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文档简介
高层建筑
混凝土结构技术规程
编辑课件
主要内容一、修订背景/过程二、章节安排三、主要修订内容简介四、各章主要修订内容介绍编辑课件一、修订背景/过程
《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ3-91实施10年:层数越来越多,高度已突破400m;平面和立面日益复杂;建筑功能/结构体系/结构材料/多样化工程实践/理论和试验研究/震害经验/国外标准1997.7~2002.6;7次全体会;正式8稿;征求意见2次(98年105份,2000年210份);2001.11审查会,总体上国际先进;2002.2/4报批稿;2002.6批准,9.1施行/91高规可到12.31更名为《高层建筑混凝土结构技术规程》编辑课件二、章节安排(1/2)
共十三章和五个附录1总则、2术语和符号、3荷载和地震作用、4结构设计的基本规定、5结构计算分析、6框架结构设计、7剪力墙结构设计、8框架-剪力墙结构设计、9筒体结构设计、10复杂高层建筑结构设计、11混合结构设计、12基础设计、13高层建筑结构施工附录:风荷载体型系数、底部剪力法、框架节点抗震验算、墙体稳定验算、转换层等效侧向刚度编辑课件二、章节安排(2/2)
共有条文459条/正文441条,附录18条(6/16/32/53/39/43/38/14/25/47/38/32/58/18)强制性条文32条:基本的、独有的、重要的(部分重复)(3.2.2/3.3.1/3.3.2/3.3.13/3.3.16//4.7.1/4.8.1/4.8.2/4.8.3//5.4.4/5.6.1/5.6.2/5.6.3/5.6.4//6.1.6/6.3.2/6.4.3//7.2.18/7.2.26//8.1.5/8.2.1//9.2.4/9.3.7//10.1.2/10.2.8/10.2.11/10.2.15/10.3.3/10.4.4/10.5.2/10.5.5//11.2.19/编辑课件三、主要修订内容简介(1/5)1、适用范围提高为10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构高层民用建筑;2、按标准编写要求,增加术语与符号一章;3、风荷载基本值的重现期由30年改为50年一遇,重要的或对风荷载比较敏感的高层建筑采用100年重现期的基本风压值;4、地震作用增加了长周期反应谱、不同阻尼比的调整、双向地震作用计算以及楼层地震剪力系数(剪重比)最小值的规定;底部剪力法移入附录;增加了结构在计算单向地震作用时,考虑偶然偏心的规定;编辑课件三、主要修订内容简介(2/5)5、调整了A级高度最大适用高度,高宽比,增加了B级高度最大适用高度和高宽比限值。对B级高度高层建筑结构的规则性、作用效应计算及构造措施提出了比A级高度更严的规定;6、补充了结构平面和竖向布置的规则性界限,,以及扭转为主的第一振型与平动为主的第一周期比值的限定,强调概念设计的重要性;7、修改了结构层间位移角的限制条件,取消了结构顶点位移的限制条件;增加了150m以上高层民用建筑的舒适度要求;编辑课件三、主要修订内容简介(3/5)8、调整了构件抗震等级划分标准;适应B级高度的需要,增加了特一级抗震等级的计算和构造措施;9、补充、修改了结构计算分析的有关规定,包括:计算模型简化、参数取值、计算方法、计算软件选用、计算结果应用、重力二阶效应计算等规定,改进了结构整体稳定计算和倾覆验算;10、补充和修改了框架、剪力墙、框架-剪力墙及筒体结构体系中结构布置的有关规定;11、抗震设计时,调整了强柱弱梁、强剪弱弯、剪力墙底部加强部位、框支柱等内力增大系数,以及梁、柱、节点、剪力墙的受剪承载力验算公式;编辑课件三、主要修订内容简介(4/5)12、调整了柱轴压比限制条件及加密区构造措施;13、调整了构件最小配筋率等构造措施,增大了柱、剪力墙箍筋配箍特征值要求;14、调整了钢筋混凝土构件受力钢筋锚固和连接的有关规定;15、增加了剪力墙轴压比限制条件及约束边缘构件的规定;调整了构造边缘构件的有关要求;删去了部分有关剪力墙结构手算方法的规定;增加了具有较多短肢剪力墙的将力墙结构的有关要求;编辑课件三、主要修订内容简介(5/5)16、修改了框架-剪力墙结构中框架柱地震剪力的调整方法;增加了板柱-剪力墙结构的有关规定17、增加了复杂高层建筑结构的有关设计规定,包括带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等;18、增加了钢-混凝土混合结构的有关设计规定;19、补充、修改了基础设计、结构施工的有关规定;20、制定了规程的强制性条文。
编辑课件第四部分各章主要内容介绍编辑课件1.1规程的适用范围
1、适用高度和范围8层和8层以上改为10层及10层以上或房屋高度不小于28m;符合最大适用高度和高宽比规定。其他参照执行混凝土结构(RC,S+RC,SRC)非抗震设计、6~9度抗震设计的高层民用建筑结构四.1、主要修订内容(总则6条)
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2、危险地段场地
选择有利场地,不适应危险地段场地:断裂带上发生地表位错、滑坡、地陷、地裂、崩塌、泥石流等1.2结构设计概念国内外标准目标:安全、经济基本要求:结构简单性结构的规则、均匀性(平面和竖向)必要的承载力、刚度、延性;整体性:构造设计;楼盖;基础编辑课件1、术语:(11条,有待补充)2、符号:(5条)主体(斜体):大小写拉丁、小写希腊字母角标(正体,序数除外)上标:正小拉丁,标记;下标:正小(大)拉丁(1~3个),数字四.2、主要修订内容(术语和符号16条)
编辑课件3.1竖向荷载(5条):楼面可变荷载按荷载规范采用。办公楼、宿舍和住宅由1.5增大到2.0消防疏散楼梯活载采用3.5新增通风机房和电梯机房活载,暂定为6.0新增考虑消防车的活载书库活载仍按原规范采用,但增加书架超过2m时按每米书架高度不小于2.5四.3、主要修订内容(荷载和作用32条)编辑课件增加了非固定隔墙的等效活载的确定办法,即取隔墙每延米自重的1/3作为楼面活载附加值,但该值不小于1.0。不上人屋面均布活载采用0.5,并允许根据实际情况有0.2的增减。屋顶花园的荷载标准值取3.0采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响编辑课件旋转餐厅轨道和驱动设备、擦窗机等清洗设备,其自重差别较大,应分别按各自的实际情况确定直升机活载取局部荷载效应(乘动力系数)和等效均布活载效应二者的较大值内力组合,永久荷载控制时,取分项系数1.35可变荷载折减:2种设计楼面梁时和设计墙、柱、基础时编辑课件3.2风荷载(10条)1、主要改进:基本风压重现期:30年改为50年特殊建筑、对风荷载比较敏感高层建筑采用100年重现期地面粗糙度:四类群集建筑风作用相互影响;必要时采用风洞试验确定风荷载四.3、主要修订内容(荷载和作用32条)编辑课件2、风荷载特点空间特性:受载体形、环境(地面、周围)、高度时间特性:动力特性:风振静力特性:持续时间相对长后果:可能影响正常使用,高层建筑结构破坏少编辑课件3、地面粗糙度编辑课件4、风荷载标准值计算:主体、围护结构不同编辑课件5、基本风压3.2.2[强条]基本风压应按照现行《荷载规范》GB50009的规定采用。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用。50年一遇、10m高度上的10min平均风压值。
