力学与结构-16混凝土多高层建筑结构

力学与结构_16混凝土多高层建筑结构第一页，共74页。

多高层建筑结构的特点和结构类型多高层建筑结构体系的总体布置原则多高层建筑结构的荷载框架结构的内力和位移计算多高层建筑结构抗震设计要点本章内容第二页，共74页。

教学要求：本章要求学生掌握多高层建筑结构的特点、总体布置原则、结构类型及适用范围；各种荷载的计算方法；抗震设计要点及构造措施。重点掌握底部剪力法。第三页，共74页。

本节重点介绍多高层建筑的概念、结构类型、特点、适用范围以及选型原则。随着社会生产力和现代科学技术的发展，在一定条件下出现了高层建筑。从20世纪90年代到21世纪初，我国高层建筑有了很大的发展，一批现代高层建筑以全新的面貌呈现在人们面前。由于高层建筑具有占地面积小、节约市政工程费用、节省拆迁费、改变城市面貌等优点，为了改善城市居民的居住条件，在大城市和某些中等城市中，多高层住宅发展十分迅速，主要用于住宅、旅馆以及办公楼等建筑。但是对于多少层数、多大高度的建筑才算高层建筑，目前世界各国尚没有统一划分标准和界限。我国《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3—2002)(简称《高规》)规定了高层建筑的范围即10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震设计的高层民用建筑结构(其适用的房屋最大高度和结构类型应符合规程的有关规定)。随着社会主义经济建设的迅速发展，全国各地高层建筑似雨后春笋般拔地而起，大大改变了我国一些大城市的面貌。同时人们不断地追求着建筑造型的新颖、建筑的多功能以及多用途，使得多高层建筑不再单一化，出现了很多体型复杂以及内部空间多变的多高层建筑，除矩形、一字形以外，还出现了“Z”、“Y”等复杂体型。多高层建筑结构的特点和结构类型第四页，共74页。

在我国内地具有代表性的高层建筑是：1976年在广州建成33层的白云宾馆，其中地下室1层，总高度为m，钢筋混凝土剪力墙结构，是20世纪70年代国内的最高建筑；1985年建成的深圳国际贸易中心大厦共53层，其中地下室3层，高m，钢筋混凝土筒中筒结构，这是我国20世纪80年代最高的建筑，如图16.1所示；1996年建成的深圳地王商业大厦共81层，高m，是当时全国最高的建筑，如图16.2所示；1998年建成的上海金茂大厦共88层，高m，是目前全国第一、亚洲第二、世界第三的摩天大楼，如图16.3所示。图16.1深圳国际贸易中心大厦多高层建筑结构的特点和结构类型第五页，共74页。图16.2深圳地王商业大厦多高层建筑结构的特点和结构类型第六页，共74页。图16.3上海金茂大厦多高层建筑结构的特点和结构类型

我国高层建筑的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型和功能愈来愈复杂，结构体系更加多样化，所有这些都显示我国多高层建筑结构设计和施工技术水平有了很大的提高。一、多高层建筑结构的特点

(1)从受力角度出发，多高层建筑结构的主要特点是：随着建筑层数的增高，建筑物承受的水平侧向荷载将逐渐成为结构设计的控制因素。一般结构通常同时承受垂直荷载、水平荷载(风荷载和地震作用)。在低层结构中，垂直荷载起控制作用，而水平荷载所产生的内力和位移都很小，一般可以忽略；第七页，共74页。在多高层结构中，水平荷载产生的内力和位移逐渐增大；随着建筑层数的增加，水平荷载的影响比垂直荷载的影响增加得快，因此在高层建筑中，风荷载和水平地震作用将成为控制因素。正确认识多高层建筑的这一特点，对设计好多高层建筑影响颇大，在高层建筑结构体系中，必须采用可靠的抗侧力结构体系来有效抵抗水平荷载的作用。

(2)高层建筑对变形要求高。高层建筑在水平荷载作用下将会产生较大的侧向位移，如这种位移过大，势必将影响结构的强度、稳定性和建筑的使用条件。因此，对于高层建筑的水平位移必须加以限制，使其具有足够的建筑刚度。

(3)从材料的应用及施工角度出发，多高层建筑结构宜选用轻质、高强的材料，并应采用更先进的施工技术和机具。

(4)从设计角度出发，多高层建筑结构设计除计算设计、构造设计外，应特别重视“概念设计”。因为对高层建筑而言，一些复杂部位或不确定因素的作用是无法通过计算分析来进行设计的，这就需要通过概念设计的方法来解决问题，即正确确定建筑结构方案、进行合理的结构布置、选择对抗震有利的地段、选用整体性较好的基础形式等。多高层建筑结构的特点和结构类型第八页，共74页。

在多高层建筑结构中，风荷载和水平地震作用所产生的侧向力成为其主要控制，因此多高层建筑结构设计的关键问题就是应设置合理形式的抗侧力构件及有效的抗侧力结构体系，使结构具有相应的刚度来抵抗侧向力。多高层建筑结构中基本的抗侧力单元是：框架、剪力墙、井筒、框筒及支撑。在确定高层建筑结构体系时应遵守以下原则：

(1)应具有明确的计算简图和合理的水平地震作用传递途径。

(2)应具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力。

(3)应具有必要的强度和刚度、良好的变形能力和能量吸收能力，结构体系的抗震能力表现在强度、刚度和延性恰当地匹配。

(4)具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。

(5)宜选用有利于抗风作用的高层建筑体型；即选用风压较小的建筑体型形状。

(6)高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应减少规格，符合建筑模数。高层建筑的建筑平面宜选用风压较小的形状，并考虑邻近建筑对其风压分布的影响。二、多高层建筑结构的结构类型多高层建筑结构的特点和结构类型第九页，共74页。(7)高层建筑结构的平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度L及结构平面外伸部分长度均不宜过长；竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收使竖向刚度突变以致在一些楼层形成变形集中而最终导致严重的震害。多层建筑结构多采用砌体结构或框架结构，高层结构常采用的结构类型有如下几种。

