中大震作用下高层建筑抗震性能分析及其构造措施探讨
中大震作用下高层建筑抗震性能分析及其构造措施探讨
摘要：对于超高层建筑或者超限结构来说应当对结构采取中、大震下的抗震性能分析，本文通过结合某高层结构设计实例，除了对该结构采取小震弹性分析外，还将增加“中震不屈服”、“中震弹性”等方法对结构关键构件进行设计，控制结构的抗震性能。通过中、大震的抗震性能分析提出可行的抗震构造措施，为同类结构提供指引。
关键词：结构设计；超高层结构；抗震分析；抗震构造措施
Abstract: For tall building or overrun structure for ought to the structure of the earthquake, take the seismic performance analysis, this paper through the combination of a high-rise structure design example, in addition to the structure of small earthquakes to elastic analysis outside, still will increa se “the shock of do not yield”, “the shock of the elastic” method of key component structure design, control structure seismic performance. Through the aseismatic performance of strong earthquakes, and analysis the feasible seismic structural measures, to provide direction for the similar structure.
Key words: Structure design; Super-tall structures; Seismic analysis; Seismic construction measures
1．工程概况
本项目定位为创造高品质的、包含超高层超甲级写字楼及商业性办公楼，形成新型的商业聚落空间及城市综合体。塔楼由一栋超高层建筑组成。总建筑面积为94532.54㎡，地上层数为32层，地下为2层。结构类型采用框架-核心筒结构。由于主楼结构布置相对比较复杂，因此需要对其采取中震和大震下的抗震性能分析。
2．中、大震下结构抗震性能目标
根据按照《抗规》1.0.1条规定及条文说明，抗震设防性能目标主要通过“两阶段三水准”的设计方法和采取有关措施实现。结合本高层结构实际情况，除了对该结构采取小震弹性分析外，还将增加“中震不屈服”、“中震弹性”等方法对结构关键构件进行设计，控制结构的抗震性能。对于本高层结构中的节点，按强节点弱构件的抗震性能要求设计。针对中震以及大震抗震目标，笔者总结了高层结构中大抗震设防性能目标细化见表1所示。
表1高层结构中大抗震设防性能目标
地震烈度中震(设防烈度地震) 大震(罕遇地震)
高层建筑构造
高层建筑构造 高层建筑结构体系 1、高层建筑的结构受力特征简化计算模型：竖向悬臂梁，承受竖向和水平荷载共同作用。 2、高层建筑结构体系分类 （1）框架体系 （2）剪力墙体系 （3）筒体体系 （1）纯框架体系 框架结构的特点、优点和分类 A、框架结构的特点 a、受力特点：刚结点，受力性能好（梁、柱） b、框架结构的变形特征 B、框架结构的优缺点 优点： 建筑平面布置灵活、易于设置较大房间、使用方便 构件类型少，易于标准化、定型化； 可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，有时还可采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构。 现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。 缺点： 抗侧刚度低，水平荷载作用下位移大，抗震较差，通常不超过２０层 适用范围： 办公楼、旅馆、学校、医院、餐厅、住宅等 ②框架的类型 A、按框架构件组成划分 a、梁板式结构(多层和高层) 【左图】 b、无梁式结构（仓库、冷藏库、地下室）【右图】 B、按框架的施工方法划分 1、现浇整体式框架：（工地现浇） 优点：结构整体性及抗震性能好，节省钢材； 缺点：现场工作量大，模板消耗多，施工周期较长。 2、半现浇半装配式框架：（部分工厂预制） 优点：与全现浇相比，梁柱现浇、楼板采用预制，减少了部分湿作业； 缺点：整体及抗震性较全现浇差。 3、装配式框架：（工厂预制） 优点：其梁板柱构件在工厂预制，质量容易保证，施工现场的工作量较少，只需通过焊接拼装成整体。比现浇框架节省模板并能缩短工期； 缺点：增加了框架的节点连接，用钢量大整体性较差，抗震设防地区不宜采用。 4、装配整体式框架：（工厂预制） 其梁板柱在工厂预制，在施工现场将构件吊装就位，再用现浇混凝土将框架连接成整体，因而这种框架兼备了前两种框架的优点。 C、按承重结构划分 a、全框架 b、内框架（半框架）：降低房屋造价 缺点：钢筋混凝土和砖墙刚度不协调，房屋整体性和总体刚度差，抗震性能差。 c、底层框架 D、装配（整体）式框架的构件组合划分 1、梁板柱框架系统 （一）短柱单梁式：制作、运输、安装方便，但接头多，施工复杂 （二）长柱单梁式：减少柱子接头，增加了结构的整体性；但柱子长，运输困难，吊装内力大，长度不宜超过１６米 （三）组合单元式：接头少，增加了结构的整体性；构件制作复杂，运输困难，起重吨位大 2、板柱体系 3、框剪体系 装配式横向框架结构形式 纵向框架结构形式 板柱框架结构形式 框剪结构形式