对风荷载是否敏感:与自振特性有关,尚无实用的划分标准。一般情况下,房屋高度大于60m的高层建筑可按100年一遇的风压值采用;但对于60m以下的某些高层建筑,如高宽比较大、自振周期较长者,也可能属于对风载敏感的高层建筑,设计人员应注意鉴别以决定是否采用100年重现期的风压值。编辑课件6、体型系数
●是指实际风压力(吸力)与基本风压的比值;
●描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力(吸力)的分布规律;
●与体形、环境、粗糙度有关。(3.2.5条、附录A)风洞试验:大于200m者;大于150且体形复杂或环境复杂者宜进行(3.2.8条)编辑课件编辑课件7、风压高度变化系数风速大小与高度有关,一般近地面处的风速较小,愈向上风速愈大。但风速的变化还与地貌及周围环境有关。
应根据建筑物所在地面粗糙度类别按下列公式计算,列于表3.2.3。修正:山地地形(3.2.4条);远海海面、海岛。
编辑课件编辑课件8、风振系数:风对建筑物的作用是不规则的,风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压,实际风压是在平均风压上下波动的(图)。平均风压使建筑物产生一定的侧移;波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大,刚度较小的高层建筑,波动风压会产生不可忽略的动力效应,在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应,在风压值上乘以风振系数。高柔结构明显;多振型;(30m,高宽比1.5)编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件9、群体效应编辑课件四.3、主要修订内容(荷载和作用32条)3.3地震作用(17条):
1、主要改进:地震作用计算要求和方法;振型分解法和弹性动力时程分析法;反应谱曲线;水平地震作用下楼层剪重比要求;双向地震作用效应;质量偶然偏心编辑课件2、抗震设计的概念●抗震设防烈度:规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。6-9
●设计基准期:确定可变作用或与时间有关的材料性能的时间参数;超越概率;与基本烈度关系
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●设计使用年限:不需大修即可按预定目的使用的时期(分为4类:5年、25年、50年、100年)
●三水准设防目标:
众值烈度基本烈度罕遇地震烈度50年超越概率:0.6320.100.02-0.03重现期:504752475-1640对应不坏可修不倒
●两阶段设计:承载力设计(1、2水准);弹塑性变形验算(3水准)编辑课件
●设计基本地震加速度:50年设计基准期超越概率为10%的地震加速度的设计取值。新增0.15g和0.30g地区
●设计特征周期:反应谱中对应于下降段起点的周期值,反映震级、震中距、场地类别等因素
编辑课件3、计算地震作用的设防烈度[3.3.1强条]
●甲类建筑:应按高于本地区抗震设防烈度计算,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;
●乙、丙类建筑:应按本地区抗震设防烈度计算。说明:1、甲类建筑原规程提高一度计算2、乙、丙类建筑:原规程6度一般不算,鉴于高层的重要和软件应用的普遍,现要计算,可按有地震作用组合的轴力计算轴压比。编辑课件4、高层建筑结构考虑地震作用原则:[3.3.2强条]
●一般情况,应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算;有斜交抗侧力构件的结构,当斜交角度大于15°时,应分别考虑各抗侧力方向水平地震作用;●质量与刚度明显不对称、不均匀的结构,应考虑双向水平地震作用的扭转影响;其他应计算单向地震作用下的扭转效应;●8度、9度抗震设防时,高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考虑竖向地震作用;●9度抗震设防时应考虑竖向地震作用与水平地震作用的不利组合。
编辑课件5、地震作用计算方法
●宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100米的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法;
●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高层建筑结构,可采用底部剪力法;●弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件阻尼影响阻尼比阻尼调整系数
衰减指数下降斜率编辑课件6、周期折减
[3.3.16强条]编辑课件7、重力荷载代表值Gi永久荷载标准值与可变荷载组合值之和可变荷载组合值系数:雪荷载0.5;楼面活荷载:均布时一般0.5,重载时0.8;实际情况计算时1.0;屋面可不计只用于计算地震作用编辑课件8、振型分解反应谱法----非耦联质点竖振型数编辑课件9、振型分解反应谱法----平扭耦联j、k振型的藕联系数当仅考虑x方向地震作用时,考虑扭转的j振型参与系数编辑课件振型数m确定—振型参与质量比对质量和刚度分布比较均匀的结构,振型数一般取:
非藕联:规则结构取3;竖向刚度不均匀时取5—6;
平扭藕联:一般情况取9—15;多塔楼时每个塔楼取9;对质量和刚度分布很不均匀的结构,振型数一般可取为振型参与质量达到总质量的90%时所需的振型。
(j=x,y,z)编辑课件10、双向地震作用考虑双向水平地震作用下的扭转地震作用效应,应按下列公式中的较大值确定:
或和是指在两个正交的和方向地震作用下,在每个构件的同一局部坐标方向上的地震作用效应,如方向地震作用下在局部坐标方向的弯矩和方向地震作用下在局部坐标方向的弯矩。轴力只有一个局部坐标轴。编辑课件11、偶然偏心[3.3.3]1/2由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素国外多数抗震设计规范规定需考虑即使对于平面规则(包括对称)的建筑结构也规定偶然偏心距e对于平面布置不规则的结构,除其自身已有的偏心外,还要加上偶然偏心。
编辑课件偶然偏心[3.3.3]2/2编辑课件12、动力时程分析:弹性、弹塑性编辑课件弹性动力时程分析(1/4—范围)编辑课件弹性动力时程分析(2/4—范围)竖向不规则的结构编辑课件弹性动力时程分析:(3/4—计算要求)编辑课件弹性动力时程分析:(4/4—计算要求)编辑课件13、剪重比:[3.3.13强条]最大位移与平均位移比超过1.2编辑课件四.4、主要修订内容(基本规定53条)
主要改进:4.1
结构体系和概念设计4.2A级、B级高度高层建筑;适用的最大高度和高宽比;4.3结构平面布置规则性:扭转基本周期与平动基本周期之比值、竖向构件最大位移与平均值比值4.4竖向布置规则性:楼层侧向刚度,结构楼层承载力要求,立面收进和挑出,竖向构件不连续编辑课件三.4、主要修订内容(基本规定53条)
4.5楼盖结构4.6水平位移限制值和舒适度要求:超过150m的高层建筑,0.015g,0.025g薄弱层弹塑性变形验算和控制4.7承载力验算:非抗震、抗震4.8抗震等级:特-级:调整系数增大,构造加强4.9构造措施、非荷载效应编辑课件4.0主要震害
