设计要求及荷载效应组合T81

第4章设计要求及荷载效应组合主要内容（目录）4.1承载力计算4.2侧移限制4.3舒适度要求4.4稳定和抗倾覆4.5抗震结构延性要求和抗震等级4.6荷载效应组合及最不利内力4.1承载力验算

按承载力极限状态验算结构构件截面：足够大的承载能力无地震作用效应组合时

r0S≦R

r0：结构重要性系数安全等级为二级或设计使用年限50年，不小于1.0安全等级为一级或设计使用年限100年及以上，不小于1.1

S：无地震作用效应组合时，构件截面内力（效应）组合的设计值（与荷载标准值和荷载效应分项系数的大小有关）

R：无地震作用组合时，构件截面承载力设计值（与材料分项系数的大小有关）

r0S≦R有地震作用效应组合时

SE

：有地震作用效应组合时，构件截面内力（效应）组合的设计值RE

：有地震作用组合时，构件截面承载力设计值：承载力抗震调整系数

材料结构构件

钢筋混凝土梁

0.75轴压比小于0.15的柱

0.75轴压比大于0.15的柱0.80剪力墙

0.85各类受剪、偏拉构件

0.85钢（强度破坏）；柱，支撑屈曲，为0.80梁、柱

0.75（0.75）支撑

0.80（0.75）节点板件、连接螺栓

0.85（0.75）连接焊缝

0.90（0.75）二阶段设计方法控制：多遇地震（及风荷载下），要求主体结构不受破坏，非结构构件没有过重破坏并导致人员伤亡，保证建筑的正常使用功能；罕遇地震作用下，主体结构遭受破坏或严重破坏但不倒塌。4.2侧移限制（弹性层间位移角限值）4.2侧移限制（弹性层间位移角限值）目的：防止风、小震作用下非结构构件破坏：防止主体结构开裂、损坏；防止填充墙及装修开裂、破坏；过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；过大的侧移会使结构产生附加内力（P-△效应）。

如何达到目的：结构有足够大的刚度

参数：最大层间位移角多遇地震（及风荷载下），Δu：荷载效应标准值组合所得结构最大层间位移；h：层高；Δu/h

:最大层间位移角；[u/h]：弹性层间位移角限值。

Δu/h≤

[Δu/h]