1.框架结构体系由承担荷载的梁、柱构件组成的称为框架结构体系。框架结构的优点：建筑平面布置灵活，可以形成较大的空间，平、立面布置设计灵活多变(如图16.4所示)。多高层建筑结构的特点和结构类型图16.4框架结构体系典型平面图第十页，共74页。多高层建筑结构的特点和结构类型

框架结构的缺点：框架结构的抗侧刚度较小，水平位移大，从而限制了框架结构的使用高度。同时高层框架结构在地震区，容易发生非结构构件的破坏。但可以选用重量轻且又能承受较大变形的隔墙材料，并通过合理的设计，使钢筋混凝土框架结构获得良好的延性，提高其抗震性能。在高度不大的高层建筑中，框架结构体系是一种较好的体系。在我国目前的情况下，框架结构以建造15层以下为宜。

2.剪力墙结构体系由钢筋混凝土墙体互相连接构成的用以承担重力荷载及抵抗水平荷载的结构称为剪力墙结构体系，剪力墙又称为抗震墙或结构墙，同时也作为围护及内部房间的分隔构件(如图16.5所示)。剪力墙结构的优点：现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好、施工速度快、抗侧刚度大，在水平荷载下侧向变形小，承载力容易满足，适于建造较高的建筑，具有良好的抗震性能，用钢量较省。与框架结构体系相比，施工相对简便与快速。剪力墙结构的缺点：由于剪力墙间距较小，不能形成较大的空间，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求，较适用于建造12～30层的高层住宅或高层公寓等。此外，结构自重较大，且抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。第十一页，共74页。

3.框架-剪力墙结构在框架结构体系中的一定位置，设置一定数量的剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，共同抵抗水平荷载，称为框架-剪力墙结构体系。他使得框架和剪力墙这两种结构可互相取长补短，既能提供较大较灵活布置的建筑空间，又具有良好的抗震性能，因此此种结构体系已得到广泛应用(如图16.6所示)。框架-剪力墙结构体系的优点：综合了框架结构和剪力墙结构的优点，其刚度和承载力比框架结构都大大提高，减小了结构在地震作用下的层间变形，使此种结构形式可用于较高(10～20层)的高层建筑。图16.5剪力墙结构平面布置多高层建筑结构的特点和结构类型图16.6框架-剪力墙结构平面布置第十二页，共74页。

由于剪力墙承担了大部分水平力，是主要的抗侧力单元，因此在剪力墙的布置时，应注意对称、周边、均匀、分散及上下贯通、水平对齐的原则。过多增加剪力墙的数量是不经济的，因此，在一般工程中，以满足位移限制作为设置剪力墙数量的依据。

4.筒体结构由剪力墙组成的封闭墙体(允许开洞)称为筒体。基本形式有三种：框筒、筒中筒及成束筒(如图16.7所示)。解得图16.7筒体结构的多种形式多高层建筑结构的特点和结构类型第十三页，共74页。

筒体结构的优点：筒体结构具有空间受力的性能，因此比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力以及很好的抗扭刚度。当建筑物的层数多、高度大、抗震设防烈度高时，采用前几种结构体系往往难以满足要求，此时就可以采用筒体结构体系。

5.新型材料和结构体系随着高层建筑的迅速发展，层数越来越高，结构体系越来越新颖，建筑造型越来越丰富多样，因此有限的结构体系已经不能适应新的要求。为了满足当今高层建筑的要求，必须要求设计者在材料和结构体系上不断地创新。

1)建筑结构“轻型化”目前我国高层建筑采用的普通钢筋混凝土材料总的来讲自重偏大，因此减轻建筑物的自重是非常有必要的。减轻自重有利于减小构件截面，节约建筑材料；有利于减小基础投资；有利于改善结构抗震性能等。我们除了可以通过选用合理的楼盖形式、尽量减轻墙体的重量等措施外，还可以对承重构件采用轻质高强的结构材料。如钢材、轻骨料混凝土以及高强混凝土等。

2)柱网、开间扩大化为了使高层建筑能充分利用建筑空间、降低造价，我们应从建筑和结构两个方面着手扩大空间利用率。不但从建筑上布置大柱网，而且从结构功能出发，尽量满足大空间的要求。当然，柱网、开间的尺寸并不是越大越好，而是以满足建筑使用功能为度，并同时以满足结构承载力与侧移控制为原则。多高层建筑结构的特点和结构类型第十四页，共74页。3)结构转换层集吃、住、办公、娱乐、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，已经成为现代高层建筑的一大趋势。其结构特点是：下层部分是大柱网，而较小柱网多设于中、上层部分。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地，要求不同的结构形式之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为“转换层”的结构型式，来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架-剪力墙等结构体系中。

4)结构体系巨型化当前无论国内、国外，高层建筑的高度大幅度增长，趋势是越来越高，面对这种情况，一般传统的三种结构体系框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系已经难以满足要求，需要能适应超高、更加经济有效的抗风、抗震结构体系。近年来，为适应发展需要，在一些超高层建筑工程实践中，已成功应用了一些新型的结构体系，如巨型框架结构体系、巨型支撑结构体系等，根据其主要特点，可归结为“结构巨型化”。