从震害中吸收教训,改进高层建筑结构,是非常重要的:一、1976年唐山地震7.9级,唐山市市区烈度达10度,天津为8度,北京为6度强。震后调查了35幢高层建筑的震害,对高层建筑结构抗震设计有很重要的参考价值。1、不宜采用纯框架结构,应优先考虑设有剪力墙的结构。框架梁柱截面小,配筋较弱,承载力低,地震中容易破坏;框架刚度小,侧移大,填充墙和装饰在地震中损坏。京、津、唐地区框架填充墙多为砌体,地震中普遍损坏,轻则开裂,重则倒塌,修复困难,修复费用高。编辑课件2、注意防震缝的设计,留有足够的宽度。除北京饭店(缝宽600mm)外,几乎是有缝必碰,有碰必坏。轻者面砖,女儿墙碰坏;重者框架碰撞。缝净宽达150mm的天津友谊宾馆(8层框架)和北京民航大楼(9层框架)也难以避免碰撞。3、平面形状或刚度不对称,会使建筑产生显著扭转,震害严重。如天津人民印刷厂采用L形平面,楼梯间偏置,地震时由于扭转而使几根角柱破坏。4、凸出屋面的塔楼受高振型影响,产生显著的鞭梢效应,破坏严重。天津南开主楼上面3层框架塔楼主震中已严重破坏,余震中全部倒塌。北京地区采用混合结构的屋面小楼电梯间也大量损坏。编辑课件5、楼电梯间破坏一般都较重。楼电梯间无楼板,墙体一边有楼板,另一边没楼板,受力十分不利。许多混合结构的楼梯间开裂、倒塌。钢筋砼井筒,在楼板处出现水平裂缝。6、高层部分与低层部分之间的连接构造不合理,造成严重震害。如天津友谊宾馆低层餐厅的屋面梁通过牛腿搭在主楼框架柱上,因两部分振动不一致而使牛腿压坏、拉断。7、框架柱截面小,箍筋不足,柱的延性与抗剪能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。8、沿竖向楼层质量与刚度变化太大,产生变形集中而破坏。天津碱厂14层框架,在6层、11层层间变形集中,地震中首先在11层中柱破坏,以后6层以上全部倒塌。编辑课件二、1977年罗马尼亚地震震级7.2,布加勒斯特烈度为8.5度,33座高层框架倒塌,1座11层剪力墙结构倒塌。主要震害特征为:1、体型复杂、柱子刚度相差太大的旧式高层框架破坏非常严重,在33幢倒塌的框架中占了31幢。2、框架层高、开间大,刚度太小,变形太大,使震害很容易发生。尤其在学校、博物馆等要求大空间的公共建筑中,框架破坏十分明显。3、剪力墙结构空间整体性好,震害较少。剪力墙住宅大部分为11层,有些高达20层,地震中大部分完好,少量产生一些裂缝,仅一幢倒塌,是由于整体倾覆。编辑课件4、底层框支,上层剪力墙或砖混的柔性底层结构,破坏严重。由于上层刚度大,下层过分柔性,变形集中于底层,使底层柱脚或柱顶破坏。5、无梁楼盖结构若不设剪力墙,则抗侧刚度太低,容易破坏。一座4层的无梁楼盖建筑,柱截面尺寸为700mm×700mm,地震中完全倒塌。三、1985年墨西哥地震震级8.1。这次地震持时较长(180s),Tg也长(2-2.5s),10-15层的砼结构严重破坏:1、场地覆盖层过厚,特征周期长,对刚度较小的框架结构产生严重的震害。场地特征周期2s以上,对周期1-2s的建筑影响极大。编辑课件2、地基的稳定性问题需特别注意。由于沙土液化及地基承载力不足,建筑产生的沉降差大,使构件严重破坏,其中一幢倾覆。即使桩基,也由于沙土液化而下沉。3、框架结构破坏十分严重,主要原因:框架柱截面小;箍筋配置不足;主筋锚固不良而拨出等。破坏特征:柱身剪切破坏和柱头、柱脚压弯破坏。墨西哥城框架结构一般柱距5m×7m,柱截面400×400到400×700,轴压比0.7以上。个别工程甚至柱为350×350,轴压比更大。4、无梁楼盖大量破坏,主要表现为柱将楼板冲切破坏,许多层楼板叠在一起。因此无梁楼盖柱头设置现浇柱帽非常重要。编辑课件5、平面不规则产生严重的扭转,部分构件受力过大而破坏,角柱破坏十分明显。6、建筑物上部楼层因高振型振动而产生过大地震力而破坏。7、伸缩缝、沉降缝宽度过小,碰撞破坏的很多。8、施工质量差,砼强度达不到,钢筋粘结力不足而拨出,另外,钢筋少放、漏放,施工粗糙等也加剧了震害。四、1988年亚美尼亚地震震级7.0,列宁纳坎市烈度9度,建筑物80%破坏,其中有大量砼高层建筑,一类是全装配框架,短边方向有少量剪力墙;另一类是装配式大板剪力墙。约100栋装配式框架全部倒塌或严重破坏;而7栋大板住宅无一破坏,震害轻微。编辑课件1、下层柔性柱,上层剪力墙或砖墙的柔性底层房屋破坏很严重。2、建筑物端部设置楼梯间,楼板有大洞口,因刚度不均匀而产生扭转;3、外纵墙门窗洞口过大,连梁尺寸太小,容易产生破坏;4、楼板与纵墙之间没有可靠连接,竖向荷载传不到纵墙上,降低纵墙的抗震能力;5、楼板与楼板之间的板缝无连接,楼板整体性差;6、墙体质量差,混凝土和砂浆强度等级太低而降低了抗震性能;编辑课件7、楼板钢筋没有伸入楼面圈梁,锚固不足;8、现浇混凝土框架构件内配筋不连续;9、框架混凝土的强度太低;10、框架节点的承载力与延性不足;11、装配式柱接头上、下不对中,接头抗剪构造措施不足。这次地震中,剪力墙结构(即使是装配式大板)的抗震性能远优于框架结构。大板结构除板缝有些场合出现开裂、滑移外,几乎无重大损害。
编辑课件五、1995年日本阪神地震震级7.2级,属直下型,即竖向地震加速度相当大。大量砼多层、高层建筑物受到震害:1、许多砼多层框架在一层处柱子数量较少、抗震能力差,承受不了巨大的竖向地震作用而被压碎、倒塌,波及到整座建筑物下坠。2、中间部分楼层破坏是本次地震的一个特点。许多8-10层框架结构在第4、5层的部分柱子被压坏,造成上部楼层下落,重叠在一起。其原因可能是中部楼层柱子截面尺寸、材料强度改变或取消了部分剪力墙,刚度或承载力突变,形成结构薄弱层。编辑课件3、80年代以前建造的砼结构,无法抵抗10-11度地震。4、剪力墙结构的抗震能力明显较优,只在窗间墙处产生X形裂缝,未发生严重破坏或倒塌。5、强震下地基发生液化、不均匀沉陷,导致砼多、高层房屋发生整体倾斜甚至倾覆。在倒塌和严重受害的多、高层建筑中,约有55%是砼结构。说明在罕遇地震下,采取有效措施提高砼结构抗倒塌能力的重要性。六、1999年台湾集集地震震级7.3(9.21),震中位于南投县日月潭附近,波及台北、台中、南投等城市。地震中,砼多、高层建筑震害严重:编辑课件1、砼框架柱截面过小,砼强度低,轴压比过大。许多建筑的底层柱压碎,上部楼层坠落、重叠。2、柱配筋较弱,箍筋偏少,且箍筋普遍未设135°弯钩,对纵筋约束较弱,柱压碎处纵筋几乎都散开。框架柱延性差,抗震能力弱。3、因设置窗下墙而形成大量短柱、普遍产生剪切型破坏。如台北市一座10层框架结构,形成窗间框架短柱,震后发现45°斜向剪断破坏。4、许多商住用框架结构,上层采用大量的实心砖填充墙,刚度很大;底层商店砖墙很少,刚度较弱。地震中由于底层变形集中而破坏。5、框架柱钢筋的搭接长度、锚固长度不足,在地震中钢筋断开、拨出,使柱子折断破坏,甚至房屋倒塌。编辑课件6、梁柱接头处少配置箍筋,接点区破碎。7、框架柱端箍筋未加密或加密区不足,地震中柱端纵向钢筋压屈,核心区砼破裂。8、采用双柱、单跨框架,因一侧柱破坏而导致全楼倒塌,如台中客运站。9、由于窗下砼墙截面较高,产生强梁弱柱框架,柱破坏严重。10、施工质量不良,砼强度低、不密实,在小截面柱内设置塑料落水管,严重影响了柱承载力和变形能力。从震害看,框架震害集中表现在柱的承载力和延性上,在设计和施工上应采取加强措施。上述震害表明:高层结构抗震设计是十分复杂的工作,需要对每个环节都予以充分考虑。编辑课件4.1结构体系和概念设计1、结构体系:分类:刚性结构柔性结构合理选择结构的刚度采用刚性结构还是柔性结构的问题,历来争论较多。历次震害表明:采用何种结构形式,取决于所用的结构体系和材料特性,还取决于场地类型,避免场地土和建筑物发生共振。对砼结构,历次震害表明:刚度较大的结构一般震害较轻,因砼构件截面大、刚性大、变形能力较差,比较适宜用提高承载力、控制塑性变形的方法来提高抗震性能;相反,钢结构特性是截面小、延性好,适合采用柔性结构方案。刚、柔结构特性的比较见表
