高层建筑结构概念设计广西

高层建筑结构概念设计

(广东省注册工程师培训讲座)主讲:韩小雷博士

华南理工大学土木工程系教授、博导华南理工大学建筑设计研究院一级注册结构工程师英联邦结构工程师学会会员、特许注册结构工程师香港工程师学会会员结构工程是这样一种艺术:使用材料这些材料属性只能估算建立真实的结构这些真实的结构只能近似分析来承受外力这些外力不能准确得知以满足我们对公众安全职责的要求1.荷载竖向荷载美国规范规定混凝土容重取24kN/m3，而常用的计算软件没有考虑扣除梁板重叠、竖向构件和水平构件重叠引起的重复荷载，故为了考虑剪力墙结构的墙面装修荷载而取混凝土容重为27kN/m3是不合理的。水平荷载

风荷载：

10年一遇基本风压：舒适度验算

50年一遇基本风压：刚度验算

100年一遇基本风压：强度验算地震作用：小震(重现期50年)：弹性中震(重现期475年)：基本弹性（不屈服）大震(重现期2475年)：弹塑性2.结构设计的荷载组合

与荷载效应组合3.结构稳定、倾覆与基础埋深1）剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求：2）框架结构应符合下式要求：

高层建筑混凝土结构技术规(JGJ3—2002)要求高层建筑结构的稳定符合如下规定：4.结构抗扭风荷载作用

合力中心为建筑物投影的几何中心地震荷载作用

合力中心为质量中心

5.框筒与筒中筒结构

框筒结构:

筒中筒结构:剪力滞后现象:6.结构抗弯刚度与抗扭刚度的关系结构的抗弯刚度和与抗扭刚度应相匹配，基本原则是结构振型为平平扭。若抗弯刚度太大，抗扭刚度相对较弱，就可能产生第一振型是扭，扭转第一周期与平动周期之比以及平面最大位移与平均位移不能满足规范要求，这时可采用以下两个方法：

1）增加抗扭刚度，有时很困难最好采用在不增加竖向构件的前提下，增加连梁的作用（主要保证强剪弱弯）

2）在层间位移有富裕的情况下，可减小抗弯刚度7.《高规》建议的高层建筑

结构分析模型空间协同空间杆系空间杆—薄壁杆空间杆—墙板元有限元8.梁板结构、宽扁梁结构和

无梁楼盖的传力路径9.对规范要求钢筋混凝土

框架结构“大震不倒”的思考10.中国高规的发展与展望钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定（JGJ3-79），1979高层建筑结构设计建议（体选择与构造措施）上海科学技术出版社，1984钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定（JGJ3-91），中国建筑工业出版社，1991高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2002）中国建筑工业出版社，2002基于弹性（拟弹塑性）分析的性能化设计方法（中国进行中）基于弹塑性分析的的性能化设计方法（美国、日本进行中）11.结构竖向规则性与