5)型钢混凝土的应用型钢混凝土结构又称钢骨混凝土结构。它是指梁、柱、墙等杆件和构件以型钢为骨架，外包钢筋混凝土所形成的组合结构。在这种结构体系中，钢筋混凝土与型钢形成整体，共同受力；而包裹在型钢外面的钢筋混凝土，不仅在刚度和强度上发挥作用，且可以取代型钢外涂的防锈和防火材料，使材料更耐久(如图16.8所示)。多高层建筑结构的特点和结构类型第十五页，共74页。

随着我国钢产量迅速增加，高层建筑层数增多，高度加大，要求更为复杂，加之型钢混凝土截面小、重量轻、抗震性能好，因而已从局部应用发展到在多个楼层，甚至整座建筑的主要结构均采用型钢混凝土。对于型钢混凝土结构，可供选择的结构体系更加广泛。凡是适用于全钢结构和混凝土与钢的混合结构的各种结构体系，均可采用型钢混凝土结构。图16.8型钢混凝土梁断面图多高层建筑结构的特点和结构类型第十六页，共74页。多高层建筑结构体系的总体布置原则

本节重点介绍多高层建筑结构总体布置的原则和减少侧移的措施。

在进行高层结构设计时，应注重概念设计的重要性，宜采用规则的结构，不应采用严重不规则的结构。

所谓规则结构一般指：体型(平面和立面)规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀、无突变。

《高规》中对高层建筑的结构体系做了如下要求：

(1)结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

(2)宜具有多道抗震防线。除此之外，高层建筑结构体系还应注意以下方面。

1.结构平面形状平面布置简单、规则、对齐、对称，宜采用方形、矩形、圆形、Y形等有利于抵抗水平荷载的建筑平面。尤其对于有抗震要求的结构，其平面应力求简单，对于复杂、不规则、不对称的结构会难于计算和处理，在拐角处往往是应力比较集中的部位，因此平面布置不宜采用角部重叠的平面图形或腰形平面图形。且平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大(如图16.9所示)，其值应满足表16-1的要求。第十七页，共74页。图16.9建筑平面表16-1L、l的限值多高层建筑结构体系的总体布置原则第十八页，共74页。

综上所述，无论是哪一种平面，都应尽量用规则、简单、对称的形状，尽量减少复杂受力和扭转受力。

2.结构竖向布置沿结构竖向布置时应注意结构的刚度和质量分布均匀，不要发生过大的突变。尽量避免夹层、错层和抽柱(墙)等现象，否则对结构的受力极为不利。对有抗震设防要求的高层建筑，竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，变化均匀。无论采用何种结构体系，结构的平面和竖向布置都应使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；对可能出现的薄弱部位，在设计中应采取有效措施，增强其抗震能力；宜具有多道防线，避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受水平风荷载、地震作用和重力荷载的能力。

3.控制结构高宽比和最大适用高度高层建筑的高宽比(H/B)不宜超过表16-2(a)、表16-2(b)的限值，其中指建筑物地面到檐口高度，为建筑物平面的短方向总宽。控制高宽比的目的是控制结构刚度及侧向位移。多高层建筑结构体系的总体布置原则第十九页，共74页。多高层建筑结构体系的总体布置原则表16-2(a)A级高度高层建筑结构高宽比限值表16-2(b)B级高度高层建筑结构高宽比限值第二十页，共74页。《高规》还给出了各类现浇钢筋混凝土结构的最大适用高度和抗震墙的最大间距。

4.减少偏心结构的刚心、质心尽可能地和水平外力合力的作用点重合，减少偏心，否则应考虑其扭转不利影响，有时甚至要付出很高的代价。

5.变形缝的合理设置及构造对于一般的多层结构，考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结构的不利，常采用沉降缝、伸缩缝和防震缝将房屋分成若干独立的部分。对于高层建筑结构，应尽量不设或少设缝，目前的趋势是避免设缝，从总体布置上或构造上采取一些相应的措施来减少沉降、温度收缩和体型复杂引起的问题。如优先采用平面布置简单、长度不大的结构；体型复杂时，可以采取加强结构整体性的措施(加强连接板处楼板配筋，避免在连接部位的楼板内开洞等)。

(1)当必须设缝时，其伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝宽度的要求。《高规》规定，高层建筑混凝土结构，当必须设置防震缝时，其最小宽度应符合下列要求：①框架房屋，当高度不超过15m时可采用70mm；当超过15m时，抗震设防烈度为6、7、8度和9度时相应增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。多高层建筑结构体系的总体布置原则第二十一页，共74页。②框架-剪力墙房屋的防震缝宽度可按第一款最后数值的70%，剪力墙房屋的防震缝宽可按第一款最后数值的50%，同时均不宜小于70mm。③防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度按不利的体系考虑，并按较低高度计算缝宽。④防震缝应沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝，但在防震缝处应加强构造和连接。

(2)在抗震设计时，高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则，这时可不设防震缝。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。为以下情况时宜设防震缝(如图16.10所示)：①平面各项尺寸超过表16-1的限值而无加强措施者。②房屋有较大错层者，且楼面高差较大处。③房屋各部分结构的刚度、高度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施者。图16.10防震缝多高层建筑结构体系的总体布置原则第二十二页，共74页。多高层建筑结构的荷载

本节重点介绍恒载、楼面活载、风载、水平地震作用的选用原则和计算方法。多高层建筑上的荷载作用，主要有竖向荷载、水平荷载；竖向荷载包括永久荷载和可变荷载等，水平荷载包括风荷载和地震作用等。

(1)永久荷载：结构自重，包括结构的楼面板自重、梁、柱自重、剪力墙自重；楼地面粉刷、吊顶自重、屋面找坡、防水、保温层自重以及填充墙、门窗自重。可根据构件尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)采用。