编辑课件结构优点缺点刚性结构1、当地面运动周期长时,震害较小2、结构变形小,非结构构件容易处理3、安全储备较大,空间整体性好4、适合钢筋混凝土结构的特点1、当地面运动周期短时,有产生共振的危险。2、地震力较大3、结构变形能力小,延性小4、材料用量常常较多柔性结构1、当地面运动周期短时,震害较小2、地震力较小3、一般结构自重较轻,地基易处理4、适合钢结构的特点1、当地面运动周期长时,易发生共振的危险2、非结构构件要特殊处理,否则易产生破坏3、容易产生p-△效应和倾覆4、不容易适应钢筋混凝土结构表4.0.1刚性结构与柔性结构的特点编辑课件
2、强调概念设计原则:
1、选择有利的场地,避开不利的场地,采取措施保证地基的稳定性。基岩有活动性断层和滑坡地带属于危险场地,不宜兴建高层建筑;冲积层过厚,沙土有液化的危险、湿陷性黄土等,属于不利场地,要采取相应的措施减轻震害的影响。2、合理选择结构体系。对于砼结构,一般来说纯框架抗震能力较差;框-剪结构性能较好;剪力墙结构和筒体结构具有良好的空间整体性,刚度也较大,历次地震中震害都较小。3、平面布置力求简单、规则、对称,避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;避免楼电梯间偏置,以免产生扭转的影响(图A)。编辑课件4、竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多、过急,力求刚度均匀渐变,避免产生变形集中(图A、D)。5、结构的承载力、变形能力和刚度要均匀连续分布,适应结构的地震反应要求。某一部分过强、过刚会使其它楼层或部位形成相对薄弱环节。顶层、中间楼层取消部分墙柱形成大空间层后,要调整刚度并采取构造加强措施。底层部分剪力墙变为框支柱,比上层刚度削弱更为不利,应专门考虑抗震措施(图B、C)。非结构墙体(特别是砖填充墙)的不规则、不连续布置也可能引起刚度的突变。编辑课件编辑课件编辑课件6、高层建筑突出屋面的塔楼必须具有足够的承载力和延性,以承受鞭梢效应影响。必要时可以采用钢结构或型钢混凝土结构。7、在设计和构造上实现多道设防。如框架结构采用强柱弱梁设计,梁屈服后柱仍能保持稳定;框-剪结构设计成连梁首先屈服,然后是墙肢,框架作为第三道防线;剪力墙结构中连梁先屈服,通过空间整体性形成高次超静定等。8、合理设置防震缝。宜采取调整平面形状与尺寸,加强构造措施,设置后浇带等方法尽量不设缝、少设缝。必须设缝时应有足够缝宽。9、节点的承载力应大于构件的承载力。从构造上采取措施防止地震下承载力和刚度过早退化。装配式框架和大板结构必须加强节点。编辑课件10、保证结构有足够刚度,限制顶点和层间位移。小震时防止过大位移使结构开裂;中震时保证结构不严重破坏;强震下结构不倒塌。11、构件设计应采取有效措施防止脆性破坏,保证构件有足够的延性。脆性破坏指剪切、锚固和压碎等突然而无事先警告的破坏形式。设计时应保证抗剪承载力大于抗弯承载力,按“强剪弱弯”的方针进行配筋。为提高构件的抗剪和抗压能力,加强约束箍筋是有效措施。12、保证地基基础的承载力、刚度和有足够的抗滑移、抗转动能力,使整个高层建筑成为一个稳定的体系,防止产生过大差异沉降和倾覆。13、减轻结构自重,最大限度的降低地震作用。编辑课件4.2高层建筑最大适用高度和高宽比
高层钢筋砼结构可采用框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体和板柱-剪力墙体系(4.1.1)。未纳入在国内尚欠成熟的一些新型结构体系,如:1)异型框架结构;2)全短肢剪力墙结构;3)巨型框架、巨型桁架、悬挑和悬挂结构;4)隔震和减振结构。
新规程4.2节最大的特点就是划分了A级高度的高层建筑和B级高度的高层建筑。A级高度的高层建筑是常规的、一般的建筑。B级高度的高层建筑指较高的,因而是设计有更严格要求的建筑。本规程没有采用概念不清晰的“超高层建筑”一词。编辑课件编辑课件编辑课件非抗震6度7度8度框架-剪力墙结构非抗震6度7度8度剪力墙结构非抗震6度7度8度部分框支剪力墙结构非抗震6度7度8度框架-核心筒结构非抗震6度7度8度筒中筒结构A级B级B级/A级≈1.16~1.23B级/A级
≈1.2~1.3B级/A级
≈1.15~1.25B级/A级
≈1.4B级/A级≈1.5最大适用高度编辑课件最大适用高度(1/3)A级高度的高层建筑指符合规程表4.2.2-1高度限值的建筑,也是目前数量最多,应用最广泛的建筑。当框架-剪力墙、剪力墙及筒体结构超出A级高度时,列入B级高度高层建筑。B级高度高层建筑的最大适用高度不宜超过规程表4.2.2-2规定,并应遵守本规程规定的更严格的计算和构造措施,必要时需经专家的审查复核。框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度抗震设计的各类结构,因研究成果和工程经验尚显不足,B级高度高层建筑中未予列入。
B级高度的高层建筑规定更严格的要求。适用于乙、丙类建筑;特殊情况适当降低。编辑课件最大适用高度(2/3)A级高度数量最多,应用最广泛的建筑,高度稍有调整。具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构,其最大适用高度比剪力墙结构适当降低,7度100m、8度60m;9度时不应采用。B级高度高层建筑及9度时的A级高度高层建筑不应采用这种结构[7.1.2]框架-核心筒结构中,除周边框架外,内部带有部分仅承受竖向荷载的板柱结构时,不属于板柱-剪力墙结构。编辑课件最大适用高度(3/3)框架-剪力墙的高度均低于框架-核心筒,框架-核心筒结构的核心筒相对于框架-剪力墙结构的剪力墙较强,核心筒成为主要抗侧力构件。超出B级高度的特殊工程,则应通过专门的审查、论证,补充多方面的计算分析,必要时进行相应的试验研究,采取专门加强构造措施,才能予以实施。
B级高度高层建筑是否审查:第111号部长令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》,2002年9月1日施行编辑课件高层建筑结构的最大高宽比(表4.2.3-1、4.2.3-2、11.1.3)编辑课件高宽比要求
非抗震6度7度8度框架、板柱-剪力墙非抗震6度7度8度框架-剪力墙非抗震6度7度8度剪力墙、筒体
A级B级高宽比543554665B级8B级6度7B级7度7B级6度7B级7度7B级6B级68B级编辑课件高宽比(1/2)是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。A级高度高层建筑的高宽比限值大体上保持了JGJ3-91规程的规定。从目前看,这一限值是各方面都可以接受的,也是比较经济合理的。增加了对于B级高度高层建筑高宽比的规定。其限值略大于A级高度高层建筑。对B级高度高层建筑规定了更严格的计算和构造措施要求考虑到国内超限高层建筑的实际情况高宽比超过限制的是极个别的,如上海金茂大厦(88层,420m)为7.6,深圳地王大厦(81层,320m)为8.8。编辑课件高宽比(2/2)复杂体型时,如何计算高宽比是比较难以确定问题:一般场合,可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内;当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。高宽比不是必须满足的条件(未列入超限审查)编辑课件4.3结构平面布置1、规则性:震害和计算表明,结构规则性是首要的。l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。l宜采用规则的结构,不应采用严重不规则结构。编辑课件平面布置的一般原则
