第三章结构设计的一般原则yg

3、平面抗侧力假定：任何一片抗侧力构件如 剪力墙、框架等抗侧力结构在其在平面外内的 刚度忽略不计，只承受平面内的侧向力。 对于平面及立面不规则的高层建筑宜按 空间整体工作计算，应考虑下列变形：
——梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考 虑轴向变形 ——柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形
——墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形
其他钢筋混凝土结构构件取值如下：
轴压比小 于0.15的 柱 轴压 比不 小于 0.15 的柱 偏压
构件 类别
梁
剪力墙
各类构 件
节 点
受力 状态
受弯
偏压
偏 压
局 压
受剪 偏拉
受 剪
γRE
0.75 0.75 0.8
0.8 5
1
0.85
0.85
2、高层建筑结构的稳定应符合下列规定 1） 剪力墙结构，框架—剪力墙，筒体 n 结构应符合下式要求：EI ³ 1.4H 2 G
较大，基础埋深将大一些，可减小地震效应。
d
å
i
i= 1
2） 框架结构
Di ³ 10å G j / hi
j= i
n
(i=1,2,3……n)
性等效侧向刚度
EId ：结构一个主轴方向（X，Y，θ ）弹
Di：第i楼层的弹性等效侧向刚度，G楼层重 力荷载设计值 高层
3、高层建筑结构的抗倾覆验算应满足: MR/MOV≥1 MR为稳定力矩,计算时恒载取90%,楼 面活载取50%; MOV为倾覆力矩,取设计值。
S = g g SGE + gEH SEHK + g EV SEVK + j W gW SWK
计算地震作用时，建筑结构的重力荷载代表值 SGE应取永久荷载标准值和可变荷载组合值之和
SGE GK X S X QSQ
可变荷载组合值系数应按下列规定取用： 1．雪载0.5 2．楼面活载按实际情况计算时取1，按等效均布 荷载计算时，藏书库、档案库、库房取0.8，一般民用 建筑取0.5
计算单向地震作用时，应考虑偶然偏心的 影响，每层质心沿垂直于地震作用方向的偏 移值计算如下：ei=±0.05Li ei为第i层质心 偏移值，Li为各楼层质心偏移方向的建筑物 的总长度
3.4 水平位移限值和舒适度要求
1．按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高比 Δu/h限值，当H≤150m时，见下表：
0.5
1.3
1.4 60m以上9度时考虑，水平 长悬臂结构8、9度考虑
1.2
1.3
0.5
1.4
课堂作业:
1.某建筑物为丙类建筑，高70m，地处 地震设防烈度9度区，分别写出有、无地震 作用时的组合:
（1）对结构承载有利时的组合设计值S （2）对结构承载不利时的组合设计值S （3）位移计算的组合设计值S
p p h
h为层高，θp为层间弹塑性位移值
层间弹塑性位移角限值
结构类型 框架 框剪、框—筒、板柱—剪力墙 筒中筒 框支层 [θp] 1/50 1/100 1/120 1/120
3.6 抗震措施：
1、抗震等级的确定： 共分为五个等级：特一、一、二、三、 四，当设防烈度为9度时，A级高度乙类建筑 按特一级采用，甲类建筑应采取更有效的地 震措施。
3、延性：结构屈服后变形能力大小的一种 性质，是结构吸收能量能力的一种体现， 一般用延性系数表示，要求4~8
延性系数
Dv m= Dy
v — 构件破坏时的变形
y —构件屈服时的变形
构件的延性主要依靠合理的截面尺寸、 适宜的配筋和充分的构造措施来保证。
具体要求是： ⑴ ⑵ 强柱弱梁 强剪弱弯
⑶
⑷
桩或扩底墩，使上部结构的荷载直接由柱或墙传至
桩顶； 5．箱形基础及筏式基础是高层建筑结构常用的形式。 最好采用箱形基础，因为它是补偿式基础，还可兼 做地下室。
，高层建筑与中低层建筑相比，基础埋深应大一点。
A.一般情况下，较深土质承载力大而压缩性小， 稳定性较好。 B.高层建筑物的水平剪力较大，要求基础周围 有一定的嵌固作用，能抵抗部分水平剪力。 C.在地震作用下，地震波通过地震传到建筑物 上，通常在较深处地震波幅值较小，接近地面幅值
2、楼板刚性假定：
高层建筑结构在水平荷载作用下，楼层的水平 力已知，构件按刚度分配水平力，而不是按象中低 层结构一样按受荷面积与间距分配，而且是空间协 同工作的。楼板在平面内刚度非常大，在内力和位 移计算中，楼板作为刚性隔板，在平面内只有刚体 的位移－平移和转动，不改变形状。 为了保证楼板刚度无限大的假定，楼面构造就 要保证楼板刚度无限大，如现浇楼板。
3.3 构件承载力计算和结构稳定及抗倾 覆验算 1、 设计表达公式：
无地震作用组合 有地震作用组合
0S R
s R / RE
γ0 ：结构重要性系数 S ：结构构件内力组合的设计值 R ：构件承载力设计值 γ RE ：构件承载力抗震调整系数，一般小于1 当仅参考竖向地震作用组合时，取1。
3.2 荷载效应组合及地震作用效应组合：