超限高层建筑结构基于性能抗震设计
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
高层建筑结构设计习题
一、简答题 1..试述高层建筑结构的受力特点。 2. .框架结构抗震延性设计的原则是什么？ 3..剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？ 4.对于剪力墙结构，平面及竖向结构布置有哪些基本要求？ 5.在什么情况下，框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系? 二、选择题 1、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I= （）。 A．2 I B．05.1I C．02.1I D．0I 2、整体小开口剪力墙计算宜选用（）分析方法。 A. 连续化方法 B. 材料力学分析法 C. 壁式框架方法 D. 有限元法 3、在下列地点建造相同高度的高层建筑，什么地点所受的风力最大？（） A. 建在大城市郊区 B. 建在小城镇 C. 建在有密集建筑群的大城市市区 D. 建在海岸
4、对现浇框架支座处弯矩可以进行调幅，以下不正确的论述是（ ） A.负弯矩调幅系数为0.8—0.9 B.只需对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅 C.调幅必须在荷载效应组合之前完成 D.对水平和竖向荷载效应均需要调幅 5、关于框架结构的变形，哪个结论是正确的（ ） A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型 B. 框架结构的层间变形一般为下大上下 C. 框架结构的层间变形一般为下小上大 D.框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关，而与梁的线刚度无关 6、在有地震作用组合设计表达式RE E E R S γ≤中，承载力抗震调整系数RE γ满足 （ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 不一定 D. 1 7、剪力墙中，墙肢刚度不变时，如果增加连梁刚度，整体系数α将（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不减 D 、不增 8、结构在水平静荷载的作用下其内力计算方法为（ ） A 、底部剪力法 B 、力矩分配法 C 、反弯点法 D 、时程分析法 9 ） A. 框架结构体系 B. 剪力墙结构体系 C. 筒体结构 D. 框架剪力墙结构
复杂高层与超高层建筑结构设计要点 朱剑敏
复杂高层与超高层建筑结构设计要点朱剑敏 发表时间：2019-01-08T12:59:43.810Z 来源：《防护工程》2018年第29期作者：朱剑敏 [导读] 近几年城市化建设高速发展，复杂高层及超高层建筑也随之不断增多，建筑的结构也逐渐向多元化和功能化的方向发展摘要：近几年城市化建设高速发展，复杂高层及超高层建筑也随之不断增多，建筑的结构也逐渐向多元化和功能化的方向发展，对于建筑结构的设计要求也在不断的增加。本文通过对复杂高层及超高层的建筑设计要点进行分析，从而提高复杂高层及超高层建筑的建设过程中的效率和质量。 关键词：复杂高层;超高层;建设结构;设计要点 1复杂高层和超高层建筑设计要求 1.1重视概念设计的重要性 由于我国科学技术的飞速发展，复杂高层和超高层建筑的结构设计也不断创新和发展，在结构设计方面积累了更多的经验，其中最具代表性的就是概念设计。在概念设计的概念中，结构设计的规律性和统一性得到了提高，其力量得到了明确的传达。除了其高标准要求得到充分体现外，通过有效应用节能减排理念，也增强了结构设计的科学性和合理性。在其具体设计中，其建筑材料的有效使用也符合可持续发展的基本要求。在结构设计过程中，通过概念设计的有效应用，可以大大提高建筑的整体质量。 1.2合理分析复杂高层与超高层的建筑结构 合理分析建筑结构对结构设计有着根本的影响，它直接关系到建筑的合理性与科学性。在设计复杂高层与超高层建筑时，重点也在于对建筑结构的分析。首先，复杂高层与超高层建筑的基本要求是确保建筑安全稳定，这要求提高建筑承重结构的可靠度。其次，自然环境对复杂高层与超高层建筑的影响较大，一些气候、温度、地质方面的因素都需要考虑在内。因此，设计人员在进行结构设计之前必须全面了解当地的自然环境，尽量减少客观因素对复杂高层与超高层建筑造成施工障碍。最后，承重能力的考虑对复杂高层与超高层的结构设计有重大影响，设计人员必须对施工材料提出较高的标准，有必要时可以做出较为硬性的规定，最大限度的减少施工材料的出现问题。 1.3重视建筑的抗震设计 在所有建筑物的设计中，建筑物的抗震设计都有一个非常重要的通道，特别是对于复杂的高层和超高层建筑的结构设计，其抗震设计将直接影响到建筑物的安全。