多层及高层建筑结构设计课件（共194）

多层及高层层建筑结结构设计计参考资料:1.高层建筑混凝凝土技术规程程(JGJ3-2002)2.建筑抗震设计计规范(GB50011-2001)3.高层建筑结构构（吕西林主主编）1、绪论我国《高层建筑混凝凝土结构技术术规程》规定，10层及10层以上或房屋屋高度超过28m的建筑物为高高层。高层建筑的特特点：1.可以获得更多多的建筑面积积，解决城市市用地紧张和和地价高涨。。2.高层建筑可以以比多层建筑筑提供更多地地空闲地面，，用作绿化和和休息场地，，美化环境。。3.建筑物向高空空延伸可以缩缩小城市地规规模，缩短城城市道路，和和各种公共管管线的长度，，节省城市建建设与管理地地投资。4.高层建筑增加加了建筑物地地造价和运行行成本。5.从结构受力角角度看，侧向向荷载（风荷荷载和地震作作用）在高层层建筑分析和和设计中起着着重要地作用用。高层结构体系系的发展过程程始用年代结构体系和特点18851889190320世纪初二次大战后20世纪50年代20世纪六七十年代20世纪80年代20世纪80年代中期砖墙、铸铁柱、钢梁钢框柱钢筋混凝土框架钢框架＋支撑钢筋混凝土框架＋剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土结构钢框架＋钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构高层层建建筑筑结结构构的的发发展展趋趋势势新材材料料的的开开发发和和利利用用高层层建建筑筑的的高高度度将将出出现现突突破破组合合结结构构高高层层建建筑筑将将增增多多新型型结结构构形形式式的的应应用用将将增增多多耗能能减减震震技技术术的的应应用用将将得得到到发发展展世界界有有名名的的高高层层建建筑筑1.国际际金金融融中中心心大大厦厦，，中中国国台台北北。。台台北北101大楼楼高高508米（（含含天天线线）），，有有世世界界最最大大且且最最重重的的““风风阻阻尼尼器器””，，还还有有两两台台世世界界最最高高速速的的电电梯梯，，从从一一楼楼到到89楼，，只只要要39秒的的时时间间。。2.国家家石石油油双双子子星星座座大大厦厦，，高高451.9米，，位位于于马马来来西西亚亚吉吉隆隆坡坡3.西尔尔斯斯大大楼楼，，443米，，位位于于美美国国芝芝加加哥哥。。4.金茂茂大大厦厦，，420.5米，，位位于于中中国国上上海海。。高层层建建筑筑结结构构体体系系与与结结构构布布置置1.高层层建建筑筑结结构构型型式式繁繁多多，，以以材材料料来来分分有有配配筋筋砌砌体体结结构构、、钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构、、钢钢结结构构和和钢钢—混凝凝土土组组合合结结构构等等。。2.高层层建建筑筑常常见见的的结结构构体体系系有有框框架架结结构构体体系系、、剪剪力力墙墙结结构构体体系系、、框框架架—剪力力墙墙结结构构体体系系和和筒筒体体结结构构体体系系。。3.随着着层层数数的的增增加加，，水水平平作作用用对对高高层层建建筑筑结结构构安安全全的的控控制制作作用用更更加加显显著著，，包包括括地地震震作作用用和和风风荷荷载载。。高高层层建建筑筑的的承承载载能能力力、、抗抗侧侧刚刚度度、、抗抗震震性性能能、、材材料料用用量量和和造造价价高高低低，，与与其其所所采采用用的的结结构构体体系系密密切切相相关关。。框架架结结构构体体系系由梁梁、、柱柱构构件件组组成成的的结结构构称称为为框框架架，，整整幢幢结结构构都都由由梁梁、、柱柱组组成成，，就就称为为框框架架结结构构体体系系。。剪力力墙墙结结构构体体系系利用用建建筑筑物物作作为为承承受受竖竖向向荷荷载载、、抵抵抗抗水水平平荷荷载载的的结结构构，，称为为剪剪力力墙墙结结构构体体系系。。墙墙体体同同时时也也作作为为维维护护及及房房间间分分割割构构件件。。此外外，，还还有有特特殊殊的的底部部大大空空间间剪剪力力墙墙和跳层层剪剪力力墙墙结构构体体系系。。框架架－－剪剪力力墙墙结结构构体体系系在框框架架结结构构中中设设置置部部分分剪剪力力墙墙，，使使框框架架和和剪剪力力墙墙两两者者结结合合起起来来，，取取长长补短短，，共共同同抵抵抗抗水水平平荷荷载载，，就就组组成成了了框框架架—剪力力墙墙结结构构体体系系。。筒体体结结构构体体系系将剪剪力力墙墙结结构构在在平平面面内内围围合合成成箱箱形形，，形形成成一一个个竖竖向向布布置置的的空空间间刚刚度度很很大的的薄薄壁壁筒筒体体；；也也可可由由密密柱柱框框架架或或壁壁式式框框架架围围合合，，形形成成空空间间整整体体受受力力的的框框筒，，形形成成具具有有较较好好抗抗风风和和抗抗震震性性能能的的筒筒体体结结构构体体系系。。根据据筒筒的的布布置置、、组组成成和和数数量量等等可可分分为为框框架架—筒体体结结构构体体系系、、筒筒中中筒筒结结构体体系系、、成成束束筒筒结结构构体体系系。。巨型型结结构构体体系系巨型型结结构构由由多多级级结结构构组组成成，，一一般般有有巨型型框框架架结结构构和和巨巨型型桁桁架架结结构构。。此外高层建筑筑还有悬挂结结构体系、板板柱－剪力墙墙结构体系等等。结构布置原则则抗震设防结构构布置原则房屋适用高度度和高宽比结构平面布置置原则结构竖向布置置原则设伸缩缝、沉沉降缝和防震震缝的原则结构截面尺寸寸初估抗震设防结构构布置原则选择有利的场场地保证地基基础础的承载力、、刚度合理设置抗震震缝应具有明确的的计算简图和和合理的地震震作用传递途途径多道抗震设防防能力合理选择结构构体系结构应有足够够的刚度结构应有足够够的结构承载载力节点的承载力力应大于构件件的承载力结构应有足够够的变形能力力及耗能能力力房屋适用高度度和高宽比结构类型非抗震6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墙14013012010050剪力墙全部落地剪力墙15014012010060部分框支剪力应采用筒体框架-核芯筒16015013010070筒中筒20018015012080板柱-抗震墙70403530不应采用A级高度钢筋混混凝土乙、丙丙类高层建筑筑的最大适用用高度（m）注：1.