第3章_结构设计的一般原则--ok

1、高层建筑结构设计高层建筑结构设计 （电子教案）（电子教案）高等教育出版社高等教育出版社第第3 3章章结构设计的一般原则结构设计的一般原则本章内容本章内容3.1 3.1 基本假定基本假定3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合3.4 3.4 高层建筑结构水平位移限值高层建筑结构水平位移限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算3.6 3.6 结构抗震性能设计结构抗震性能设计3.7 3.7 结构抗连续倒塌设计基本要求结构抗连续倒塌设计基本要求3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策3.9 3.9 设计要点设计要点3.3

2、3.3 构件承载力计算、结构稳定验算和构件承载力计算、结构稳定验算和 抗倾覆验算抗倾覆验算3.1 3.1 基本假定基本假定弹性变形假定弹性变形假定 高层建筑结构的内力与位移采用弹性方法计算。考虑到实际结构中，某些构件体现了较为明显的弹塑性性质， 因此， 在截面设计时需充分考虑材料的这种性质， 对框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。刚性楼板假定刚性楼板假定 高层建筑结构空间体能整体协同工作的原因是由于各抗侧力结构之间通过楼板联系， 进行高层建筑内力与位移计算时， 假定联系各抗侧力结构的楼板在其自身平面内有无限大的刚度， 而在其平面外的刚度很小， 可忽略不计。平面抗侧力假定平面抗

3、侧力假定 任何一片抗侧力结构（一榀框架或一片剪力墙等） 在其平面外的刚度可忽略不计， 它只承受在其平面内的侧向力。3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合荷载效应荷载效应 荷载效应是指由作用引起的结构或结构构件的反应，可体现为内力、变形及裂缝等，荷载效应组合是指按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的组合。 3.1 3.1 基本假定基本假定3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合无地震作用效应组合时，无地震作用效应组合时， 荷载效应组合的设计值为荷载效应组合的设计值为式中 荷载效应组合的设计值；永久荷载分项系数；

4、考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使用年限为100年时取1.1；楼面活荷载分项系数；风荷载的分项系数；永久荷载效应标准值；楼面活荷载效应标准值；风荷载效应标准值；3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合荷载分项系数 、 应按下列规定采用：永久荷载的分项系数 ：当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当其效应对结构有利时，应取1.0。楼面活荷载的分项系数 ： 一般情况下应取1.4。风荷载的分项系数 应取1.4。承载力计算时：位移计算时，式中各分项系数均应取1.0。楼面活荷

5、载组合值系数和风荷载组合值系数， 当永久荷载效应起控制作用时分别取0.7和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6 或0.7 和1.0，对书库、档案库、通风机房和电梯机房，楼面活荷载组合系数取0.7 的场合应取为0.9。3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合有地震作用效应组合时，有地震作用效应组合时， 荷载效应和地震作用效应组荷载效应和地震作用效应组合的设计值应按下式确定合的设计值应按下式确定式中 S荷载效应和地震作用效应组合的设计值；重力荷载代表值的效应；水平地震作用标准值的效应， 尚应乘以相应 的增大系数或调整系数；竖向地震作用标准值的效应，

6、尚应乘以相应 的增大系数或调整系数；重力荷载分项系数；水平地震作用分项系数；风荷载分项系数；竖向地震作用分项系数；风荷载的组合值系数， 应取0.2。3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效应组合有地震作用效应组合时，有地震作用效应组合时， 荷载效应和地震作用效应组荷载效应和地震作用效应组合的设计值应按下式确定合的设计值应按下式确定位移计算时，式中各分项系数均应取1.0。 荷载效应和地震作用效应的分项系数应按下列规定采用：承载力计算时，分项系数应按下表采用。当重力荷载效应对结构承载力有利时，表中 不应大于1.0。3.2 3.2 荷载效应及地震作用效应组合荷载效应及地震作用效

7、应组合有地震作用效应组合时荷载和作用分项系数3.3 3.3 构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算构件承载力计算构件承载力计算 高层建筑结构构件承载力应按下列各式计算： 无地震作用组合： 有地震作用组合： 式中 结构重要性系数，对安全等级为一级的结构 构件，不应小于1.1，对安全等级为二级的结 构构件，不应小于1.0；作用组合效应的设计值；构件承载力设计值；构件承载力抗震调整系数。3.3 3.3 构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算结构稳定验算和抗倾覆验算结构稳定验算和抗倾覆验算结构稳定验算 对剪力墙结构、框