在抗震救灾规划的选择过程中，必须首先对建筑材料进行有效的选择，但必须保证材料的质量。同时要减少地震中的能量膨胀，检查验收楼成员的承载能力。在地震环境下计算建筑物结构的位移值也是必要的。 2复杂高层与超高层建筑结构设计中存在的不足之处 2.1抗风结构中出现的问题 复杂的高层和超高层建筑具有楼层较多的特点，建筑高度也高于正常建筑许多。这样，建筑表面的风蚀面积将会增加，高层和超高层建筑表面的风的流动性将会改变建筑表面的质量。这种情况的出现会在高层建筑的表面和空气之间造成动态的影响。在这样的动力作用下，风力会在高层和超高层建筑的软结构中产生静态或动态振动。这种振动将对整个建筑产生更大的影响。因此，在设计抗风结构时，必须科学合理，以保证高层和超高层建筑的质量。 2.2做好地基基础 地基相当于建筑物的地基。对于不同的地区，由于地质不同，对地基的要求不同，但必须在任何地区奠基。例如，在地质较软的地区，复杂的高层和超高层建筑需要用桩箱作为地基；在有岩层的地区，需要根据岩层的年代采取不同的地基建造措施。混凝土桩一般用来加固岩层。对于地下地基条件较好的底层，通常选用筏型进行地基加固。根据不同的地形选择不同的地基，对整个工程的施工具有重要的意义。 2.3建筑消防在结构设计中出现的问题 在建筑物中，特别是高层与超高层建筑物中，消防结构的设计是整个建筑结构设计过程中需要重点设计的内容。在我国的建筑行业相关标准中，对高层与超高层建筑物的消防结构提出了明确的要求。规定在高层与超高层建筑物中，必须确保高层结构具有科学性以及合理性。但是，据当前的状况来看，在高层与超高层建筑物结构的设计中还存在着许多问题。例如:在高层与超高层建筑物中，所使用的材料具有易燃性，一旦发生火灾，极易在高层及超高层建筑物中蔓延，造成不可挽回的损失。 3复杂高层与超高层建筑结构设计的要点 3.1合理的使用高强钢筋 高强钢筋的使用在高层及超高层建筑中的使用情况，在很大程度上影响着工程造价。故在进行高层及超高层建筑的结构设计时，应当合理的利用高强钢筋，将建筑工程造价降到最低，并减少钢筋的使用量。当建筑的地基出现深厚软弱时，应当适当的将高强钢筋的尺寸进行优化，以减小地基的承载量，这样，不仅方便了施工，还为建筑企业带来了经济效益。与此同时，高层及超高层建筑减少自身的重量可降低地震对建筑物的干扰，为高层建及超高层筑提供了保障。 3.2提升结构设计的舒适度 随着人们生活水平的不断提高，对建筑的要求也在不断提高，尤其体现在建筑的外观和结构舒适性的要求上。因此，在复杂的高层和超高层建筑的结构设计过程中，不仅要保证建筑的整体安全性和可靠性，而且要让人们充分满足建筑的结构舒适性。这些实际要求促使相关人员在高层建筑设计过程中确保了混凝土规则、钢规则等结构设计的保护，同时保证了结构设计的质量和水平。满足人们对结构设计舒适性的要求。 3.3抗震性能设计 对于一些地震频繁发生的地区而言，该地区的复杂高层与超高层建筑面临的抗震压力更大，这些地区的抗震目标也相对高一些，主要包括两个目标。其一是使用水准。比如说，强度较低的地震对事物造成的危害较小，对建筑物的影响也无足轻重，这对建筑的结构设计要求也不高，保证基本的弹性反应状态就可以。其二是倒塌水准。首先，不同强度地震的破坏力不同，为了更好地应对不同强度的地震，应该对复杂高层与超高层建筑非延性部件提出更高的标准。其次，针对建筑物的控制构件而言，应当保证大部分的复杂高层与超高层建筑具
高层建筑的常见结构形式及特点
高层建筑的常见结构形式及特点 高层建筑的结构体系主要有：框架结构、框架―剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。 框架结构，是由纵梁、横梁和柱组成的结构，这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。框架结构的优点：强度高，自重轻，整体性和抗震性好，柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间;施工简便，较经济;框架结构的弱点：抗侧移刚度小，侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。根据分析，框架房屋高度增加时，侧向力作用急剧地增长，当建筑物达到一定高度时，侧向位移将很大，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。 框架―剪力墙结构，又称框剪结构，框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。它是在框架纵、横方向的适当位置，在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。在这种结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以减少柱子的截面。剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点，既能获得大空间的灵活空间，又具有较强的侧向刚度。所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。