平面形状宜简单、对称、规则,以减少震害。此外,各部分尺寸应符合:
(1)平面的长度比不宜过大,L/B一般宜小于6,以避免两端相距太远,震动不同步,由于复杂的振动形态而使结构受到损害。长矩形平面的尺寸目前一般在70-80m以内,但最长的结构单元度已达114m(北京昆仑饭店)和138m(北京京伦饭店)。(图a)(2)为了保证楼板在平面内有很大的刚度,也为了防止建筑物各部分之间振动不同步,建筑平面的外伸段长度C应尽可能小。(图b)编辑课件(3)平面凹入后,楼板的宽度应予保证,Z形平面(图f)的重叠部分应有足够长度。(4)由于在凹角附近,楼板容易产生应力集中,要加强楼板配筋。(5)在规则平面中,若刚度不对称,仍会产生扭转。楼电梯井筒有较大的刚度,对结构刚度的对称性有显著的影响。为了防止楼板削弱后产生过大应力集中,楼电梯间不宜设在平面凹角部位和端部角区,但建筑功能考虑,若确实非设不可,则应采用剪力墙筒体予以加强。编辑课件图c、d、f三个平面比较不规则、不对称编辑课件平面布局的调整例在方案阶段应密切与建筑专业配合,适当调整平面,也能在满足功能和建筑艺术的前提下,使结构布置更为合理。
编辑课件2、平面规则性:4.3.1/2宜采用有利于抗风、抗震的平面形状4.3.3平面形状:长宽比、凸出凹入比例不宜超过
4.3.4抗震设计的B级高度钢筋砼高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑,其平面布置应简单、规则,减少偏心。编辑课件编辑课件图a重叠长度太小,应力集中十分显著,宜增设斜角板增强,斜角板宜加厚并设边梁,边梁内配置1%以上的拉筋。图b的哑铃形平面中,楼板连接部分是薄弱部位。连接部位板厚应增大;板内设置双层双向钢筋网,每层、每向配筋率不小于0.25%;边梁内配置1%以上的受拉钢筋。
编辑课件2、平面规则性[4.3.5]结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。国际、国外规范应考虑质量偶然偏心计算地震位移编辑课件2、平面规则性:[4.3.5]结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的地第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。1.应包含质量偶然偏心;2.刚度分布,抗扭刚度控制编辑课件扭转限制--扭转周期与平动周期之比编辑课件2、平面规则性—楼盖[4.3.6]
设计中多采用楼盖假定,当楼板受到削弱时,应考虑其不利影响;计算时考虑楼板变形,并采取相应的加强措施:为此,规程对凹入或洞口的大小加以限制,应同时满足。
●楼面凹入和开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半;●楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在扣除凹入和开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边楼板宽度不应小于2m。
编辑课件[4.3.6示例]宜L2≥0.5L1,a1+a2≥0.5L2且≥5m;应a1≥2m,a2≥2m;开洞面积不宜大于楼面面积的30%。楼板净宽度要求示意编辑课件楼板削弱后加强措施编辑课件平面凹入很深,中央设置楼电梯间,楼板四边所剩无几,容易发生震害,必须予以加强。(1)设置拉梁a,为美观也可以设置拉板(板厚可为250-300m)。拉梁、拉板内配置受拉钢筋;(2)增设不上人的外挑板或可以使用的阳台b,在板内双层双向配钢筋,每层、每向配筋率0.25%。编辑课件2、平面规则性:超长:伸缩缝(框架55m、剪力墙45m)地基、质量不均匀:沉降缝抗震不利/不规则:防震缝防震缝最小宽度:框架15m高,不小于70mm,(6,7,8,9度)每增加(5,4,3,2m)增加20mm;框-剪70%;剪力墙50%抗震时应符合防震缝宽度不设缝/增大伸缩缝措施编辑课件4.4竖向规则性:[4.4.1,4.4.2]l竖向宜规则、均匀,避免过大的外挑和内收。侧刚宜下大上小,均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。l抗震设计时,楼层侧刚不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。
侧向刚度Ki=Qi/δi
编辑课件竖向规则性:[4.4.3,4.4.4]lA级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的承载力不宜小于其上一层的80%,不应小于其上一层的65%;B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的承载力不应小于其上一层的75%。
l抗震设计的高层建筑结构,竖向构件宜连续贯通。
指在所考虑的水平地震作用方向上,该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和。编辑课件收进(Setbacks)和外挑:4.4.5编辑课件竖向规则性:[4.4.6,4.4.7]l顶层取消部分墙、柱,形成顶部空旷:
弹性动力时程计算
构造措施l设地下室:使用功能和结构功能
倾覆、稳定
减小地震作用,震害轻
提高地基承载力编辑课件规则性----总结(1/2)编辑课件12层RC住宅编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件4.5楼盖结构(1/7)1、房屋高度超过50m时,框架-剪力墙、筒体及复杂结构应采用现浇楼盖,剪力墙和框架结构宜采用现浇楼盖[4.5.1]。2、房屋高度不超过50m时,8、9度框架-剪力墙宜用现浇楼盖结构;框架或剪力墙结构以及6、7度框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖[4.5.3]。3、现浇楼盖的混凝土不宜低于C20、不宜高于C40。(板缝、板缝梁)[4.5.2]编辑课件结构体系高度
不大于50m大于50m框架可采用装配式楼面(灌板缝)宜采用现浇楼面剪力墙可采用装配式楼面(灌板缝)宜采用现浇楼面框架-剪力墙宜采用现浇楼面可采用装配整体式楼面(灌板缝加现浇面层)应采用现浇楼面板柱-剪力墙应采用现浇楼面--框架-核心筒和筒中筒应采用现浇楼面应采用现浇楼面普通楼面结构造型编辑课件4.5楼盖结构(2/7)4、装配整体式楼盖:[4.5.3、4.5.4]1)每层宜设砼现浇层,厚度≥50mm,并应双向配置直径6~8mm、间距150~200mm的钢筋网,钢筋应锚固在剪力墙内;2)预制板缝宽度不宜小于40mm,>40mm时应在板缝内配置钢筋,并宜贯通;3)板搁置在梁上或墙上的长度分别不宜小于35mm和25mm;4)板端宜预留胡子筋,长度不宜小于100mm;5)板孔堵头宜留出≥50mm的空腔,并采用强度等级不低于C20的砼浇灌密实。