房屋高度指室室外地面至主主要屋面高度度（不包括局局部突出屋面面的电梯机房房等高度）；；2.框架-核心筒结构指指周边稀柱框框架与核心筒筒组成的结构构；3.部分框支剪力力墙结构指地地面以上有部部分框支剪力力墙的剪力墙墙结构；4.9度抗震设防、、超过表内高高度的房屋，，应进行专门门研究，采取取必要的加强强措施。房屋适用高度度和高宽比B级高度钢筋混混凝土乙、丙丙类高层建筑筑的最大适用用高度（m）结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度框架－剪力墙170160140120剪力墙全部落地剪力墙180170150130部分框支剪力墙150140120100筒体框架－核心筒220210180140筒中筒300280230170注：1.房屋高度指室室外地面至主主要屋面高度度（不包括局局部突出屋面面的电梯机房房等高度）；；2.部分框支剪力力墙结构指地地面以上有部部分框支剪力力墙的剪力墙墙结构；3.平面和竖向均均不规则的建建筑或位于Ⅳ类场地的建筑筑，表中数值值应适当降低低；4.当房屋高度超超过表内数值值时，结构设设计应有可靠靠依据，采取取有效的加强强措施。房屋适用高度度和高宽比A级高度钢筋混混凝土高层建建筑结构适用用的最大高宽宽比结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度框架、板柱－剪力墙5432框架－剪力墙5543剪力墙6654筒中筒、框架－核心筒6654B级高度钢筋混混凝土高层建建筑结构适用用的最大高宽宽比非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度876结构平面布置置原则高层建筑结构构平面形状宜宜简单、规则则、对称，刚刚度和承载力力分布均匀，，不应采用严严重不规则的的平面形状。。不规则类型定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构一侧凹进的尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30％楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50％，或开洞面积大于该层楼面面积的30％，或较大的楼层错层。平面不规则类类型结构平面布置置原则设防烈度L/Bl/Bmaxl/bL’/Bmax6度、7度≤6.0≤0.35≤2.0≥1.08度、9度≤5.0≤0.3≤1.5≥1.0平面尺寸L、l、l’的限值结构竖向布置置原则抗震设防的建建筑结构竖向向布置应使体体型规则、均均匀，避免有有较大的外调调和内收，结结构的承载力力和刚度宜自自下而上逐渐渐地减小，避避免抗侧力结结构的刚度和和承载力突变变。竖向不规则的的类型不规则类型定义侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70％，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25％。竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80％结构沿竖向刚刚度突变有下下述原因:结构的竖向体体系突变1.建筑顶部内收收形成塔楼。。2.楼层外调内收收。结构体系的变变化1.剪力墙结构或或框筒结构的的底部大空间间需要，底层层或底部若干干层剪力墙不不落地，可能能产生刚度突突变。2.中部楼层部分分剪力墙中断断。3.顶层设置空旷旷的大空间，，取消部分剪剪力墙或内柱柱。结构竖向布置置原则结构竖向布置置原则当结构的轴线线布置或者结结构形式发生生变化时，要要设置结构转换层层，常见的有有厚板转换和和箱形梁转换换。设伸缩缝、沉沉降缝和防震震缝的原则截面尺寸的初初估柱截面尺寸的的初估梁截面尺寸的的初估板截面尺寸的的初估梁截面尺寸的的初估梁的种类hb/l单跨梁1/8~1/12连续梁1/12~1/15扁梁1/2~1/18单向密肋梁1/18~1/22双向密肋梁1/22~1/25悬臂梁1/6~1/8井字梁1/15~1/20框支墙托架1/5~1/7单跨预应力梁1/12~1/18多跨预应力梁1/18~1/20梁截面高度与与跨度之比hb/l板截面尺寸的的初估板的类型t/l单向板1/25~1/30单向连续板1/35~1/40双向板（短边）1/40~1/45悬挑板1/10~1/12楼梯平台1/30无粘结预应力板1/40无柱帽无梁板（重载）1/30有柱帽无梁板（轻载）1/35楼板厚度与跨跨度之比t/l水平承重体系系（楼盖体系系）及其选择择楼（屋）盖体体系的作用承受竖向荷载载连接抗侧力构构件，承受其其传来的剪力力和轴力选择原则结构整体性、、面内刚度结构高度小、、质量轻建筑使用功能能、装饰要求求、设备安装装、施工技术术等常用楼盖体系系及其适用性性现浇楼盖预制板楼盖预应力叠合板板楼盖组合楼盖常用楼盖体系系及其适用性性现浇楼盖肋梁楼盖——普通、技术经经济指标好；；结构高度大大、不便管线线安装⇒宽扁梁（用于层高受受限时）密肋楼盖——省材料、自重重轻、高度大大、适用于大大跨且梁高受受限时、当使使用荷载较大时可可有较好技术术经济指标好好；不美观、、吊顶处理无梁楼盖——适用于大跨且且梁高受限、、或升层法施施工时；冲切切问题非预应力平板板楼盖——广泛用于剪力力墙、筒体结结构、可降低低层高、平整整；跨度大时自重重大、不经济济⇒现浇非预应力力空心板楼盖盖无粘结预应力力平板楼盖——适用于大跨且且梁高受限时时、平面布置置灵活预制板楼盖预应力空心板板楼盖——适用于高度50m以下时，但要要求严格（缝缝内设钢筋、、设现浇面面层、加强强板端连接））预应力大楼板板楼盖——与房间同尺寸寸，双向先张张法预应力筋筋，板边齿槽槽；吊装问题题预应力叠合板板楼盖预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度度大、整体性性好组合楼盖压型钢板上现现浇RC。