框架一剪力墙结构，一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构，是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构，即结构采用剪力墙的结构体系。墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外，还对房屋起围护和分割作用。剪力墙结构优点是整体性好，侧向刚度大，适宜做较高的高层建筑，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露构件，可以不影响房屋的使用功能。缺点是由于剪力墙位置的约束，使得建筑内部空间的划分比较狭小，不能提供大空间房屋，结构延性较差。因此较适宜用于宾馆与住宅。全剪力墙结构常用于25～30层结构。 筒体结构，是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。筒体在侧向风荷载的作用下，它的受力特点就类似于一个固定在基础上的筒形的悬臂构件。迎风面将受拉，而背风面将受压。筒式结构可分单筒、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。筒体可以为剪力墙，也可以采用密柱框架;也可以根据实际需要采用数量不同的筒。筒体结构多用于高层或超高层公共建筑中。筒式结构则用于30层以上的超高层房屋结构，经济高度以不超过80层为限。
高层建筑结构复习题(1)
一、填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：10层及10层以上或房屋高度 超过__28m_的住宅建筑和高度大于_24m__的其它民用建筑结构为高层建筑。 2、高层建筑常见的结构体系有_框架结构体系_、剪力墙结构体系、框架剪力墙 结构体系和_钢结构体系_。 3、在水平荷载作用下，高层框架结构以剪切变形为主，其整体位移曲线呈剪切 型，特点是结构层间位移随楼层增高而__增加__。 4、在水平荷载作用下，高层剪力墙结构以_弯曲变形为主，其整体位移曲线呈 弯曲型，特点是结构层间位移随楼层增高而___增加____。 5、在水平荷载作用下，框架的侧移曲线为剪切型，剪力墙结构的侧移曲线为 型，两种结构共同工作时的侧移曲线为弯剪型。 6、高层结构平面布置力求简单、规则、对称，竖向体型尽量避免外挑、内收， 力求刚度均匀渐变。 7、结构平面不规则类型包括扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。 8、结构竖向不规则类型包括刚度突变_ 、尺寸突变和楼层承载力突变。 9、高层建筑结构中常用的结构缝有_伸缩缝、沉降缝_和防震缝。 10、现浇框架结构当长度超过___55___米应设伸缩缝。 11、高层建筑的分析和设计比一般的多层建筑复杂得多，水平荷载是高层结构 的控制因素。 12、矩形、鼓形、十字形平面建筑（H/B≤4）风荷载体型系数为 1.4 。 13、高层建筑地震作用计算方法包括底部剪力法、震型分解反应谱法和弹性 时程分析法。 14、计算地震作用时，建筑结构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。 15、地震作用影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自震周期 及阻尼比确定。 16、抗震设防目标为小震不坏、中震可修、大震不倒。 17、框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似的采用分层法。 18、框架结构在水平荷载作用下的内力计算可近似的采用反弯法和D值法。
高层建筑结构设计思考题答案-(2)讲解学习
第二章 2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建 筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。 答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。 2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？ 答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。 2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别? 答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。 2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些 类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？ 答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。偏心支撑框架的特点是支撑连接位置偏离梁柱节点。偏心支撑框架的基本形式有单斜杆、人字形和V形。偏心支撑框架的刚度与中心支撑框架接近，消能梁段越短，其刚度越大。