编辑课件4.5楼盖结构(3/7)[4.5.5]5、房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。l一般现浇板厚度不应小于80mm,板内预埋暗管时不宜小于100mm;
l顶层楼板厚度不宜小于120mm,宜双层双向配筋;编辑课件4.5楼盖结构(4/7)[4.5.5]l转换层楼板厚度不宜小于180mm,双层双向配筋,每层每向的配筋率不宜小于0.25%,板中钢筋应锚固在边梁或墙内,落地剪力墙和筒体外周围的楼板不宜开洞,楼板边缘和较大洞口周边应设置边梁,宽度不宜小于2倍板厚,纵筋配筋率不应小于1.0%。[10.2.20]l箱形转换结构上、下楼板厚度不宜小于180mm,板配筋应考虑弯矩、平面内的拉力、压力的影响;[10.2.21]编辑课件4.5楼盖结构(5/7)l普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;[4.5.5]l结构嵌固部位的地下室楼盖应采用梁板结构,板厚不宜小于180mm,混凝土强度不宜低于C30,双层双向配筋,每层每向配筋率不宜小于0.25%。[4.5.5]6、现浇预应力混凝土楼板厚度可按跨度的1/45~1/50采用,且不宜小于150mm;现浇预应力混凝土板设计应采取措施减少主体结构对楼板施加预应力的阻碍作用。[4.5.6、4.5.7]
编辑课件4.5楼盖结构(6/7)7、无梁板可采用无柱帽板或有柱帽板。当采用托板式柱帽时,托板尺寸应按计算确定,且长度不宜小于板跨度的1/6,厚度不宜小于1/4无梁板的厚度;抗震设计时,托板长度尚不宜小于同方向柱截面宽度与4倍板厚度之和,托板处总厚度尚不宜小于16倍柱纵筋直径。无柱帽时板的厚度,非抗震设计不应小于150mm,抗震设计不应小于200mm[规程表8.1.9]。
编辑课件4.5楼盖结构(7/7)无梁板厚跨比一般要求(规程表8.1.9):双向无梁板厚度与长跨的最小比值
编辑课件4.6水平位移限制值和舒适度要求:
1、变形控制:(1/2)编辑课件1、变形控制:(2/2)编辑课件2、位移限值--弹性(1/2)编辑课件2、位移限值--弹性(2/2)编辑课件3、弹塑性变形验算(1/2)编辑课件3、弹塑性变形验算(2/2)编辑课件编辑课件4、位移限值--弹塑性薄弱层(1/2)编辑课件4、位移限值--弹塑性薄弱层(2/2)编辑课件5、舒适度—风振加速度控制(1/2)编辑课件5、舒适度—风振加速度计算(2/2)高层建筑风振反应加速度包括顺风向最大加速度、横风向最大加速度和扭转角速度。顺风向和横风向最大加速度的研究工作虽然较多,但计算方法并不统一,互相之间也存在明显的差异。建议可按《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的规定计算。用10年一遇的风压值计算。必要时,风洞试验编辑课件4.7结构构件承载力验算[4.7.1强条]:动力荷载下强度高;地震为偶然作用,其可靠度可比其它荷载低。编辑课件结构构件承载力验算[4.7.1强条]:编辑课件抗震设防烈度与设计基准期近似关系设计基准期50100150基本烈度77.007.497.7888.008.498.7899.009.299.43
编辑课件4.8抗震等级1、决定抗震等级的设防烈度(4.8.1强条)
甲类、乙类建筑:当本地区的抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求;当本地区的设防烈度为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。当建筑场地为I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;丙类建筑:应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为I类时,除6度外,应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。
编辑课件1、决定抗震等级的设防烈度编辑课件表4.8.2A级高度的高层建筑结构抗震等级[强条]注:1接近或等于高度分界时,应结合房屋不规则程度及场地、地基条件适当确定抗震等级;2底部带转换层的筒体结构,其框支框架的抗震等级应按框支剪力墙结构的规定采用;3板柱-剪力墙结构中框架的抗震等级应与表中“板柱的柱”相同。
编辑课件编辑课件2、地下室、裙楼抗震等级编辑课件1、减重原因:减小轴压比、地震作用、基底反力等非结构构件:轻质隔墙当高度大、层数多、柱距大时,受轴压比限制而使柱截面过大。减小柱截面尺寸通常有采用高强度混凝土、钢筋混凝土和型钢混凝土柱这三条途径。采用C60-C80高强度混凝土可以减小柱截面面积30%左右(与C40相比),C60混凝土已广泛采用,取得了良好的效益。4.9构造措施编辑课件型钢混凝土柱截面含型钢5%-10%,可使柱截面面积减小30%~40%。由于型钢骨架要求钢结构的制作、安装能力,因此目前较多用在高层建筑的下层部位柱,转换层以下的支承柱;钢管混凝土可使柱混凝土处于有效侧向约束下,形成三向应力状态,因而延性很大,承载力提高很多,通常钢管壁厚为柱直径的1/70-1/100。钢管混凝土柱如用高强混凝土浇筑,可以使柱截面减小至原截面面积的50%左右。但目前某些钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点构造较难满足8度设防的抗震性能要求,设计时应引起重视。编辑课件2、特一级钢筋砼构件计算、构造措施(1/4)编辑课件2、特一级钢筋砼构件计算、构造措施(2/4)编辑课件编辑课件2、特一级钢筋砼构件计算、构造措施(3/4)
●筒体、剪力墙:1)底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.1倍采用,其它部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.3倍采用;底部加强部位的剪力设计值,应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.9倍采用,其它部位的剪力设计值,应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.2倍采用;2)一般部位的水平和竖向分布钢筋最小配筋率应取为0.35%,加强部位应取为0.4%;编辑课件2、特一级钢筋砼构件计算、构造措施(4/4)
l筒体、剪力墙:3)约束边缘构件纵筋最小构造配筋率应取为1.4%,配箍特征值增大20%;构造边缘构件纵筋的配筋率不应小于1.2%;4)框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强部位边缘构件宜配置型钢。落地剪力墙弯矩、剪力增大1.8、1.9[10.2.14条]
l剪力墙和筒体的连梁应符合下列要求:当跨高比不大于2时,宜配置交叉暗撑;当跨高比不大于1时,应配置交叉暗撑;交叉暗撑宜符合本规程第9.3.8条的规定。编辑课件
总结:B级比A级更严格的措施编辑课件3、非荷载效应[4.9.3、4.9.5]含义:砼收缩\徐变,温度变化,边界变化措施:材料:施工措施:使用环境:提高配筋:减少差异沉降:与主体结构柔性连接。编辑课件三.5、主要修订内容(计算分析39条)主要改进力学模型、计算简图、计算参数规定复杂和B级高度:至少两个不同力学模型结构分析软件分析比较受力复杂构件:局部二次应力分析、应力校核截面设计整体稳定、重力P-Delta效应倾覆计算薄弱层弹塑性变形计算作用效应组合编辑课件5.1一般规定(1/4)l结构分析方法:线弹性、非线弹性、弹塑性l内力与位移可按弹性方法计算。可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。l分析模型应根据结构实际情况确定。应能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况。