省模板、自重重小、厚度小小；用钢量大大基础结构布置置基础类型基础选型原则则基础埋深基础底板厚度度基础类型钢筋混凝土筏筏板基础：当高层建筑层层数不多，地地基土质较好好、上部结构构轴线间距较较小且荷载不不大时，可以以采用钢筋混混凝土筏形基基础。箱形基础：箱形基础具有有较大的结构构刚度和整体体性，适用于于上部荷载较较大而地基土土较软弱的情情况。桩基：桩基具有承载载力可靠、沉沉降小的优点点，适用于软软弱地基土和和可能液化的的地基条件。。有端承桩和和摩擦桩之分分。基础选型原则则当地基土质均均匀、承载力力高而沉降量量小时，可以以采用天然地地基和竖向刚刚度较小的基基础；反之，，则应采用人人工地基或竖竖向刚度较大大的整体式基基础。当高层建筑基基础直接搁置置于未风化或或微风化的岩岩层上，或者者层数较少的的独立裙房，，可采用单独独基础和条形形基础。采用用独立基础时时应设置纵横横向的拉梁。。当采用桩基时时，应尽可能能采用单根、、单排大直径径桩或扩底墩墩，使上部结结构的荷载直直接由柱或墙墙体传至桩顶顶，基础底板板因此可以做做得较薄。基础埋深基础结构形式钢筋混凝土结构钢结构天然地基或复合地基H/15H/15桩基H/18（桩长不计）H/185基础埋深埋深是指：侧侧向限值位移移的土体深度度，即由天然然地面至箱基基、筏基底板板或桩承台底标高底底距离，桩长长不计。基础底板厚度度平均反力f（KN/㎡）受力状况t/l150～200单向1/6～1/8双向1/9~1/12400～500单向1/3~1/4双向1/4~1/6基础厚度与跨跨度之比t/l基础底板厚度度可按表选用用：水平位移限值值和舒适度要要求在正常使用条条件下，高层层建筑结构应应具有足够的的刚度，避免免产生过大的的位移而影响响结构的承载载力、稳定性性和刚度。表现在：1.弹性方法计算算的验算2.弹塑性验算3.其他要求。弹性方法计算算的验算1.高度不大于于150m的高层建筑筑，其楼层层层间最大大位移与层层高之比不不宜大于表表中限值。。2.高度等于或或大于250m的高层建筑筑，其楼层层层间最大大位移与层层高之比不不宜大于1/500；3.高度在150～250m之间的高层层建筑，其其楼层层间间最大位移移与层高之之比的限值值按1和2插值。结构类型△u/h限值框架1/550框架－剪力墙、框架－核心筒、板柱－剪力墙1/800筒中筒、剪力墙1/1000框支层1/1000楼层层间最最大位移与与层高之比比的限值弹塑性验算算层间弹塑性性位移角限限值结构类型[θp]框架结构1/50框架－剪力墙、框架－核心筒、板柱－剪力墙1/100剪力墙结构和筒中筒结构1/120框支层1/120高度超过150m的高层建筑筑结构应具具有良好的的使用条件件，满足舒舒适度要求求，按现行国家家标准《建筑结构荷荷载规范》（GB50009）规规定定的的10年一一遇遇的的风风荷荷载取取值值计计算算的的顺顺风风向向与与横横风风向向结结构构顶顶点点最最大大加加速速度度不不应应超超过过限限值值。。§1.2高层层建建筑筑结结构构荷荷载载作作用用与与结结构构设设计计原原则则恒荷荷载载及及楼楼面面活活荷荷载载的的计计算算风荷荷载载的的计计算算地震震作作用用的的计计算算荷载载效效应应的的组组合合结构构简简化化计计算算原原则则扭转转效效应应的的简简化化计计算算§1.2.1恒荷荷载载及及楼楼面面活活荷荷载载的的计计算算恒荷荷载载：：包括括结结构构本本身身的的自自重重和和附附加加于于结结构构上上的的永永久久荷荷载载，，如如非非承承重重构构件件的的自自重重、、可可移移动动的的隔隔墙墙重重、、玻玻璃璃幕幕墙墙及及其其附附件件重重、、各各种种外外饰饰面面的的材材料料重重、、楼楼面面的的找找平平层层、、吊吊在在楼楼面面下下的的各各种种管管道道重重等等。。它它可可由由构构件件和和装装修修的的尺尺寸寸和和材材料料的的重重量量直直接接计计算算，，材材料料的的自自重重可可按按《荷载规范范》取值。恒荷载及及楼面活活荷载的的计算活荷载：：楼面活荷荷载按《荷载规范范》取用。设计楼面面梁、墙墙柱及基基础时，，楼面活活荷载标标准值应应乘以折折减系数数。施工活荷荷载一般般取1.0~1.5KN/m2直升机平平台的活活荷载按按《荷载规范范》取。目前，我我国的钢钢筋混凝凝土高层层建筑单单位面积积的重量量大约如如下：框架、框框架-剪力墙结结构体系系：12~14KN/m2剪力墙、、筒体结结构体系系：14~16KN/m2。而活荷载载平均为为1.5~2.0KN/m2，仅占全全部竖向向荷载的的10%~15%左右，同同时高层层建筑的的层数和和跨数都都很多，，不利布布置方式式繁多，，所以在在工程设设计时把把恒荷载载和活荷荷载合并并计算，，按满载载考虑。。§1.2.2风荷载的的计算空气流动动形成的的风遇到到建筑物物时，就就在建筑筑物表面面产生压压力和吸吸力，这这种风力力作用称称为风荷荷载。风的作作用是不不规则的的，风压压随着风风速、风风向的紊紊乱变化化而不停停的改变变。实际际上，风风荷载是是随时间间而波动动的动力力荷载，，但房屋屋设计中中一般把把它看成成静荷载载。在设设计抗侧侧力结构构、维护护构件及及考虑人人们的舒舒适度时时都需要要考虑风风荷载的的作用。。首先，，要确定定建筑物物表面单单位面积积上的风风荷载标标准值，，然后计计算建筑筑物表面面的总风风荷载。。对于高高度较大大且比较较柔软的的高层建建筑，要要考虑动动力效应应影响，，适当加加大风荷荷载数值值。确定高层层建筑风风荷载的的方法有有两种，，大多数数建筑（（高度300m以下）可可按照《荷载规范范》规定的方方法计算算风荷载载值，少少数建筑筑（高度度大、对对风荷载载敏感或或有特殊殊情况者者）还要要通过风风洞试验验确定风风荷载，，以补充充规范的的不足。。风荷载标标准值《荷载规范范》规定垂直直于建筑筑物表面面上的风风荷载应应按下式式计算：：风作用力力大小和和方向可可以通过过实测或或风洞实实验得到到，图3－1是一个矩矩形建筑物的的实测结结果，图图中风压压分布系系数是指指表面风风压与基基本风压压的比值值，正值是压压力，负负值是吸吸力。从从图中可可以看出出房屋表表面风压压分布是是不均匀匀的。但在设计计时，采采用各个个表面风风作用力力的平均均值，该该平均值值与基本本风压的比值称称为风载载体型系系数。规规范给出出了系数数取值，，设计时时直接查查取。