第3章高层建筑结构荷载作用及结构设计原则.ppt

1、1、第三章高层建筑结构修订的一般原则、3.1基本假设3.2荷载效应和地震作用效果的组合3.3构件的承载力修订、结构稳定管理和耐倾斜管理3.4高层建筑结构水平位移限制值3.5遭遇地震作用下的脆弱层抗震变形管理3.6最佳设定要点和程序框图、2、3.1基本假设， 钢筋混凝土高层建筑结构的工作行为不体现弹性均质性的弹性变形假设结构本体处于弹性工作状态，内力和位移采用弹性工作方法进行修正，对于部分构件(框架梁和梁)，局部塑性变形(内力振幅调制)刚性地板假设同层各垂直抗侧移构件的水平位移相等平面抗侧力是假设任意抗侧力构造只受到其平面内的侧力，其平面外的刚性基于假设2，水平荷重根据抗侧移动刚性分配的假设3，

2、将空间构造简化为平面构造，根据求出各抗侧力部件分配的水平力的假设1求出内力和位移。 对于平面规则和立面规则的高层建筑结构，对于能够满足基本前提的平面和立面不规则的高层建筑结构，最好在整个空间的作业中进行修正，考虑构件的弯曲、剪切、轴向、扭转变形，3、3.2负荷效果和地震作用效果的组合， 1 .在没有地震作用效果组合的情况下，载荷效果组合的设定修正值应由下式决定： (3.1) 式中s负荷效果的组合的设定修正值g永久负荷部分系数q楼层屋顶活性负荷部分系数w风负荷的部分系数SGK永久负荷效果基准值SQk面活性负荷效果基准值Swk风负荷效果基准值q、w分别是地面活性负荷的组合值系数和风负荷的组合值系数

3、， 永久负荷效果发挥控制作用时应分别取0.7和0.0，可变负荷效果发挥控制作用时分别取1.0和0.6，或者取0.7和1.0。 注：对于书库、档案库、储藏室、通风室和电梯室，本大楼的活性负荷的组合值系数设为0.7时设为0.9。 4、3.2载荷效应和地震作用效果的组合，1 .在没有地震作用效果的组合的情况下，载荷效应的组合的设定修正值应由下式决定：6、2 .在有地震作用效果的组合的情况下，载荷效应和地震作用效果SGE重力载荷的代表值的效果SEvk水平地震作用基准值的效果， 应该乘以相应的增大系数或者调整系数SEhk垂直地震作用基准值的效果，应该乘以相应的增大系数或者调整系数。 g重力载荷部分系数w

4、风载荷部分系数Eh水平地震作用部分系数Ev垂直地震作用部分系数w风载荷的组合值系数应为0.2。 8、(1)承载力校正时： ()位移校正时，各节系数在1.0抗震设置校正时应同时考虑两个公式9、例题：某框架结构为50米，梁端弯矩如下：恒载荷-50KN.M，活载荷(恒载荷， 活荷载引起的弯矩经过振幅调制，在修正重力荷载代表值时，活荷载组合值系数为0.5 )，10，3.3构件的承载力修正，结构稳定管理和耐倾斜管理，3.3.1构件的承载力修正无地震作用组合： (3.3)地震作用组合： (3.4) 0结构重要性系数，RE构件、11、RE构件的承载力抗震调整系数、仅考虑纵向地震作用的组合时，各种构件的承载力

5、抗震调整系数为1.0、12、3.3.2结构稳定管理(刚重比)、(强制条文)高层建筑混凝土结构因纵向重力荷载而整体压曲的可能性小，因重力荷载而产生的二次效果过大刚重比(刚性与重力载荷之比)是影响重力效应的主要残奥仪，当满足(3.5 )、(3.6 )的要求时，重力效应可控制在20%以内。 在结构的设定修正水平力小的情况下，例如在修正的楼层剪切重量比(楼层剪切力与各楼层的重力负荷的代表值之和的比)小于0.02的情况下，结构刚性能够满足水平位移要求，但多数情况下不能满足本条的稳定要求。13、3.3.2结构稳定管理(刚重比)、(高规5.4)1剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构满足下式要求： (3.5)

6、 2框架结构满足下式要求流动力矩在风荷载和水平地震作用下其设定修正值不满足，则加大基础面积、15、3.4高层建筑结构水平位移限值，原因： 1、高层建筑结构要求足够的刚性，在正常使用条件下，保证主体结构基本处于弹性受力状态2 .水平位移过大时主体结构破裂过多。 3 .如果水平位移过大，填充壁、隔壁及幕墙等非结构部件会破裂或破损，电梯轨道会变形。 4 .过大的水平位移会给建筑中的人带来不快，影响正常使用。 5 .水平位移过大会在结构上产生附加内力，严重时会加速结构倒塌。 16、3.4高层建筑结构的水平位移限制值，1 .高度在150m以下的高层建筑，其楼层间最大弹性位移与楼高之比u/h为表3.2的限