层刚度控制准则12稳.超高计层建搞筑的姑风洞解试验地形驼地貌朝模型巴试验高频驻动态时天平墓刚体早模型影测力米风洞康试验刚体饲模型软测压罗风动辨试验气弹致全模获型风按致振确动响匆应风件洞试留验广州模观光尾塔效果抓图(6馆10遣m)悲:广州窗西塔讽效果族图(4鸣32蹲m)拿:13寒.结构贴计算提均假滴设结殃构处揉于弹滑性状姻态，使实际锯结构后是处冤于弹烛塑性稠状态14烈.强柱绢弱梁敏、强喷剪弱倡弯、卖强墙浑弱连旅梁15客.美国天规范纪要求忆无粘武结预冰应力趋结构们中，写非预卵应力禾筋必询须能岂抵抗10拖0﹪恒载伍及25努﹪活载（抗谢倒塌衣分析狡）16书.带地能下室遮的结格构计垦算假耳设嵌灯固在±0养.0铺0时，±0锻.0向0应设丝式计成乓强梁医弱柱17洁.带地日下室坝的结流构计炕算假厦设嵌烦固在±0程.0厅0时，僵结构撞刚度浓大为变增大村，计早算出诞的结若构刚胜度偏沫大，甩位移月偏小尿，地顾震作秩用偏吉大18稠.无地育下室纹的结求构，命计算中模型察为首仍层嵌随固，案这是币有条拘件的膝，应五设计注成强裁梁弱土柱。19跪.性能践的设亚计方牌法：讨强度+延性20调.弹性咸与弹湾塑性耐时程阶分析喜的选波从及其吹概率韵性定柳义1)现行取规范绘的弹宰性反哑应谱年的来遣由——体现眉了概歼率的结统计触意义2)弹塑销性反蜡应谱——可变提参数退多，搅无法啄用单芽一谱反项应3)大量像的涵途盖各脉种情堪况的厘地震执波进罪行弹妄塑性封时程配分析塘，符燥合概伟率统职计的秀思想民，是需“猾可梯靠”棚的，名是解劈燕决问元题的敞一个摄正确告方法桨。4)如何礼选波蓄，如杆何进汇行概谊率统显计是虎下一炉步需仙要解心决的火问题草。21鸟.振动亩台试迈验介煮绍1)地震虽实测王数据妖和振捷动台挺试验敏数据是检影验弹同塑性浩分析楚软件须的重绳要标熔准。2)振动根台试腰验的旁模型壶设计烂及其督重力笛相似田比。3)存在薪的几蓄点问汗题：泡附加骗重量坏的滑狠动阻挪尼、暗台面烘加速萍度与胳电脑土输入服加速牛度的当差异合等4)振动缠台试骄验实置例1.华标叶三期12.框架&剪力厦墙23.阪神班地震06泻01梯1334.阪神参地震06冈01银1645.美国PE码ER试验55)从振耍动台技试验秘及弹磁塑性尿分析得到垂的启坚示：3～20层的血较为牺刚性堡的结搏构是职比较完敏感银的，托高柔培结构斗、超刚高层腔结构劲反映矩不敏柜感。22耽.重要扎结构恰的抗回震加赏固方灯法1)强度+构造硬（延璃性）劣→抗辆震性妙能如果清抗震棍性能粉的目哲标是舒正确斧的，强度举与构谅造是蓄可以倾互相供补充睁的。2)以上波思想幸为不匙符合吊现行龙规范蜡构造历的结红构抗丝式震加愤固提房诚供了犬出路汗：不是量不符假合构赶造要妨求的泪结构污都需锯要加洲固。3)选用掩符合先概率江统计勒意义锄的一讽批地震波嘱，对急反映辽结构推真实遇几何当尺寸狗、真实虾材料挣性能眉和真兰实截杰面配势筋的结构但模型汽进行抬弹塑富性时败程分毫析，对其学性能罪作出结评价贺。4)增加色耗能支撑阻尼叛是框崇架结颜构加每固的纤一个实用土、有效闪的方计法随着概粘滞联阻尼肯器技惕术的罗发展怀，在槐我国吐重要赠建筑药（抗处震分烧类为戏甲、西乙类积）中厨应用雕耗能花结构庙体系阶已成祸熟，混三要主素如密下：1.科研棉－－秀有20年以胶上历天史，撑理论露成熟2.工程四师－最－设庭计习碗惯与盾分析黎技巧删（ET窑AB负S、SA朴P2予00陪0、MI犬DA泉S）3.产品物质量症与价艘格23滚.基于座能力搭的转瘦换层存结构圾设计能简介24柱.援《建筑输工程巨抗震妥性态杀设计温通则》C叫EC总S誉16通0:核20消04简介90恢%的内袍容以19浸97年的拍美国FE若MA形式诉规范禽条文钢为蓝爪本；目前回已发纽奉展至20览03版，旬并已暗被美坟国国踪蝶家规抽范IB三C2奶00撒6采用丽。25刑.关于陵最小兔配筋食率的孤讨论对于考悬挑色长度妹小于50川0，雹厚度平大于10满0的装资饰性迁线条祖，若忽其仅技承受隐自重修和表输面装缺修荷斜载可刊不按付最小寄配筋考率设绵置，谦仅需奸满足粗强度降和使需用性松要求秋。AC徐I3乘18认-2臣00各5关于环最小葬配筋胞率的贵补充掀规定哑：10改.5某.3躬——Th渠e洲re僚qu战ir偶em辞en饱ts象of性10席.5斜.1绳a淡nd生1茎0.播5.怀2篮ne筛ed话n川ot私b甘e泄ap友pl垮ie便d绞if绩a晚t乖ev遇er异y堵se暗ct栋io荐n促ASpr胶ov奏id苦ed硬i作s券at黎l抹ea赴st迎o带ne向-t出hi卡rd摸g偏re凳at齐er为t物ha搬n洋th摊at套r陕eq永ui盾re际d影by柄a骑na袋ly梁si酸s.26脏.关于罗弹塑垦性分弃析的旺若干刮讨论精确——从理睛论上仍考虑嚼各种撇因素变，从微观趁出发旁，数沸值处贺理困搏难，不易学收敛滨。粗糙——以试淋验数拜据为讲依据巩，从医宏观出发帆，数面值处旦理较腾为简较单，较易踩收敛晚。1)在目均前（钞或可圈见的牙未来3～8年）“精给确”刑的弹未塑性裕分析男的精帐度与挂“粗糙”熟的结外果的锤可靠殿性对再比。2)两者嗽结果赶应相辞互校破核，颜如果阁“岸精确”晨算法推与“开粗糙委”算缎法有除本质考的偏离，删则“明精确负”有的方楚法的从结果赢是不可靠弦的。3默)试验贝校正此与检赛验工摘作4)美国虫、日杂本的蜘研究滔、工滚程应陆用现萄状美国——单片百剪力滋墙模听型通用过试萌验数竖据得演出，耳复杂瓶的剪宅力墙今等效跑为杆院件。OP尘EN应SE错ES：已画进行绵大量趴试验述校正突，正啦在发字展框汗架结杏点单爹元与田剪力炎墙单沿元，PB头EE研究队领域篇最权通威；DR些AI蝇N吉2D、ID甜AR锻C奏2D：经凑典，稻但研忽发力剖量减舟弱；SA钟P2肥00袄0－PE沿RF侵OR普M刃3D：致吸力于架实用国工程屑弹塑粥性分厘析，庙已提霜供非览线性霜剪力草墙分口层单峰元）日本——高层考建筑街基本豪不采村用复舟杂剪禾力墙按结构借，均蹈为杆撒系。有（CA锹NN不Y－SN态AP）5)地震貌实测毅数据祖及实痒验室踏试验遗数据斜是检继验弹合塑性删分析押是否赚合理罚的重共要标功准。6)可靠论的符猴合统王计意宿义的浩弹塑咳性分析是苏判别恐结构余“拌大震清不倒司”的句重要标准暗。27号.设计谢基准晓期设柱计使践用年竿限根据《建筑校结构聋可靠司度设东计统交一标利准》GB哈5相00素68址-2暑00吃1设计适基准饱期de里si客gn蒙r乳ef必er随en滩ce模p黑er土io丑d为确隶定可臭变作济用及带与时调间有澡关的遣材料赢性能醉等取甘值而密选用溉的时耻间参柴数。