位于平坦坦或稍有有起伏地地形的高高层建筑筑，其风风压高度度变化系系数应根根据地面面粗糙度度类别确确定。《荷载规范范》将地面粗粗糙度分分为A、B、C、D四类，其其风速沿沿高度的的变化系系数见规规范。其其中：A类指近海海海面、、海岛、、海岸、、湖岸及及沙漠地地区；B类指田野野、乡村村。丛林林、丘陵陵以及房房屋比较较稀疏的的乡镇和和城市郊郊区；C类指有密密集建筑筑群的城城市市区区；D类指有密密集建筑筑群且房房屋较高高的城市市市区。。风的作用用是不规规则的。。通常近近似把风风速的平平均值看看成稳定定风速或或平均风风速，它它对建筑筑物的作作用使建建筑物产产生静侧侧移；实实际风速速在平均均风速附附近波动动，风压压也在平平均风压压附近波波动，称称为波动动风压，，因此实实际上建建筑物在在平均侧侧移附近近摇摆。。对于高度度大于30m且高宽比比大于1.5的房屋建建筑，设设计时，，用风振振系数βz增大风载载（否则则取βz＝1.0）。βz的计算公公式如下下：式中φz——基本振型型z高度处振振型系数数，当刚刚度和质质量沿高高度分布均匀匀时，可可近似用用z/H代替振型型系数；；ξ——脉动增大大系数；；υ——脉动影响响系数；；μz——风压高度度变化系系数。总体风荷荷载总体风荷荷载是建建筑物各各表面承承受风作作用的合合力，是是沿高度度变化的的分布荷荷载用于于计算抗抗侧力结结构的侧侧移及各各构件内内力。首首先计算算得到某某高度处处的风荷荷载标准准值wk，然后计计算某高高度处各各个受风风面上风风荷载的的合力值值（各受受风面上上的风荷荷载垂直直于该表表面，投投影后求求合力））。也可可按下式式直接计计算：式中n——建筑外围围表面数数；Bi——第i个表面的的宽度；；μsi——第i个表面的的风载体体型系数数；αi——第i个表面法法线与总总风荷载载作用方方向的夹夹角。要注意每每个表面面体系系系数的正正负号，，即注意意每个表表面是风风压力还还是风吸吸力，以以便在求求和时作作矢量相相加。注注意由上上式计算算得到的的W是线荷载载，单位位是KN/m。各表面风风力的合合力作用用点，即即为总体体风荷载载的作用用点。设设计时将将沿高度度分布的的总体风风荷载的的线荷载载换算成成集中作作用在各各楼层位位置的集集中荷载载，再计计算结构构的内力力及位移移。结构的自自振周期期经验公式式的计算算可见《荷载规范范》，准确的的计算需需进行结结构的动动力分析析可得。。例：某高层建建筑为剪剪力墙结结构，上上部结构构为38层，底部部1~3层层高为为4m，其他各各层层高高为3m,室外地面面至檐口口的高度度为120m,平面尺寸寸为30m*60m,已知基本本风压为为0.5KN/m2,建筑场地地位于大大城市郊郊区。已已计算求求得作用用于突出出屋面小小塔楼上上的风荷荷载标准准值的总总值为800kN,为简化计计算，将将建筑物物沿高度度分为6段，每个个区段位位20m,近似取其其中点位位置的风风荷载作作为该区区段的平平均值。。试计算算在风荷荷载作用用下的结结构底部部（一层层）的剪剪力标准准值。作业：某10层的现浇浇钢筋混混凝土结结构框架架-剪力墙办办公楼平平面及剖剖面如图图所示，，当地基本风压压为0.7，地面粗粗糙度为为B类，试计计算作用用于各层层楼的风风力标准准值。§1.2.3地震作用用的计算算一般的计计算原则则水平地震震作用的的计算突出屋面面上塔楼楼的地震震作用竖向地震震作用的的计算一般计算算原则地震区的的高层建建筑一般般应进行行抗震设设防。6度设防时时一般不不必计算算地震作作用，只只须采取取必要的的抗震措措施，7~9度设防时时，要计计算地震震的作用用，10度及以上上地区要要进行专专门研究究。抗震设计计的高层层建筑应应根据其其使用功功能的重重要性分分为甲、、乙、丙丙三个抗抗震设防防类别。。高层建筑筑结构应应按下列列原则考考虑地震震作用：：1.一般情况况下，应应允许在在结构两两个主轴轴方向分分别考虑虑水平地地震作用用计算；；有斜交交抗侧力力构件的的结构，，当相交交角度大大于15度时，应应分别计计算各抗抗侧力构构件方向向的水平平地震作作用；2.质量和刚刚度分布布明显不不对称、、不均匀匀的结构构，应计计算双向向水平地地震作用用下的扭扭转影响响；其他他情况，，应计算算单向水水平地震震作用下下的扭转转影响；；3.8度、9度抗震设设计时，，高层建建筑中的的大跨度度和长悬悬臂结构构应考虑虑竖向地地震作用用；4.9度抗震设设计时应应计算竖竖向地震震作用。。一般计算算原则高层建筑筑应按下下列不同同情况分分别采用用相应的的地震作作用计算算方法：：1.高度不超过40m，以剪切变形形为主，刚度度与质量沿高高度分布比较较均匀的建筑筑物，可采取取底部剪力法法。2.高层建筑宜采采用振型分解解反应谱法。。对质量和刚刚度不对称、、不均匀的结结构以及高度度超过100m的高层建筑结结构应采用考考虑扭转耦联联影响的振型型分解法。3.7~9度抗震设防的的高层建筑，，下列情况应应采用弹性时时程分析法进进行多遇地震震下的补充计计算：A甲类高层建筑筑结构；B下表所列的乙乙、丙类高层层建筑结构C复杂高层建筑筑结构；D质量沿竖向分分布特别不均均匀的高层建建筑结构。设防烈度、场地类别建筑高度范围8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度＞100m8度Ⅲ、Ⅳ类场地＞80m9度＞60m采用时程分析析法的高层建建筑结构水平地震作用用的计算高层建筑结构构的地震影响响系数曲线：：地震影影响系系数曲曲线α—地震影影响系系数；；αmax—地震影影响系系数最最大值值；γ---曲线下下降段段的衰衰减指指数；；η1---直线下下降段段的下下降斜斜率调调整系系数；；η2---阻尼调调整系系数，，T---结构自自振周周期（（s），Tg---特征周周期，，它是是对应应于反反应谱谱峰值值区拐拐点处处的周周期，，可根根据场场地类类别，，地震震震级级和震震中距距确定定。《抗震规规范》按震级级和震震中距距的影影响将将设计计地震震分成成三组组，特特征周周期及及可根根据场场地类类别及及设计计地震震分组组按表表采用用，但但在计计算8度.9度罕遇遇地震震作用用时，，其特特征周周期应应增加加0.05s地震影影响系系数设计地震分组