8、架剪力墙结构、筒体结构为： H 房屋总高度；式中 结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可 按倒三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的 原则，将结构的侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构 件的等效侧向刚度；第i、j 楼层重力荷载设计值， 取1.2倍的永久 荷载标准值与1.4倍的楼面可变荷载标准值的 组合值；3.3 3.3 构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算 对框架结构应满足： 结构抗倾覆验算n 结构计算总层数。式中 第i 楼层层高； 第i 楼层的弹性等效侧向刚度， 可取该 层剪力与层间位移的比值；式中 稳定力矩，计算时，永久荷载取90， 楼面活荷载取50；倾

9、覆力矩， 按风荷载或地震作用计算 其设计值。3.4 3.4 高层建筑结构水平位移限值高层建筑结构水平位移限值 高层建筑层数多、高度大， 为保证在正常使用条件中， 主体结构基本处于弹性受力状态，控制裂缝的开展及控制其宽度在规范允许范围内， 以及保证填充墙、隔墙及幕墙等非结构构件的完好， 要求高层建筑结构必须具有足够的刚度， 且须对结构楼层层间最大位移与层高之比进行限值。 高层建筑结构是按弹性方法计算内力和变形的， 计算得到的变形是弹性阶段的值， 比结构在大震作用下弹塑性阶段的位移要小得多， 因而控制值较为严格。 按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比u h 应满足：3.4 3.4 高层建筑结

10、构水平位移限值高层建筑结构水平位移限值高度不大于150 的高层建筑， 其楼层层间最大位移与层高之比u h 不宜大于下表的限值；高度不小于250 的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u h 不宜大于1/500；高度在150250 之间的高层建筑， 其楼层层间最大位移与层高之比u h 的限值按以上第 条和第 条的限值线性插入取用。楼层层间最大位移与层高之比的限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算应进行弹塑性变形验算的结构应进行弹塑性变形验算的结构高度大于150 的结构。甲类建筑和 度抗震设防的乙类建筑。采用隔震和消能减震设计的结构。下列结构宜进行弹

11、塑性变形验算下列结构宜进行弹塑性变形验算采用时程分析的房屋和竖向不规则类型的高层建筑结构。 度、类场地和 度抗震设防的乙类建筑。板柱剪力墙结构。 度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构。所谓楼层屈服强度系数 是指：3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算下列结构宜进行弹塑性变形验算下列结构宜进行弹塑性变形验算 结构薄弱层（部位） 层间弹塑性位移应符合： h 薄弱层层高。式中 层间弹塑性位移； 层间弹塑性位移角限值，按下表采用。弹塑性层间位移角限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算 结构薄弱层（部位

12、） 层间弹塑性位移的简化计算须符合：结构薄弱层（部位） 的位置楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构， 取底层。楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构， 取该系数最小的楼层（部位） 及相对较小的楼层， 一般不超过 处。在预估的罕遇地震作用下，薄弱层（部位）在预估的罕遇地震作用下，薄弱层（部位） 弹塑性变弹塑性变形形 的计算可采用以下方法：的计算可采用以下方法：不超过12层且层侧向刚度无突变的框架结构， 可采用以下简化方法求得 。3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算层间弹塑性位移计算式为： 楼层延性系数；式中 弹塑性层间位移；层间屈服位移；罕遇地震作用下

13、按弹性分析的层间位移。此时， 水平地震影响系数最大值按表3.4采用。弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层（部位） 的屈服强度系数不小于相邻层（部位） 该系数平均值的0.8时，可按表3.5采用， 当不大于该平均值的0.5时，可按表内相应数据的1.5倍采用；其余情况采用内插法取值。3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算表3.4水平地震影响系数最大值表3.5结构弹塑性层间位移增大系数3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算采用分步积分法时， 宜符合以下要求：应按建筑场地类别和所处地震动参数区划的特征周期选用不少于两条实际地

