第章荷载效应组合最不利内力

第4章荷载效应组合与最不利内力钢筋凝土结构设计过程概要方案设计结构选型－《高层建筑》

(要结合建筑和结构考虑)结构布置－《高层建筑》的重点内容(概念设计)

抗震等级－（重要性等级、高度等级、场地类别)《高层建筑》《抗震结构》初选结构尺寸和材料－《混凝土结构设计》结构布置图－平面图和剖面图注：要通过适用、技术、经济等各方面的比较和计算最终确定方案。结构设计和计算－手工和程序计算确定荷载－各种荷载的标准值和设计值－《荷载和设计方法》结构计算－计算恒、活、风、震的荷载效应S。《混凝土结构设计》

变形验算－整体变形、层间变形《高层建筑》与《抗震结构》结构构件设计－配筋与截面承载力S<R/γRE荷载效应组合与调幅－荷载效应组合设计值《荷载和设计方法》，《高层建筑》与《抗震结构》S配筋计算(S<R)－《混凝土原理》抗震验算(S<R)－《抗震结构》讲框架。《高层建筑》讲剪力墙构造措施(S<R)－《混凝土结构设计》＋《抗震结构》中讲解结构施工图(配筋图)其它承重构件设计－楼梯、阳台、雨蓬等《混凝土结构设计》地基和基础设计－《土力学与地基基础》与《抗震结构》本章讲授内容提要4.1承载力验算4.2侧移的限值4.3舒适度要求4.4稳定和抗倾覆4.5抗震结构延性要求和抗震等级延性抗震等级4.6荷载效应组合与最不利内力调幅问题4.1承载力验算注意：结构的抗震承载力小于静承载力。同时考虑地震作用的偶然性和持续时间短，所以对可靠性要求降低。所以承载力调整系数是一个小于1的数。有地震作用的内力组合设计值抗震承载力设计值承载力调整系数4.2侧移的限值限制顶部位移限制层间位移多遇地震层间侧移的限值层间位移：两楼层楼板的相对水平位移。层间位移大会导致非结构构件的破坏。PKPM计算结果(WDisp.out)

===工况2===X双向地震作用下的楼层最大位移

FloorTowerJmaxMax-(X)Ave-(X)Ratio-(X)hJmaxDMax-DxAve-DxRatio-DxMax-Dx/hDxR/DxRatio_AX131133015.2315.031.013300.13270.810.811.001/4063.0.5%0.83121124315.6214.831.053000.12320.830.751.101/3615.20.8%0.84111113814.9814.161.063000.11230.980.921.071/3056.18.3%1.01101103014.1613.331.063000.10161.141.091.041/2626.14.5%1.129192313.1412.331.073000.9091.301.261.031/2315.11.1%1.138181611.9411.151.073000.8021.431.411.021/2096.8.0%1.077170910.579.821.083000.7091.551.531.011/1933.5.2%1.01616029.058.351.083000.6021.661.621.021/1812.2.3%0.96514957.426.791.093000.4951.721.671.031/1742.1.3%0.91413885.715.161.113000.3881.741.661.051/1726.6.3%0.85312813.983.541.123000.2811.681.561.081/1785.15.5%0.78211742.302.011.143000.1741.481.321.121/2030.44.3%0.6611640.820.701.173000.640.820.701.171/3650.91.7%0.40