(2)可变荷载：包括人员、家具、设备等各类使用荷载。我国规范给出了适合我国国情的各类使用性质的楼屋盖使用活荷载的标准值。根据大量的工程统计，采用普通轻质填充墙的各类钢筋混凝土民用高层建筑的总重量按总建筑面积平均计算，其范围大致如下：框架结构(0.9～1.2)t/m2，框剪结构(1.1～1.4)t/m2，框筒结构(1.3～1.5)t/m2，剪力墙结构(1.4～1.7)t/m2。

(3)风荷载：其大小主要与所处地区、风速、气流密度、建筑物的高度、形状以及地面粗糙度等有关。在高层建筑中风是主要荷载，应予以重视。

(4)地震作用：设计时主要考虑水平地震作用，按《建筑抗震设计规范》简称《规范》，有时要考虑竖向地震作用。第二十三页，共74页。

永久荷载和可变荷载统称为重力荷载，是多高层建筑所承受的长期发生作用的基本荷载，它直接关系到建筑物重量、刚度、结构截面尺寸、地基基础、地震作用及建筑物安全度。在设计时，应尽量采用轻质、高强、隔声、防火性能好的建筑材料以减轻建筑物的自重。一、风荷载

1.风荷载的标准值垂直作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值可按下式决定：多高层建筑结构的荷载(16-1)式中，W0——基本风压值，单位（KN/m2）；

——高度处的风压高度变化系数；

——风载体型系数；

——高度处的风振系数。1)基本风压基本风压是指以该地空旷平坦地面以上10m高度处统计所得在规定重现期内10min平均最大风速()为基本风速，由基本风速计算得出基本风压。《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)给出了中国全国各地基本风压分布图。可按此图查取，但不得小于。

2)风压高度变化系数一般风速大小与高度有关，随着高度的增加，风速受地面影响较小，风速逐渐加大，风压值增加。风速还与地面粗糙度、风的阻力等因素有关。第二十四页，共74页。《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)把地面粗糙度分为四类。

A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；

C类：指有密集建筑物的大城市市区；

D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。表16-3给出了各种情况下的风压高度变化系数。

3)风载体型系数风载体型系数是指实际风压与平均风压的比值，反映作用于建筑物表面的风压分布规律。其大小主要与建筑物的体型、尺寸等几何性质有关，高层建筑的体型变化大且复杂，一般都通过实测或风洞模拟试验得到。在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风载体型系数计算。各类高层建筑物平面体型的整体风载体型系数见表16-4。多高层建筑结构的荷载第二十五页，共74页。表16-3风压高度变化系数多高层建筑结构的荷载离地面或海平面高度/m地面粗糙度类别ABCD510152030405060708090100150200250300350400≥4501.171.181.521.631.801.922.032.122.202.272.342.402.642.832.993.123.123.123.121.001.001.141.251.421.561.671.771.861.952.022.092.382.612.802.973.123.123.120.740.740.740.841.001.131.251.351.451.541.621.702.032.302.542.752.943.123.120.620.620.620.620.620.730.840.931.021.111.191.271.611.922.192.452.682.913.12第二十六页，共74页。多高层建筑结构的荷载表16-4风载体型系数第二十七页，共74页。4)风振系数《高层规程》规定，风振系数可按下式计算：表16-5结构振型参与系数多高层建筑结构的荷载(16-2)式中，——高度处的风压高度变化系数；

——结构振型参与系数，可由结构动力学计算得出，可查表16-5得到；

——风压脉动增大系数，按表16-6采用；

——风压脉动影响系数，按表16-7采用。第二十八页，共74页。表16-6风压脉动增大系数多高层建筑结构的荷载6-7高层建筑的风压脉动影响系数第二十九页，共74页。多高层建筑结构的荷载H/B粗糙度类别房屋总高度H/m30501001502002503003503.0ABCD0.530.510.480.430.510.500.490.460.490.490.490.490.450.450.480.490.420.430.460.480.380.400.430.460.380.400.430.460.360.380.410.455.0ABCD0.520.500.470.430.530.530.500.480.510.520.520.520.490.500.520.530.460.480.500.530.440.450.480.520.420.440.470.510.390.420.450.508.0ABCD0.530.510.480.430.540.530.510.480.530.540.540.540.510.520.530.530.480.500.520.550.460.490.520.550.430.460.500.510.420.440.480.53

2.总风荷载计算总风荷载，是建筑物各表面承受风力的合力，沿建筑物高度变化的线荷载。迎风面积取垂直于风向的最大投影面积，z高度处的总风荷载标准值可按下式计算：第三十页，共74页。多高层建筑结构的荷载(16-3)式中，n——建筑物外围表面数，每一个平面作为一个表面；

——各个表面的宽度；

——各个表面的平均风载体型系数；

——各个表面法线与风作用方向的夹角。计算时，应注意区别是风压力还是风吸力，以便作矢量相加。各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点。二、地震作用地震作用是多高层建筑结构要承受的一种重要作用。地震时由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生强迫振动。它的大小量级取决于地面振动的强烈程度即地震基本烈度、建筑物所在场地类别(由场地土剪切波速和覆盖层厚度确定)、建筑物场地与震中距离的远近(设计分组)，以及建筑结构自身的质量、周期、振型、阻尼等动力特性。由于它是间接施加在结构上，故称为地震作用而不称为荷载，结构的地震反应包括速度、加速度和位移反应。水平传播的地震波使结构产生水平振动，竖向传播的地震波使房屋产生竖向振动，设计中主要考虑水平地震作用。第三十一页，共74页。

建筑抗震设计的计算方法主要采用两种。一种是反应谱法，这种方法应用普遍，适合于大多数建筑。反应谱法又分为底部剪力法和振型分解反应普法。另一种方法是时程分析法，属于直接动力法。这种方法适用于特别重要、特别不规则的建筑及超高层建筑。高层建筑应根据不同情况，分别采用不同的地震作用计算方法。

