高层抗震课程设计
目录
第1章、工程概况....................................................错误！未定
1.1结构布置及梁柱截面......................................................
错误！未定义书签。
1.2结构布置及梁柱截面......................................................
错误！未定义书签。
1.2.1结构布置图 (1)
1.2.2各梁柱截面尺寸：..................................................错误！未定义第2章、重力荷载代表值的计算........................................错误！未定
2.1屋面（不上人）荷载标准值 (3)
2.2楼面荷载标准值 (3)
2.3梁柱自重标准值 (3)
2.4重力荷载代表值 (5)
第3章、结构自震周期计算............................................错误！未定的计算： (6)
3.1横梁线刚度i
b
的计算： (6)
3.2柱线刚度i
c
3.3各层横向框架柱侧移刚度计算： (D值法) (6)
3.3.1 中框架柱侧移刚度D值.............................................错误！未定义
3.3.2边框架柱侧移刚度D值 (6)
3.3.3横向框架侧移刚度 (7)
3.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 (7)
3.4.1 横向自振周期计算 (7)
第4章、水平地震作用计算.............................................
错误！未定义书签。
4.1结构等效总重力荷载代表值 (9)
4.2计算水平地震影响系数 (9)
4.3结构总的水平地震作用标准值 (9)
第5章、多遇水平地震作用下的位移验算................................错误！未定第6章、水平地震作用下框架内力计算..................................错误！未定
6.1框架柱端剪力及弯矩 (11)
6.2梁端弯矩、剪力及柱轴力计算： (12)
第7章、竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (13)
7.1 计算单元 (15)
7.2 荷载计算 (15)
7.2.1恒载计算 (15)
7.2.2 活载计算 (16)
第8章、参考文献....................................................错误！未定
第1章、工程概况
1.1结构方案
本全现浇框架结构处于7度（0.15g）设防区，建筑为六层，底层柱高4.7m，2-5层柱高为3.6m，6层柱高3.0m；场地为I类场地，地震分组为第三组。根据“抗震规范”第6.1.2条，确定结构抗震等级。该建筑开间进深层高较大，根据“抗震规范”第6.1.1条，全现浇框架结构体系选择大柱网布置方案。
考虑本工程楼面荷载较大，对于防渗、抗震要求较高，为了符合适用、经济、美观的原则和增加结构的整体性及施工方便，采用整体现浇梁板式楼盖。
根据工程地质条件，考虑地基有较好的土质，地基承载力高，采用柱下独立基础，并按“抗震规范”第6.1.14条设置基础系梁。
1.2结构布置及梁柱截面
1.2.1结构布置图1
图1.1结构布置图
1.2.2各梁柱截面尺寸：
表1.1框架梁、柱截面尺寸
层数构件b/m h/m L
i
/m
1 ①-④BC跨横梁0.4 0.9 10.05 ①-④AB跨横梁0.4 0.9 8.05 ⑤、⑥轴边跨0.35 0.65 5.55 ⑤轴1/A、B跨横梁0.35 0.65 1.8
⑤轴B、1/B跨横梁0.35 0.65 3.8
⑥轴中跨0.35 0.65 6.3
A、B、C轴①②跨纵梁0.35 0.65 6.05 A、B、C轴②③跨纵梁0.35 0.65 6.3 A、B、C轴③④跨纵梁0.35 0.65 6.5 A、B、C轴④⑤跨纵梁0.35 0.65 5.95 1/A、1/B轴⑤⑥跨纵梁0.25 0.65 6.05 A、C轴⑤⑥跨纵梁0.35 0.65 6.05 B轴⑤⑥跨挑梁0.3 0.65 6.475
①②轴间纵次梁0.25 0.55 6.5
②③轴间纵次梁0.25 0.55 6.6
③④轴间纵次梁0.25 0.55 6.8
④⑤轴间纵次梁0.25 0.55 6.6 ②-⑤轴间横次梁0.25 0.55 6.125 次梁a、e 0.25 0.55 6.15 次梁b 0.2 0.5 3.175 次梁c 0.25 0.55 6.55 次梁d 0.2 0.5 3.025 次梁f 0.2 0.5 3.125 柱0.7 0.7 4.7
2-5层梁：没有②-⑤轴间横次梁，其余梁截面尺寸与第1层相同
柱0.7 0.7 3.6 6层梁：没有2层b、d、f次梁，其余梁截面尺寸与第2-5层相同
柱0.7 0.7 3.0
第2章、重力荷载代表值的计算
2.1.屋面（不上人）荷载标准值
SBS改性沥青防水卷材：0.3 kN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层：0.4×2=0.8 kN/m2
100mm厚水泥珍珠岩制品保温层： 1 kN/m2
120mm现浇混凝土结构层：0.12×25=3kN/m2
20mm厚混合砂浆抹灰：0.02×17=0.34 kN/m2
合计： 5.44 kN/m2
屋面活载标准值（不上人）：0.5 kN/m2
屋面雪荷载标准值：0.35 kN/m2
2.2.楼面荷载标准值
120mm钢筋混凝土现浇板：0.12×25=3 kN/m2
30mm水泥砂浆面层：0.03×20=0.6 kN/m2
20mm混合砂浆：0.02×17=0.34 kN/m2
合计： 3.94 kN/m2
楼面活载标准值 2.5 kN/
2.3梁柱自重标准值
表2.1 梁自重标准值
层数构件γβg L i/m n Gi /kN∑G i/kN
1 ①-④BC跨横梁25 1.05 8.715 10.05 4 350.343
1785.359 ①-④AB跨横梁25 1.05 8.715 8.05 4 280.623
⑤、⑥轴边跨25 1.05 4.869 5.55 4 108.092
⑤轴1/A、B跨横梁25 1.05 4.869 1.8 1 8.764
⑤轴B、1/B跨横梁25 1.05 4.869 3.8 1 18.502
⑥轴中跨25 1.05 4.869 6.3 1 30.675
A、B、C轴①②跨纵梁25 1.05 4.869 6.05 3 88.372
A、B、C轴②③跨纵梁25 1.05 4.869 6.3 3 92.024
A、B、C轴③④跨纵梁25 1.05 4.869 6.5 3 94.946
A、B、C轴④⑤跨纵梁25 1.05 4.869 5.95 3 86.912
1/A、1/B轴⑤⑥跨纵梁25 1.05 3.478 6.05 2 42.084
A、C轴⑤⑥跨纵梁25 1.05 4.869 6.05 2 58.915
B轴⑤⑥跨挑梁25 1.05 8.715 6.475 1 56.430
①②轴间纵次梁25 1.05 2.822 6.5 5 91.715
②③轴间纵次梁25 1.05 2.822 6.6 5 93.126
③④轴间纵次梁25 1.05 2.822 6.8 5 95.948
④⑤轴间纵次梁25 1.05 2.822 6.6 5 93.126
②-⑤轴间横次梁25 1.05 1.47 6.125 3 27.011
次梁a、e 25 1.05 2.822 6.15 2 34.711
次梁b 25 1.05 1.995 3.175 1 6.334
次梁c 25 1.05 2.822 6.55 1 18.484
次梁d 25 1.05 1.47 3.025 1 4.447
次梁f 25 1.05 1.208 3.125 1 3.775
柱25 1.00 4.7 21 1209.075 1209.075
2-5 梁：没有②-⑤轴间横次梁，其余梁截面尺寸与第1层相同1758.348 柱25 1.00 3.6 21 926.1 926.1
6 梁：没有2层b、d、f次梁，其余梁截面尺寸与第2-5层相同1743.792 柱25 1.00 3.0 21 771.75 771.75
