设计要求及荷载效应组合

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（防止倒塌）薄弱层（部位）弹塑性层间位移角限值4.3舒适度要求

高度超过150m：10年一遇的风荷载，顶点最大加速度限值住宅、公寓：0.15m/s2办公、旅馆：0.25m/s24.4稳定和抗倾覆要求P-Δ效应：侧移，重力荷载产生附加弯矩，增大侧移和内力4.4.1高层钢筋混凝土结构的稳定验算实际上大部分钢筋混凝土结构不需要计算P-△效应。4.4.1高层钢筋混凝土结构的稳定验算如果需要计算，可按下述方法进行计算：采用弹性方法进行计算；也可采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑4.4.1高层钢筋混凝土结构的稳定验算结构位移增大系数：框架结构剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构4.4.1高层钢筋混凝土结构的稳定验算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4.4.2高层钢结构的稳定验算钢结构构件的稳定性问题是钢结构设计的重要内容，将在结构设计中详细介绍。此处的稳定主要是结构整体稳定，即重力作用下的二阶效应——P－△效应。4.4.2高层钢结构的稳定验算《高钢规》下列条件下可不进行整体稳定性验收：1）各层柱子平均长细比和平均轴压比满足一定要求；2）按不考虑P－△效应的弹性计算所得的层间相对位移小于某个值：对于钢支撑、剪力墙或筒体的钢结构，且△u/h≤1/1000，可不计算P－△效应，只按有效长度法计算柱的承载力；对于无支撑的钢结构（纯钢框架）和△u/h>1/1000的有支撑钢结构，应按考虑P－△效应的方法计算结构内力及侧移，侧移应不大于1/300。实际上大部分钢结构需要计算P－△效应。4.三4.三3三高层三建筑三抗倾三覆问三题高层三建筑三侧移三过大三，其三重力三作用三合力三点移三至基三底平三面范三围以三外，三则建三筑可三能发三生倾三覆现三象。正常三设计三的高三层建三筑不三会出三现倾三覆问三题。4.三4.三3三高层三建筑三抗倾三覆问三题控制三高宽三比；高宽三比大三于4的建三筑，三在地三震作三用下三基础三底面三不允三许出三现零三应力三区；高宽三比不三大于4的建三筑，三基底三零应三力区三面积三不应三超过三基础三底面三积的15％。设防三烈度三6度三及6三度以三上的三抗震三结构4.三5三延性三要求三与抗三震等三级构件三和结三构屈三服后,具有三承载三能力三不降三低或三基本三不降三低、三且有三足够三塑性三变形三能力三的一三种性三能。当设三计成延性结构三时，三由于三塑性三变形三可以三耗散三地震三能量三，结三构变三形虽三然会三加大三，但三结构三承受三的地三震作三用（三惯性三力）三不会三很快三上升三，内三力也三不会三再加三大，三因此三具有延性的结三构可三降低三对结三构的三承载三力要三求，三也可三以说三，延性结构三是用三它的三变形三能力三（而三不是三承载三力）三抵抗三罕遇三地震三作用三；反三之，三如果三结构三的延性不好三，则三必须三有足三够大三的承三载力三抵抗三地震三。然三而后三者会三多用三材料三，对三于地三震发三生概三率极三少的三抗震三结构三，延性结构三是一三种经三济的三设计三对策三。OA三:弹性三设计三，承三载力三抗震OB三C和三OD三E:(承载三力＋三延性三)抗三震两种三抗震三设计三方法（构三件屈三服，三局部三破坏三）具有三足够三大延三性和三耗能三能力延性材料三、截三面、三构件三或结三构保三持一三定的三强度三或承三载力三时的三非弹三性（三塑性三）变三形能三力用延性三系数度量三：Δy和Δu分别三为屈服三值和三极限三值定义三：没三有规三定材料三应变三延性不同三强度三等级三混凝三土不同三配箍三特征三值碳纤三维约三束混三凝土钢筋三或钢三材截面三曲率三延性截面三弯短三—曲三率关三系屈服三时截三面应三变分三布极限三状态三时截三面应三变分三布构件三位移三延性悬臂三构件三的弯三矩、三曲率三和位三移的三关系悬臂三构件三位移三延性三系数三与截三面曲三率延三性系三数的三关系三式结构三位移三延性顶点三位移三延性三系数三或层三间位三移延三性系三数影响三RC三构件三截面三曲率三延性三的主三要因三素截面三曲率三延性三系数截面三的名义三屈服三曲率—截三面有三效高三度—钢三筋屈三服应三变（三小，三有利三）—混三凝土三受压三区高三度（三小，三有利三）纵筋三屈服三时名义三屈服三时截面三的极限三曲率—受三压区三边缘三混凝三土极三限压三应变（大三，有三利）—混三凝土三受压三区高三度（三小，三有利三）（1三）混三凝土三强度三等级强度三等级三高,三下降三快提高三混凝三土强三度等三级可三以在三不加三大截三面尺三寸的三情况三下提三高轴三压比三，并三且随三着混三凝土三强度三等级三提高三，混三凝土三的极三限压三应变三变小三，变三形能三力变三差，三对构三件的三延性三将产三生不三利的三影响三。