14、震波和一组人工模拟的地震波的加速度时程曲线。地震波延续时间不宜少于结构自振周期的5倍和15， 数值化时距可取为0.01 或0.02。输入地震波的最大加速度， 按下表采用。在预估的罕遇地震作用下，薄弱层（部位）在预估的罕遇地震作用下，薄弱层（部位） 弹塑性变弹塑性变形形 的计算可采用以下方法：的计算可采用以下方法：时程分析时输入地震加速度的最大值3.6 3.6 结构抗震性能设计结构抗震性能设计 结构抗震性能设计应分析结构方案不符合抗震概念设计的情况、选用适宜的结构抗震性能目标， 并分析论证结构设计与结构抗震性能目标的符合性。 结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊

15、性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。结构抗震性能目标分为、 四个等级， 结构抗震性能分为、 五个水准（表.）。表3.7结构抗震性能目标3.6 3.6 结构抗震性能设计结构抗震性能设计 每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。结构抗震性能水准可按表. 进行宏观判别， 各种性能水准结构的楼板均不应出现受剪破坏。表3.8各性能水准结构预期的震后性能状况3.6 3.6 结构抗震性能设计结构抗震性能设计 结构弹塑性计算分析应符合下列要求： 高度不超过150 的高层建筑可采用静力弹塑性分析方法， 高度超过200 时应采用弹塑性时程分析法， 高度在150200 时可

16、视结构不规则程度选择静力或时程分析法。高度超过300 的结构或新型结构或特别复杂的结构， 应由两个不同单位进行独立的计算校核。 弹塑性计算分析应以混凝土构件的实际配筋、型钢和钢构件的实际截面规格为基础，不应以估算的配筋和钢构件替代。 复杂结构应进行施工模拟分析， 应以施工全过程完成后的内力为初始状态。 弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入， 计算结果宜取多组波计算结果的包络值。 应对计算分析结果进行合理性判断。3.7 3.7 结构抗连续倒塌设计基本要求结构抗连续倒塌设计基本要求高层建筑结构应符合下列规定高层建筑结构应符合下列规定安全等级为一、二级时， 应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级

17、为一级且有特殊要求时， 可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。抗连续倒塌概念设计应符合下列要求抗连续倒塌概念设计应符合下列要求通过必要的结构连接措施增强结构的整体性， 不允许采用摩擦连接传递重力荷载。主体结构宜采用多跨规则的超静定结构。结构构件应具有适宜的延性， 避免剪切破坏、压溃破坏、锚固破坏、节点先于构件破坏。结构构件应具有一定的反向承载能力。周边及边跨框架的柱距不宜过大。3.7 3.7 结构抗连续倒塌设计基本要求结构抗连续倒塌设计基本要求抗连续倒塌概念设计应符合下列要求抗连续倒塌概念设计应符合下列要求转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径。钢筋混凝土结构梁柱宜刚接， 梁板顶、底钢筋在支座

18、处宜按受拉要求连续贯通。钢结构框架梁柱宜刚接。独立基础之间宜采用拉梁连接。抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列基本要求抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列基本要求逐个分别拆除结构周边的竖向构件、底层内部竖向构件以及转换桁架的腹杆等重要构件。可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变形。3.7 3.7 结构抗连续倒塌设计基本要求结构抗连续倒塌设计基本要求抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列基本要求抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列基本要求剩余结构构件承载力应满足RS 的要求。其中： S 为剩余结构构件内力设计值，可按JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程第4.12.4条计算； R 为剩余结构构件承

19、载力设计值，可按JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程第4.12.5条采用； 为效应折减系数，对中部水平构件取0.67， 对角部和悬挑水平构件取1.0，其他构件取1.0。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策 结构的最优设防水平决策是抗灾结构优化的两个层中的第一个层次。工程结构优化理论在国际上发展了多年， 国际标准ISO2394-1996结构可靠性总原则已推荐采用优化方法来制定工程结构设计标准。 工程结构优化设计在工程中不能普遍应用的原因： 现行设计规范或规程没有明确要求采用优化设计方法。 大多数设计人员不熟悉结构优化设计的理论和方法。 土木工程的管理体制及习惯做法， 缺乏追求