2.4.重力荷载代表值
220mm砌块墙单位面积荷载标准值 0.22×15=3.3KN/m2
表2.2 各层重力荷载代表值
层数构件荷载值G
i /KN ∑G
i
/KN
6
屋面3992.490
7181.632
梁1743.792
柱385.875
墙1059.475
5
板3655.265
7803.358
梁1758.348
柱848.925
墙1540.82
4-3 板3655.265
8346.053 梁1758.348
柱1771.75
墙1160.69
2 板3655.265
9068.723 梁1758.348
柱1771.75
墙1883.36
1 板3655.265
8070.007 梁1785.359
柱1067.588
墙1561.795
第3章、结构自震周期计算3.1横梁线刚度i b的计算：
表3.1横梁线刚度i
b
构件层数Ec
/(N/mm)
b×h
/mm2
I0×1010
/mm4
L
/m
EcIo/L
/(1/N·mm)
1.5EcIo/L
/(1/N·mm)
2EcIo/L
/(1/N·mm)
①-④BC跨横梁1-6 2.8 400×950 2.9 11 7.4×101011.1×101014.8×1010①-④AB跨横梁1-6 2.8 400×950 2.9 9 9.0×101013.5×101018×1010⑤、⑥轴边跨1-6 2.8 350×650 0.8 6.5 3.4×1010 5.1×1010 6.8×1010⑤轴1/A、B跨横梁1-6 2.8 350×650 0.8 2.5 9.0×101013.5×101018×1010
⑤轴B、1/B跨横梁1-6 2.8 350×650 0.8 4.5 5.0×10107.5×101010×1010
⑥轴中跨1-6 2.8 350×650 0.8 7 3.2×1010 4.8×1010 6.4×1010
3.2柱线刚度i c的计算：
表3.2柱线刚度i
c
层数h/mm Ec/(N/mm2) b×h/mm2Ic/mm4i c
6 3000 3.0×104700×700 2×10102×1011
2-5 3600 3.0×104700×700 2×1010 1.67×1011
1 4700 3.0×104700×700 2×1010 1.277×1011
3.3各层横向框架柱侧移刚度计算： (D值法)
表3.3各层横向框架柱侧移刚度
层数 1 2-5 6 K
α
D
K
α
D
K α
D
A-1 1.057 0.346 24000 0.808 0.288 44530 0.675 0.252 67200 B-1 1.926 0.491 33990 1.473 0.424 65560 1.230 0.381 101600 C-1
0.869 0.303 21020 0.665 0.249 38500
0.555 0.217 57870 A-2,A-3,A-4 1.409 0.413 28650 1.078 0.35
54120
0.9 0.310 82670 B-2,B-3,B-4 2.570 0.562 38990 1.964 0.495 76540 1.645 0.451 120270 C-2,C-3,C-4 1.590 0.443 30730 0.886 0.307 47470 0.74 0.270 72000 A-5,C-5 0.532 0.210 14570 0.407 0.169 26130 0.34 0.145 38670 1/A-5 1.942 0.493 34190 1.485 0.426 65870 1.24 0.383 102130 B-5 2.193 0.523 36280 1.677 0.456 70510 1.4 0.411 109600 1/B-5 1.316 0.397 27540 1.006 0.335 51800 0.84 0.295 78670 A-6,B-6
0.399 0.166 11510 0.305 0.132 20410
0.255 0.113 30130 1/A-6,1/B-6 0.775 0.279 19350 0.593 0.229 35410 0.495 0.198 52800
∑D i
562990
1035060
1585070
3.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算
3.4.1 横向自振周期计算
结构顶点的假想侧移由式()∑∑===?=s
i
i ij
Gi
i n
i k k Gi D
V u G V ；确定()∑=?=n
i
k k T u u
表3.4结构定点假想侧移
层次 G i （KN ）
V i （KN ）
∑D i （KN/m ） 层间相对位移（mm ） u i （mm ）
6 7181.632 7181.632 1585070 4.53 198.23 5 7803.358 14984.99 1035060 14.48 193.70 4 8346.053 23331.04 1035060 22.54 179.22 3 8346.053 31677.09 1035060 30.60 156.68 2 9068.723 40745.81 1035060 39.3
7 126.0
8 1
8070.007
48815.82
562990
86.71
86.71
基本自振周期1s T （）
可按下式计算： T T u T ψ7.11=
注：T u 假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi 作为水平荷载而算得的结构顶点位移。单位为m 。
T ψ结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。
注：∑ij D 为第i 层的层间侧移刚度。
()i u ?为第i 层的层间侧移。
()k u ?为第k 层的层间侧移。
则：
1 1.7 1.70.70.19820.53s T T T u ψ==??=
第4章、水平地震作用计算
本结构高度不超过40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：
4.1.结构等效总重力荷载代表值eq G
G eq =0.85∑G i
=0.85×（7181.632+7803.358+8346.053×2+9068.723+8070.007） = 41493.45（KN ）
4.2.计算水平地震影响系数1α
查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.20s 。 查表得设防烈度为7度的max 0.12α=
0.9
1max Tg 0.2/0.530.90.120.05T1
αα==?=（
）（） 4.3.结构总的水平地震作用标准值EK F
1Geq 0.0541493.452074.67KN EK F α==?=（）
因1.4Tg=1.4×0.2=0.28s 各质点横向水平地震作用按下式计算： (1)i i EK n i i G H F G H δ-∑ 地震作用下各楼层水平地震层间剪力V i 为 V i =∑F i （i=1，2，…n ） 计算结果如下表： 表4.1 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力 层次H i （m）G i （KN）G i H i （KN·m） G i H i /∑G j H j F i （KN）V i （KN） 6 21.6 7181.632 155123.3 0.244 456. 7 456.7 5 18.6 7803.35 8 145142.5 0.22 9 427.2 883.9 4 15.0 8346.053 125190.8 0.199 368.3 1252.2 3 11.4 8346.053 95145.0 0.153 279.9 1532.1 2 7.8 9068.723 70736.0 0.116 208.1 1740.2 1 4.2 8070.007 33894.0 0.058 101.3 1841.5 ∑G j H j 687568.525 F6 F5 F4 F3 F2 F1 V1 V2 V3 V4 V5 V6 水平地震作用分布层间剪力分布 图2 第5章、多遇水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移（△u） i 和顶点位移u i 分别按下列公式计算： （△u） i = V i /∑D ij u i =∑（△u） k 各层的层间弹性位移角θ e =（△u） i /h i ，根据《抗震规范》，考虑本框架是砖填充墙抗侧 力作用的框架，层间弹性位移角限值[θ e ]<1/550。 