[u/h]：弹性层间位移角限值（使用用阶段）材料结构高度结构类型限值钢筋混凝土结构不大于150m框架1/550框架-抗震墙板柱-抗震墙框架-核心筒1/800抗震墙筒中筒1/1000框支层1/1000不小于250m各种类型结构1/500钢结构各种类型结构1/250罕遇地震（防防止倒塌）薄弱层（部位位）弹塑性层层间位移角限限值4.3舒适度要求高度超过150m：10年一遇的风荷荷载，顶点最大加速速度限值住宅、公寓：：0.15m/s2办公、旅馆：：0.25m/s24.4稳定和抗倾覆覆要求P-Δ效应：侧移，重力荷荷载产生附加加弯矩，增大大侧移和内力力4.4.1高层钢筋混凝凝土结构的稳稳定验算实际上大部分分钢筋混凝土土结构不需要要计算P-△效应。4.4.1高层钢筋混凝凝土结构的稳稳定验算如果需要计算算，可按下述述方法进行计计算：采用弹性方法法进行计算；；也可采用对未未考虑重力二二阶效应的计计算结果乘以以增大系数的的方法近似考考虑4.4.1高层钢筋混凝凝土结构的稳稳定验算结构位移增大大系数：框架结构剪力墙结构、、框架-剪力墙结构、、筒体结构4.4.1高层钢筋混凝凝土结构的稳稳定验算高层建筑结构构的稳定应符符合下列规定定：剪力墙结构、、框架-剪力墙结构、、筒体结构应应符合下式要要求：框架结构应符符合下式要求求4.4.2高层钢结构的的稳定验算钢结构构件的的稳定性问题题是钢结构设设计的重要内内容，将在结结构设计中详详细介绍。此处的稳定主主要是结构整整体稳定，即即重力作用下下的二阶效应应——P－△效应。4.4.2高层钢结构的的稳定验算《高钢规》下列条件下可可不进行整体体稳定性验收收：1）各层柱子平平均长细比和和平均轴压比比满足一定要要求；2）按不考虑P－△效应的弹弹性计算所得得的层间相对对位移小于某某个值：对于钢支撑、、剪力墙或筒筒体的钢结构构，且△u/h≤1/1000，可不计算P－△效应，只只按有效长度度法计算柱的的承载力；对于无支撑的的钢结构（纯纯钢框架）和和△u/h>1/1000的有支撑钢结结构，应按考考虑P－△效应的方方法计算结构构内力及侧移移，侧移应不不大于1/300。实际上大部分分钢结构需要要计算P－△效应。4.4.3高层建筑抗倾倾覆问题高层建筑侧移移过大，其重重力作用合力力点移至基底底平面范围以以外，则建筑筑可能发生倾倾覆现象。正常设计的高高层建筑不会会出现倾覆问问题。4.4.3高层建筑抗倾倾覆问题控制高宽比；；高宽比大于4的建筑，在地地震作用下基基础底面不允允许出现零应应力区；高宽比不大于于4的建筑，基底底零应力区面面积不应超过过基础底面积积的15％。设防烈度6度及6度以上的抗震震结构4.5延性要求与抗抗震等级构件和结构屈屈服后,具有承载能力力不降低或基基本不降低、、且有足够塑塑性变形能力力的一种性能能。当设计成延性结构时，由于于塑性变形可可以耗散地震震能量，结构构变形虽然会会加大，但结结构承受的地地震作用（惯惯性力）不会会很快上升，，内力也不会会再加大，因因此具有延性的结构可降低低对结构的承承载力要求，，也可以说，，延性结构是用它的的变形能力（（而不是承载载力）抵抗罕罕遇地震作用用；反之，如如果结构的延性不好，则必须须有足够大的的承载力抵抗抗地震。然而而后者会多用用材料，对于于地震发生概概率极少的抗抗震结构，延性结构是一种经经济的设计对对策。OA:弹性设计，承承载力抗震OBC和ODE:(承载力＋延性性)抗震两种抗震设计计方法（构件屈服，，局部破坏））具有足够大延延性和耗能能能力延性材料、截面、、构件或结构构保持一定的的强度或承载载力时的非弹弹性（塑性））变形能力用延性系数度量：Δy和Δu分别为屈服值和极限限值定义：没有规规定材料应变延性性不同强度等级级混凝土不同配箍特征征值碳纤维约束混混凝土钢筋或钢材截面曲率延性性截面弯短—曲率关系屈服时截面应应变分布极限状态时截截面应变分布布构件位移延性性悬臂构件的弯弯矩、曲率和和位移的关系系悬臂构件位移移延性系数与与截面曲率延延性系数的关关系式结构位移延性性顶点位移延性性系数或层间间位移延性系系数影响RC构件截面曲率率延性的主要要因素截面曲率延性性系数截面的名义屈服曲率率—截面有效高度度—钢筋屈服应变变（小，有利利）—混凝土受压区区高度（小，，有利）纵筋屈服时名义屈服时截面的极限曲率—受压区边缘混混凝土极限压压应变（大，有利））—混凝土受压区区高度（小，，有利）（1）混凝土强度度等级强度等级高,下降快提高混凝土强强度等级可以以在不加大截截面尺寸的情情况下提高轴轴压比，并且且随着混凝土土强度等级提提高，混凝土土的极限压应应变变小，变变形能力变差差，对构件的的延性将产生生不利的影响响。（2）箍筋不同配箍特征征值应力－应应变关系影响混凝土极限压应变它包括含箍率率、箍筋形式式、箍筋间距距等。其中，，含箍率越高高，塑性铰区区截面核心混混凝土的受约约束程度越高高。（3）轴压比（N/fcA）影响混凝土相相对受压区高高度轴压比大，相相对受压区高度大大，延性小极限曲率低轴压比/极限曲率高轴压比＝>1.0相对对受受压压区区高高度度与曲曲率率延延性性比比关关系系在高高轴轴压压比比情情况况下下，，在在水水平平荷荷载载施施加加之之前前，，柱柱子子己己经经产产生生了了较较大大的的预预压压应应变变，，预预压压应应变变降降低低截截面面的的塑塑性性转转动动能能力力，，使使构构件件的的延延性性变变差差，，所所以以轴轴压压比比限限值值不不能能定定的的过过高高轴压压比比大大，，相相对对受压压区区高高度度大大，，延延性性小小（4）纵纵向向钢钢筋筋梁：：受拉拉钢钢筋筋配筋筋率率过过高高－－延延性性小小增加加受压压钢钢筋筋－延延性性大大柱：：纵纵筋筋的的屈屈服服强强度度高高—屈服服曲曲率率大大受压压纵纵筋筋—增大大截截面面的的曲曲率率延延性性提高高配配筋筋率率—提高高截截面面的的轴轴压压承承载力力，，降降低低轴轴压压比比（5）截截面面几几何何形形状状箍筋筋对对混混凝凝土土的的约约束束作作用用：：圆形形截截面面最最强强，，方方形形截截面面次次之之，，矩矩形形截截面面再再次次之之，，异异形形截截面面最最差差对于于一一个个结结构构：：截面面曲曲率率延延性性系系数数>构件件转转角角（（位位移移））延延性性系系数数>结构构位位移移延延性性系系数数弹塑塑性性层层间间位位移移角角限限值值目的的：：防止止罕罕遇遇地地震震时时结结构构倒倒塌塌通过过抗震震构构造造措措施施，使使结结构构构构件件具具有有足足够够大大的的延延性性，，满满足足弹弹塑塑性性层层间间位位移移角角限限值值的的要要求求弹塑塑性性层间间位位移移角限限值值材料结构类型