l计算模型:平面框架空间协同、空间杆系、空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板元及其它组合有限元模型等。
编辑课件5.1一般规定(2/4)l可假定楼板面内无限刚,必要时应考虑楼板面内变形。l
空间整体分析时,各构件应分别考虑:
▼梁:弯曲、剪切、扭转变形,必要时考虑轴向变形;
▼柱:弯曲、轴向、扭转变形,必要时考虑剪切变形;▼墙:弯曲、剪切、轴向、扭转变形。l应根据实际情况进行重力荷载、风荷载和(或)地震作用效应分析,并应进行作用效应组合和规定的调整。活荷载不利布置,>4时应考虑编辑课件5.1一般规定(3/4)l重力荷载效应,柱、墙宜考虑施工过程的影响。l体型复杂、布置复杂或B级高度结构,至少两个不同力学模型软件计算。l复杂结构、B级高度结构(5.1.13条):1应采用三维空间分析模型计算内力和位移;2抗震时,宜考虑平扭耦连计算地震作用,振型数控制≥15;3应采用弹性时程分析法进行补充计算;4宜采用弹塑性方法验算薄弱层弹塑性变形。
编辑课件施工模拟(1/2)竖向刚度和荷载逐层形成、逐层计算编辑课件施工模拟(2/2)竖向刚度一次形成,竖向荷载逐层施加编辑课件5.1一般规定(3/4)l竖向不规则(刚度、承载力、竖向构件不连续)高层结构的薄弱层,其计算地震剪力应乘以1.15的增大系数;并按复杂结构和B级高度结构进行结构计算、对薄弱部位采取有效构造措施。l受力复杂的结构构件,宜按应力分析的结果校核配筋设计。l结构分析软件的计算结果,应进行分析判断。编辑课件5.2计算参数:(1/2)1、竖向荷载作用下:
l可考虑梁端塑性内力重分布对梁端负弯矩进行调幅;装配整体式可取为0.7~0.8,现浇可取为0.8~0.9;l梁端弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大;l应先调幅,再与水平作用产生的梁弯矩进行组合;
l截面设计时,跨中截面弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。编辑课件5.2计算参数:(2/2)2、抗震设计的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5[0.55]。3、现浇楼面和装配整体式楼面梁刚度增大系数可取为1.3[1.5]~2.0。4、高层建筑结构楼面梁受扭计算中应考虑楼盖对梁的约束作用。5、面活荷载不利布置影响:大于4kN/m2时编辑课件5.3计算简图力学模型简化偏心:梁、柱杆端刚域密肋板无梁楼盖嵌固端编辑课件嵌固端:应能限制构件在三个方向的平动位移和转角位移,并将上部结构的剪力全部传递给地下室结构。嵌固部位在地下室顶板,应对其刚度和承载能力进行控制:1.侧向刚度比不应小于2(第5.3.7条);2.楼盖应采用现浇梁板结构,板厚不宜小于180mm,混凝土不宜低于C30,应双层双向配筋,且每层每个方向配筋率不宜小于0.25%(第4.5.5条);3.地下一层的抗震等级应同上部结构,柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍(第4.8.5条)。编辑课件5.4重力二阶效应及结构稳定l概念:结构在水平力下产生侧移后,重力荷载由于该侧移而引起的附加效应,即重力P-Δ效应l考虑方法:
l区分剪切型(框架)和弯剪型(剪力墙、框-剪、筒体),控制结构刚度与重量比(刚重比)。一般满足位移条件和剪重比要求时可满足稳定要求,可不计算P-△效应。Q0≤0.02ΣGi位移刚满足限值,有可能要计算。给出了简化计算方法。
△P编辑课件稳定和P-△效应弯剪型结构编辑课件稳定和P-△效应剪切型结构编辑课件5001H=D稳定和P-△效应弯剪型结构编辑课件稳定和P-△效应剪切型结构编辑课件结构整体稳定[5.4.4强条]编辑课件弯剪型结构等效侧向刚度计算编辑课件重力二阶效应编辑课件重力二阶效应:内力、位移增大系数位移增大系数编辑课件《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第3.6.3条规定,当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的10%时,应计入重力二阶效应的影响,适合于剪切型结构(如框架结构)。初始弯矩二阶弯矩稳定系数,≤0.1时,不考虑二阶效应二阶效应增大系数编辑课件倾覆力矩抗倾覆力矩编辑课件整体抗倾覆验算M0V=V0(2H/3+C)MR=GB/2编辑课件整体抗倾复的控制—基础底面零应力区控制编辑课件M抗/M倾32.30821.51.31(B-X)/B0应力区比例015%25%50%65.4%100%物理意义全截面受压高层建筑H/B>4高层建筑H/B<4多层抗震桩基多层抗风天然地基多层抗风挡土墙桩基临时建筑基趾点临界平衡整体抗倾覆验算—控制界限编辑课件5.5弹塑性变形验算:范围(1/4)1.应进行弹塑性变形验算的高层建筑结构:7~9度时,楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构;甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑结构;采用隔震和消能减震技术的建筑结构。编辑课件5.5弹塑性变形验算:范围(2/4)2.宜进行弹塑性变形验算的高层建筑结构:表3.3.4所列高度范围且竖向不规则的高层建筑结构;7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度抗震设防的乙类建筑结构;板柱-剪力墙结构。
编辑课件5.5弹塑性变形验算:范围(3/4)表3.3.4可能需要进行弹塑性变形验算的高层建筑结构设防烈度、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编辑课件5.5弹塑性变形验算:计算方法(4/4)编辑课件编辑课件应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组实际地震波和一组人工模拟的地震波的加速度时程曲线;地震波持续时间不宜少于12s,一般可取结构基本自振周期的5~10倍;地震波数值化时距可取为0.01s或0.02s;
输入地震波的最大加速度,可按表5.5.5采用。表5.5.5输入地震加速度的最大值抗震设防烈度7度8度9度(cm/s2)220(310)400(510)620
注:7、8度时括号内数值分别对应于设计基本加速度为0.15g和0.30g的地区。弹塑性时程分析要求(5.5.2条)编辑课件编辑课件无地震组合:编辑课件
注意:抗震设计时
组合之前的地震作用效应标准值,尚应按照规程的有关规定完成适当放大、调整:框架-剪力墙结构、筒体结构、混合结构中框架柱、框支结构中的框支柱剪力调整;框支柱地震轴力增大;带转换层结构转换构件的地震内力增大;结构薄弱层楼层剪力放大系数1.15;地震作用下可能的楼层剪重比调整(最小地震剪力系数要求)等。编辑课件有地震组合:编辑课件三.6、主要修订内容(框架结构43条)