计算见下表： 表5.1 横向水平地震作用下的位移 层次V i（KN）∑D i（KN/m）（△u）i（mm）u i（mm）h i（mm）θe=（△u）i /h i 6 456. 7 1585070 0.22 8 8.784 3000 1/10471 5 883.9 1035060 0.854 8.48 6 3600 1/4215 4 1252.2 1035060 1.210 7.642 3600 1/2975 3 1532.1 1035060 1.480 6.432 3600 1/2432 2 1740.2 1035060 1.681 4.952 3600 1/2142 1 1841.5 562990 3.271 3.271 4700 1/1284 由此可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，1/1284<1/550，故满足规范要求。 第6章、水平地震作用下框架内力计算 6.1.框架柱端剪力及弯矩 分别按下列公式计算： V ij =D ij V i /∑D ij M 下=V ij *yh M 上=V ij （1-y ）h y=y o +y 1+y 2+y 3 注：y n 框架柱的标准反弯点高度比。 y 1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y 2、y 3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y 框架柱的反弯点高度比。 经过计算第二榀框架柱均无修正。计算见下表： 表6.1 框架柱端剪力及弯矩 柱号 层数 h i （m ） V i （KN ） ∑D ij （N/mm ） D i2 （N/mm ） V i2（KN ） k Y M 下 （KN ·m ） Mu 上 （KN ·m ） A-4 6 3.000 456. 7 1585070 82670 23.82 0.900 0.350 25.01 48.77 5 3.600 883.9 1035060 54120 42.22 1.078 0.450 68.40 83.60 4 3.600 1252.2 1035060 54120 65.47 1.078 0.454 107.01 128.69 3 3.600 1532.1 1035060 54120 80.11 1.078 0.500 14 4.20 144.20 2 3.600 1740.2 1035060 54120 90.99 1.078 0.500 163.78 163.73 1 4.700 1841.5 562990 28650 93.71 1.409 0.630 277.30 162.96 B-4 6 3.000 456. 7 1585070 120270 34.65 1.645 0.382 39.71 64.24 5 3.600 883.9 1035060 76540 65.36 1.964 0.450 100.88 129.41 4 3.600 1252.2 1035060 76540 92.60 1.964 0.498 166.01 167.35 3 3.600 1532.1 1035060 76540 113.29 1.964 0.500 203.92 203.92 2 3.600 1740.2 1035060 76540 128.68 1.964 0.500 231.62 231.62 1 4.700 1841.5 562990 38990 127.53 2.570 0.572 360.83 238.56 C-4 6 3.000 456. 7 1585070 72000 20.75 0.740 0.320 19.92 42.33 5 3.600 883.9 1035060 47470 40.54 0.886 0.443 6 4.65 81.29 4 3.600 1252.2 1035060 47470 57.43 0.886 0.450 90.04 113.71 3 3.600 1532.1 1035060 47470 70.27 0.886 0.450 113.84 139.13 2 3.600 1740.2 1035060 47470 79.81 0.886 0.500 143.66 143.66 1 4.700 1841.5 562990 30730 100.52 1.590 0.650 29 5.28 177.17 6.2梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： M 左=ilb （Mbi+1，j + Mui ，j ）/（ilb+ irb ） M 右=irb （Mbi+1，j + Mui ，j ）/（ilb+ irb ） Vb=（M 左+ M 右）/ l Ni=∑（Vlb- Vrb ）k 具体计算过程见下表： 表6.2 梁端弯矩、剪力及柱轴力 层数 AB 跨 BC 跨 轴力 M 左 （KN ·m ） M 右 （KN ·m ） l （m ） V （KN) M 左 （KN ·m ） M 右 （KN ·m ） L （m ） V （KN) (A-4)N （KN) (C-4)N （KN) (B-4)N （KN) 6 48.7 7 35.33 9 9.34 28.91 42.33 11 6.4 8 27.41 30.27 39.61 5 108.61 93.02 9 22.40 76.10 101.21 11 16.12 49.11 58.25 89.99 4 197.09 183.28 9 42.26 149.95 78.36 11 29.85 50.95 72.50 146.50 3 251.20 203.46 9 50.52 166.47 229.17 11 35.97 44.53 80.63 205.15 2 307.98 239.55 9 60.84 195.99 257.50 11 41.23 27.79 83.50 268.86 1 326.74 258.60 9 65.04 211.58 320.831 11 48.40 20.33 92.68 389.60 图 6.1 轴线④框架弯矩图 图7.2轴线④框架梁剪力图 图7.3 框架柱轴力图 第7章、竖向荷载作用下框架结构的内力计算 7.1 计算单元 取轴线④横向框架进行计算，计算单元宽度为7.05m，如下图7.1所示。由于房间内布置有次梁，直接传给该框架的荷载如图中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架以集中力的形式传给横向框架，并作用于各节点上，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 7.2 荷载计算（取第六层进行计算） 7.2.1恒载计算。 图7.1 轴线4横向框架受荷情况(恒载) 横梁自重q 1 =25×0.4×（0.95-0.12）=8.3 KN/m 纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，包括自重、屋面板肿和女儿墙等的重量。 q 2 =5.44×7.05×1.475+7.05×0.9×3.3+(7.05-0.7)×25×0.35×(0.65-0.12)=106.72 KN/m q 3 =5.44×7.05×(1.475+1.45)+(7.05-0.4)×25×0.25×(0.55-0.12)=130.05 KN/m q 4 =5.44×7.05×2.9+(7.05-0.4)×25×0.25×(0.55-0.12)=129.09 KN/m q 5 =5.44×7.05×(1.475+1.125)+(7.05-0.4)×25×0.25×(0.55-0.12)=117.59 KN/m q 6 =5.44×7.05×1.125+10.50×0.9×5.44+(7.05-0.7)×25×0.35×0.53=124.00KN/m q 8 =5.44×（7.05+3.45）×1.8+(7.05-0.4)×25×0.25×(0.55-0.12)=120.69 KN/m q 10 =5.44×10.50×0.9+(7.05-0.4)×25×0.25×0.43+5.44×0.9×7.05=103.80 KN/m q 11 =5.44×7.05×1.8÷2+(7.05-0.7)×25×0.35×0.53+3.3×7.05×0.9=84.90 KN/m 三角形分布荷载转均布荷载： q 7′=q 9 ′=5/8q 7 =5/8q 9 =2×5÷8×5.44×1.8=12.24 KN/m 柱偏心0.175m，则： M 1 =0.175×106.72=18.68 KN·m M 1 =0.175×84.90=14.86 KN·m 7.2.2 活载计算。 