场地类别ⅠⅡⅢⅣ

第一组0.250.350.450.65

第二组0.300.400.550.75

第三组0.350.450.650.90水平地地震影影响系系数最最大值值地震影响烈度6789多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震------0.50（0.72）0.90（1.20）1.40表中的的括号号内数数值分分别用用于基基本地地震加加速度度为0.15g和0.03g的地区区场地土土的特特征周周期计算水水平地地震作作用的的底部部剪力力法一、底底部剪剪力的的计算算第j振型j振型的的底部部剪力力为G—结构的总重力荷载代表值组合后后的结结构底底部剪剪力—高振型影响系数(规范取0.85)Geq—结构等等效总总重力力荷载载代表表值，，0.85G二、各各质点点的水水平地地震作作用标标准值值的计计算H1G1GkHk地震作作用下下各楼楼层水水平地地震层层间剪剪力为为三、顶顶部附附加地地震作作用的的计算算当结构构层数数较多多时，，按上上式计计算出出的水水平地地震作作用比比振型型分解解反应应谱法法小。。为了修正，在顶部附加一个集中力。H1G1GkHk---结构总水平地震作用标准值；---相应于结构基本周期的水平地震影响系数；多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值；---结构等效总重力荷载；---i质点水平地震作用；---i质点重力荷载代表值；---i质点的计算高度；---顶部附加地震作用系数，多层内框架砖房0.2,多层刚混、钢结构房屋按下表,其它可不考虑。顶部附加地震作用系数底部剪剪力法法应用用举例例例1：试用用底部部剪力力法计计算图图示框框架多多遇地地震时时的层层间剪剪力。。已知知结构构的基基本周周期T1=0.467s,抗震设设防烈烈度为为8度,Ⅱ类场地地,设计地地震分分组为为第二二组。。解：（1）计算算结构构等效效总重重力荷荷载代代表值值10.5m7.0m3.5m（2）计算算水平平地震震影响响系数数查表得得1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震