经过合理设计的偏心支撑框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板塑性变形耗能地震能量；支撑斜杆保持弹性，不会出现受拉屈服和受压屈曲的现象；偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持弹性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性变形大、屈服后承载力继续提高、滞回耗能稳定等特点。偏心支撑框架的抗震性能明显优于中心支撑框架。 2.6为什么规范对每一种结构体系规定最大的适用高度？实际工程是否允许超过规范规定 的最大适用高度？ 答：要根据房屋建筑的高度、是否需要抗震设防、抗震设防烈度等因素，确定一个与其匹配的、经济的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。而每一种结构体系，也有其最佳的适用高度范围。 实际工程允许超过规范规定的最大适用高度，但结构设计应采取有效的加强措施，并且有可靠依据，或进行专门的研究和论证。 2.7什么样的建筑体形对结构抗震有利？为什么？为什么结构平面布置对称、均匀及沿竖向布置连续、无突变有利于抗震？ 答：对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。结构构件的平面布置与建筑平面有关。平面简单、规则、对称的建筑，容易实现有利于抗震的结构平面布置，
高层建筑结构大作业
作业 说明：《高层建筑结构》是应用性较强的课程，为了培养学生的设计能力，掌握核心知识点，同时也为了较大程度地减轻学生的课业负担，这次作业没有考虑大型设计作业，而是采用了分散的题型，请大家在规定的时间内完成作业。 一、基础题 1，一幢10层的框架结构，柱网尺寸为8m×8m，混凝土强度等级C30，试完成下列各题： （1）按高规6.4.2条估算底层中框架柱的截面尺寸。 （2）假设天然地基承载力设计值fa=120kPa,确定底层中框架柱的基础尺寸(独立基础)。 答：（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》P66，6.4.2抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表6.4.2的规定：对于VI类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小 框架结构三类抗震等级，柱子轴压比限值为0.85.根据《混凝土结构设计规范》可知，当选用HrB400钢筋时，竹子的配筋率最小为0.55%，最大为5%。珠子配筋率选为4% 。则混凝土柱承受的最大轴向应力值σ=0.04*360+0.96*30=43.2MPa。 《高层建筑结构设计》P13，楼层竖向荷载值取13KN/m2.仅考虑柱子受竖向荷载作用，则每根珠子承受的竖向荷载值N=10*64*13=8320KN。柱子的截面积S=8.32/（0.85*43.2）=0.227m2,设柱子截面为方形，边长a=0.48m。 （2）8320./120=69.3m2,设独立基础为方形，边长b=8.3m。 2，确定上海市奉贤区海湾镇、南桥镇和徐汇区的徐家汇等区域的地面粗糙度。答:《高层建筑结构设计》P13提到，地面粗糙度应分为四类：A类指近海海面和海盗、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类指有墨迹建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
高层建筑结构设计试题及答案
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。 2．高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用，技术先进，经济合理，方便施工。 3．复杂高层结构包括带转换层的高层结构，带加强层的高层结构，错层结构，多塔楼结构。
高层建筑结构分析
高层建筑结构分析 一、高层建筑结构设计特点 1.水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。 2.轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。 3.侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。 4.结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。 二、高层建筑的结构体系 1.框架-剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。 2.剪力墙体系。当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
高层建筑构造