X方向最大值层间位移角:1/1726.符号说明

Floor:层号

Tower:塔号

Jmax:最大位移对应的节点号

JmaxD:最大层间位移对应的节点号

Max-(Z):节点的最大竖向位移

h:层高

Max-(X)，Max-(Y):X,Y方向的节点最大位移

Ave-(X)，Ave-(Y):X,Y方向的层平均位移

Max-Dx，Max-Dy:X,Y方向的最大层间位移

Ave-Dx，Ave-Dy:X,Y方向的平均层间位移

Ratio-(X),Ratio-(Y):最大位移与层平均位移的比值

Ratio-Dx,Ratio-Dy:最大层间位移与平均层间位移的比值

Max-Dx/h，Max-Dy/h:X,Y方向的最大层间位移角

DxR/Dx,DyR/Dy:X,Y方向的有害位移角占总位移角的百分比例

Ratio_AX,Ratio_AY:本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值的大者

X-Disp，Y-Disp，Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移罕遇地震层间侧移的限值4.3舒适度要求目的：保证人的舒适对象：高度超过150m的建筑需要验算荷载：采用重现期为10年的风荷载。内容：是风荷载作用下的顶点加速度amax4.4稳定和抗倾覆整体稳定和倾覆问题是水平荷载的效应本节请自行阅读。仅仅讲解P-Δ效应P-Δ效应概念：水平荷载P作用下，侧向变形Δ和重力荷载导致附加弯矩。钢筋混凝土结构不需要考虑P-Δ效应。大部分钢结构需要考虑P-Δ效应4.5抗震结构延性要求和抗震等级钢筋混凝土结构要通过延性设计才能实现较好的延性。延性结构可以通过合理的设计实现提高承载力:只能推迟结构进入塑性阶段；提高延性:削减地震反应，提高结构抵御地震的能力。4.5抗震结构延性要求和抗震等级延性：结构/构件在进入塑性状态以后，具有较大的塑性变形能力，同时又能基本维持承载力。结构延性的度量：延性比延性比=维持结构承载力的框架顶点最大位移/屈服时框架顶点的位移。设计延性结构的目的：避免出现无先兆的脆性破坏；利用结构/构件的延性(而不是承载力)在地震中耗能，减轻震害；实现“中震可修、大震不倒”。措施：合理选择结构体系、合理布置结构、根据不同抗震等级加强构造措施。延性的概念注意：强度高的材料延性不一定好(往往不好)同样的材料，不同形式的破坏延性也不同延性比-延性的度量指标

结构不同部位的延性要求延性比：结构(构件或材料)破坏前极限变形与最大弹性变形之比。注：变形是广义的，可以是应变、挠度、曲率或转角。相应地就有所谓，曲率延性系数；转角延性系数；总位移延性系数和楼层相对位移延性系数等。延性系数越大，表明延性越好。脆性材料，延性系数为1。①总体结构延性：用结构的“顶点侧移比”或结构的“平均侧移比”表达。②楼层延性：以一个楼层的层间侧移比表达。③构件延性：指整个结构中某一构件（如一榀框架或一片墙体）的延性。④杆件延性：指一个构件中某一杆件（框架的梁、柱，墙中的连梁或墙肢）的延性。从①到④延性的要求依次增高

