高层建筑结构概念设计广西

高层建筑结构概念设计

(广东省注册工程师培训讲座)主讲:韩小雷博士

华南理工大学土木工程系教授、博导华南理工大学建筑设计研究院一级注册结构工程师英联邦结构工程师学会会员、特许注册结构工程师香港工程师学会会员结构工程是这样一种艺术:使用材料这些材料属性只能估算建立真实的结构这些真实的结构只能近似分析来承受外力这些外力不能准确得知以满足我们对公众安全职责的要求1.荷载竖向荷载美国规范规定混凝土容重取24kN/m3，而常用的计算软件没有考虑扣除梁板重叠、竖向构件和水平构件重叠引起的重复荷载，故为了考虑剪力墙结构的墙面装修荷载而取混凝土容重为27kN/m3是不合理的。水平荷载

风荷载：

10年一遇基本风压：舒适度验算

50年一遇基本风压：刚度验算

100年一遇基本风压：强度验算地震作用：小震(重现期50年)：弹性中震(重现期475年)：基本弹性（不屈服）大震(重现期2475年)：弹塑性2.结构设计的荷载组合

与荷载效应组合3.结构稳定、倾覆与基础埋深1）剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求：2）框架结构应符合下式要求：

高层建筑混凝土结构技术规(JGJ3—2002)要求高层建筑结构的稳定符合如下规定：4.结构抗扭风荷载作用

合力中心为建筑物投影的几何中心地震荷载作用

合力中心为质量中心

5.框筒船与筒贵中筒睬结构框筒认结构:筒中规筒结研构:剪力得滞后诵现象:6.结构引抗弯甚刚度坊与抗刻扭刚骡度的倘关系结构州的抗运弯刚财度和视与抗箱扭刚倘度应础相匹惊配，刮基本咳原则韵是结解构振跃型为情平平标扭。婆若抗泻弯刚欧度太跟大，股抗扭钳刚度胞相对葛较弱绞，就辟可能欧产生棵第一泊振型兰是扭愚，扭矩转第受一周百期与然平动睛周期旱之比遵以及燃平面懒最大干位移兼与平垫均位楚移不沈能满弦足规仿范要吩求，肠这时踏可采混用以军下两磨个方络法：1）增河加抗信扭刚影度，躁有时圈很困冻难最好雹采用象在不悬增加裤竖向屡构件够的前皇提下结，增稍加连抢梁的研作用殿（主崇要保构证强轻剪弱链弯）2）在饮层间合位移影有富陆裕的沿情况权下，泡可减汽小抗凤弯刚烦度7.劈燕《高规》建议凶的高伙层建齿筑结构主分析渗模型空间直协同空间捐杆系空间抓杆—薄壁数杆空间沈杆—墙板矿元有限携元8.梁板芝结构说、宽顿扁梁椅结构宗和无梁挎楼盖枣的传跑力路陆径9.对规镇范要须求钢子筋混递凝土框架链结构笨“大锤震不对倒”贵的思米考10成.中国保高规固的发晋展与练展望钢筋椒混凝伞土高斤层建岗筑结锈构设辰计与臣施工互规定踪蝶（JG抬J3绳-7温9），19巩79高层罢建筑绳结构璃设计聚建议快（体买选择振与构移造措拜施）上海拌科学当技术建出版怎社，19体84钢筋希混凝份土高叔层建倍筑结轰构设敢计与男施工炕规定笑（JG剂J3饮-9洗1），中国苹建筑门工业福出版浸社，19摔91高层撑建筑作混凝捉土结辉构技虾术规稠程（JG按J底3—炕20膀02）中国粪建筑锋工业惰出版吼社，20停02基于亮弹性灵（拟常弹塑堂性）隙分析兆的性史能化坝设计者方法（中拖国进胞行中鼠）基于金弹塑喊性分休析的松的性岭能化限设计愧方法（美各国、惧日本永进行单中）11骂.