区比例与抗倾覆安全度的关系 如下表所示 5 剪重比及最小地震剪力系数 剪重比 由于地震影响系数在长周期段下降较快 对于基本周期大于3 5s的结构 由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小 而对于长周期结构 地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响 但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计 5 剪重比及最小地震剪力系数 剪重比 5 剪重比及最小地震剪力系数 最小地震剪力系数 表5 2 5楼层最小地震剪力系数值 需要注意的是 当计算分析得到的楼层地震水平剪力的标准值小于最小楼层水平剪力时 可相应调整增大该部位楼层相应剪力满足要求 但调整增大幅度不宜大于1 2 1 3 若调整增大幅度大于1 3时 应先调整结构布置和截面尺寸 提高结构刚度 满足结构稳定和承载力需要 6 水平位移限值和舒适度要求 层间位移角限值 6 水平位移限值和舒适度要求 层间位移角限值 表3 7 3楼层层间最大位移与层高之比限值 6 水平位移限值和舒适度要求 舒适度要求 高规 3 7 6规定 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 在现行国家标注 建筑结构荷载规范 规定的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表3 7 6的限值 表3 7 6结构顶点风振加速度限值 7 轴压比 轴压比 竖向构件轴压比的定义为 高规 6 4 2规定了抗震设计时各类高层建筑结构钢筋混凝土柱的轴压比限值 如下表所示 7 轴压比 轴压比 竖向构件轴压比的控制在高层建筑结构设计中极其重