20、优化设计方案的动力。随着规程或规范的修订及设计人员业务水平的提高， 抗震结构优化设计方法必将为设计人员所采纳和应用。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策优化的策略和方法优化的策略和方法结构的优化设计可分为两个阶段： 第一阶段是决策结构的最优设防水平， 在此阶段不仅要考虑结构的近期投资， 而且要考虑其长远效益（结构遇灾的损失期望）。 第二阶段是按最优设防烈度进行优化设计， 也即对结构进行最小造价设计， 以期用最小造价实现为结构所规定的最优设防能力， 从而以十分合理的方式大大简化抗震结构的优化设计。第一阶段： 抗灾结构最优设防水平决策。抗灾结构的设防水平有两种表达方式， 即设防荷载参数

21、和设防可靠度。设防荷载参数也即设防烈度， 它是设计地震加速度的反映， 主要取决于地面运动加速度峰值和场地特征周期， 而可靠度既是安全指标也是经济指标。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策工程优化是一个多目标规划问题， 包括内容繁多， 如经济效益、社会效益、施工方案、使用功能等， 这些目标只能在工程不同的进程阶段予以实现。结构的变量设计阶段， 即在工程结构的建筑方案、结构拓扑和材料已决定后， 结构的设计方案（设计向量x） 可以表示为设防烈度I 的函数x(I)。此阶段的目标函数包括：结构的造价（近期投资） C(x) 和长远的经济和社会效益L(x)， 优化目的是使目标函数W(x)达到：W

22、(x) C(x) L(x) min如设防烈度为I， 上式可表示为：Wx(I)Cx(I)Lx(I) min3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策优化目标函数：式中x(I)代表在设防烈度为I 时结构的最小造价设 计方案； 调整参数 是考虑对近期投资C 和损失期望L 的不 同重视程度而设置的参数， 对特别重要 的结构， 可取 1.0， 无特别要求时， 取 1.0， 如只考虑利息因素， 可取 1.0。Wx(I)= x(I)+ Lx(I) minx(I)其相应造价；3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策针对每个设防烈度I， 结构的最小造价设计方案x(I)是唯一的， 故目标函数式可简化

23、为W(I) (I) L(I) min图3.1 最优设防烈度决策图 造价 (I)是设防烈度I 的增函数， 而损失期望L(I)是设防烈度I 的减函数， 因而两者之和W(I)的曲线必定有一个最低点， 与该点相应的设防烈度就是决策所需的最优设防烈度 。即给出若干不同的I， 分别求出相应的最小造价 ，即可求得函数 (I)曲线的若干点， 图3.1中给出了这种曲线上的一个例子。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策第二阶段： 按最优设防烈度进行优化设计。 在第一阶段求得最优设防烈度 后，就可以进行设防烈度为 时的最小造价设计， 求设计方案x( )，使结构造价Cx( ) min 并满足规范的要求和条

24、件。这样得到的就是考虑了损失期望L(x) 的抗震结构最优设计方案。由于在决策最优设防烈度 时已考虑了损失期望，在此只需以最小造价的设计方案使结构具有抗抵所决策的最优设防烈度 的抗力即可。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策造价曲线造价曲线C CI I 的计算的计算 对被优化的抗震结构， 给出若干不同的 （i 1，2，3，），分别求出相应的最小造价 （ ）， 即可得出函数 （I） 曲线上的若干点。 在实际工程中， 同一设计小组， 针对同一个设计对象和不同的设防烈度 （i ，）， 可以分别得出一个设计方案x( )和相应的造价Cx(I) 。 为了减小工作量， 可用C I 曲线近似地代替

25、I 曲线。因为在求 x(I)时须将结构造价表达为设计向量的函数C（x） 才能进行迭代计算， 此函数C（x）难以全面体现结构真正的造价。 简化方法得出设计方案x 后， 即可按常规办法计算结构真正的造价C（I）， 这样更符合实际情况。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策损失期望曲线损失期望曲线L LI I 的计算的计算灾害荷载都具有“强度大的发生频率低， 强度小的发生频率高” 的特点， 因而抗灾结构在服役期间能经常遇到小强度的灾害， 遇到很大强度灾害的概率较小。对不同等级的灾害不能同等对待， 应该有不同的设防标准， 也即抗灾结构多级设防的概念。目前， 我国GB50011-2010建筑抗