结构罚竖向鼠规则央性与层刚极度控专制准读则12宁.超高县层建交筑的镰风洞组试验地形俯地貌圾模型闯试验高频叶动态盲天平葱刚体钟模型阵测力赤风洞烤试验刚体碑模型嘉测压窃风动吸试验气弹融全模爽型风凤致振理动响被应风桨洞试嫂验广州搂观光某塔效果级图(6前10济m)县:广州极西塔惊效果我图(4赤32倦m)御:13染.结构稳计算符均假甚设结艺构处鼓于弹益性状乘态，竖实际催结构替是处呼于弹尽塑性打状态14盯.强柱袜弱梁貌、强净剪弱勤弯、齐强墙鸦弱连瓣梁15止.美国据规范根要求落无粘谈结预挑应力丽结构得中，双非预慢应力帅筋必子须能倾抵抗10市0﹪恒载田及25曲﹪活载（抗凑倒塌文分析典）16芒.带地包下室耍的结翼构计坐算假甩设嵌廊固在±0板.0劲0时，±0牺.0懒0应设耕计成杏强梁钢弱柱17肉.带地楚下室油的结服构计蛛算假完设嵌棒固在±0蒜.0辱0时，泽结构盘刚度出大为诱增大事，计喜算出成的结工构刚秆度偏申大，管位移稠偏小加，地懒震作唉用偏矩大18盘.无地确下室惜的结史构，伯计算答模型栏为首傅层嵌芹固，冈这是申有条搜件的农，应俯设计白成强球梁弱腹柱。19递.性能爹的设筹计方瓣法：隆强度+延性20季.弹性妥与弹亮塑性垦时程侮分析暴的选波舒及其陕概率误性定歪义1)现行蜂规范吹的弹纹性反罢应谱桑的来伸由——体现板了概逼率的绣统计裕意义2)弹塑瞎性反姑应谱——可变马参数娃多，淘无法拆用单腹一谱反袋应3)大量独的涵毒盖各腊种情各况的那地震闭波进聋行弹通塑性袄时程印分析征，符韵合概筛率统条计的盟思想删，是循“晃可酸靠”垃的，尼是解记决问违题的因一个返正确咐方法狼。4)如何寸选波撤，如骡何进静行概灵率统乳计是流下一照步需运要解绸决的齿问题活。21们.振动沃台试居验介那绍1)地震夜实测堂数据离和振雄动台狭试验全数据是检灶验弹竞塑性得分析狡软件伏的重雄要标聋准。2)振动改台试歪验的飞模型颠设计亩及其漠重力辽相似劝比。3)存在鸭的几症点问胡题：构附加贩重量字的滑咏动阻糕尼、府台面棵加速涌度与闻电脑槐输入圾加速啊度的棕差异程等4)振动陷台试货验实逝例1.华标括三期12.框架&剪力棵墙23.阪神紫地震06饰01茅1334.阪神柴地震06济01爱1645.美国PE总ER试验55)从振掠动台孔试验间及弹凯塑性判分析得到刊的启诊示：3～20层的肚较为从刚性坊的结去构是台比较粉敏感把的，看高柔戏结构止、超握高层轰结构抄反映汽不敏洽感。22胖.重要饱结构配的抗困震加姜固方脸法1)强度+构造肌（延傻性）孤→抗晓震性淘能如果府抗震设性能韵的目念标是辛正确机的，强度弓与构坝造是歇可以脆互相弱补充丽的。2)以上股思想填为不帮符合长现行殊规范限构造风的结鸭构抗余震加誓固提愈供了贤出路碑：不是绘不符姥合构视造要辉求的新结构流都需躺要加粮固。3)选用钓符合搞概率瓜统计终意义占的一瞎批地震波堡，对遣反映刊结构茫真实堵几何溉尺寸适、真实腹材料怜性能兴和真隶实截饶面配贺筋的结构明模型径进行呼弹塑倍性时勺程分陕析，对其饿性能周作出刃评价芝。4)增加斤耗能支撑阻尼衔是框燥架结卖构加竿固的株一个实用诸、有效轰的方远法随着晒粘滞隙阻尼醒器技嫂术的只发展赛，在劣我国帮重要芽建筑熄（抗还震分另类为唤甲、施乙类呀）中盏应用宁耗能阅结构匠体系停已成眯熟，俗三要担素如装下：1.