（2三）箍三筋不同三配箍三特征三值应三力－三应变三关系影响三混凝三土极限三压应三变它包三括含三箍率三、箍三筋形三式、三箍筋三间距三等。三其中三，含三箍率三越高三，塑三性铰三区截三面核三心混三凝土三的受三约束三程度三越高三。（3三）轴三压比三（N三/f三cA三）影响三混凝三土相三对受三压区三高度轴压三比大三，相三对受压三区高三度大三，延三性小极限三曲率低轴三压比/三极限三曲率高轴三压比＝>1三.0相对三受压三区高三度与曲三率延三性比三关系在高三轴压三比情三况下三，在三水平三荷载三施加三之前三，柱三子己三经产三生了三较大三的预三压应三变，三预压三应变三降低三截面三的塑三性转三动能三力，三使构三件的三延性三变差三，所三以轴三压比三限值三不能三定的三过高轴压三比大三，相三对受压三区高三度大三，延三性小（4三）纵三向钢三筋梁：受拉三钢筋配筋三率过三高－三延性三小增加受压三钢筋－延三性大柱：三纵筋三的屈三服强三度高三—屈三服曲三率大受压三纵筋三—增三大截三面的三曲率三延性提高三配筋三率—三提高三截面三的轴三压承载力三，降三低轴三压比（5三）截三面几三何形三状箍筋三对混三凝土三的约三束作三用：圆形三截面三最强三，方三形截三面次三之，三矩形三截面三再次三之，三异形三截面三最差对于三一个三结构三：截面三曲率三延性三系数>构件三转角三（位三移）三延性三系数>三结构三位移三延性三系数弹塑三性层三间位三移角三限值目的三：防止三罕遇三地震三时结三构倒三塌通过抗震三构造三措施，使三结构三构件三具有三足够三大的三延性三，满三足弹三塑性三层间三位移三角限三值的三要求弹塑三性层间三位移角限三值材料结构类型

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耗能三能力滞回三曲线三的形三状、三面积耗能三能力三大、三小，三难以三量化4.三5.三2三概念三设计三及抗三震等三级（1三）选三择延三性材三料和三结构三；（2三）概三念设三计；（3三）设三计延三性结三构；（4三）抗三震措三施及三抗震三等级三。选择三延性三材料三和结三构钢是三一种三延性三很好三的材三料，三钢结三构是三一种三延性三很好三的结三构；砖石三砌体三的延三性很三差，三高层三建筑三不采三用；钢筋三混凝三土，三介于三上述三两者三之间三，设三计合三理，三可有三较好三的延三性。概念三设计选择三有利三于抗三震的三结构三方案三和布三置；采取三减少三扭转三和加三强抗三扭刚三度的三措施三；设计三延性三结构三和延三性结三构构三件；分析三薄弱三部位三，避三免过三早破三坏；防止三局部三破坏三引起三连续三倒塌三；避免三设计三为静三定结三构；采取三多道三防线三措施三；等三等。设计三延性三结构延性三构件三；延性三结构三。不同三高度三、不三同烈三度、三不同三体系三等的三钢筋三混凝三土房三屋建三筑结三构，延性与耗三能要三求不三同，三通过三抗震三等级三，区分对结三构的三延性与耗三能的不三同要三求不同三抗震三等级三，采三取不三同抗震三措施抗震三等级计算三措施—地震三作用三计算三和抗三力计算以三外的三计算三，主三要是调整三或放三大组合三的内三力计三算值，用三调整三或放三大后的三内力三作为三设计三值抗震三构造三措施—保三证结三构构三件具三有足够三的延性与耗三能的三构造三措施抗震三措施A级三高度：一三、二三、三三、四三级（一三级要三求最三高）B级三高度：特三一、三一、三二级（特三一级三要求三最高）抗震三等级三划分烈度结构三类型两种三结构三单元三时，三重要程三度不三同房屋三高度确定三抗震三等级三的参三数注：1三建筑三场地三为I三类时三，除三6度三外应三允许三按表三内降三低一三度所三对应三的抗三震等三级采三取构三造措三施，三但相三应的三计算三要求三不应三降低三；2三接近三或等三于高三度分三界时三，应三允许三结合三房屋三不规三则程三度及三场地三、地三基条三件确三定抗三震等三级；3三大跨三度框三架指三跨度三不小三于1三8m三的框三架；4三高度三不超三过6三0m三的框三架-三核心三筒结三构按三框架三-抗三震墙三的要三求设三计时三，应三按表三中框三架-三抗震三墙结三构的三规定三确定三其抗三震等三级。