9

8

7

6地震影响烈度地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。10.5m7.0m3.5m（2）计算算水平平地震震影响响系数数地震特征周期分组的特征周期值（s）0.90

0.65

0.450.35第三组0.75

0.55

0.400.30第二组0.65

0.45

0.35

0.25第一组

Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ场地类别（3）计算算结构构总的的水平平地震震作用用标准准值例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值10.5m7.0m3.5m（2）计算水平地震影响系数（3）计算结构总的水平地震作用标准值（4）顶部部附加加水平平地震震作用用顶部附加地震作用系数（5）计算算各层层的水水平地地震作作用标标准值值例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值10.5m7.0m3.5m（2）计算水平地震影响系数（3）计算结构总的水平地震作用标准值（4）顶部附加水平地震作用（5）计算各层的水平地震作用标准值例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第二组。解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值10.5m7.0m3.5m（2）计算水平地震影响系数（3）计算结构总的水平地震作用标准值（4）顶部附加水平地震作用（5）计算各层的水平地震作用标准值（6）计算算各层层的层层间剪剪力振型分解反应谱法结果例2：六层层砖混混住宅宅楼，，建造造于基基本烈烈度为为8度区，，场地地为Ⅱ类，设设计地地震分分组为为第一一组，，根据据各层层楼板板、墙墙的尺尺寸等等得到到恒荷荷和各各楼面面活荷荷乘以以组合合值系系数，，得到到的各各层的的重力力荷载载代表表值为为G1=5399.7kN,G2=G3=G4=G5=5085kN,G6=3856.9kN。试用底底部剪剪力法法计算算各层层地震震剪力力标准准值。。G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6由于多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多，房屋的侧移刚度很大，因而其纵向和横向基本周期较短，一般均不超过0.25s。所以规范规定，对于多层砌体房屋，确定水平地震作用时采用。并且不考虑顶部附加水平地震作用。例2：基本本烈度度为8度，场场地为为Ⅱ类，设设计地地震分分组为为第一一组，，G1=5399.7kN,G2=G3=G4=G5=5085kN,G6=3856.9kN。计算各各层地地震剪剪力标标准值值。解：结构总总水平平地震震作用用标准准值G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G61.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震

9

8

7

6地震影响烈度地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6例2：基本烈度为8度，场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，G1=5399.7kN,G2=G3=G4=G5=5085kN,G6=3856.9kN。计算各层地震剪力标准值。解：结构总水平地震作用标准值各层水水平地地震剪剪力标标准值值各层水水平地地震作作用层Gi(kN)Hi(m)GiHi(kN.m)Fi(kN)Vi(kN)63856.917.4555085.014.7545085.012.0535085.09.3525085.06.6515399.72.95Σ

67320.921328.8233815.2547544.7561274.2575003.75306269.72884.5985.7805.3624.8444.4280.44025.1884.51870.22675.53300.33744.74025.129596.6例3：四四层层钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架结结构构，，建建造造于于基基本本烈烈度度为为8度区区，，场场地地为为Ⅱ类，，设设计计地地震震分分组组为为第第一一组组，，层层高高和和层层重重力力代代表表值值如如图图所所示示。。结结构构的的基基本本周周期期为为0.56s,试用用底底部部剪剪力力法法计计算算各各层层地地震震剪剪力力标标准准值值。。解：：结构构总总水水平平地地震震作作用用标标准准值值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.361.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震

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6地震影响烈度地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）地震特征周期分组的特征周期值（s）0.90

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0.25第一组

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Ⅱ

Ⅰ场地类别例3：四层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度为8度区，场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，层高和层重力代表值如图所示。结构的基本周期为0.56s,试用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。解：结构总水平地震作用标准值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.36例3：四层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度为8度区，场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，层高和层重力代表值如图所示。结构的基本周期为0.56s,试用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。解：结构总水平地震作用标准值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.36顶部部附附加加水水平平地地震震作作用用顶部附加地震作用系数例3：四层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度为8度区，场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，层高和层重力代表值如图所示。结构的基本周期为0.56s,试用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。解：结构总水平地震作用标准值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.36顶部附加水平地震作用各层层水水平平地地震震作作用用131.6238.9313.7359.319.7111.9107.374.845.6339.612008.311517.78024.94895.036445.914.4411.087.724.36831.61039.51039.51122.74033.34321Σ

Vi(kN)(kN)

Fi(kN)

GiHi(kN.m)

Hi(m)