1.抗震设计的基本要求

1)抗震设防烈度基本烈度是指该地区在未来50年设计基准期内一般场地条件下可能遭遇超越概率约为10%的地震烈度。抗震设防烈度是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下可采用基本烈度。《规范》给出了中国各地主要城镇抗震设防烈度及其对应的设计基本地震加速度值和设计地震分组。

2)建筑抗震设防分类和设防标准

(1)《规范》规定建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲乙丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。多高层建筑结构的荷载第三十二页，共74页。多高层建筑结构的荷载(2)《规范》规定了上述四类建筑的抗震设防标准应符合下列要求：甲类建筑地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定。抗震措施：当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。乙类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求。抗震措施：当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。丙类建筑地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。丁类建筑地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求。抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。抗震设防烈度为6度时，除有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算，但要采取相应的抗震构造措施。第三十三页，共74页。3)抗震设防目标

《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规定了三水准的建筑抗震设防目标。一般情况下，遭遇第一水准烈度(众值烈度，低于该地区抗震设防烈度)时，即小震时，建筑物处于正常使用状态，建筑一般不损坏。从结构抗震分析角度，可以视为弹性体系，采用弹性反应谱进行弹性分析。遭遇第二水准烈度(基本烈度)时，即中震时，结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围，经修理后仍可使用。遭遇第三水准烈度(预估的罕遇地震)时，即大震时，结构有较大的非弹性变形，但应控制在规定的范围内以免倒塌。归纳起来就是，“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

4)二阶段的设计方法采用二阶段设计实现上述三个水准的设防目标。第一阶段设计是弹性阶段计算。除了在确定结构方案和结构布置时应考虑抗震要求外，还要按设防烈度相应的多遇地震(小震)进行结构分析和地震内力计算及弹性位移计算，用极限状态方法设计截面配筋，并按延件要求采取相应的抗震措施，使之具有第二水准的变形能力，从而实现“小震不坏”和“中震可修”的目标。第二阶段是弹塑性验算阶段。对抗震要求较高的建筑结构(如甲类建筑)，要用罕遇地震作用计算易损部位(薄弱层)的弹塑性侧移变形。如果层间变形不超过允许值，应采取措施提高薄弱层的承载能力，增加变形能力，加强抗震构造措施；若变形超过允许值，应重新设计(修改第一阶段设计)，使薄弱层的弹塑性位移不超过允许位移，满足“大震不倒”的要求。多高层建筑结构的荷载第三十四页，共74页。多高层建筑结构的荷载

抗震设计除应重视抗震计算及抗震构造外，还应体现概念设计的重要性。由于地震是随机事件对，于建筑结构设计时，有一些在计算和规范中都难以作出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析、作出判断，并结合抗震计算、构造设计，达到抗震设防目标的要求。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，概念设计是从以往工程结构的震害、抗震理论和设计经验总结出来的，主要包括：场地的选择、建筑的平立面布置、结构选型和结构布置、增大延性、设置多道抗震防线和确保结构的整体性等。

2.地震作用的计算原则多高层建筑结构应按下列原则考虑地震作用：

(1)一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。

(2)有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

(3)质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

(4)设防烈度为8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。第三十五页，共74页。

计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数应按表16-8采用。表16-8组合值系数多高层建筑结构的荷载可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不计入可变荷载种类组合值系数按实际情况计算的楼面活荷载1.0按等效均布荷载计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.5吊车悬吊物重力硬钩吊车0.3软钩吊车不计入第三十六页，共74页。3.水平地震作用的计算方法

1)加速度反应谱

《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)给出了设计用的地震影响系数曲线，它是由强震地面运动加速度反应谱平均化、标准化整理后得出。如图16.11所示。图16.11地震影响系数曲线多高层建筑结构的荷载

图中，α——水平地震影响系数；αmax——水平地震影响系数最大值，见表16-9所示；T——结构自振周期；Tg——场地特征周期，见表16-10所示；η1——直线下降段的下降斜率调整系数；η2——阻尼调整系数；γ——衰减指数。第三十七页，共74页。

多高层建筑结构的荷载表16-9水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震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16-10场地特征周期(S)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第三十八页，共74页。

多高层建筑结构的荷载直线下降段的下降斜率调整系数η1按下式确定：(16-4)若计算得到的η1小于0时，应取0。阻尼调整系数η2按下式确定：(16-5)若计算得到的η2小于0.55时，应取0.55。下降段的衰减指数γ按下式确定：(16-6)

式中，——阻尼比。

2)底部剪力法计算水平地震作用对多高层建筑中，高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算水平地震作用，其计算结果安全可靠。采用底部剪力法时，每一楼层可各取为一个质体，结构的水平地震作用标准值的计算简图如图16.12所示。并应按下列公式确定：第三十九页，共74页。

多高层建筑结构的荷载式中，——结构总水平地震作用标准值；

——相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，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；对于钢筋混凝土结构，(16-7)(16-8)(16-9)图16.12结构水平地震作用计算简图第四十页，共74页。

多高层建筑结构的荷载Geq——结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%，即；

Fi——质点的水平地震作用标准值，沿高度呈倒三角形直线分布；Gi、Gj——分别为集中于质点、的重力荷载代表值；Hi、Hj——分别为质点、的计算高度；

δn——顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表16-11采用，多层内框架砖房可采用0.2，其他房屋可采用0.0；

ΔFn——顶部附加水平地震作用。表16-11顶部附加地震作用系数

结构基本自振周期T1可以采用适合于手算的近似计算方法求得。下面介绍一些常用的近似计算方法：①顶点位移法。对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构，其基本自振周期可按下式计算：第四十一页，共74页。