图7.2 轴线4横向框架受荷情况(活载) 活载计算如下： 集中荷载： P 2 =0.5×7.05×2.95÷2=5.20 KN/m P 3 =0.5×7.05×（2.95÷2+2.9÷2）=10.31 KN/m P 4 =0.5×7.05×2.9=10.22 KN/m P 5 =0.5×7.05×（2.9÷2+2.25÷2）=9.08 KN/m P 6 =0.5×（3.6+3.45）×1.125+0.5×(7.05+3.45)×1.8÷2=8.69 KN/m P 8 =0.5×（7.05+3.45）×3.6÷2=9.45 KN/m P 10 =0.5×（7.05+3.45）×1.8÷2+0.5×0.9×(3.6+3.45)=7.90 KN/m P 11 =0.5×7.05×1.8÷2=3.17 KN/m 三角形分布荷载转均布荷载： P 7′=p 9 ′=5/8p 7 =5/8p 9 =2×5÷8×0.5×1.8=1.125 KN/m 柱偏心0.175m，则： M 1 ′=0.175×5.20=0.91 KN·m M 2 ′=0.175×3.17=0.55 KN·m 参考文献 [1]尚守平.结构抗震设计.北京.高等教育出版社.2003 [2]吕西林.高层建筑结构.武汉.武汉理工大学出版社.2003 [3]国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）.2010 [4]国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.2006 [5]国家标准.建筑结构抗震设计规范（GB50011-2010）.2010 超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究超限高层建筑的结构抗震设计中，采用基于性能要求的抗震设计方法，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性、避免抗震安全隐患，同时又促进高层建筑技术发展。 阐述基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法的比较；针对超限高层建筑结构的特点，提出结构的抗震性能目标、性能水准以及实施性能设计的主要方法，包括性能水准判别准则、性能目标的选用及结构计算和试验要求。文中还列举了应用性能设计理念和要求的部分工程实例。 基于性能的抗震设计理念和方法，自世纪年代在美国兴起，并日益得到工程界的关注。美国的ATC40（1996年）、FEMA237（1997年）提出了既有建筑评定、加固中使用多重性能目标的建议，并提供了设计方法。美国加州结构工程师协会SEAO于1995年提出了新建房屋基于性能的抗震设计。1998年和2000年，美国FEMA又发布了几个有关基于性能的抗震设计文件。2003年美国ICC（Internation-alCode Council）发布了《建筑物及设施的性能规范》，其内容广泛，涉及房屋的建筑、结构、非结构及设施的正常使用性能、遭遇各种灾害时（火、风、地震等）的性能施工过程及长期使用性能，该规范对基于性能设计方法的重要准则作了明确的规定。日本开始将抗震性能设计的思想正式列入设计和加固标准中，并已由建筑研究所（BRI）提出个性能标准。欧洲混凝土协会（CRB）于2003 年出版了“钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计”报告。澳大利亚则在基于性能设计的整体框架以及建筑防火性能设计等方面做了许多研究，提出了相应的建筑规范（BCA1996）。我国在基于性能的抗震设计方面也发表了不少论文加以研究和探讨。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是：使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标；抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证（包括试验）可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料；有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。这一方法是一种发展方向。目前，这一方法在工程中还未得到广泛的应用，还有一些问题有待研究改进，诸如：地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用存在不少经验因素、模型试验和震害 浅谈高层建筑结构抗震设计 摘要：近年来，我国建筑业的发展突飞猛进，各地高楼林立。在高层建筑中，抗震设计是一项不容忽视的关键任务，因此，本文主要就高层建筑结构抗震设计进行了分析。 关键词：高层建筑抗震设计应用 中图分类号：[tu208.3]文献标识码：a 文章编号： abstract: in recent years, the development of construction industry in our country by leaps and bounds, tall buildings all over the line. in the high-rise building, the seismic design is a not allow to ignore the key task, therefore, this article mainly aseismic design of high-rise building are analyzed. keywords: high building aseismic design applications 随着我国经济的蓬勃发展，各地的高层建筑纷纷拔地而起，速度惊人。高层建筑结构的抗震设计一直以来就是建筑设计和施工的重点，要使工程建设真正能够减轻甚至避免地震带来的危害，把握好抗震设计是关键。因此，我们首先要对建筑地震进行必要的理论分析，然后进行抗震设计，从而来探索高层建筑的抗震设计理念和方法，以采取必要的抗震措施。 一、高层建筑结构抗震设计的理论和规范 我国《建筑抗震设计规范》（gb50011-2001）对各类建筑结构的 广东技术师范学院天河学院 《建筑结构抗震设计》 课程设计成果 班级：土木111 姓名：王春辉 学号：2011031043121 指导教师：王爱云 日期：2013年12 月 广东技术师范学院天河学院建筑工程系 目录 1. 多层钢筋混凝土框架结构设计任务书 (1) 1.1设计资料 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书 (3) 2.1计算简图及各楼层质量的计算 (3) 2.2框架抗侧移刚度的计算 (3) 2.3自震周期计算 (5) 2.4水平地震作用计算及弹性位移验算 (5) 2.4.2水平地震作用计算 (5) 2.4.3楼层地震剪力计算 (6) 2.4.4多遇地震下的弹性位移验算 (6) 2.5水平地震作用下框架的内力分析 (6) 2.6 框架重力荷载作用效应计算........................................................... 错误！未定义书签。 2.6.1重力荷载代表值计算 (10) 2.6.2重力荷载代表值下的弯矩计算 (12) 2.6.3弯矩的条幅与折算 (14) 2.7 内力组合与内力调整 (15) 2.7.1 框架梁的内力组合及调整 (15) 2.7.2 框架柱的内力组合及调整 (16) 2.7.3节点核心区组合剪力设计值 (17) 2.8 框架截面设计 (17) 2.8.1 框架梁截面设计 (17) 2.8.2 框架柱截面设计 (19) 2.8.3 节点核心区验算 (21) 参考文献 (22) 《建筑结构抗震设计》课程设计个人总结 (23) 一、设计资料 欧阳光明（2021.03.07） 某2层现浇钢筋混凝土框架结构衡宇（按多层框架考虑），其平面及剖面辨别见图1和图2，楼层高度辨别为H1=3.9m、H2=3.6m见分组表。