限值

钢筋混凝土结构框架

1/50框架-剪力墙框架-核心筒

1/100剪力墙筒中筒

1/120框支层

1/120钢结构各种类型结构1/50耗能能能能力力滞回回曲曲线线的的形形状状、、面面积积耗能能能能力力大大、、小小，，难难以以量量化化4.5.2概念念设设计计及及抗抗震震等等级级（1）选选择择延延性性材材料料和和结结构构；；（2）概概念念设设计计；；（3）设设计计延延性性结结构构；；（4）抗抗震震措措施施及及抗抗震震等等级级。。选择择延延性性材材料料和和结结构构钢是是一一种种延延性性很很好好的的材材料料，，钢钢结结构构是是一一种种延延性性很很好好的的结结构构；；砖石石砌砌体体的的延延性性很很差差，，高高层层建建筑筑不不采采用用；；钢筋筋混混凝凝土土，，介介于于上上述述两两者者之之间间，，设设计计合合理理，，可可有有较较好好的的延延性性。。概念念设设计计选择择有有利利于于抗抗震震的的结结构构方方案案和和布布置置；；采取取减减少少扭扭转转和和加加强强抗抗扭扭刚刚度度的的措措施施；；设计计延延性性结结构构和和延延性性结结构构构构件件；；分析析薄薄弱弱部部位位，，避避免免过过早早破破坏坏；；防止止局局部部破破坏坏引引起起连连续续倒倒塌塌；；避免免设设计计为为静静定定结结构构；；采取取多多道道防防线线措措施施；；等等等等。。设计计延延性性结结构构延性性构构件件；；延性性结结构构。。不同同高高度度、、不不同同烈烈度度、、不不同同体体系系等等的的钢钢筋筋混混凝凝土土房房屋屋建建筑筑结结构构，，延性性与耗耗能能要要求求不不同同，，通通过过抗抗震震等等级级，，区分对结结构构的的延延性性与耗能能的不同同要求求不同抗抗震等等级，，采取取不同同抗震措措施抗震等等级计算措措施—地震作作用计计算和和抗力力计算以外外的计计算，，主要要是调整或或放大大组合的的内力力计算算值，用调调整或或放大大后的内内力作作为设设计值值抗震构构造措措施—保证结结构构构件具具有足够的的延性与耗能能的构构造措措施抗震措措施A级高度度：一、、二、、三、、四级级（一级级要求求最高高）B级高度度：特一一、一一、二二级（特一一级要要求最最高）抗震等等级划划分烈度结构类类型两种结结构单单元时时，重重要程度度不同同房屋高高度确定抗抗震等等级的的参数数注：1建筑场场地为为I类时，，除6度外应应允许许按表表内降降低一一度所所对应应的抗抗震等等级采采取构构造措措施，，但相相应的的计算算要求求不应应降低低；2接近或或等于于高度度分界界时，，应允允许结结合房房屋不不规则则程度度及场场地、、地基基条件件确定定抗震震等级级；3大跨度度框架架指跨跨度不不小于于18m的框架架；4高度不不超过过60m的框架架-核心筒筒结构构按框框架-抗震墙墙的要要求设设计时时，应应按表表中框框架-抗震墙墙结构构的规规定确确定其其抗震震等级级。表中的的烈度：确定抗抗震等等级的的烈度度与下列列因素素有关关:建筑类类别设防烈烈度场地建筑类类别场场地地设设防烈烈度6789甲类、、乙类类Ⅰ6789ⅡⅢⅢⅣⅣ7899*丙类Ⅰ6678ⅡⅢⅢⅣⅣ6789丁类Ⅰ6678ⅡⅢⅢⅣⅣ67-8-9-确定抗抗震等等级的的烈度度钢筋混混凝土土框架架—剪力墙墙房屋屋结构构，高高60m,丙类建建筑，，8度设防防。确确定：：Ⅰ类场地地时，，框架架、剪剪力墙墙的抗抗震等等级；；Ⅲ类场地地时，，框架架、剪剪力墙墙的抗抗震等等级。。