多高层建筑结构的荷载(16-10)式中，T1——结构的基本自振周期，单位为s；

ΔT——计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即把集中在各层楼面处的重力荷载代表值看作为作用于层楼面的假想水平荷载，按弹性刚度计算得到的结构顶点位移，单位为m；

α0——考虑填充墙后基本周期的折减系数。框架结构取α0=0.6-0.7，框架-剪力墙结构取α0=0.7-0.8，剪力墙结构取α0=1.0。②经验公式。高层钢筋混凝土剪力墙结构，高度为20m～50m，剪力墙间距为3m～6m的住宅、旅馆等类建筑：当横墙间距较密时：第四十二页，共74页。

多高层建筑结构的荷载

当横墙间距较疏时：

式中，n——建筑物层数；

H——建筑物总高度；

B——建筑物总宽度。钢筋混凝土框架、框架-剪力墙结构

(16-11a)(16-11b)(16-12a)(16-12b)(16-13)(16-14a)(16-14b)第四十三页，共74页。

多高层建筑结构的荷载3)注意事项采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计入；采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一个质点。结构的楼层水平地震剪力应按下列原则分配：现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配；木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配；普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等中性楼、屋盖的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。

4.截面抗震验算

(1)结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合应按下式计算:(16-15)

式中，S——结构构件内力组合的设计值，如组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；

γG——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；vEh、γEv——分别为水平、竖向地震作用分项系数，应按表16-12采用；

γW——风荷载分项系数，应采用1.4；

SGE——重力荷载代表值的效应，有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应；第四十四页，共74页。

SEhK——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；SEVK——竖向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；SWK——风荷载标准值的效应；ФW——风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2。表16-12地震作用分项系数多高层建筑结构的荷载(2)结构构件的截面抗震验算应采用下列设计表达式:(16-16)式中，S——结构构件的内力组合设计值；

γKE——承载力抗震调整系数，除另有规定外应按表16-13采用；

R——结构构件承载力设计值。第四十五页，共74页。

多高层建筑结构的荷载表16-13承载力抗震调整系数

5.抗震变形验算

1)多遇地震作用下的抗震变形验算表16-14所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内的弹性层间位移应符合下式要求：(16-17)第四十六页，共74页。

多高层建筑结构的荷载表16-14弹性层间位移角限值

式中，Δμe——多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移。计算时除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形；应计入扭转变形；各作用分项系数均应采用1.0；钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度；

[θe]——弹性层间位移角限值，按《高规》相关规定取用；

h——计算楼层层高。

2)罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算下列结构应进行弹塑性变形验算：①设防烈度为8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；②7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；③高度大于150m的钢结构；④甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；⑤采用隔震和消能减震设计的结构。结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移的应符合下式为：第四十七页，共74页。

多高层建筑结构的荷载(16-18)式中，ηP——弹塑性位移增大系数，按规范采用。结构薄弱层弹塑性层间位移应符合下式要求：(16-19)式中，[θP]——弹塑性层间位移角限值，按《高规》相关规定取用。

6.抗震等级和措施结构在进行了多遇地震(小震)作用下的承载力及弹性变形验算，以及罕遇地震作用下的弹塑性变形验算后，还要根据抗震等级采取相应的抗震构造措施。高层建筑设计时，要求结构应具有良好的延性性能。即在设防烈度(中震)下，允许某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，结构进入弹塑性阶段，通过结构塑性变形来耗散地震能量而保持结构的承载力，这种性能称为延性，延性愈好结构愈不易坏。而影响延性的重要因素之一，就是采取一系列抗震措施。抗震措施分为四个等级，称为抗震等级。钢筋混凝土高层建筑结构的抗震设计应根据设防烈度、结构类型和房屋高度选取结构抗震等级，并应采取相应的计算和构造措施。第四十八页，共74页。

框架结构的内力和位移计算

作用在框架上的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两类。竖向荷载包括；结构自重、使用活荷载、雪荷载、屋面积灰荷载和施工检修荷载等；水平荷载包括风荷载及水平地震作用等。本节着重介绍框架内力简化的近似计算方法：竖向荷载作用时的分层法，水平荷载作用时的反弯点法。一、基本假定和计算简图

框架结构是一个高次超静定的空间结构体系，由框架等竖向结构组成竖向抗侧力结构；同时水平放置的楼板又将竖向抗侧力结构连为整体，是一个复杂的空间结构。要对其进行内力和位移计算，就必须进行计算模型的简化，引入计算假定，得到合理的计算图形。

1.基本假定

(1)框架计算简图的主要尺寸以框架的梁柱截面几何轴线来确定。

(2)对于不等跨框架，当各跨跨度相差不大于10%时可简化为等跨框架，跨度取原框架各跨跨度的平均值。计算时，如何正确选取截面惯性矩也是一个重要的问题。对框架横梁，应要考虑楼板对其的影响，因此横梁惯性矩的确定是根据框架结构施工方式的不同而做了以下的规定：第四十九页，共74页。

框架结构的内力和位移计算①现浇整体式框架结构：梁和楼板整体相连而构成T形截面，框架横梁的实际刚度要比矩形截面的刚度大，对于中间框架取I=2I0，边框架的横梁取I=1.5I0，I0指不包括两边翼缘在内的矩形截面梁的截面惯性矩。②装配式框架结构：由于梁板之间无整体连接，故不考虑板对梁刚度的影响，因此取I=I0。③装配整体式框架结构：板与叠合梁之间有后浇混凝土连成整体，对框架横梁刚度有一定程度的提高，故在计算中对梁刚度予以适当提高，一般对中间框架横梁取I=1.5I0，对边框架横梁取I=1.2I0。柱的刚度取值，按其实际截面确定。