现浇钢筋混凝土楼（层）盖。框架梁截面参考尺寸：走道梁（各层）为250mm×400mm、顶层为250mm×600mm、一层250mm×650mm。柱截面参考尺寸：500mm×500mm。混凝土强度品级：梁采取C30；柱采取C35。钢筋强度品级：受力纵筋和箍筋的强度品级辨别不低于HRB400、HRB335。 抗震设防烈度为8度，设计基本地动加速度为0.2g，结构阻尼比为0.05，设计地动分组为第二组、场地类别为Ⅳ类。试对该框架进行横向水平地举措用下的地动设计计算。 荷载信息如下：钢筋混凝土容重为25kN/m3，楼板厚度为h见分组表，活荷载标准值：住宅楼面为2.0kN/m2，走道为2.0kN/m2，不上人屋面为0.5kN/m2。设计时考虑雪荷载的影响，雪荷载标准值为0.4 kN/m2。 图1 结构平面图 图2 结构剖面图 注：a=6m,b=2.4m,c=4.5m 二、重力荷载代表值 对重力荷载的计算，永久荷载取全部，可变荷载取50%，各层重力荷载集中于楼层标高处，各层的墙体均取本层的一半和上一层的一半，顶层只取下层的一半计算。其代表值如图3所示。 第二层： 恒载： 25+[0.25 ]=2538KN 活载：0.50.4 4.5()=103.68KN 荷载代表值G2=2641.68KN 第一层： 恒载： 25+[0.25 ] =3033KN 活载：0.52 4.5 ( )=518.40KN 荷载代表值G1=3551.40KN 为了便利计算，取G1=2645KN ，G2=3555KN 。 三、结构自震周期计算 1、横梁线刚度的计算 梁柱的刚度均采取D 值法计算，即梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用，计算结果如表1所示。 表1 梁的抗侧移刚度 部位 截 面 2 /h b m ? 跨度 /l m 矩形截面 惯性矩 3034 12 10I bh m -= 边框架梁 中框架梁 034 1.510b I I m -= 410c b b E I i l kN m = ? 034 210b I I m -= 410c b b E I i l kN m = ? 走道梁 2.4 1.33 2 2.5 2.66 3.333 二层其 他梁 6 4.5 6.75 3.375 9 4.5 一层其 他梁 6 4.5 8.58 4.29 11.44 5.72 注：混凝土C30,423.010c E N mm =? 2、柱及楼层的抗侧移刚度 柱抗侧移刚度：2 12c i D h α = 目录 一、工程概况 (1) 1.结构方案 (1) 2.结构布置及梁柱截面及板厚确定 (1) 二、重力荷载代表值的计算 (2) 1.屋面荷载标准值： (2) 2.楼面荷载标准值 (2) 3.梁柱自重： (3) 4.墙体 (3) 三、结构自震周期计算 (5) 的计算： (5) 1.横梁线刚度i b 2.柱线刚度i 的计算： (5) c 3.各层横向侧移刚度计算： (D值法) (5) 四、水平地震作用计算 (8) 1.结构等效总重力荷载代表值Geq (9) (9) 2.计算水平地震影响系数а 1 (9) 3.结构总的水平地震作用标准值F Ek 五、多遇水平地震作用下的位移验算 (10) 六、水平地震作用下框架内力计算 (12) 1.框架柱端剪力及弯矩 (12) 2.梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： (14) 七、重力荷载代表值内力计算 (15) 八、⑤框架内力组合 (15) 九、设计体会及今后的改进意见 (18) 十、参考文献 (18) 一、工程概况 1.结构方案 该全现浇框架结构处于8度（0.2g）设防区，建筑为六层，底层柱高 4.2m，其他柱高为3.6m；场地为II类场地，地震分组为第二组。根据“抗震规范”第6.1.2条，确定结构抗震等级。考虑本工程楼面荷载较大，对于防渗、抗震要求较高，为了符合适用、经济、美观的原则和增加结构的整体性及施工方便，采用整体现浇梁板式楼盖。 2.结构布置及梁柱截面及板厚确定 2.1结构布置见图1 42006000600060006000600042006 6 0 0 6 6 0 0 12345678C B A L1L1L1L1L1L1L1L1 L2 L2 图1 结构布置图 2.2各梁柱截面尺寸： 框架梁，柱截面尺寸见下表1。 根据结构布置，板确定为双向板，板厚根据不小于短边边长1/50设计,统一取为100mm。 一、设计资料 某2层现浇钢筋混凝土框架结构房屋（按多层框架考虑），其平面及剖面分别见图1和图2，楼层高度分别为H1=、H2=见分组表。现浇钢筋混凝土楼（层）盖。框架梁截面参考尺寸：走道梁（各层）为250mm×400mm、顶层为250mm×600mm、一层250mm×650mm。柱截面参考尺寸： 500mm×500mm。混凝土强度等级：梁采用C30；柱采用C35。钢筋强度等级：受力纵筋和箍筋的强度等级分别不低于HRB400、HRB335。 抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为，结构阻尼比为，设计地震分组为第二组、场地类别为Ⅳ类。试对该框架进行横向水平地震作用下的地震设计计算。 荷载信息如下：钢筋混凝土容重为25kN/m3，楼板厚度为h见分组表，活荷载标准值：住宅楼面为m2，走道为m2，不上人屋面为m2。设计时考虑雪荷载的影响，雪荷载标准值为kN/m2。 图1 结构平面图 图2 结构剖面图 注：a=6m,b=,c= 二、重力荷载代表值 对于重力荷载的计算，永久荷载取全部，可变荷载取50%，各层重力荷载集中于楼层标高处，各层的墙体均取本层的一半和上一层的一半，顶层只取下层的一半计算。其代表值如图3所示。 第二层： 恒载： 2 5+[ ]=2538KN 活载：荷载代表值G2= 第一层： 恒载： 25+[ ] =3033KN 活载：荷载代表值G1= 为了方便计算，取G1=2645KN，G2=3555KN。 三、结构自震周期计算 1、横梁线刚度的计算 梁柱的刚度均采用D值法计算，即梁的截面惯性矩考虑了楼板的作用，计算结果如表1所示。 表1 梁的抗侧移刚度 部位 截 面 2 /h b m ? 跨度 /l m 矩形截面惯性矩 3034 1210I bh m -= 边框架梁 中框架梁 034 1.510b I I m -= 410c b b E I i l kN m = ? 034 210b I I m -= 410c b b E I i l kN m = ? 走道梁 2 二层其 他梁 6 9 一层其 他梁 6 注：混凝土C30, 423.010c E N mm =? 2、柱及楼层的抗侧移刚度 柱抗侧移刚度：212c i D h α = 二层： ,22b c i K K i K α= =+∑；一层： 0.5,2b c i K K i K α+==+∑ 表2 框架柱值及楼层抗侧移刚度 楼 层 层 高 柱 号 根数 截面 2 /h b m ? 33 4 1210c I bh m -= 410c c c E I i l kN m = ? K α 2 /ij D kN m 2 ij D kN m ∑ 2 i D kN m 2 1Z 14 0.50.5? 15150 212100 617300 2Z 14 20300 284200 3Z 4 12490 51760 4Z 4 17310 69240 1 1Z 14 18360 257040 668460 高层建筑抗震设计常见的问题 在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。 底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。 抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(gb50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值b1/b不满足≥0.75的要求。 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。 《高层建筑结构课程设计》 设计说明书 题目：某集团员工宿舍楼结构设计 姓名：XX 班级：XX 学号：XX 指导教师：XX 2015年 1月 18日 课程设计任务书 专业班级XX学生姓名XX 一、题目某集团员工宿舍楼结构设计 二、主要任务与要求 （ 1）基本资料：框架结构， 6 层，柱网尺寸：开间4200，进深 6000 和 2100，层高：首层层高 4.2m，其他各层层高 3.3m （2）设计内容： 1. 