高层混凝土设计第一讲

1、高层建筑混凝土结构设计2020.05.27结构设计概述高层建筑混凝土概述剪力墙结构设计原理结构设计概述特点任务重：建模+绘图时间紧：提资较晚+出图最早（基础先出）责任大：终身制要求高：伴随土建施工过程、设计变更多、现场问题、图纸问题繁复结构设计概述流程建筑提资概念设计建模计算结果分析施工图绘制在收到建筑提资后，确定结构方案，结构专业负责人编写结构设计技术统一措施。结构设计概述设计准备1）规范规程建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）建筑抗震设计规范（GB50011-2010(2016)） 简称抗规混凝土结构设计规范（GB50010-2010(2015)）高层建筑混凝土结构技术规程(JG

2、J3-2010) 简称高规建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.2）结构设计技术统一措施设计依据、设计标准；建筑物主要部位的使用荷载及风荷载；结构体系及抗震设防；计算软件及输入参数；主要结构特征参数的控制项目及指标；主要结构材料、结构主要构件规格结构设计概述设计准备3）当地的规定性文件地勘报告地震安评报告其他如裂缝控制、质量通病防治手册等等二.高层建筑混凝土概述定义高规定义坡屋面二.高层建筑混凝土概述定义民用建筑设计统一标准（GB50352-2019） 建筑设计防火规范GB 500162014（2018年版）二.高层建筑混凝土概述结构高度适用高度：高规3.3.1楼盖体系：高规3.6

3、.1、3.6.2（50m）层间位移角：高规3.7.3（150m）弹塑性变形验算：高规3.7.4（150m）风振舒适度要求：高规3.7.6（150m）抗震等级高度划分：高规3.9.3风敏感性：高规4.2.2（60m）风洞试验：高规4.2.7（200m）地震作用计算方法：高规4.3.4（100m）考虑施工过程的影响：高规5.1.9（150m）荷载组合：高规5.6.4（60m）二.高层建筑混凝土概述结构体系高层建筑最常用的：框架、剪力墙、框剪住房和城乡建设部、国家发展改革委发布关于进一步加强城市与建筑风貌管理的通知（2020年04月27日）二.高层建筑混凝土概述特点1）水平作用（地震作用、风荷载）为

4、关键作用竖向荷载在结构底部产生的总重与总高度（总层数）成正比；均布水平作用在结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度 （总层数）的平方成正比；倒三角形水平作用在结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度 （总层数）的三次方成正比；结构顶部位移与楼层总高度 （总层数）的四次方成正比。二.高层建筑混凝土概述特点2）增大竖向构件侧向刚度是改善结构受力性能的重要措施3）抗震设计下对结构的延性有更严格要求三.剪力墙结构设计原理结构布置楼板承受竖向荷载，传递水平荷载；梁承受由梁、板传来的竖向荷载、自重；承受和传递水平荷载；剪力墙承受由梁板传来的竖向荷载和水平作用、自重。竖向荷载的传递路径： 楼面荷载楼板梁剪力墙基础地基

5、。 剪力墙应双向布置，均匀对称地布置在建筑物的周边、楼电梯间三.剪力墙结构设计原理受力分析要点（经典力学）1）计算基本假定平面结构假设一片剪力墙在其自身平面外的刚度为零。任何一个建筑物都是空间结构，都应该能承受来自不同方向的力的作用，因此每个构件都与不在同一平面内的其它构件相联系，形成三维传力体系。但是，经常将结构简化为平面结构分析，平面结构是一种简化假定，假定结构只能在它自身平面内具有有限刚度楼板平面内无限刚性假设大多数情况下，都可假定楼板在其自身平面内无限刚性(不变形)，在平面外则刚度为零。根据这个假定，楼板经常作为若干个平面结构之间的联系，使这些平面结构在水平荷载作用下同一楼层处的侧移都

6、相等(无扭转时)，或侧移分布成直线关系(有扭转时) 。楼板的这种作用称为“水平位移协调“注意：这些平面结构的竖向变形独立，互不相关。三.剪力墙结构设计原理受力分析要点2）剪力墙受力性能的两个主要指标整体性系数a衡量连梁与剪力墙墙肢相对强弱的系数，它用连梁总的转角刚度和剪力墙墙肢总线刚度比值来表达。整体性系数大时，连梁刚度相对大，对墙肢约束也大、整体性强。 整体性系数小时，连梁刚度相对小，对墙肢约束也小、整体性差。(连梁)(墙肢1)(墙肢2)三.剪力墙结构设计原理受力分析要点2）剪力墙受力性能的两个主要指标肢强系数式中， 为组合截面惯性矩， ， 为各墙肢截面惯性矩之和洞口宽度大，墙肢越弱，肢强系

7、数大；洞口宽度小，墙肢越强，肢强系数小。在水平力作用下，大多数楼层墙肢是否出现反弯点是剪力墙与框架的判别标准。判别方法为肢强系数小于某一限值时，为剪力墙；大于时为壁式框架或框架三.剪力墙结构设计原理受力分析要点3）近似计算方法1、根据动力计算模型得到每层的外力2、各片墙承受的外力按刚度分配3、按计算假定的结果分片计算各墙的内力。各片墙剪力之和就是层间剪力上部全部侧向外力之和。计算内容包括：各墙肢的弯矩、剪力和轴力。整截面墙和整体小开口墙材料力学方法联肢墙(双肢墙)连续化方法壁式框架带刚域D值法三.剪力墙结构设计原理受力分析要点4）内力变形特征整截面墙和整体小开口墙整体小开口墙接近于整截面剪力墙

8、，墙肢洞口高度方向没有反弯点出现；截面受力后基本上保持为平面，正应力大体按直线分布，各墙肢中仅有少量的局部弯矩。弯曲型变形三.剪力墙结构设计原理受力分析要点4）内力变形特征联肢剪力墙整体性系数越大，墙的刚度越大，侧移越小。剪力最大的连梁不在最底层，随整体性系数加大，连梁剪力增大，最大剪力的连梁下移；墙肢轴力随整体性系数增大而增大；墙肢的弯矩随整体性系数增大而减小。弯曲型变形为主。三.剪力墙结构设计原理受力分析要点4）内力变形特征双肢剪力墙内力任意截面弯矩M由墙肢局部弯矩(M1+M2)和整体弯矩Nx2c两部分组成,整体性系数越大，墙肢洞口小，整体性越好，局部弯矩所占比重越小，整体弯矩越大。N的大

9、小与其上各层连梁剪力之和相同，剪力墙整体性越好，连梁中剪力越大，N值越大。任一截面整体弯矩大小Nx2c与其上各层连梁约束弯矩之和相同，所以整体弯曲是由连梁提供的。三.剪力墙结构设计原理受力分析要点4）内力变形特征多肢剪力墙内力剪力墙肢中应力(C)是由局部弯矩产生的应力(e)和整体弯矩产生的应力(d)两部分组成三.剪力墙结构设计原理受力分析要点4）内力变形特征大开口剪力墙（壁式框架）当剪力墙的洞口尺寸很大且连系梁的线刚度接近墙肢的线刚度时，墙肢的弯矩图除在连系梁处有突变外，几乎所有的连系梁之间的墙肢都有反弯点出现,节点刚度大，连梁剪切变形不容忽视。剪切型变形。三.剪力墙结构设计原理截面设计与构造要求为了实现延性剪力墙，剪力墙的抗震设计应符合下述原则：强墙弱梁强剪弱弯限制墙肢的轴压比墙肢设置边缘构件加强重点部位设置底部加强区详见高规7.2节三.剪力墙结构设计原理截面设计与构造要求1）剪力墙墙肢