Gi(kN)层各层层水水平平地地震震剪剪力力标标准准值值突出出屋屋面面附附属属结结构构地地震震内内力力的的调调整整震害害表表明明，，突突出出屋屋面面的的屋屋顶顶间间（（电电梯梯机机房房、、水水箱箱间间））、、女女儿儿墙墙、、烟烟囱囱等等，，它它们们的的震震害害比比下下面面的的主主体体结结构构严严重重。。原因是是由于于突出出屋面面的这这些结结构的的质量量和刚刚度突突然减减小，，地震震反应应随之之增大大。---鞭端效效应。。《抗震规规范》规定：：采用用底部部剪力力法时时，突突出屋屋面的的屋顶顶间、、女儿儿墙、、烟囱囱等的的地震震作用用效应应，宜宜乘以以增大大系数数3。此增增大部部分不不应向向下传传递，，但与与该突突出部部分相相连的的构件件应计计入。。对于长长周期期结构构，地地震地地面运运动速速度和和位移移可能能对结结构的的破坏坏具有有更大大的影影响。。为了了安全全，按按振型型分解解反应应谱法法和底底部剪剪力法法算得得的结结构层层间剪剪力应应符合合下式式要求求VEKi---第i层对应应与水水平地地震作作用标标准值值的楼楼层剪剪力；；Gj---第j层的重力力荷载载代表表值。。λ-----剪力系系数，，不应应小于于下表表数值值，对对竖向向不规规则结结构的薄薄弱层层，尚尚应乘乘以1.15的增大大系数数；类别7度8度9度扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构0.0160.0320.064基本周期大于5.0s的结构0.0120.0240.040基本周周期介介于3.5s和5s之间的的结构构，可可插入入取值值。高耸结结构和和高层层建筑筑竖向向地震震作用用的计计算公公式---结构总竖向地震作用标准值；---竖向、水平地震影响系数最大值。H1G1Hi---质点i的竖向地地震作用用标准值值。规范要求求：9度时，高高层建筑筑楼层的的竖向地地震作用用效应应应乘以1.5的增大系系数。§1.2.4荷载效应应的组合合设计要求竖向荷载风荷载水平地震作用竖向地震作用非抗震设计√√6~8度√√√9度√√√√设计中考考虑的荷荷载和地地震作用用表注：只有有建筑物物的高度度超过60m时，才同同时考虑虑风与地地震产生生的效应应。在高层建建筑结构构上作用用有竖向向荷载、、风荷载载；在抗抗震设计计中，还还有水平平地震作作用和竖竖向地震震作用。。在结构构计算时时，应考考虑各种种荷载的的不同作作用产生生的效应应。荷载效应应的组合合非抗震设设计时的的组合：：抗震设计计时的组组合：§1.2.5结构简化化计算原原则弹性工作作状态高层建筑筑结构应应考虑整整体共同同工作楼板在自自身平面面内的刚刚度为无无限大，，平面外外的刚度度可以不不考虑在计算中中应考虑虑墙与柱柱子轴向向变形的的影响弹性工作作状态假假定高层建筑筑结构的的内力和和位移计计算按弹弹性方法法进行计计算。在在非抗震震设计时时，在竖竖向荷载载和风荷荷载作用用下，结结构应保保持正常常使用状状态，结结构处于于弹性工工作阶段段；在抗抗震设计计时，结结构基本本处于弹弹性工作作状态，，此时结结构处于于不裂、、不坏的的弹性阶阶段。所所以，从从结构整整体来说说基本处处于弹性性工作状状态，按按弹性方方法进行行计算。。弹性计算，可可以利用叠加加原理，当有有多种荷载作作用时，应进进行作用效应应组合。某些情况下下可以考虑虑局部构件件的塑性变变形，（内内力重分布布），以及及罕遇地震震作用下的的弹塑性位位移（第二二阶段）计计算。现现行行规范对弹弹塑性位移移计算的处处理方法多多采用对弹弹性计算结结果进行调调整或修正正的方法来来解决。平面抗侧力力结构和刚刚性楼板假假定高层建筑结结构的组成成成分可以以分为两类类：一类是是由框架、、剪力墙和和筒体等竖竖向结构组组成的竖向向抗侧力结结构；另一一类是水平平放置的楼楼板。楼板板将竖向抗抗侧力结构构连为整体体。在满足足结构平面面布置的条条件下，在在水平荷载载作用下选选取计算简简图时，作作了两个基基本假定。。1、平面抗侧侧力结构假假定一片框架或或一片墙在在其自身平平面刚度很很大，可以以抵抗在本本身平面内内的侧向力力；而在平平面外的刚刚度很小，，可以忽略略，即垂直直于该平面面的方向不不能抵抗侧侧向力。因因此，整个个结构可以以划分成不不同方向的的平面抗侧侧力结构，，共同抵抗抗结构承受受的侧向水水平荷载。。2、刚性楼板板假定水平放置的的楼板，在在其自身平平面内刚度度很大，可可以视为刚刚度无限大大的平板；；楼板平面面外的刚度度很小，可可以忽略。。刚性楼板板将各平面面抗侧力结结构连接在在一起共同同承受侧向向水平荷载载。以图3－4所示结构为为例，结构构是由Y方向（通常常称为横向向）的6榀框架、2片墙和x方向（通常常称为纵向向）的三榀榀框架（每每片都有7跨，中间一一片中含两两段墙）通通过刚性楼楼板连接在在一起的。。