第四章设计要求及荷载效应组合

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4.5 结构抗震性能设计
3.11.1 结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用 适宜的结构抗震性能目标，并采取满足预期的抗震性能目 标的措施。
条文说明：分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、 场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求，确定结构设 计是否需要采用抗震性能设计方法。 采用抗震性能设计的工程，一般表现为不能完全符合抗震 概念设计的要求；对特别不规则结构，应进行抗震性能设 计，但需慎重选择抗震性能目标。
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算 《高钢规》5.2.11条 对于不符合本规程第5.2.10条的高层 建筑钢结构，可按下列要求验算整体稳定：
(1) 对于有支撑的结构，且Δu/h≤1/1000，按有效长度法 计算。柱的计算长度可按现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ17)附录四附表4.1采用。支撑体系可以是钢支撑、剪 力墙和核心筒等。
钢结构
各种结构类型1/250注：高度在150~250m之间的钢筋混凝土高层建筑，限制值按a、
b两类限制值插入计算。
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4.2 侧移限制
在正常使用状态下，限制侧向变形的主要原因：要 防止主体结构开裂、损坏；防止填充墙及装修开裂、损 坏；过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；
过大的侧移会使结构产生附加内力( P 效应)。
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算 高层建筑结构的稳定应符合下列要求(强制性条文)： 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要 求：
n
EJd 1.4H2 Gi i1
框架结构应符合下式要求：
n
Di 10 Gj /hi i1,2, ,n ji
从上式可以看出，刚重比对结构稳定性有决定性作用。
表4-4 结构顶点最大加速度限值
使用功能 住宅、公寓 办公、旅馆
amax(m/s2) 0.15 0.25
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4.3 舒适度要求
楼盖结构应具有适当的舒适度。楼盖结构的竖向振 动频率不宜小于3Hz，竖向振动加速度峰值不宜超过下表 的值。楼盖结构竖向振动加速度按高规附录A计算。
表 楼盖竖向振动加速度限值
第四章设计要求及荷载效应组合
4.2 侧移限制
表4-2 正常使用情况下 u / h 的限制值
材料
钢筋混凝土结 构
结构高度
a、不大于 150m
b、不小于 250m
结构类型 框架
框架-剪力墙、框 架-核心筒
剪力墙、筒中筒 框支层
各种结构类型
限制值 1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/500
峰值加速度限值(m/s2)
人员活动环境 竖向自振频率不大 竖向自振频率不小
于2Hz
于4Hz
住宅、办公
0.07
0.05
商场及室内连廊
0.22
0.15
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4.4 稳定和抗倾覆
高层建筑在重力荷载作用下一般都不会出现整体丧 失稳定的问题。在水平荷载作用下，某些情况下的高层 建筑结构计算要考虑二阶效应(P-△效应)，进行整体稳 定计算。
1/120
1/50
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4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制 对框架结构，当轴压比小于0.40时，可提高10%；当柱子全 高的箍筋构造采用比本规程中框架柱最小配箍特征值大30% 时，可提高20%，但累计提高不宜超过25%。
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4.3 舒适度要求
高度不小于150m的高层建筑结构应具有良好的使用条 件，满足舒适度要求。按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点最大加速度不应超过表4-4的值。必要时，可通过 专门风洞试验结果计算确定顺风向与横风向结构顶点最大 加速度 a m a x。
式中，E J d 为结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可按倒 三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧 向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度。H为房屋高 度； D i 为第i楼层的弹性等效侧向刚度。此公式使结构的二 阶效应对结构内力、位移的增量控制在5%左右。
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4.4 稳定和抗倾覆
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4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制
为防止结构倒塌，规定罕遇地震作用下弹塑性层间位
移 u / h 限值见表4-3。 表4-3
材料
结构类型
限制值
框架
1/50
钢筋混凝土结构
框架-剪力墙、框架 -核心筒、板柱剪力墙结构
剪力墙、筒中筒
1/100 1/120
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
大部分钢结构计算需要考虑P-△效应。
《高钢规》5.2.10条 高层建筑钢结构同时符合下列条件
时，可不验算结构的整体稳定。
一、结构各层柱子平均长细比和平均轴压比满足下式要
求：
Nm m 1 N pm 80
式中，λm—楼层柱的平均长细比； Nm—楼层柱的平均轴压力设计值； Npm—楼层柱的平均全塑性轴压力；
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度；
Am—柱截面面积的平均值。
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
二、结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层相对侧移值， 满足下列公式要求：
u 0.12 Fh
h
Fv
式中，Δu—按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移； h—楼层层高； ∑Fh—计算楼层以上全部水平作用之和； ∑Fv—计算楼层以上全部竖向作用之和；
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
在水平力作用下，当高层建筑结构满足下列规定时，弹性
计算分析时可不考虑重力二阶效应的不利影响。
剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒
体结构：
框架结构：
n
EJd 2.7H2 Gi i1
n
Di 20 Gj /hi i1,2, ,n ji
(2) 对于无支撑的结构和Δu/h>1/1000的有支撑的结构， 应按能反应二阶效应的方法验算结构的整体稳定。
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.3 高层建筑抗倾覆问题
当高层、超高层建筑高宽比较大，如果高层建筑的侧 移很大，其重力作用点合力移至基底平面范围以外，则建 筑可能发生倾覆问题。
通过控制高层建筑的高宽比，同时在基础设计时，高 宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现零 应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间 零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。满足规范要求 的正常设计的高层建筑不会出现倾覆问题。