26、震设计规范提出的是抗震设防三个水准的要求， 即“小震不坏，中震可修， 大震不倒”。三个水准烈度的相对关系如附表8.15所示。3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策附表8.15三个水准烈度3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策 我国规范还规定了 个破坏等级和与其相应破坏状态的定性描述。若 代表I 级破坏，则有（ ， ， ， ， ）（基本完好， 轻微破坏， 中等破坏， 严重破坏， 倒塌）。 与“不坏， 可修， 不倒”3个等级相比，5个等级分级较细， 计算时较为方便， 它们与三个等级划分的大致关系如附表8.15所示， 不坏相当于基本完好 ，可修相当于中等破坏 ，不倒相当于严重破坏

27、 。 采用以下符号：x( ) 按 烈度设防（满足规范的一切要 求） 的设计方案； 大于发生 级破坏的概率； 发生 级破坏的概率；3.8 3.8 最优设防水平决策最优设防水平决策 按烈度I 设防并按规范设计的结构方案x(I)的总损失期望值为式中 结构受到 级破坏时的损失值， 它包括结构 破坏本身的直接损失和由于结构破坏而引发的 间接损失， 它考虑了抗震设计规范所规定的 多级失效准则。这样， 即可针对具体问题求 得图3.1 所示的Cx(I)I 曲线。 在遇到烈度S 地震时发生大于 级 破坏的概率。 我们称 为地震烈度为S 时的条件失效概率。按照附表8.15设计准则的规定， 可得相应三个等级的条件失

28、效概率曲线。3.9 3.9 设计要点设计要点结构设计方案的选取结构设计方案的选取一个优秀的结构设计方案， 能使结构的受力特性良好， 并且具有较好的经济性及长远的效益。对于同一建筑设计方案， 可有多个不同的结构设计方案， 如选用不同的结构形式， 不同的建筑材料， 不同结构单元体的划分； 伸缩缝、沉降缝和防震缝的不同设置位置和处理方式； 抗侧力结构的不同布置方式和位置， 主楼与裙房的关系， 转换层的布置及采用的形式等。一个优秀的设计必须选择一个经济合理的结构方案， 即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系， 在结构的可靠性与经济性之间取得最佳平衡。3.9 3.9 设计要点设计要点结构设计方案的选取

29、结构设计方案的选取一个成功的方案， 应做到结构受力体系明确， 传力简捷， 并力求平面和立面规则， 这一点在地震区尤为重要。设计者必须对工程的设计要求有深刻的理解， 应对地理环境、材料供应及施工条件等情况进行综合分析， 并充分注重与建筑、水、电、暖等相关专业的协调。在此基础上进行结构的选型和结构方案的确定。对较为复杂的工程， 宜进行多方案的比较， 择优选用。在方案的选择及确定过程中， 光靠规范是远远不够的， 必须充分发挥结构工程师的智慧与大量的实践经验。3.9 3.9 设计要点设计要点结构计算结构计算 结构计算包括计算模型的采用、荷载的取值、内力计算和特殊构件及结构特殊部位的计算等。计算模型的采

30、用： 所谓计算模型， 就是指将实际结构简化成理论计算模型， 计算模型不仅要反映结构的真实受力性能， 与结构实际受力情况一致， 而且又要尽可能地简化， 以便于计算。结构计算是在计算模型的基础上进行的， 计算模型选用不当而导致结构安全事故的情况屡有发生， 因此选择恰当的计算模型是保证结构安全的重要条件。对体型复杂、结构布置复杂的高层建筑应至少用两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。3.9 3.9 设计要点设计要点对JG3-2010高层建筑混凝土结构技术规程规定的复杂高层建筑结构， 应采用弹性时程分析法进行补充计算，并宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。计算模型还应有相应的构造