确定构件（梁、柱）截面尺寸及计算简图 2.进行荷载计算 3.进行荷载作用下的内力分析与侧移验算，绘制出内力图（或表） 4.内力组合 5.选取一榀框架梁、柱或一片剪力墙进行截面设计 6.绘制结构（梁、柱、墙）施工图 （3）设计要求：设计说明书 1 套、结构施工图 1 套 河南理工大学 课程设计成绩评定书 题目焦作建工集团员工宿舍楼结构设计 指导教师 年月日 一、摘要 二、工程概况及设计条件 三、建筑主要用材及构造要求 四、结构总信息 3.1 恒荷载计算 3.2 活荷载计算 五、梁柱断面类型及尺寸 4.1 梁断面估算及选用 4.2 柱截面估算及选用 六、标准层结构布置图 5.1 网格示意图 5.2 梁柱布置 七、荷载 6.1 楼面荷载 6.2 梁上荷载 6.3 水平地震作用 八、主要分析结果 7.1 恒载作用下 7.2 活载作用下 7.3 水平地震作用 7.4 侧移验算 7.5 轴压比和剪重比 九、总结与体会 8.1 列出所做内容的大致操作流程及主要技术思路 8.2 列出遇到的问题及解决的办法 十、参考文献 本次高层结构课程设计题目为焦作市焦煤集团员工宿舍楼结构设计。设计内容主要为结构设计。本设计主体为六层；底层高为 4.2 米，其余层高为 3.3 米，总建筑面积近 为4380.48 平方米，室内外高差为 0.60 米，本工程设定相对标高± 0.000 ，功能上满足员工住宿需求，在充分利用空间的基础上为员工营造了良好的住宿条件。 本工程采用钢筋混凝土框架结构，建筑抗震设防烈度为 7 度。结构计算包括手算和电算 两部分，其中手算部分主要为水平地震力作用下结构受力情况。电算部分采用 PKPM结构 设计软件进行分析计算。 通过高层结构课程设计，综合应用了所学的相关专业知识，对专业水平有很大提升 作用，对于PKPM等结构设计软件有了较为深入的认识，为将来的工作打下了坚实的基础。关键词：框架结构，高层设计，PKPM 一．工程概况 1.1结构方案 （一）结构体系 考虑该建筑开间进深层高较大，根据“抗震规范”第6.1.1条，框架结构体系选择大柱网布置方案。 （二）结构抗震等级 该全现浇框架结构处于8度（0.2g）设防区，建筑为六层，底层柱高4.2m，其他层柱高为3.6m；场地为II类场地，地震分组为第二组。“根据抗震规范”第6.1.2条，确定结构抗震等级 （三）楼盖方案 考虑本工程楼面荷载较大，对于防渗、抗震要求较高，为了符合适用、经济、美观的原则和增加结构的整体性及施工方便，采用整体现浇梁板式楼盖。 （四）基础方案 根据工程地质条件，考虑地基有较好的土质，地耐力高，采用柱下独立基础，并按“抗震规范”第6.1.14条设置基础系梁。 二．结构布置及梁柱截面 2.1结构布置见图1 C B A 图1 结构布置图 2.2各梁柱的截面尺寸 荷载标准值按《荷载规范》取用： 3.1屋面荷载标准值 屋面恒载标准值： 5.95 KN/m2 屋面活载标准值（不上人）：0.5 KN/m2 屋面雪荷载标准值：0.75 KN/m2 3.2楼面荷载标准值 楼面恒载标准值 3.80 KN/m2 楼面活载标准值 2.50 KN/m2 3.3墙体自重标准值 外墙体均采用250厚加气混凝土块填充，内墙均采用200厚加气混凝土块填充。内墙抹灰，外墙贴面砖。 建筑外围均有填充墙，底层②、⑦轴设有内横墙，二～六层②、④、⑥、⑦轴设有内横墙。 底层外墙线荷载（考虑开门、窗）标准值 6.84 KN/m 内墙线荷载（考虑开门、窗）标准值 5.96 KN/m 标准层外墙线荷载（考虑开门、窗）标准值 5.70 KN/m 内墙线荷载（考虑开门、窗）标准值 4.95 KN/m 240厚砖砌女儿墙线荷载标准值 3.60 KN/m 3.4梁柱自重： 《建筑结构抗震设计》 课程设计成果 目录 1. 多层钢筋混凝土框架结构设计任务书 (1) 1.1设计资料 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2.多层钢筋混凝土框架结构设计计算书 (3) 2.1计算简图及各楼层质量的计算 (3) 2.2框架抗侧移刚度的计算 (3) 2.3自震周期计算 (5) 2.4水平地震作用计算及弹性位移验算 (5) 2.4.2水平地震作用计算 (5) 2.4.3楼层地震剪力计算 (6) 2.4.4多遇地震下的弹性位移验算 (6) 2.5水平地震作用下框架的内力分析 (6) 2.6 框架重力荷载作用效应计算............................................................. 错误!未定义书签。 2.6.1重力荷载代表值计算 (10) 2.6.2重力荷载代表值下的弯矩计算 (12) 2.6.3弯矩的条幅与折算 (14) 2.7 内力组合与内力调整 (15) 2.7.1 框架梁的内力组合及调整 (15) 2.7.2 框架柱的内力组合及调整 (16) 2.7.3节点核心区组合剪力设计值 (17) 2.8 框架截面设计 (17) 2.8.1 框架梁截面设计 (17) 2.8.2 框架柱截面设计 (19) 2.8.3 节点核心区验算 (21) 参考文献 (22) 《建筑结构抗震设计》课程设计个人总结 (23) 1. 多层钢筋混凝土框架结构设计任务书 1.1设计资料 1.某一栋普通3层的现浇钢筋混凝土框架结构办公楼，结构平面布置如图1所示，不上人屋面，屋顶无局部突出部分；底层层高4m，二、三层层高3.6m。 2.本设计所有梁、柱尺寸均见图1.1，柱截面尺寸均为500mm×500mm。 图1.1 结构平面布置 3.材料强度：梁、板、柱强度等级皆为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。 4.结构恒荷载框架计算简图1.2、活荷载框架计算简图1.3已给出。各层的重力荷载代表值为： G1=11400kN，G2=10900kN，G3=9900kN； 5.地震资料： (1)设防烈度及基本地震加速度：8度（0.2g）。 (2)设计地震分组：第二组。 (3)建筑场地类别：I1类场地。 2 .计算书 某大学7层学生宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构，没有抗震设防要求，设计年限为50年，试设计该结构(限于篇幅，本例仅介绍 轴框架结构的设计)。 2.1设计资料 7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L 1=6m ，H 1=4.5m 。 (1)设计标高：室内设计标高土0.000相当于绝对标高4.400m ，室内外高差600mm 。 (2)墙身做法：墙体采用灰砂砖，重度γ=18kN/m 3 ，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内 墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡。 (3)楼面做法：楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.5kN/㎡。 (4)屋面做法：屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/㎡。 (5)门窗做法：木框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡。 (6)地质资料：位于某城市的郊区，底层为食堂，层高4.5m ,2~7层位学生宿舍。 (7)基本风压：4.00=ω 2 m kN 。 (8)材料选择：混凝土强度等级C35，钢筋级别HRB400和HPB300。 图1-1 建筑平面图 2.2 结构布置及结构计算简图的确定 结构平面布置如图2-1所示。各梁柱截面尺寸确定如下： 图2-1 结构平面布置图 边跨(AB 、CD 跨)梁： mm l l h )1000~7.666(8000121 )121~81(=?==， 取mm h 1000=；h b ) 3 1 ~21(=，取 mm b 400=。 边柱和中柱(A 轴、B 轴、C 轴)连系梁：取mm mm h b 500250?=?；中柱截面均为mm mm h b 600500?=?，边柱截面均为mm mm h b 500450?=?现浇楼板厚mm 120。 结构计算简图如图3-59所示根 据地质资料，确定基础顶面标高为mm 1500-，由此求得底层层高为 mm 5.6。 