主要改进:结构布置:填充墙、混合承重柱剪跨比取代高宽比:涉及剪压比、轴压比、加密区范围及配箍量截面设计:强剪弱弯、强柱弱梁、受剪承载力公式变化;双向受剪;压剪扭柱的轴压比限值:从宽、从严条件柱箍筋最小体积配箍率及配箍特征值钢筋锚固和连接:机械、搭接、焊接编辑课件双向体系:抗震不用单跨框架填充墙:轻质、均匀;连接;对框架柱不利影响梁柱偏心控制:抗震不利;1/4柱宽(9度不应);超过时措施不应混合承重[强条]1、结构布置编辑课件编辑课件编辑课件措施之一:梁加腋加腋水平尺寸加腋时框架节点有效宽度编辑课件2、混合承重、少剪力墙[强条]6.1.6框架结构按抗震设计时,不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等,应采用框架承重,不应采用砌体墙承重。少量剪力墙考虑:抗震设计时,结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作。如刚度偏心较大时,宜减小剪力墙的作用(采取剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等措施),并宜增加与剪力墙相连之柱子的配筋。编辑课件3、截面设计(1/8)编辑课件3、截面设计(2/8)编辑课件3、截面设计(3/8)编辑课件3、截面设计(4/8)编辑课件3、截面设计(5/8)编辑课件3、截面设计(6/8)编辑课件3、截面设计(7/8)编辑课件3、截面设计(8/8)承载力计算公式见凝土规范GB50010,主要变化:高强混凝土强度降低取消弯曲抗压强度斜截面受剪公式系数调整:降低梁弯剪扭:公式调整、截面类增多柱双向受剪:无地震柱压、剪、扭计算双向偏心受压构件计算:两种计算方法编辑课件4、梁基本要求(1/5)编辑课件4、梁基本要求[6.3.2强条](2/5)编辑课件4、梁基本要求[6.3.2强条](3/5)编辑课件4、梁基本要求[箍筋配筋率](4/5)编辑课件4、梁基本要求[6.3.3条](5/5)一、二级抗震等级时,贯通中柱的梁纵向钢筋直径:矩形截面柱:不应大于该方向截面尺寸的1/20;圆形截面柱:不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。原因:地震下钢筋滑移编辑课件5、柱基本要求[轴压比(1/3)]高度≥40m的框架或≥60m的其他结构体系编辑课件5、柱基本要求[轴压比(2/3)]编辑课件5、柱基本要求[轴压比(3/3)]编辑课件5、柱基本要求[6.4.3强条(1/2)]编辑课件5、柱基本要求[6.4.3强条(2/2)]编辑课件5、柱基本要求[箍筋加密区]编辑课件5、柱基本要求[箍筋配箍率(1/2)]编辑课件5、柱基本要求[箍筋配箍率(2/2)]编辑课件5、柱基本要求[箍筋形式举例(1/2)]编辑课件
规范规定柱箍筋肢距不大于200mm,但不可将肢距一律按均匀分布且不大于200mm(图)这样浇筑砼发生困难。砼浇筑时,不允许从高处直接坠落,必须使用导管,将砼引至根部。若肢距不大于200mm,将无法使用导管,为此可采用图示配筋。编辑课件6、节点核心区抗震验算和构造强节点混凝土等级差异、措施一、二级抗剪承载力验算:附录C[6.2.7]节点构造箍筋:
配箍特征值:0.120.100.08
体积配箍率:0.6%0.5%0.4%
四边有梁时,可仅设置周边箍筋[6.4.10条]编辑课件6、节点核心区(2/2)]节点内钢筋密集,设置较多的箍筋比较困难,节点核心区配箍率可略少于柱端,且为施工方便,可使用开口箍。编辑课件7、箍筋不应与纵筋焊接编辑课件8、钢筋锚固与连接(1/3)编辑课件8、钢筋锚固与连接(2/3)编辑课件8、钢筋锚固与连接(3/3)编辑课件非抗震设计编辑课件抗震设计编辑课件三.7、主要修订内容(剪力墙结构38条)主要改进:删去了剪力墙结构手算方法的条文短肢剪力墙较多的剪力墙结构剪力墙平面外受弯:措施剪力墙底部加强部位:1/8、1/10墙高和底部两层;部分框支剪力墙结构:不小于框支层以上2层和1/8墙高承载力验算剪力墙轴压比限值:重力荷载设计值构造边缘构件、约束边缘构件:大小及配筋连梁编辑课件
双向布置刚度不宜过大截面简单、规则[7.1.1]不应采用全部短肢剪力墙[7.1.2]上下连续,刚度均匀、渐变[7.1.6]
一、结构布置和一般规定编辑课件
7.1.2条短肢剪力墙--增加(1/3)应用增加(7度区以下多),建筑高度加大,地震区经验不多。安全考虑,给较多限制。定义:hw/bw=5~8要求设置一般墙或筒体A级高度6、7、8度和非抗震允许用;B级高度、9度设计的--不允许采用[7.1.3条]。
编辑课件7.1.2条短肢剪力墙—措施(2/3)1、最大适用高度:降低一般剪力墙[表4.2.2-1]短肢墙-筒体6度140m140m7度120m100m8度100m60m2、筒体和一般剪力墙承受地震倾覆力矩M≮总M的50%;3、抗震等级提高一级采用;4、轴压比限制:一、二级抗震:0.5、0.6;增加三级抗震:0.7;一字形减小0.1后采用;(7.2.5条hw/bw<5限制同上;hw/bw≤3按柱设计)
编辑课件7.1.2条短肢剪力墙—措施(3/3)5、剪力设计值:一、二级底部加强部位以上剪力乘以1.4、1.2(底部加强部位1.6、1.4、1.2);6、纵向钢筋配筋率:底部1.2%、其他部位1.0%;7、墙厚不小于200mm;8、抗震7、8度,T形(外墙有翼缘)、L形(转角处)编辑课件7.1.4条错洞剪力墙--修改(1/2)原规程:一级不应,二、三级不宜设错洞墙,抗震、非抗震均不宜设叠合错洞墙。改为:一、二、三级底部加强部位不宜设错洞墙,一、二、三级不宜设叠合错洞墙。措施:暗框架;平面有限元方法详细计算,按应力校核配筋;加填充墙形成规则墙。编辑课件7.1.4条错洞剪力墙--修改(2/2)编辑课件7.1.5条墙肢高宽比—弱连梁(1/2)
●细高的剪力墙(高宽比大于2)容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。●墙段较小时,受弯产生的裂缝宽度较小;墙体的配筋能够较充分地发挥作用。墙段的长度不宜大于8m。●当墙的长度很长时,可通过开设洞口分成长度较小、较均匀的独立墙段,每个独立墙段可以是整体墙,也可以是联肢墙,关键是该洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁。
编辑课件7.1.5条墙肢高宽比—弱连梁(2/2)编辑课件7.1.7条剪力墙平面外弯矩--增加(1/2)问题:当梁高大于2倍墙厚墙梁扁柱竖向裂缝墙通常剪力墙平面外弯矩不验算编辑课件7.1.7条剪力墙平面外弯矩--增加(2/2)影响因素:梁墙刚度比措施:弱化[难];强化:增大墙肢平面外抗弯能力加垂直墙加墙垛加暗柱加型钢弱化梁:梁设计成铰接或半刚接,用塑性调幅或变截面梁。要求计算墙垛截面、配筋,暗柱配筋编辑课件7.1.8条跨高比不小于5的连梁--增加编辑课件7.1.9条底部加强部位--修改底部加强部位塑性铰出现部位把温度等其他因素归入7.2.20条(加配筋),不称为加强区加强部位高度:底部二层和下列值取大者
H<150m,墙高的1/8
H>150m,墙高的1/10150m附近取较大值试验:实际和墙截面高度、宽度有关,塑性铰高度约为墙截面高度;震害:有时较高。编辑课件二、截面验算/承载力验算截面剪压比(7.2.2)承载力验算斜截面受剪(7.2.11/7.2.12);偏心受压(两种方法7.2.8/砼规范);偏心受拉(7.2.9);平面外
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