表中三的烈度：确定三抗震三等级三的烈三度与下三列因三素有三关:建筑三类别设防三烈度场地建筑三类别三场三地三设防三烈度6三7三8三9甲类三、乙三类三Ⅰ6三7三8三9Ⅱ三Ⅲ三Ⅳ三7三8三9三9*丙类三Ⅰ三6三6三7三8Ⅱ三Ⅲ三Ⅳ6三7三8三9丁类三Ⅰ三6三6三7三8Ⅱ三Ⅲ三Ⅳ三6三7-8-9-确定三抗震三等级三的烈三度钢筋三混凝三土框三架—三剪力三墙房三屋结三构，三高6三0m三,三丙类三建筑三，8三度设三防。三确定三：Ⅰ类三场地三时，三框架三、剪三力墙三的抗三震等三级；Ⅲ类三场地三时，三框架三、剪三力墙三的抗三震等三级。思考三题4.三6三效应三组合三及最三不利三内力S—三荷载三效应三组合三的设三计值三；—分三别为三永久三荷载三、活荷三载和三风荷三载效三应标三准值三；4.三6.三1三无地三震作三用效三应组三合承载三力计三算时三：—可三变荷三载效三应控三制时三取1三.2三，永三久荷三载效三应控三制时三取1三.3三5，三对结三构有三利时三取1三.0—一三般取三1.三4，三小于三3k三N/三m2三时取三1.三3—一三般取三1.三4—分三别为三永久三荷载三、活荷三载和三风荷三载分项三系数—活荷载三组合值系数永久三荷载三效应三控制三时分三别取三0.三7可变三荷载三效应三控制三时分三别取三1.三0、—风荷三载的三组合值系数三，取1三.0注意三多层三时取三0.三6。基本三荷载三工况有两三种①永久三（恒）荷载三+活三荷载1.三2×永久荷载三效应三+1三.4三×活三荷载三效应1.三35三×永久荷载三效应三+1三.4三×0三.7三×活三荷载三效应承载三力计三算时②永久荷载三+活三荷载三+风三荷载1.三2×永久荷载三效应三+1三.4三×活三荷载三效应三+1三.4三×1三.0三×风三荷载三效应（高层建筑三）荷载三工况②公式三中各三分项三系数三取1三.0位移三计算三时4.三6.三2三有地三震作三用效三应组三合时S三—荷三载效三应和三地震三作用三效应三组合的设计三值；EE—分别三为重三力荷三载代三表值三、水三平地三震作三用标三准值三、竖三向地三震作三用标三准值三、风三荷载标准三值的三效应；—分三别为三上述三各种三荷载三和地三震作三用分三项系三数；—风三荷载三的组三合值三系数三，取0.三2。60三m以三上的高三层建三筑：风荷三载效三应和三地震三作用三效应三组合9度三时：竖向三地震三作用三的效三应组三合①所有高层三建筑1.三2×三重力三荷载三效应三+1三.3三×水三平地三震作三用效三应②6三0m三以上三高层三建筑（9三度以三外）1.三2三×重三力荷三载效三应+三1.三3×三水平三地震三作用三效应三+1三.4三×0三.2三×风三荷载三效应高层三建筑三效应三组合三的基三本工三况③、④三9度三高层三建筑1.三2×三重力三荷载三效应三+1三.3三×水三平地三震作三用效三应+三0.三5×竖向三地震作用三效应1.三2×三重力三荷载三效应三+1三.3三×竖向三地震作用三效应⑤9度三且6三0m三以上三高层三建筑1.三2×三重力三荷载三效应三+1三.3三×水三平地三震作三用效三应+三0.三5三×竖三向地三震作三用效三应+三1.三4×三0.三2×三风荷三载效三应竖向三活荷三载的三布置可不三考虑三活荷三载的三不利三布置三,用满三布活三荷载三计算三内力正、三反方三向作三用，三按两三个方三向的三较大三值采三用体型三复杂三的高三层建三筑，三考虑三风向三角的三影响风的三作用三方向风的三方向一般三情况三下，三两个主轴三方向三分别三计算有斜三交抗三侧力三构件三的结三构，三相交三角度三大于三15三度时三，分三别计三算各三抗侧三力构三件方三向的三地震三作用明显三不对三称、三不均三匀的三结构三，计三算双三向水三平地三震下三的扭三转影三响其它三情况三：计三算单向水三平地三震下三的扭三转影三响地震三的方三向（强制）控制三截面三:验算三承载三力的三截面三，通三常是三内力三最大三的截三面框架三梁:两端截三面，三跨中三截面连梁三:两端截三面框架三柱、三墙肢三:两端三截面4.三6.三3三控制三截面三及最三不利三内力梁端三截面三：最大三正弯三矩，最大三负弯三矩，三最大三剪力梁跨三中截三面：最大三正弯三矩柱、三墙：大偏三压时弯矩三大不三利小偏三压时轴力三大不三利最不三利内三力①三及三相应三的N②三及三相应三的M③三及三相应三的M④三较三大及三N较三大或三较三大及三N较三小柱、三墙最不三利内三力端部三截面三，不三是轴三线截三面构件三验算三截面调幅三：减小三梁端负弯三矩，增大三跨中正弯矩弯矩三：竖向三荷载作用下的弯矩4.三6.三4三RC三框架三梁弯三矩塑三性调三幅次序