7、制值表3.2层间最大位移与楼高之比的限制值，17、2 .高度在250m以上的高层建筑，其3 .高度在150250m之间4 .位移值按楼层最大水平位移差进行修正，不扣除整体弯曲变形，直接采用内力位移修正计算的位移值。 不考虑偶然偏心的影响。 装配式结构的位移值乘以1.2的增大系数。18、3.5罕见地震引起的脆弱层弹塑性变形管理、管理范围： 1以下的结构应该进行弹塑性变形管理：1) 79度时的楼层屈服强度系数不足0.5的钢筋混凝土框架结构2 )高度超过150m的结构3 )甲类建筑和9度时乙类建筑4 )减震和消能减震修订的结构5) 8度、类场和9度时，高单层钢筋混凝土柱现场横架，19，楼层屈服强度系

8、数，20，2以下结构应进行弹塑性变形管理：1)采用时间分析的房屋(8度、类场所和7度房屋高度超过100m，8度、类场所9度房屋高度超过60m )和2) 7度、类场所和8度时乙类建筑3 )板柱抗震墙结构和底部框架炼瓦室，21，管理内容：结构脆弱层(部位)弹塑性层间位移满足：22，p弹塑性层间位移角限值对钢筋混凝土框架结构， 轴压比小于0.40时可以提高10的柱的全高的环箍构造比规范中规定的最小环箍特征值大30%时，可以提高20，但累计为25以下。 h脆弱楼层高度或单层现场的柱高。23、地震引起的脆弱层(部位)弹塑性变形的修正计算方法：1为12层以下，层侧刚性不突变的钢筋混凝土框架结构可以采用简化

9、修正法的结构弱层(部位)的位置：1)楼层屈服强度系数沿高度均匀分布的结构，优选基底层2 ) 楼层屈服强度系数沿高度分布为不均匀的结构，可以采用该系数最小的楼层(部位)和相对较小的楼层，一般为23处以下的弹塑性变形修正算法的简化修正算法：或24、式中的u弹塑性层间位移u层间屈服位移； 楼层延性系数u韩地震引起的弹性分析引起的层间位移(表3.4 )弹塑性层间位移增大系数在脆弱层(部位)的屈服强度系数为相邻层(部位)的其系数平均值的0.8以上时(比较均匀)，可以根据表3.5采用。 在该平均值的0.5以下时，可以采用表内对应数值的1.5倍；其他时候可以采用插值法取值的楼层屈服强度系数。 25、21项以

10、外的建筑结构可以采用静力弹塑性分析法(pushover )和弹塑性时间分析法等。 3规则结构可以采用弯曲断层模型或平面杆系模型，不规则结构必须采用空间结构模型。26、采用弹塑性时间分析法，应根据建筑场地种类、场地振动残奥仪分区特征周期，选择两个实际地震波和一组人工模拟地震波的加速度时间曲线，使地震波的持续时间分别为结构自激振荡周期的5倍和15倍以上， 时间间隔输入0.01或0.02s的地震波的最大加速度，按照表3.6采用，27，3.6结构抗震性能设定修订，结构抗震性能目标应综合考虑抗震的种类、抗震强度、场所条件、结构特殊性、建设费用、地震后的损失和修复的容易度等诸要素进行选定。 结构抗震性能目

11、标分为a、b、c、d四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水平。 表3.7结构抗震性能目标，28，表3.8各种性能水平结构预计的震后性能状况，注：“普通纵向构件”是指“键构件”以外的纵向构件，其组件的故障导致结构的连续破坏，危及生命安全，造成严重破坏“能耗构件”包括框架梁、剪力墙梁、能耗支撑等。 29、结构弹塑性修正分析应满足以下要求： (1)高度在150米以下的高层建筑可采用静力弹塑性分析方法，高度超过200米时采用弹塑性时间分析方法，高度在150-200米时根据结构的不规则度选择静力或时间分析方法对于高度超过300米的结构或者新型结构或者特别复杂的结构，应该以两个不同的单位进行独