2.计算简图框架结构是由多榀框架单元通过各种联系连接成为一个空间整体的。当一榀框架上受了外荷载的作用，与之相联系的其他框架也会分担直接受荷框架上的一部分荷载。但是对于框架结构是以承受竖向荷载为主，因此这种“空间工作效应”较小。因此，为了简化计算，我们在设计时，可以不考虑各榀框架间的空间工作，忽略结构纵向和横向之间的联系，忽略各构件的抗扭作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算，并可分别从横向和纵向的各榀框架中选出一榀或几榀具有代表性的框架作为计算单元来进行内力分析，作用于各计算单元上的荷载按该单元的负荷面积确定，如图16.13所示。第五十页，共74页。

框架结构的内力和位移计算图16.13框架结构计算简图第五十一页，共74页。

框架结构的内力和位移计算二、多层多跨框架在竖向荷载作用下的近似计算—分层计算法

1.基本假定

(1)多层多跨框架在竖向荷载作用下，侧向位移忽略不计。

(2)每层梁的竖向荷载对其他各层杆件内力的影响不大，因此，可将多层框架分解成一层一层的单层框架，分别计算。

2.分层法计算时，应注意以下几点

(1)在分层计算时，假定上下柱的远端为固定端，而实际上是弹性支承。故在计算中除底层柱以外其他层各柱的刚度应乘以折减系数0.9，以减少误差。

(2)分层计算时，柱支座处的柱端弯矩为横梁处的柱端弯矩的1/3；对底层柱支座为完全固定，其弯矩为横梁处柱端弯矩的1/2。

(3)横梁的实际弯矩即为分层计算所得的弯矩；柱同属于上下两层，所以柱的实际弯矩为将上下两相邻简单框架柱的弯矩叠加起来。

(4)在节点处，最后算得的弯矩之和常不等于零，欲进一步修正，可再进行一次弯矩分配。三、多层多跨框架在水平荷载作用下的近似计算——反弯点法第五十二页，共74页。

框架结构的内力和位移计算

计算框架水平荷载的内力计算方法有两个，反弯点法和D值法。本节重点介绍反弯点法的计算过程。框架所受的水平荷载主要是风力和地震力，它们都可以化成作用在框架楼层节点上的水平集中力，如图16.14所示。图16.14水平荷载作用下框架的变形和弯矩图

多层多跨框架在节点水平荷载作用下的弯矩图均为直线，每柱各有一零弯矩点，称反弯点，但位置不一定相同。如果能求出每根柱的剪力及反弯点的位置，则柱和梁的弯矩都可以求出，反弯点法计算水平荷载内力的主要工作包括两个方面：①将每层以上的水平荷载(层间剪力)按某一比例分配给该层的各柱，求出各柱的剪力；②确定反弯点高度。第五十三页，共74页。

框架结构的内力和位移计算1.基本假定为了简化计算，可作如下假定：

(1)不考虑杆件轴向变形的影响，则上部同一层的各结点水平位移相等。

(2)上部各结点有转角，固定柱脚处，线位移和角位移为零。

2.柱的侧移刚度两端无转角但有水平位移时，柱的剪力与水平位移的关系为： (16-20)由《结构力学》杆件转角位移方程求得柱的侧移刚度d为：(16-21)(16-22)式中，V——柱剪力；

δ——柱层间位移；

h——层高；

EI——柱抗弯刚度；

iC——柱线刚度；

d——柱的侧移刚度，其物理意义是：柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力。第五十四页，共74页。

框架结构的内力和位移计算

3.反弯点高度反弯点高度指反弯点至柱下端的距离。根据假定可知，对于上层各柱，当梁柱线刚度之比超过3时，柱端的转角很小，反弯点接近中点，可假定它就在中点；对于底层柱，由于底端固定而上端有转角，反弯点向上移，通常假定反弯点在距底端2h/3处。

4.柱剪力计算以图16.15所示的顶层为例，从顶层各柱的反弯点处切开，取上部分为隔离体(如图16.15所示)，根据力学平衡条件得：图16.15顶层隔离体第五十五页，共74页。

框架结构的内力和位移计算(16-23)设顶层层间剪力为由于各层柱柱端水平位移相等，则而 (16-24)(16-25)(16-26c)(16-26b)(16-26a)将上式代入式(16-23)中，得：(16-27)(16-28a)(16-28b)(16-28c)第五十六页，共74页。

框架结构的内力和位移计算

从以上分析可以得出，任意第i层层间剪力，等于该层以上水平力之和。而每一根柱分配到的剪力与该柱侧移刚度成正比，各柱剪力为：(16-29)式中，——第i层第j柱承受的剪力；

——第i层第j柱的侧移刚度；

——第i层各柱侧移刚度之和，即层间侧移刚度；

——第i层层间剪力。

5.柱端弯矩根据各柱分配到的剪力及反弯点位置，可计算柱端弯矩。上层柱，上下端弯矩相等： (16-30)第五十七页，共74页。

框架结构的内力和位移计算底层柱，上端弯矩：下端弯矩：(16-31a)(16-31b)6.梁端弯矩根据结点平衡，可得到梁端弯矩(如图16.16所示)。图16.16结点平衡图边柱：(16-32a)中柱结点：(16-32b)(16-32c)第五十八页，共74页。