各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2-2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取02I I =（0I 为考虑楼板翼缘作用的梁截面 惯性矩）。 图 2-2 结构计算简图：单位；×10-3E （m 3） 高层建筑的抗震设计理念 高层建筑的抗震设计理念 中国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于该地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于该地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于该地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。 三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率2%－3%，重现期1641－2475年，平均约为2000年。 对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。 高层建筑结构抗震设计方法 结构抗震设计方法 基础的抗震设计。基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。 钢结构骨架的抗震设计。采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反 而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。 墙体的抗震设计。“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合形成的“三合一”整体承重的结构体系。该体系不仅仅用柱和梁来支撑高层建筑,而是利用墙体钢框架与结构柱结合,有效地承受来自垂直方向与水平方向的荷载。由于外墙板钢框架的补强作用,该做法可以较好地发挥结构柱设计值以外的补强承载力。加强了对竖向地震力及雪荷载的抵抗能力,最大限度地发挥其抗震优势;另一方面,由于外墙板钢框架与内部斜拉杆所构成“面”承载与结构柱的结合并用,也提高了整体抗侧推力和抗变形能力。它的抗水平风载和地震力的能力比单纯墙体承重体系提高30%左右。 《建筑结构抗震设计》课程设计 学院：建筑工程学院 班级：11土木工程1 姓名：******* 学号：30150590110 指导老师：******** 建筑结构抗震设计任务书 设计一个钢筋混凝土框架结构房屋，建筑面积6000m2－8000m2，4－6层。房屋的使用功能自拟，柱网布置与房间分隔按照所拟题目合理设置，要求选取计算的横向框架不小于三跨，围护和分隔墙体建议选用加气混凝土砌块，墙体开洞情况根据设计建筑物功能自行设置。设计中选用的建筑层高、楼层活载和混凝土标号按照表1选取。7度设防，第二组，二类场地，设计地震基本加速度0.1g,按照多遇地震计算地震作用。按照要求我选用C30混凝土，楼层活荷载标准值为：2.8－0.12×4=2.32kN/m2。试完成房屋结构的合理布置，并完成以下工作： （1）画出结构方案，绘制结构布置图 （2）底部剪力法计算等效水平地震作用 （3）完成水平荷载下的框架内力计算 （4）进行水平荷载下的位移验算 （5）完成竖向荷载（恒载、活载）下的框架内力计算 表1 混凝土等级、层高、活荷载值分配表 混凝 土等级层高 楼层活荷载标准值（kN/m2；i=0、1、2、3、4） 2.5－0.1i 2.8－0.12i C303.3（学号1－5）（学号6－10）3.6（学号11－15）（学号16－20） C353.3（学号21－25）（学号26－30）3.6（学号31－35）（学号36－40） C403.3（学号41－45）（学号46－50）3.6（学号51－55）（学号56－60） 1结构布置及结构计算简图的确定 结构平面布置图见图1，计算简图见图2。 图1 结构平面布置图 图2 计算简图图3 各质点重力荷载代表值 2荷载标准值计算 抗震框架设计课程设计指导书 土木工程专业 福建工程学院土木工程学院 二0一四年十一月 一、结构选型与布置 1.结构方案选择 房屋结构方案应根据使用要求、材料供应和施工条件进行必要的经济技术比较，在满足安全、适用和耐久性的前提下，尽可能做到经济合理、技术先进。 房屋的结构型式，应根据建筑物的功能、造型、房屋的高度、工程地质条件、工期等物质与技术条件来确定，根据教学要求，本次设计的主体房屋采用钢筋混凝土框架结构。 结构体系的选择，与房屋内部的空间要求有关，还与所受的荷载性质及其大小有关。钢筋混凝土框架结构可采用横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重体系等。 钢筋混凝土框架结构房屋按施工方法的不同可分为现浇整体式、装配式和装配整体式。地震区的混凝土框架结构主要采用现浇整体式框架。 2.结构布置 房屋的结构布置，既要满足建筑在使用和造型上的要求，又必须考虑到结构布置合理，有利抗震。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，体型力求简单，并应具有良好的整体性。建筑的立面和剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化。房屋楼层不宜错层。当建筑平面突出部分较长，结构刚度和荷载相差悬殊或房屋有较大错层时，宜设防震缝将房屋划分为平面规整、对称的单元。 （1）框架结构的承重方案通常有三种： 1）横向框架承重方案 由横向框架梁与柱构成主要承重框架，纵向由连系梁将横向框架连成一空间结构体系。建议本次课程设计采用此方案。 2）纵向框架承重方案 由纵向框架梁与柱构成主要承重框架，横向由连系梁将纵向框架连成一空间结构体系。此承重方案横向刚度较差。 3）纵横向框架承重方案 沿房屋纵横向布置承重框架，当房屋的纵横两个方向的长度相等或接近时，或两个方向柱列区格相近时，或有抗震设防要求时，宜采用此承重方案。 有关各种承重方案具体特点及适用性详见教材及相关参考书。 （2）柱网与层高 多层工业与民用房屋的平面与剖面尺寸，应按《建筑模数协调统一标准》和《厂房建筑模数协调标准》确定，设计时应满足建筑上的功能要求，同时应尽可能地考虑构件的标准化。 （3）板、梁、柱截面尺寸初估 本次课程设计梁、柱截面采用矩形截面，截面尺寸应符合现行规范的构造要求。 1）板的厚度h 简支单向板：h≥l/35（l为板的跨度）； 简支双向板：h≥l/45（l为板的较小跨度）； 高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策 摘要：现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，抗震结构设计也显得越来越重要。而新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。本文介绍了地震作用下高层建筑结构的破坏特点，分析了我国高层建筑抗震设计中存在的问题，探讨了高层建筑结构抗震设计的对策。 关键词：高层建筑抗震设计特点问题对策 建筑物抗震性能的优劣受复杂因素的影响，一直存在诸多问题，对建筑物的安全带来隐患。造成这些问题的原因是多方面的，有认识方面的原因，有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因( 未能从整体、全局上把握好) ，有法律建设方面的原因( 在工程抗震设防管理方面缺乏国家法律依据，特别是处罚方面) 。因此，坚决贯彻相关的建筑法律法规，贯彻高层建筑抗震结构设计的基本原则是确保高层建筑抗震性能的基础保障。 一、地震作用下高层建筑结构的破坏特点 1、地基方面 ①在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；②地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；③建造在不利或危险地段的房屋建筑，因地基破坏导致房屋损坏。④当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。 