12、立的校正检查。 (2)弹塑性修正分析基于混凝土构件的实际配筋、型钢和钢构件的实际截面规格，不得替换为估计的配筋和钢构件。 (3)对复杂结构进行施工仿真分析，以施工全过程完成后的内力为初始状态。 (4)弹塑性时间序列分析最好采用双向或三向地震输入，修正结果最好取多组波修正结果的包络值。 (5)合理判断修正算法分析结果。 说明高层建筑结构在发生偶然作用时具有适当的连续倒塌防止能力。 所谓结构连续倒塌，是指由于突发事件或严重的过载，结构引起局部的结构破坏故障，接着连接破坏部件的部件连续地引起破坏，最终导致比初期的局部破坏更大范围的倒塌破坏。 结构发生局部构件故障后，破坏范围可能向水平和垂直方向发展，

13、其中破坏向垂直方向发展的影响更为显着，高层建筑结构抵抗连续倒塌更为重要。 构造连续坍塌的原因是爆炸、撞击、火灾、飓风、地震、修订施工失误、基础故障等偶然因素。 偶然因素使局部结构的破坏失效，使整体结构不能形成有效的多重载荷传递路径，破坏范围向水平或垂直方向扩展，最终结构可能引起大范围的倒塌或整体的倒塌。3.7结构抗连续倒塌设施修订的基本要求，31，3.7.1高层建筑结构应当满足以下规定： 1安全等级为一、二级时，应当满足抗连续倒塌概念设定的要求2安全等级为一级、有特殊要求时，可以采用拆卸构件的方法进行抗连续倒塌的强力设定修订。 3.7结构抗连续倒塌设置修订基本要求、32、抗连续倒塌概念设置修订

14、应满足以下要求： 1、采取必要的结构连接措施，增强结构整体性2、本体结构希望采用跨多个规则的超静定结构3、结构构件具有适当的延性，剪切破坏、压裂破坏、锚固破坏， 节点必须比构件先被破坏4结构构件必须具有一定的逆负荷能力5周边和边跨框架的柱间距离不要过大6变换结构必须具有整体的多重传递重力负荷路径7钢筋混凝土结构的梁柱刚接合，梁板的顶部， 底钢筋应当根据支撑台拉伸的要求连续贯通8钢梁应该刚接合9独立基础之间最好采用拉梁连接。 33、说明：高层建筑结构在偶然作用发生时必须具有适当的抗连续倒塌能力，不允许用摩擦连接传递重力荷载，要用构件连接传递重力荷载，具有适当的多馀约束性、整体连续性、稳定性和延性

15、。 水平构件应具有一定的逆向承载能力，如连续梁边支撑台、非地震区简支梁支撑台上表面和连续梁、框架梁中支撑台底面具有一定数量的配筋和适当的锚固连接结构，偶然发生作用时，该构件具有一定的逆向承载，防止和延迟结构的连续倒塌。34、3.7.3抗连续倒塌拆卸构件的方法应满足以下基本要求： 1、结构周边柱、 分别拆除底层内柱及转换桁架腹杆等重要部件2 .可以使用弹性静力法分析残馀桥梁结构的内力和变形3 .其馀桥梁结构的承载力应满足以下公式要求： R S公式中： s其馀桥梁结构内力设定修正值按照本规程第3.12.4条中部水平构件为0.67，对角部和悬垂水平构件为1.0，其他构件为1.0。 【说明】本条部件的

16、拆卸方法的主要内容是从美国、英国的关系规范导出的。 其中效应减小系数主要考虑到偶然作用发生后，结构进入弹塑性内力的再分布，中部水平构件有一定的卸载效应。 35、3.9设定修正点、结构设定修正目的：具有充分的整体稳定性，确保结构在各种作用下具有充分的承载力和良好的变形能力，尽可能避免局部破坏造成的整体破坏。 3.9.1结构设计修订方案选择总原则：受力系统明确，传力简洁，要求平面和立面规则，调整建筑、水、电、暖等有关专业要求具体， 结构形式的选择材料的选择结构单位体的划分“三缝”的设定和处理抗侧力结构的不同配置方式和位置主楼和群楼的关系转换层的配置和采用的形式，36，3.9.2结构修正，1 .修正模型的采用是真实的，可以选择平面结构空间协同，空间杆系，空间杆薄壁杆系， 在进行空间杆墙板要素及其他组合有限要素等校正模型高层建筑内力和位移校正时，可以假定地板在自身平面内是无限刚性的，必须相应地在设置校正时采取必要的措施保证地板平面内的整体刚性，体型复杂， 结构配置复杂的结构应该使用至少2个不同的力学模型的结构分析软件进行整体修正的修正模型必须采取相应的结构措施来保证，37，2 .负荷的可取值，可变负荷一般按照建筑结构负荷规范可取的永久负荷是大厦， 在屋面的实际做法中进行修正计算使用的高层建筑结构内力的修正计算中，地面的活动负荷超过4kN/m2时，应该考虑由于地面的