31、措施来保证， 实际结构的节点不可能是纯粹的刚接或铰接点，但与计算模型的误差应在设计允许范围之内。荷载取值： 荷载取值的大小， 直接影响计算结果的准确与否， 所以不能马虎， 如建筑师决定的楼面、屋面的做法， 结构工程师必须在计算楼、屋面荷载时与之统一。高层建筑结构的荷载应按国家标准GB50009-2001建筑结构荷载规范采用。3.9 3.9 设计要点设计要点计算软件的选取：在计算模型及荷载取值确定后， 就可进行结构的计算。当前， 对多数建筑而言， 均有程序进行结构计算。在采用软件时， 须特别注意软件的适用范围及通用性，输入数据间的相互协调。计算完毕后， 还要校核结果的真实性。如大多数程序在计算梁

32、构件时， 一般都未考虑轴力对其性能的影响， 但如果其轴向拉力达到一定值时， 拉力对其性能的影响可能起主要作用， 如梁构件上方为一拱结构就是使梁承受拉力的一典型实例， 框支剪力墙的托梁也属此情形。当进行结构时程分析时， 还须明确地震波的特性， 并尽可能采用与场地性能一致的地震波。3.9 3.9 设计要点设计要点对计算结果，不能采用一味认同的态度，须对电算成果进行认真分析与判断，如结构的自振周期、振型、位移曲线、层间位移值、顶点位移值、底部总剪力与总质量的比值等参数都是进行结果校核的参数。特殊构件的计算： 任何软件有其适用性，在结构整体计算中，对结构中一些重要的、较特殊的构件计算，一般不可能全面反

33、映其真实情况，为确保这些构件的设计安全，有必要对这些构件单独取出，并模拟边界受力后重新进行复算。如中庭中的柱、框支剪力墙的托梁、大跨度梁的挠度和裂缝的宽度、不规则开洞的剪力墙等构件均属此类。3.9 3.9 设计要点设计要点协同工作性能： 在框架剪力墙结构计算中， 应考虑剪力墙和框架两种结构类型的不同受力特点， 并按协同工作条件进行内力、位移分析。框架结构中设置了电梯井、楼梯间或其他剪力墙的抗侧结构后， 应按框架剪力墙结构计算。有时虽然剪力墙的数量不多，但计算中若按纯框架计算，不考虑设置的剪力墙所受的剪力，则框架结构的上部计算剪力将小于实际承受的剪力，使框架计算偏不安全。 结构计算完成并确认输出

34、结果无误后，即可进行结构的承载力的计算、侧移限制及变形验算。3.9 3.9 设计要点设计要点抗震措施抗震措施抗震等级的划分 抗震等级的不同，体现在对结构抗震性能要求严格与否的程度，等级越高，结构抗震性能要求就严格，当有特殊要求时则提升到特一级，其计算和构造措施比一级更加严格。相反，如抗震等级较低，则抗震要求较低。对各类不同的高层建筑结构，其抗震措施应符合以下要求：甲类、乙类建筑： 应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施； 当设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求采取抗震措施。当建筑场地为类时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。3.9 3.9 设计要点设计

35、要点丙类建筑： 应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施。 当建筑场地为类时， 除度外， 应允许按抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。抗震设计时， 高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级， 并应符合相应的计算和构造措施要求。 级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按附表8.16确定。 当本地区的设防烈度为 度时， 级高度乙类建筑的抗震等级应按特一级采用， 甲类建筑应采取更有效的抗震措施。 级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按附表8.17确定。3.9 3.9 设计要点设计要点附表8.16A 级高度的高层建筑结构抗震等级3.9 3.9 设计要点设

36、计要点附表8.17 级高度的高层建筑结构抗震等级3.9 3.9 设计要点设计要点高层建筑地下室位置与抗震等级 当利用地下室顶层作为上部结构的嵌固端时， 地下一层的抗震等级应按上部结构采用， 地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级， 地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外， 不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。 地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分， 其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。 度抗震设计时，地下室结构的抗震等级不应低于二级。抗震设计时， 与主楼连为整体的裙房的抗震等级不应低于主楼的抗震等级， 主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗

37、震构造措施。3.9 3.9 设计要点设计要点抗震等级是根据高层建筑震害、工程设计经验及研究成果划分的。 不同的结构类型进行组合后， 其抗震等级一般不予降低， 个别情况要求更加严格。 如框架核心筒结构与框架剪力墙结构基本上是一致的， 尽管框架核心筒结构由于剪力墙组成筒体而大大提高了抗侧力能力， 但周边稀柱框架较弱， 设计上的处理与框架剪力墙结构仍基本相同。框架剪力墙结构中， 由于剪力墙部分刚度远大于框架部分的刚度， 因此对框架部分的抗震能力要求比纯框架结构可以适当降低。 当剪力墙部分的刚度相对较少时， 则框架部分的设计仍应按普通框架考虑， 不应降低要求。3.9 3.9 设计要点设计要点 级高度的

38、高层建筑结构， 按附表8.16确定其抗震等级。 乙类建筑 度设防时， 抗震等级提升到特一级。 级高度的高层建筑， 其抗震等级应有更严格的要求， 即按附表8.17采用。 特一级构件除符合一级抗震要求外， 框架柱、框架梁、框支柱和筒体、剪力墙的内力及配筋等均比一级抗震有更严格的要求。多道抗震防线多道抗震防线含有两个方面的意义： 一是指一个抗震结构体系， 应由若干个延性较好的分体系组成， 并由延性较好的结构构件将各分体系联系起来协同工作。 3.9 3.9 设计要点设计要点 二是指抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度， 有意识地建立起一系列分布的屈服区， 以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，

39、 一旦遭受破坏也易于修复。抗震设防中存在的问题 一是震后修复集中体现在单一体系的结构构件， 修复困难， 且工作量巨大。 二是构件的性能兼承重构件和耗能构件于一身， 给结构设计带来许多困难， 尤其是在构造处理方面。 三是抗震体系的不明确导致结构中耗能部位和结构的破坏形式不能预先确定， 设计带有一定的盲目性。3.9 3.9 设计要点设计要点多道抗震防线的目的 通过合理的设计， 在结构的适当部位（或构件） 设置屈服区， 在地震作用下， 这些部位或构件首先屈服， 形成塑性铰耗散大量的地震能量。 减少主要承重构件的损坏程度， 利用次要构件的耗能来保护主要承重构件。 地震后， 结构的修复主要在次要的构件上

40、， 这样的修复位置明确， 修复费用也降低。 交叉的耗能支撑、耗能阻尼器等均属于多道抗震防线体系。3.9 3.9 设计要点设计要点实际建筑结构体系中的多道抗震防线 框架剪力墙体系由延性框架和剪力墙两个系统组成， 剪力墙为第一道防线， 框架为第二道防线； 框架筒体体系由延性框架和筒体组成， 筒体为第一道防线， 框架为第二道防线； 筒中筒体系由内实腹筒及外空腹筒组成， 内实腹筒为第一道防线， 外空腹筒为第二道防线； 在交叉支撑及耗能器的结构中， 交叉耗能支撑和耗能阻尼器为第一道防线， 结构本身为第二道防线。3.9 3.9 设计要点设计要点延性延性延性的概念 延性是结构屈服后变形能力大小的一种性质，是

41、结构吸收能量能力的一种体现，常用延性系数来表示，所谓延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值，即承载力与延性的区别承载力是强度的体现， 延性则是变形能力的体现。式中延性系数， 表示结构延性的大小；u结构最大变形；结构屈服变形。3.9 3.9 设计要点设计要点 一个结构， 如果承载力较低， 延性较好， 虽然破坏较早， 但变形能力较好， 可能不至于倒塌； 相反， 如果承载力较高， 延性差， 尽管破坏较晚， 但因变形能力差， 可能导致倒塌。 增大延性能增大结构变形能力， 消耗地震动的能量， 从而提高结构的抗震能力。 合理的抗震设计应使结构成为延性结构， 所谓延性结构是指随着塑性铰数量的增多， 结构将出现屈服现象， 在承受的地震作用不大的情况下， 结构变形性能增加较快。结构构件的延性与纵筋配筋率、钢筋种类、混凝土的极限压应变及轴压比等因素有关， 要使结构具有较好延性， 归纳起来有以下四个要点值得注意：3.9 3.9 设计要点设计要点强柱弱梁 目的是控制塑性铰出现的位置在梁端， 尽可能避免塑性铰在柱中出现。 试验及理论分析表明， 梁先屈服， 可使整个框架有较大的内力重分布和能量的耗散能力， 极限层间位移增大， 抗