2、结构体系方面 ①采用“填墙框架”的房屋结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；②采用框架一抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；③采用“底框结构”体系的房屋，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏； 3、刚度分布方面 ①矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；②采用三角形、L 形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。 4、构件形式方面 ①在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；②钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；③配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移 高层建筑结构抗震设计理念及方法 是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。 1 高层建筑抗震结构设计的基本原则 1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能 (1)结构构件应遵守强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)的原则。(2)对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。 1.2 尽可能设置多道抗震防线 (1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。(2)强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适 当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。(3)适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使有效屈服保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。 1.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力 (1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。(2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。(3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。(4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。 2 提高短柱抗震性能的应对措施 有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的 高层建筑结构抗震设计徐慧丽 发表时间：2019-08-06T15:57:26.453Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：徐慧丽1 于洋2 [导读] 摘要：由于高层建筑层数多、高度高，结构也比一般建筑复杂。 1威海时代绿建设计院有限公司山东威海 264200； 2山东玖典设计有限公司山东威海 264200 摘要：由于高层建筑层数多、高度高，结构也比一般建筑复杂。高层建筑的抗震性能一直是建筑设计和施工的重点。高层建筑抗震设计中，采用基于性能的抗震设计方法，提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，避免地震安全隐患，促进高层建筑技术的发展。 关键词：高层；建筑结构；抗震设计 1 引言 在建筑结构中，抗震设计占有极其重要的地位，高层建筑结构在抗震方面尤为重要。随着社会生产的发展和科学技术的进步，高层建筑的结构体系不断发展。随着经济水平的提高和高层结构的增加，地震分析和结构设计变得越来越重要，特别是在我国，在地震易发国家，高层建筑的抗震设防是工程设计的当务之急。高层结构的抗震性能仍然是结构安全考虑的一个重要问题。 2 高层建筑结构的抗震设计 建筑的抗震设计对于国家财产的保护，人民生命安全都有着极其重要的意义，当地震来临时，建筑抗震设计不仅仅能够保护人们的生命安全，还保护了国家财产，为国家经济建设做出了贡献。所以建筑抗震设计是建筑设计中极其重要的内容。但是，由于地震等灾害的发生具有不确定性，随时性，破坏性等的特点。房屋的抗震结构设计对于房屋的高层建筑结构有及其重要的作用。高层建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计，能够在概念设计中清晰的表达。为了更好的做好高层建筑结构的抗震设计，在设计之前需要精确的掌控灾害能量的最大输入，结构体系，高层建筑结构的类型，刚度分布等相关问题。这样就可以从根本上消除房屋高层建筑结构抗震结构中的薄弱环节。 3 影响高层建筑结构抗震效果的因素 3.1高层建筑自身结构设计 高层建筑中抗水平力是结构设计主要矛盾，据不同侧力及抗震等级采用不同结构体系。高层建筑从其本质上是悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物增高仅引起数量增加，而水平荷载来自任何方向，均布荷载与建筑物高度大体为二次方变化。一般情况下水平荷载远大于垂直荷载影响。应使结构要有较大强度外还要有足够刚度。 高层建筑常用结构类型有钢结构和钢筋砼结构。钢结构整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等特点，且截面相对较小，有很好延性，适合柔性方案，其缺点是造价较高。当场地土特征周期较长时易发生共振。钢筋砼结构刚度大、空间整体性能好、造价相对较低及材料来源也较丰富，较适用承载力大，控制塑性变形的刚性方案结构。不利因素是结构自重大、抵抗塑性变形能力差，施工周期较长。因此高层建筑采取何种形式应取决于结构体系和材料特性，同时取决于场地土类型，避免场地土和建筑发生共振，而使振害更加加重。 3.2高层建筑结构施工材料和过程 高层建筑结构施工原材料对其抗震效果有直接影响，因此施工建设中应明确施工材料重要性。通常情况下建筑物建设质量越高，地震对建筑物的作用力越小，在同等地震环境下建筑施工中使用性能越好的材料，其受到地震作用力也越小，而如无法保证材料使用性能，就会受到较大地震作用力。在高层建筑施工建设中选择建筑材料时建议采用塑料板材、空心砖及加气混凝土板等，这些质轻材料对保证建筑物抗震性能都十分有利。 高层建筑施工中为较好的保证其抗震效果，还应保证施工中每个环节和每道工序质量，应高度重视施工中各项管理工作，同时建立完善施工监管规范制度，严格按照设计图纸及施工规范施工，保证高层建筑结构施工质量，确保其抗震效果。 3.3场地选择 场地选择对高层建筑至关重要。地震造成的破坏除地震直接引起结构破坏外还有场地条件原因。当地震来临时，其对高层建筑结构破坏的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山体崩塌及岩石断层等导致地表发生运动，使建筑结构受到破坏，而水灾和海啸等地震带来的次生灾害也会破坏建筑物。因此选择有利抗震建筑场地，是减轻地震灾害的第一道工序，抗震设防区建筑工程应选有利地段，应避开不利的地段。 4 高层建筑结构抗震设计对策 4.1场地和地基的选择 建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分的了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行科学的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准 4.2选择合理的结构类型 高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。 4.3减轻自重，选择合理结构体系 在进行高层建筑结构抗震设计时，首先要考虑结构自重问题，在同样地基情况下可以通过增加层数或者减少地基处理造价以提高建筑超限高层建筑结构基于性能抗震设计
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