在横向水水平荷载作作用下，只只考虑横向向框架起作作用，计算算简图如图图3——4（b）所示，是是8榀平面抗侧侧力结构的的综合；在在纵向水平平荷载作用用下，忽略略横向框架架作用，计计算简图如如图3——4（c）所示，是是3榀平面抗侧侧力结构的的综合。在此两条基基本假定下下，复杂高高层建筑结结构的计算算可大为简简化。在计算中应应考虑墙与与柱子轴向向变形的影影响在底层建筑筑结构分析析中，只考考虑弯矩项项，轴力项项和剪力项项很小，一一般不考虑虑。高层建筑结结构分析中中，对于简简化的手算算方法，除除考虑各杆杆的弯曲变变形外，对对于高宽比大于于4的结构，宜宜考虑柱和和墙的轴向向变形，剪剪力墙宜考考虑剪切变变形。采用用计算机进行行结构的分分析时，宜宜考虑各种种可能的影影响。在高层建筑筑结构分析析中，轴向向变形的影影响要考虑虑施工过程程分层施加加竖向荷载载这一因素。§1.2.6扭转效应的的简化计算算质量中心刚度中心扭转偏心距距结构的实际际变形框架结构设设计框架结构的的计算简图图竖向荷载作作用下的近近似计算水平荷载作作用下的反反弯点法水平荷载作作用下的D值法水平荷载作作用下位移移的近似计计算框架结构的的内力组合合框架梁的设设计框架柱的设设计框架节点的的设计框架结构的的计算简图图节点的简化化跨度、层高高、截面抗抗弯刚度框架梁的跨跨度即取柱柱子轴线之之间的距离离，当上下下层柱截面面尺寸变化化时，一般般以最小截截面的形心心来确定。。框架的层高高即为相应应的建筑层层高，而底底层柱的长长度则应从从基础顶面面算起。工程设计中中，假定梁梁的截面惯惯性矩沿轴轴线不变，，对现浇楼楼盖，中框框架I=2I0取边框架取取I=1.5I0；对装配整整体式楼盖盖，中框架架取I=1.5I0，边框架取取I=1.2I0。对装配式式楼盖，则则取I=I0。竖向荷载作作用下的近近似计算竖向荷载作作用下的内内力计算近近似采用分层层法；将作作用在某层层框架柱上的的竖向荷载载只对本楼楼层及与本层层相连的框框架柱产生生弯矩和剪力力。除底层以外外，其他各各层柱的线线刚度均承以以0.9的折减系数数；柱的弯矩传传递系数取取为1/3。4.1.2分层法计算算步骤（1）将框架分分层，各层层梁跨度及及柱高与原原结构相同同，假定柱柱远端为固固定端；（2）计算梁柱柱线刚度，，除底层外外，其余各各层柱线刚刚度乘以0.9倍的修正系系数；（以以消除将柱柱远端视为为固定端所所造成的影影响）；（3）计计算算和和确确定定梁梁柱柱弯弯矩矩分分配配系系数数µ和传传递递系系数数c。梁梁的的弯弯矩矩传传递递系系数数C=1/2，底底层层柱柱向向柱柱脚脚的的弯弯矩矩传传递递系系数数取取C=1/2，其其余余各各柱柱的的弯弯矩矩传传递递系系数数取取C＝1/3。（4）计计算算各各层层梁梁上上竖竖向向荷荷载载值值和和梁梁的的固固端端弯弯矩矩；；（5）按力矩矩分配法法进行各各刚架梁梁端弯矩矩的分配配和传递递；（6）将分层层计算得得到的、、但属于于同一层层柱的柱柱端弯矩矩进行叠叠加；（7）在各节节点内，，分配各各节点由由于叠加加弯矩所所造成的的不平衡衡弯矩。。4.1.3例题例题4－1：求图4－3所示框架架结构的的内力图图。已知均布布荷载q=2.8KN/m，框架梁线线刚度：：ib=EI/L=12.4×103KN-m,底层框框架柱柱线刚刚度：：ic=EI/h=13.83××103KN-m，其余各各层柱柱：ic=EI/h=17.48××103KN-m；梁跨度度L＝6.0m；2、3层高度度相等等h=3.0m；1层高度度h=3.6m。解：（（1）将三三层框框架按按图（（b）、(c)、(d)的形式式分解解成单单层框框架，，并将将除底底层之之外的的柱线线刚度度乘以以0.9的修正正系数数；（2）求梁梁柱相相对线线刚度度。将将各梁梁柱线线刚度度除以以梁的的线刚刚度，，使梁梁的相相对线线刚度度为1；柱的的相对对线刚刚度分分别为为：底层ic’=1.1、其余各层层ic’=1.3；（3）求节点弯弯矩分配系系数。以第三层A柱节点为例例，先求梁梁柱转动刚刚度S3，再求弯矩矩分配系数数μ3i：以此类推三三层B节点各梁柱柱弯矩分配配系数为：：其余各节点点弯矩分配配系数如图图所示；（4）求各梁端端弯矩。由由于各层梁梁上线荷载载相等，所所以各梁端端弯矩相等等；（5）进行各单单层框架弯弯矩分配三层分框架架弯矩分配配构件柱A32梁3ab梁3ba柱B32梁3bc梁3cb柱c32上脚上脚上脚分配系数0.570.430.30.40.30.430.57杆端弯矩-8.48.4-8.48.4分配弯矩4.783.612－3.612－4.78传递弯矩1.5931.806－1.806－1.593分配弯矩00弯矩小计4.781.593－4.7810.200－10.24.78－4.78－1.593图4－4例题1三层分框架架弯矩分配配计算图二层分框架架弯矩分配配构件柱A23柱A21梁2ab梁2ba柱B23柱B21梁2bC梁2cb柱c23柱c21近远近远近远近远近远近远分配系数0.340.340.320.240.260.260.240.320.340.34杆端弯矩-8.48.4-8.48.4