高层建筑构造 SPARK CAI-狼文 一、概述（一）高层建筑发展过程 随着工农业的迅速发展，城市人口日益集中，用地日趋紧X。自本世纪50年代以来，高层建筑在国外开始迅速发展，其特点是建筑数量大、层数多、结构体系新。建筑材料、计算理论和施工方法不断更新。 1、国外发展情况美国在世界近代高层建筑的发展中起了推动作用，从1886年芝加哥建的10层家庭保险公司大楼（Home Insurance b Qmq）到1974年芝加哥又以束筒结构形式建造了西尔斯大厦，共110层，总高443m，是世界上最高的建筑物。另外值得提出的是美国纽约水塔广场建造了当前世界上最高的钢筋混凝土高层建筑水塔广场大楼，共76层，高262m，结构形式采用了筒体加框架体系。日本在1964年以前高层建筑极少，因日本建筑法规限制，不允许建高层建筑。战后对抗震抗风问题作了大量研究，1964年1月废除了旧法规，1964年建造了第一幢17层新大谷饭店，近年来日本兴建了100m以上的高楼有30余座，并以钢结构为主，如东京新宿的京王旅馆，地上47层，地下3层；东京池袋区商业中心办公楼共60层，高226m，结构体系采用筒中筒。英国的高层建筑从二次世界大战以前的7%增加到43%，但以后由于中欧地区人口趋于稳定，部分国家人口增长率接近于零，因此对高层建筑不如其他地区那么迫切需要。这里值得提出的是新加坡，它是以高层住宅解决了90%人口的居住问题，并就居住区的一切配套设施，作了相应的安排。在世界其他各地区、各国家都根据各自的实际情况，如经济文化、民族习惯、人口多少、城市的发展，对高层建筑作了相应的尝试，尽管发展不平衡，但总的来说，高层建筑已在世界X围内逐步兴起和发展。 2、国内高层建筑发展情况为适应我国城乡建设的发展，在四个现代化、开放、改革方针政策的指导下，城乡建设迅速发展，为了节约用地、改变城市面貌、改善人民居住条件，我国高层建筑在近年来有了迅速的发展。 50年代建成13层的民族文化宫，12层的民族饭店。60、70年代在XX建成27层的XX宾馆、33层的XX白云宾馆。1978～981年间高层建筑发展更快，四年间建成高层建筑510幢，占建国以来高层建筑的76%。1989年底建设部系统已建成的高层建筑约900万m2。 80年代以后，高层建筑发展更快，比较突出的有：XX国际贸易中心大厦，建筑面积为10万m2，主体为50层，高度160m，第49层为旋转餐厅，塔楼顶面为直升飞机停机坪。1990年建成的京广中心大厦高208m，52层。1996年建成的XX地王大厦高384.3m，68层，是我国目前最高的建筑物。此外还有国贸中心、长城饭店、XXXX国际大厦、XX金陵饭店、XX联谊大厦等。我国目前所建成的高层建筑绝大多数为钢筋混凝土结构，结构体系多为纯框架、框架--剪力墙、纯剪力墙及筒体结构。XX地区于1985年建成XXXX汇丰银行大楼，总建筑面积9.9万m2，地上48层，地下4层，由美国建筑师若曼?弗斯特（Norman?Fostor）设计。此外，1989年在XX建成的中国银行，高315m，70层，由贝聿铭设计。（二）高层建筑的分类1、高层建筑按层数及高度分类目前世界各国对高层建筑的划分标准均不一致，各国根据本国的具体情况，各自有不同的规定。联合国教科文组织所属世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度分成四类：第一类：9～16层(最高到50m) 第二类: 17～25层(最高到75m) 第三类: 26～40层(最高到100m) 第四类: 40层以上(即超高层建筑) 目前我国对高层建筑的定义有以下规定:（1）《高层民用建筑设计防火规X》GB50045—95中规定，10层和超过10层的居住建筑和超过24m高的其他民用建筑为高层建筑。（2）《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ3—91中规定：“本规定适用于八层及八层以上高层民用建筑……”。按此规定即八层起算高层建筑。（3）我国《民用建筑设计通则》JGJ37—88规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。（4）建筑高度：指建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度。 2、高层建筑按功能要求分类（1）高层办公楼；（2）高层住宅；（3）高层旅馆；（4）高层商住楼；（5）高层综合楼；（6）高层科研楼；（7）高层档案楼；（8）高层电力调度楼。
高层建筑结构特点、现状及发展趋势
高层建筑结构特点、现状及发展趋势 摘要：高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。 关键词：高层建筑结构；特点；现状；趋势 前言 超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6ｍ或7 层以上视为高层建筑；日本则为31ｍ或8 层以上；英国为等于或大于24.3ｍ；在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯，对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-９５）将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24ｍ的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑结构高度超过100m 时，称为超高层建筑。 1高层建筑的特点 建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。低层建筑结构通常抵抗竖向荷载为主，水平荷载（如风荷载）或作用（如地震作用）的影响较小，它所产生的内力和位移较小，一般可以忽略。