4高层设计要求及荷载效应组合

1、高层建筑结构 青岛理工大学 田 砾2011.10 简要回顾 review 基本风压如何确定？影响因素？基本风压如何确定？影响因素？ 总风荷载如何计算？总风荷载如何计算？ 地震作用常用计算方法及适用条件？地震作用常用计算方法及适用条件？ 地震反应包括什么？地震动三要素？地震反应包括什么？地震动三要素？ 结构动力特性？与什么有关？结构动力特性？与什么有关？ 反应谱？反应谱？本章重点（本章重点（emphases）u承载力验算及侧移限制承载力验算及侧移限制u稳定、抗倾覆、舒适度稳定、抗倾覆、舒适度u延性结构、抗震等级延性结构、抗震等级u荷载效应组合荷载效应组合chp.4 chp.4 设计要求及荷载效应

2、组合设计要求及荷载效应组合宁波宁波 甬江沿岸甬江沿岸房屋建筑结构应具有：房屋建筑结构应具有：v足够的承载力；足够的承载力；v足够的刚度；足够的刚度；v抗震结构还应具有足够的延性和良好的抗震结构还应具有足够的延性和良好的耗能能力。耗能能力。v合理地选择计算分析方法，合理地选择计算分析方法，v确定计算模型和相关参数，确定计算模型和相关参数，v正确使用计算机分析软件，正确使用计算机分析软件，v检验和判断计算结果的可靠性等检验和判断计算结果的可靠性等 对高层建筑结构至关重要。对高层建筑结构至关重要。 目前，仍以线弹性法分析内力，目前，仍以线弹性法分析内力，弹塑性设计截面为主。弹塑性设计截面为主。 高层

3、建筑结构是复杂的三维空间受力体高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，计算分析时应根据结构实际情况，选取系，计算分析时应根据结构实际情况，选取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。况的力学模型。u 平面或空间协同工作平面或空间协同工作u 空间杆系空间杆系u 空间杆空间杆-薄壁杆系薄壁杆系u 空间杆空间杆-墙板元墙板元u 其他组合有限元其他组合有限元 等计算模型。等计算模型。1.承载力验算承载力验算v0srvreserere150m，应，应按照按照10年重现期年重现期计算风载下计算风载下结构顶点加速度，或由风洞结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风

4、向和横风向结试验确定顺风向和横风向结构顶点加速度构顶点加速度 住宅、公寓住宅、公寓 amax0.15m/s2 办公、旅馆办公、旅馆 amax0.25m/s24.稳定和抗倾覆v重力荷载倾覆问题 v水平荷载 p-效应钢结构钢结构钢砼结构钢砼结构5.延性结构延性结构v延性：延性：构件或结构屈服后，具有承载力不降构件或结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、具有足够塑性变形能力的低或基本不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。一种性能。v构件延性比构件延性比：极限变形与屈服变形的比值：极限变形与屈服变形的比值v结构延性比结构延性比：极限状态顶点位移与屈服顶点：极限状态顶点位移与屈服顶点位移的比值位移

5、的比值 p78图图4-16.抗震等级抗震等级v如何确定？如何确定？v目的？目的？a级高层级高层思考题：思考题： 钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架剪力墙房屋结构，高剪力墙房屋结构，高60m, 丙类建筑，丙类建筑，8度设防。确定：度设防。确定：类场地时，框架、剪力墙的抗震等级；类场地时，框架、剪力墙的抗震等级；类场地时，框架、剪力墙的抗震等级。类场地时，框架、剪力墙的抗震等级。 110m高呢？高呢？与表与表2-2，2-3，4-4，4-5，4-6有关有关3、2、2、11、1、1、特、特1)(21100niqikciqikqqgkgssss)(100niqikciqigkgsss可变荷载控制的组合可变荷载

6、控制的组合永久荷载控制的组合永久荷载控制的组合7.荷载效应组合荷载效应组合 标准组合标准组合 准永久组合准永久组合 频遇组合频遇组合niqikcikqgkssss21niqikqigksss1niqikqikqfgkssss2112) 正常使用极限状态设计表达式正常使用极限状态设计表达式3）有地震的荷载效应组合）有地震的荷载效应组合p82-83hewkwwkehehgegsssssvevk+8.塑性内力重分布 在超静定结构中，构件的内力与刚在超静定结构中，构件的内力与刚度大小有关。在某些情况下，构件很容度大小有关。在某些情况下，构件很容易开裂易开裂( (有时出现塑性铰有时出现塑性铰) )，开裂