科研助－－沫有20年以菌上历路史，薪理论锐成熟2.工程厘师－喷－设蒸计习站惯与昨分析闹技巧瓶（ET郑AB穷S、SA沉P2宜00壮0、MI堤DA沾S）3.产品暖质量意与价筑格23百.基于涨能力宪的转执换层层结构疫设计待简介24碍.肿《建筑南工程歇抗震阔性态画设计世通则》C雅EC辛S致16丧0:场20匙04简介90类%的内肢容以19冲97年的否美国FE万MA形式若规范狱条文微为蓝啦本；目前唱已发穿展至20虚03版，敲并已属被美侮国国甲家规鸭范IB舅C2戏00裁6采用迟。25馅.关于脱最小地配筋蹲率的块讨论对于乡丰悬挑怕长度棋小于50岛0，姜厚度谈大于10乖0的装卸饰性鞭线条撑，若抵其仅懂承受板自重甲和表遮面装复修荷却载可李不按尼最小径配筋惠率设普置，锯仅需如满足滋强度殿和使余用性葬要求山。AC尿I3愿18响-2蝇00连5关于忘最小催配筋展率的何补充刺规定敏：10艺.5习.3醒——Th铜e条re轨qu难ir徐em沃en镰ts膨of例10举.5变.1臭a音nd床1残0.掌5.怀2翼ne夕ed体n雾ot票b咱e华ap航pl笋ie泄d教if句a代t科ev鲜er镰y帜se蜡ct篮io或n务ASpr增ov超id桥ed缝i池s帜at氏l散ea勇st衔o伍ne押-t许hi拦rd慨g径re党at登er晃t尾ha瘦n注th嚷at撞r榴eq祝ui蚊re酱d膊by姓a黎na裤ly掀si菠s.26面.关于荣弹塑宰性分茎析的穗若干真讨论精确——从理吹论上护考虑割各种像因素酬，从微观饺出发冒，数呆值处购理困番难，不易尤收敛蠢。粗糙——以试季验数乌据为随依据蝴，从色宏观出发夸，数盖值处陆理较苏为简归单，较易览收敛抛。1)在目惩前（描或可龟见的炸未来3～8年）“精演确”盐的弹派塑性除分析顺的精政度与寺“粗糙”吸的结计果的纠可靠颤性对割比。2)两者定结果蒸应相栗互校年核，吧如果拢“周精确”所算法题与“守粗糙随”算脸法有杜本质菊的偏离，鹅则“知精确迈”滤的方铅法的冶结果千是不可靠迟的。3欣)试验私校正粱与检亲验工丧作4)美国讲、日苍本的谊研究示、工旬程应掏用现会状美国——单片蕉剪力银墙模评型通谁过试考验数颗据得芒出，兄复杂炉的剪绪力墙俘等效护为杆巩件。OP音EN勾SE评ES：已健进行宵大量余试验盗校正愚，正姐在发归展框基架结租点单宇元与彻剪力膜墙单受元，PB削EE研究挥领域琴最权答威；DR敢AI盛N厚2D、ID皂AR参C免2D：经展典，贪但研乎发力颈量减脏弱；SA厘P2农00涝0－PE族RF赶OR宴M袋3D：致伙力于病实用液工程锁弹塑迁性分妇析，雅已提井供非珠线性日剪力掉墙分妥层单因元）日本——高层荒建筑登基本饮不采泻用复得杂剪没力墙抓结构金，均必为杆赛系。估（CA筋NN寻Y－SN准AP）5)地震宇实测距数据丈及实叛验室亿试验寇数据菊是检卡验弹己塑性军分析纠是否橡合理堂的重牙要标质准。6)可靠冻的符贼合统轧计意闲义的链弹塑垮性分析是访判别窝结构凶“真大震寻不倒坛”的色重要标准狭。27央.设计侍基准辅期设明计使贫用年窝限根据《建筑兆结构银可靠苏度设喉计统叛一标炭准》GB罚5糕00件68剑-2塘00筐1设计粱基准凭期de任si须gn围r劣ef霸er羡en栋ce候p盗er孔io果d为确战定可姜变作迫