1、无地震作用时的荷载效应组合： S G SGk Sk w w S wk S：荷载效应组合的设计值 G ：永久荷载分项系数（一般情况下对结构不利时 取1.2,有利时取1，起控制作用时取1.35 ） ：楼面活载分项系数 w ：风载分项系数：SGk :永久荷载效应标准值 Sk ：楼面活载效应标准值 S wk ：风载效应标准值
1.3
Ev
w
说明
重力荷载及水平地震 作用 重力荷载及竖向地震 作用
1.2
1.3
9 度考虑， 水平 长悬臂结 构8、9度考虑 9 度考虑， 水平 长悬臂结 构8、9度考虑
60m以上考虑
重力荷载、水平、竖 向地震作用
重力荷载、水平地震 及风载 重力荷载、水平、竖 向地震作用及风载
1.2
1.2
1.3
高层建筑结构设计
第三章 结构设计一般原则
3.1 结构计算的基本假定：
1、弹性变形假定：
高层建筑结构的内力与位移按弹性方法计 算非抗震设计时，在水平与竖向荷载作用下， 结构处于弹性工作状态；抗震设计时，计算是 对多遇小震进行的，此时结构处于不裂的弹性 阶段。 对于框架梁与连梁，按弹性计算内力过大， 就可以考虑塑性变形内力重分布状态，乘以折 减系数，对内力给予适当调整。
高层
j 、 w 分别为楼面活载组合值系数和风载组合值系 数，当永久荷载效应起控制作用时分别取0.7与0， 当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或 0.7和1.0。
j
j
对书库、档案库、储藏室的场合应取为0.9；通 风机房和电梯机房，取0.7。 注意：位移计算时γ 均取1
2、有地震作用时的荷载效应组合：
算。
应进行弹塑性变形验算的结构：
⑴ 7—9度时，楼层屈服强度系数小于0.5的 框架结构 屈服强度系数：按构件实际配筋和材料强 度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇地 震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值。 ⑵ 甲类与9度设防的乙类建筑结构 ⑶ 采用隔震和消压减震技术的建筑结构
宜进行弹塑性变形验算的高层建筑结构： 1. 规程规定需进行时程分析的高层建筑结构且 竖向不规则类型的高层建筑结构 2．7度Ⅲ 、Ⅳ类场地和8度乙类建筑结构 3．板柱—剪力墙结构。 4．结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合 下列要求：
≤ 80
＞ 80
≤60
剪力墙 非底部加强部 位剪力墙
四
三
二
二
二
一
一 不应 采用
四
三
三
二
二
框 支 剪 力 墙
底部加强部位 剪力墙
三
二
二
二
一
不应 采用
二 框支框采用
框架 框架— 核心筒 筒 体
三
二
一
不应 采用
核心 筒
内筒 核心筒 外筒 板柱的柱 剪力墙
二
二
一
一
三 三 三 二
二 二 二 二
结构类型 框架 框剪、框—筒、板柱— 剪力墙 筒中筒 框支层 Δu/h 1/550 1/800 1/1000 1/1000
2. H≥250m时 Δu/h≤1/500 3. 50≤H≤250m，Δu/h用限值线性内插法插入 取用。 3.5 罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算
对于罕遇地震的第二阶段设计绝大多数结构不 要求进行内力与位移计算，“大震不倒”一般通过构 造要求来保证，因此在第二阶段的设计中，必须对高 层建筑结构进行罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验
强节弱杆
强压弱拉
3.7 基础型式及基础埋深 高层建筑高度大、重量大，在水平力作 用下有较大的倾覆力矩与剪力，对基础及地 基的要求较高，因此基础的设计是高层建筑 结构设计中的一项重要内容。
基础设计的一般原则：
1．根据上部结构的特点选择基础方案 2．根据地基情况选择基础方案 3．一般不宜采用单独基础和条形基础 4．当采用桩基时，应尽可能采用单根、单排大直径
A级高度的高层建筑结构抗震等级
结构类型 6 框 架 高度 ≤30 ＞30 ≤ 30 烈 7 ＞ 30 ≤3 0 度 8 ＞ 30 9 ≤25
框架
四
三
三
二
二
一
一
高度
框 剪
≤60
＞60
≤ 60
三
＞ 60
二
≤6 0
二
＞ 60
一
≤50
框架
四
三
一
剪力墙
三
二
一
一
剪 力 墙
高度
≤ 80
＞ 80
≤ 80
＞ 80
一 一 一 一
一 一 不应 采用 不应 用采
板 柱— 剪力 墙
2、应具有多道抗震防线： 1. 一个抗震结构体系应有若干个延性较好的分 体系组成,并由延性较好的结构构件将各分体系联系 起来协同工作 2. 抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外 部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区， 以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦遭受 破坏也易于修复。 框—剪结构结构，剪力墙结构是第一道防线， 延性框架是第二道防线； 框架—筒体结构，筒体结构是第一道防线，延 性框架是第二道防线； 筒中筒结构，内实腹筒是第一道防线，外空腹 筒是第二道防线。