思考题题4.6效应组组合及及最不不利内内力S—荷载效效应组组合的的设计计值；；—分别为为永久久荷载载、活荷载载和风风荷载载效应应标准准值；；4.6.1无地震震作用用效应应组合合承载力力计算算时：：—可变荷荷载效效应控控制时时取1.2，永久久荷载载效应应控制制时取取1.35，对结结构有有利时时取1.0—一般取取1.4，小于于3kN/m2时取1.3—一般取取1.4—分别为为永久久荷载载、活荷载载和风风荷载载分项系系数—活荷载组组合值系数永久荷荷载效效应控控制时时分别别取0.7可变荷荷载效效应控控制时时分别别取1.0、—风荷载载的组组合值系数，，取1.0注意多多层时时取0.6。基本荷荷载工工况有两种种①永久（（恒）荷载+活荷载载1.2×永久荷载效效应+1.4××活荷载载效应应1.35××永久荷载效效应+1.4××0.7××活荷载载效应应承载力力计算算时②永久荷载+活荷载载+风荷载载1.2×永久荷载效效应+1.4××活荷载载效应应+1.4××1.0××风荷载载效应应（高层建筑））荷载工工况②公式中中各分分项系系数取取1.0位移计计算时时4.6.2有地震震作用用效应应组合合时S——荷载效效应和和地震震作用用效应应组合合的设计值值；EE—分别为为重力力荷载载代表表值、、水平平地震震作用用标准准值、、竖向向地震震作用用标准准值、、风荷荷载标准值值的效效应；—分别为为上述述各种种荷载载和地地震作作用分分项系系数；；—风荷载载的组组合值值系数数，取取0.2。60m以上的高层层建筑筑：风荷载载效应应和地地震作作用效效应组组合9度时：竖向地地震作作用的的效应应组合合①所有高层建建筑1.2×重力荷荷载效效应+1.3××水平地地震作作用效效应②60m以上高高层建建筑（9度以外外）1.2××重力荷荷载效效应+1.3××水平地地震作作用效效应+1.4××0.2××风荷载载效应应高层建建筑效效应组组合的的基本本工况况③、④9度高层层建筑筑1.2×重力荷荷载效效应+1.3××水平地地震作作用效效应+0.5××竖向地地震作用效效应1.2×重力荷荷载效效应+1.3××竖向地地震作用效效应⑤9度且60m以上高高层建建筑1.2×重力荷荷载效效应+1.3××水平地地震作作用效效应+0.5××竖向地地震作作用效效应+1.4×0.2×风荷载载效应应竖向活活荷载载的布布置可不考考虑活活荷载载的不不利布布置,用满布布活荷荷载计计算内内力正、反反方向向作用用，按按两个个方向向的较较大值值采用用体型复复杂的的高层层建筑筑，考考虑风风向角角的影影响风的作作用方方向风的方方向一般情情况下下，两两个主轴方方向分分别计计算有斜交交抗侧侧力构构件的的结构构，相相交角角度大大于15度时，，分别别计算算各抗抗侧力力构件件方向向的地地震作作用明显不不对称称、不不均匀匀的结结构，，计算算双向向水平平地震震下的的扭转转影响响其它情情况：：计算算单向水平平地震震下的的扭转转影响响地震的的方向向（强制）控制截截面:验算承承载力力的截截面，，通常常是内内力最最大的的截面面框架梁梁:两端截面面，跨跨中截截面连梁:两端截面面框架柱柱、墙墙肢:两端截截面4.6.3控制截截面及及最不不利内内力梁端截面面：最大正正弯矩矩，最大负负弯矩矩，最最大剪剪力梁跨中中截面面：最大正正弯矩矩柱、墙墙：大偏压压时弯矩大大不利利小偏压压时轴力大大不利利最不利利内力力①及相应应