框架结构的内力和位移计算式中，ib左——左边梁的线刚度；

ib右——右边梁的线刚度。再进一步，可以根据梁的平衡，求出梁的剪力；由梁的剪力，根据结点平衡，可求出柱的轴力。四、框架在水平荷载作用下的侧移近似计算框架结构的侧向位移主要由水平荷载引起，故一般仅进行水平荷载下的侧移计算。框架结构在水平荷载作用下的变形由两部分组成：即总体剪切变形(如图16.17(a)所示)和总体弯曲变形(如图16.17(b)所示)。总体剪切变形是由梁、柱弯曲变形所引起的框架变形，它是由层间剪力引起的，其侧移曲线与悬臂梁的剪切变形曲线相似，故称为总体剪切变形；总体弯曲变形是由框架柱中轴力引起的柱伸长或压缩所导致的框架变形，它与悬臂梁的弯曲变形规律一致，故称为总体弯曲变形。第五十九页，共74页。

框架结构的内力和位移计算图16.17框架结构在水平荷载下的侧向位移1.由梁柱弯曲变形引起的侧移顶点侧移计算公式为：(16-33)第六十页，共74页。

框架结构的内力和位移计算式中，V0——

沿全部水平荷载总和；

h——层高；

H——框架总高度；

——框架底层各柱线刚度总和；

——框架底层各梁线刚度总和；

——S、g的函数，其中也可查阅有关图表。

2.由柱轴向变形引起的侧移顶点侧移计算公式为：(16-34)式中，V0——基底剪力，即水平荷载的总和；

Fn——侧移系数，与荷载形式有关，可查阅相关资料。

A底——底层柱截面面积；

B——房屋宽度；

E——柱材料弹性模量；

H——房屋总高度。第六十一页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点

本节重点介绍混凝土框架结构、剪力墙结构、框-剪结构、筒体结构抗震设计要点。一、多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计的计算要点重点介绍有关框架结构在抗震设计时的一般规定及计算要点。

1.一般规定框架结构的抗震性能受许多因素的影响，而且十分敏感。为了使框架结构具有良好的抗震性能，就应在早期方案设计阶段就给予足够的重视。因此必须考虑结构体型、规则性、整体性和质量分布等问题，同时还应对结构承载力、刚度和非弹性延性变形能力从地震反应角度做出比较正确的评价，使结构体系具有一定的延性。要求框架结构有一定的延性就必须保证框架梁、柱有足够大的延性。而梁、柱的延性是以其控制截面塑性铰的转动能力来度量的。因此，应合理控制结构破坏机制及破坏历程，使结构具有良好的塑性内力重分布能力，合理设计节点区及各个部分连接和锚固，避免各种形式的脆性破坏。在抗震设计时应遵循下述设计基本原则：第六十二页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点(1)强柱弱梁：较合理的框架破坏机制和破坏历程，应是梁比柱的屈服尽可能先发生和多出现，底层柱的塑性铰最晚形成，同一层中各柱两端的屈服过程越长越好。因为同一层柱上、下都出现塑性铰，很容易形成几何可变体系而倒塌。因此，要控制梁、柱相对强度让塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少在柱端出现，使框架结构形成尽可能多的梁型延性结构铰。

(2)强剪弱弯：钢筋混凝土构件的剪切破坏是脆性破坏，延性很小。对于框架梁、柱，为了使构件出现塑性铰前不发生脆性的剪切破坏，这就要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力。为此，要提高构件的抗剪强度，形成“强剪弱弯”。

(3)强节点、强锚固：框架结构中梁柱节点的破坏，属变形能力差的剪切脆性破坏，并且使交于节点的梁、柱同时失效。所以，在梁、柱弹塑性变形充分发挥前节点区和构件锚固不应失效。对于框架梁，应具有良好的延性，以提高梁的塑性铰的延性及耗能能力是保证框架结构抗震性能的关键。我们可以通过以下几个方面来改善梁的延性性能：①剪压比限制。保证较低的剪应力，塑性铰区的截面剪应力对于梁的延性、能量耗散及保持梁的强度、刚度有明显的影响，剪压比愈大梁刚度和强度下降愈快；②在塑性铰区加密箍筋并增设水平腰筋以减少剪切错动的影响，防止过早的强度、刚度下降；③梁端截面下部配筋不宜少于上部钢筋的30%～50%，以降低梁端截面受压区高度、增大塑性铰转动能力、增大其耗能性能。④限制配筋率和改进箍筋形式；⑤剪跨比限制()。改善柱的延性性能除与梁相同的几项措施外，还应限制轴压比，避免短柱。第六十三页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点

2.计算要点对于多层和高层钢筋混凝土房屋的构件，在抗震设计时除了按第11章所述的分别进行承载力计算外，还应进行以下验算。

(1)一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：一级框架结构及设防烈度为9度时尚应符合：(16-35)(16-36)式中，——节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配；

——节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；

——节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值确定；

——柱端弯矩增大系数：一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。第六十四页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点

一、二、三级框架的底层柱下端截面组合弯矩的设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。

(2)一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：一级框架结构及设防烈度为9度时尚应符合下式：(16-37)(16-38)式中，V——梁端截面组合的剪力设计值；

ln——梁的净跨；

VGb——梁在重力荷载代表值(设防烈度为9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值)作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；

——分别为梁左右端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，框架两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；

——分别为梁左右端截面逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值确定；

——梁端剪力增大系数：一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。

(3)一、二、三级的框架柱和框支柱组合的剪力设计值应按下式调整：第六十五页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点一级框架结构及设防烈度为9度时尚应符合下式：(16-39)(16-40)

式中，V——柱端截面组合的剪力设计值；

Hn——柱的净高；

——分别为柱的上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值；

——分别为偏心受压柱的上下端顺时针或逆时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力等确定；

——柱剪力增大系数：一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。(4)框架节点剪力设计值根据规范由强节点弱构件原则计算确定。二、多层和高层钢筋混凝土房屋抗震的构造措施

1.框架结构抗震构造措施

1)截面尺寸梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。第六十六页，共74页。

多高层建筑结构抗震设计要点

柱的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面的宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于350mm；剪跨比宜大于2；截面长边与短边的