延性的类型及其度量①在结构竖向：重点提高可能出现塑性变形集中的相对柔弱楼层的构件延性。②在结构平面：着重提高房屋周边转角处、平面突变处及复杂平面各翼相接处的构件延性。③对多道抗震防线的抗侧力体系，着重提高第一道防线中构件的延性。④同一组合构件：着重提高关键杆件的延性。⑤同一杆件：着重提高预期首先屈服部位的延性。提高结构延性的原则4.6荷载效应组合与最不利内力荷载效应来自恒、活、风、震四种荷载。四种荷载均采用了”最大值”－极限状态设计中只考虑工程意义上可能的极限状态－工况。荷载效应组合的目的：在所有有意义的(可能的)工况中找出最不利荷载效应用以确定荷载效应设计值恒活风震恒+活+风+震S恒+活+风+震S恒S活S风S震S恒+活+风+震SE荷载效应组合方法－基本思路不同构件的最不利内力或位移可能来自不同工况。同一构件的不同截面的最不利内力也不一定来自同一工况。同一截面的不同内力同样不一定来自同一工况。最不利内力与地震有关－有地震作用组合最不利内力与地震无关－无地震作用组合配筋可能受承载能力极限状态控制－工况，也可能采用正常使用的极限状态控制。荷载组蜓合的实缸例--低温欲建筑终技术20茄06年第6期某建筑绵位于上段海市闵泄行区为朋科研办亮公楼，辟地上5层，况一层含为5.葵2m层高奶，其亏它各皆层为4.2鸡m层高你，结朴构体刑系为比现浇击框架孙结构巴。乙类需建筑钥，框舱架抗纱震等扰级二冲级中柱600台×70妄0，边柱600拾×60久0，主框父架梁35察0×远80省0，35瓦0×闸70帝0，其改它框眯架梁剑为300禁×60辣0，次秘粱250饮×50份0，混凝土厕强度等农级为C30。主要揭采用HR苹B4格00钢筋各层缝起控及制作凯用的杆组合姨设计锯值控制塘荷载升的实凑例下部蝇各层道所承信受地袜震力混比较蝇大，地震挠组合在承疼载能撤力极超限状酷态中余起控沫制作西用。在上库部各走层所减承受最地震默力比讯较小犹，荷触载效甩应的基本组谁合在承载昏能力极洋限状态暮中起控删制作用虑，在上情部各茧层承股受水胶平地简震力郊比较盼小，割轴力殿起控泻制作耽用，枪而轴散力作色用下扇，配虫筋主珠要由最小配蓬筋率控制姥，而监与钢戚筋强旬度无武关。在正常仓使用极匙限状态鸣下，起玻作用的窄也是荷腔载效应脆的标准组励合。基于概骡率的极登限状态还设计法直接请把4种荷载呢效应直归接相加乳是极端杰的极限柏状态。基于概昨率－不彼是考虑苦数学上西所有可准能的极看限状态工程设声计思想：小概也率事件浮认为是销不可能活事件。拴只考虑泪有一定羽工程意册义(发生释概率虎比较伟大)的事撒件。方法：4种可猾能的渐荷载霉效应溉分别认乘以信不同[0，1]的系数吵再相加亡－工况：相灶加的公过程正称为谢组合衣，其输结果傲称为写工况咏。组合设蛙计值：所稠有工坚况中问的最企不利抗值。调整后两的设计才值－基于窜概念设痒计获得绳实际采锻用的设淋计值。注：咬重力评荷载插＝恒支荷载军＋0.5活荷载重力南荷载悬用于句有地馒震作昨用组信合。内力承组合似设计戴值SE(建议掉毕业页设计户中采恭用)（1）1.2恒+1敏.4活(无地甚震作于用组培合)（2）1.3删5恒+0.肾98活(无地贡震作弄用组侧合)（3）1.2恒+叛1.滑4(活+风)壳(无地徐震作优用组歇合)（4）1.测2（恒+0.铅5活）+混1.搏3震(有地祸震作栋用组汗合)注意：扔高层建骄筑一般珠不考虑从或荷载蝇的最不富利位置乎。按满遮布活荷惰载计算樱内力。框架根内力熊组合(P.嫂81)框架结伍构中的惜组合承载力需计算基本由可变荷载控制的组合(有简化形式)由永久荷载控制的组合偶然组合－包括含地震作用的组合裂缝宽度和地基承载力验算标准组合结构与地基的变形验算标准组合准永久组合基本甜组合标准矮组合晶、准锤永久近组合败和频窑遇组镰合PK谢PM中的荷陷载组合左图肚为JC浴CA劫D中显示资的当前叛组合。右上为会基础设慎计所需隶标准组宵合输出右图溪为修受改组筐合参棍数的才对话残框注意：亡组合由拢程序自愉动进行矿不需人按工干预荷载效鼠应组合驼－有无额地震作起用无地身震作多用时框的效吃应组挽合－支该工南况中姥不含史地震非抗悟震设董计和6度设防裕、但不象需要进染行地震刃作用计束算的结覆构。竖向荷颠载分别炎考虑恒心、活。水平荷怕载考虑垂风荷载苹。有地震夸作用时翼的效应亏组合－投该工况稠中含有堵地震竖向顶荷载竹合并狼为重望力荷胆载＝乎恒＋0.5活荷载母效应是组合校设计絮值基擦本计柄算公茄式：SE=卧1.雾2×重力荷宵载＋1.3水平座地震脚作用傍效应有地白震作盆用时冤同时困，要途同时守考虑款以上虚两种土组合丢中的息最不废利内蓄力进陪行截雅面设英计。例题更详细溪的例题表在钢筋柄混凝土择结构设械计和抗邮震结构方设计中瓜给出。节此处仅狐仅给大驾家一个厉概念。截面2和5为跨称中。奔截面2的弯矩纪最大－戚配筋采活用截面3的剪力径最大，积用做斜竿截面配只筋计算扔。4种荷载3种工况4.6岂.5钢筋混臭凝土框誓架梁弯群矩塑性颤调幅塑性崭内力介重分族配：在爬超静亿定结率构中耗，构嗓件的羡内力漫与刚险度大抽小有届关。词构件凳出现痕塑性魄铰后沉刚度嫁降低男，该洁杆件底的内岔力分朋配比欠例减斯小，落另一恨些构去件内贪力增湾大。设计粗时考琴虑塑如性内柄力重女分配场的内劫力调带整方歇法有嫌两种薄：1、调幅一方面陶为了使饲计算较岁为符合到实际，幻玉另一方恼面也是亩利用这奸种性质区，使某闲个部位欣内力降友低，减斯少配筋醋，可采象用“调悟幅”方廊法调整孝内力，瓜一些构访件内力件降低，孝另一些疯构件内争力增大瞒。降低池了内力活的部位蚀就会早亲出裂缝陷，或早策进入屈拍服，调递幅愈大撑，裂缝马出得愈骆早。2、调排整内哑力考虑到寇在地震副作用下抢，某些帝部位先孝屈服，过则未屈拢服部位轨必然内夜力增大皇，为了喘后者的仍安全，今有意加跌大其内岔力，但辱前者内除力并不倍减少。4.柏6.膀5钢筋叠混凝比土框厚架梁罪弯矩之塑性庆调幅《高规》规定：端竖向荷轧载所产豪生的弯席矩要进稠行调幅期，然后今再参与帜组合。注意贺：水恰平荷苏载不盾调幅独；竖权向荷稿载产垦生的壶剪力伏不调尼幅。跨中蹦弯矩屡增大梁端恼弯矩何减小4.蕉6.抹4控制截擦面和最慕不利内始力控制截撞面：设宪计时卡，只誉需要饥计算伯控制忧截面趣－在更竖向香荷载驾和水糠平荷惕载下厚出现苏最大质内力棒的截端面。纺不需闭对梁俘柱等兵构件瓜的所抱有截吵面进颗行验菌算。厌控制杜截面级上的河内力揪作为意全部最截面庆配筋框架梁：梁端(支座)＋跨中连梁：长连梁同框架梁；短连梁为支座框架柱、剪力墙：上下两端控制刻截面怒上的裁最不损利内画力控制著截面房诚上最称不利坦内力鼻是该茶截面椅上的需配秤筋最匀大的值内力(不是最祸大内力)。梁：堆