7、后刚度，开裂后刚度降低，该杆件的内力分配比例减小，另降低，该杆件的内力分配比例减小，另一些构件内力增大，这种现象称为塑性一些构件内力增大，这种现象称为塑性内力重分配。考虑塑性内力重分配，设内力重分配。考虑塑性内力重分配，设计时的内力调整有两种：计时的内力调整有两种： 调调 幅幅 一方面是为了使计算较为符合实一方面是为了使计算较为符合实际，另一方面也是利用这种性质，使际，另一方面也是利用这种性质，使某个部位降低内力，减少配筋，可采某个部位降低内力，减少配筋，可采用用“调幅调幅”方法调整内力，一些构件方法调整内力，一些构件内力降低，另一些构件内力增大。降内力降低，另一些构件内力增大。降低了内力的部

8、位就会早出裂缝，或早低了内力的部位就会早出裂缝，或早进入屈服，调幅愈大，裂缝出得愈早。进入屈服，调幅愈大，裂缝出得愈早。调整内力调整内力 考虑到在地震作用下，某些部位先屈服，考虑到在地震作用下，某些部位先屈服，则未屈服部位必然内力增大，为了后者的安则未屈服部位必然内力增大，为了后者的安全，有意加大其内力，但前者内力并不减少。全，有意加大其内力，但前者内力并不减少。 例如：例如：p129p129式式5-415-41 调幅调幅( (调整调整) )的多少可由设计人员根据需的多少可由设计人员根据需要确定和控制，但是规范对各种调幅有限制，要确定和控制，但是规范对各种调幅有限制，也就是规定了内力的最低值。

9、也就是规定了内力的最低值。两类调幅两类调幅( (调整调整) )的方法：的方法：(1)(1)用弹性计算所得到的内力乘以系数用弹性计算所得到的内力乘以系数( (大于大于1 1或小于或小于) )(2)(2)在计算时降低杆件刚度，计算时构件刚度在计算时降低杆件刚度，计算时构件刚度 降低愈多，内力愈小。降低愈多，内力愈小。 什么情况下调幅？（水平荷载？竖向荷载）什么情况下调幅？（水平荷载？竖向荷载） 调幅与组合的顺序？调幅后跨中弯矩怎么办？调幅与组合的顺序？调幅后跨中弯矩怎么办？高规高规中规定的调幅有下列几处中规定的调幅有下列几处: :v框架梁框架梁( (连续梁连续梁) )在竖向荷载下的调幅，框在竖向荷

10、载下的调幅，框架架- -剪力墙结构中框架的内力调整，剪力墙结构中框架的内力调整，内力内力乘以系数乘以系数v框架框架- -剪力墙结构中框架与剪力墙之间的剪力墙结构中框架与剪力墙之间的联系梁的调幅，联肢剪力墙中连梁的调幅，联系梁的调幅，联肢剪力墙中连梁的调幅，刚度折减刚度折减v如：装配整体式框架梁端弯矩调幅系数如：装配整体式框架梁端弯矩调幅系数0.7-0.80.7-0.8，现浇则为现浇则为0.8-0.90.8-0.9，剪力墙或框剪结构连梁刚度折，剪力墙或框剪结构连梁刚度折减系数可取减系数可取0.550.55。其他问题其他问题v竖向活载不利布置竖向活载不利布置v水平荷载方向水平荷载方向v控制截面控制

11、截面v最不利内力最不利内力v平面结构假定，刚性楼盖假定平面结构假定，刚性楼盖假定v计算方法：弹性计算内力，弹塑性设计截面计算方法：弹性计算内力，弹塑性设计截面v例题例题4-1本章小结思考题v结构分析方法主要有哪些？高层结构一般采用哪种结构分析方法主要有哪些？高层结构一般采用哪种方法计算其内力和位移？方法计算其内力和位移？ v高层建筑结构的计算模型有哪些？通常根据什么原高层建筑结构的计算模型有哪些？通常根据什么原则确定结构的计算模型？则确定结构的计算模型？ v什么是荷载效应组合？有无地震作用效应组合的区什么是荷载效应组合？有无地震作用效应组合的区别是什么？别是什么？ 要考虑哪些工况？要考虑哪些工况？v为什么要限制结构在正常情况下的水平位移？为什么要限制结构在正常情况下的水平位移？ v如何防止高层建筑出现倾覆问题？为什么不进行专如何防止高层建筑出现倾覆问题？为什么不进行专门的抗倾覆验算？门的