因此在低层建筑结构中，竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中，较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载不仅是主要荷载的一种，跟竖向荷载共同起作用，而且往往还成为设计中的控制因素。因此，在水平荷载作用下，若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足，将会产生过大的侧向变形，不仅使人产生不舒服的感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性的损伤或裂缝，从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有合理的刚度，使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时，有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好的塑性变形能力，即具有良好的延性性能。除了上述的结构受力特点之外，高层建筑还具有建筑功用上的特点。人们常说建筑是凝固的音乐，优美的高层建筑犹如艺术品，成为城市的一道道绚丽景观；建筑同时是时代跳动的脉搏，高层建筑占地面积小，符合了地价昂贵时代的需求，它可以节约建设用地或获得更多的空闲地面，以作为绿化等环境用地，并因向高空方向发展而缩短了城市道路和各种管线（如给排水管线等）的长度，减少了基础设施的投资。当然，大量高层建筑的建设，也会给城市带来不利的影响，如人口会密集化而造成交通拥挤问题；城市局部热场发生不利的变化以及地质的沉陷、消防的复杂化等问题。综合高层建筑的上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。 2 高层建筑的发展概况 随着工业化、商业化、城市化的进程，城市人口剧增，造成城市生产和生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。19 世纪末期，开始出现了现代形式的
高层建筑结构六个比
高层结构设计中的六个比如和控制？ 高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”， 1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求 2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性 3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层 4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响 6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆 1. 位移比（层间位移比）: 1.1 名词释义： （1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 （2) 层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。 1.3 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1 保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量，宽度。 2 保证填充墙，隔墙，幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显的损坏。 3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 1.2 相关规范条文的控制： [抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则，对称，并应具有良好的整体性，当存在结构平面扭转不规则时，楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。 [高规]4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑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，不应大于该楼层平均值的1.4倍。[高规]4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求： 结构休系Δu/h限值 框架 1/550 框架-剪力墙，框架-核心筒 1/800
高层建筑结构体系分析报告
高 层 建结 筑构 体 系 分 析 结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中,抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。 一．框架结构
框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构,国外多用钢为框架材料,国内要紧为钢筋混凝土，框架结构的特点在于“刚节点”。从框架的刚节点来看,它是一个几何不变体,以门式钢架为例来看,钢架受荷载后，刚节点始终维持节点的几何不变性，因而刚节点对杠杆的转动具有约束作用,从而刚架横梁产生正弯矩以减少,对梁的好处是专门明显的。刚节点给柱子尽管带来弯矩，但对钢筋混凝土柱来讲也可不能导致坏处，因为钢筋混凝土不仅抗压能力强,而且抗弯能力也专门好。因此,框架结构能够扩大梁的跨度,而且房屋的层数也能够增加。故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。 框架结构的优点是:强度高,自重轻,整体性和抗震性好。它在建筑中的最大优点在于不靠砖墙承重，建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间,因此它的应用极为广泛,框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼，也有依照需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度;框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些专门用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
工程实例: 概述】 艾菲尔铁塔当初是为了万国博览会兴建, 自1887 年到19３１年纽约帝国大厦落成前, 保持了４５年世界最高建筑物的地位，铁塔高320 公尺, 建筑设计最闻名的是防范强风吹袭的对称钢筋设计，兼具有用与美感考量。铁塔共分 3 层，登顶收费依楼层而定。搭快速升降梯直达２７4 公尺高的顶层, 就可尽览巴黎美景, 白天视野佳时可远眺72 公里远。 结构特色】 埃菲尔铁塔采纳框架 结构的全钢结构，艾菲尔 铁塔的金属构架有1.5万 个，重达７000吨,施工时 共钻孔70０万个，使用铆 钉25０万个，施工完全依照设计进行,足见设计的合理与计算的精确。铁塔占地约1万平方米，塔的最顶端不到100平方米,上下宽窄悬殊,使其结构不具一格。从远处看去，它四脚立地。拔地而起，呈四方狭长金字塔形,颇似烛台。铁塔除顶端塔楼外,
中大震作用下高层建筑抗震性能分析及其构造措施探讨
中大震作用下高层建筑抗震性能分析及其构造措施探讨 摘要：对于超高层建筑或者超限结构来说应当对结构采取中、大震下的抗震性能分析，本文通过结合某高层结构设计实例，除了对该结构采取小震弹性分析外，还将增加“中震不屈服”、“中震弹性”等方法对结构关键构件进行设计，控制结构的抗震性能。通过中、大震的抗震性能分析提出可行的抗震构造措施，为同类结构提供指引。 关键词：结构设计；超高层结构；抗震分析；抗震构造措施 Abstract: For tall building or overrun structure for ought to the structure of the earthquake, take the seismic performance analysis, this paper through the combination of a high-rise structure design example, in addition to the structure of small earthquakes to elastic analysis outside, still will increa se “the shock of do not yield”, “the shock of the elastic” method of key component structure design, control structure seismic performance. Through the aseismatic performance of strong earthquakes, and analysis the feasible seismic structural measures, to provide direction for the similar structure. Key words: Structure design; Super-tall structures; Seismic analysis; Seismic construction measures 1．工程概况 本项目定位为创造高品质的、包含超高层超甲级写字楼及商业性办公楼，形成新型的商业聚落空间及城市综合体。塔楼由一栋超高层建筑组成。总建筑面积为94532.54㎡，地上层数为32层，地下为2层。结构类型采用框架-核心筒结构。由于主楼结构布置相对比较复杂，因此需要对其采取中震和大震下的抗震性能分析。 2．中、大震下结构抗震性能目标 根据按照《抗规》1.0.1条规定及条文说明，抗震设防性能目标主要通过“两阶段三水准”的设计方法和采取有关措施实现。结合本高层结构实际情况，除了对该结构采取小震弹性分析外，还将增加“中震不屈服”、“中震弹性”等方法对结构关键构件进行设计，控制结构的抗震性能。对于本高层结构中的节点，按强节点弱构件的抗震性能要求设计。针对中震以及大震抗震目标，笔者总结了高层结构中大抗震设防性能目标细化见表1所示。 表1高层结构中大抗震设防性能目标 地震烈度中震(设防烈度地震) 大震(罕遇地震)