第4高层建筑结构计算分析-PPT课件
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高层建筑结构计算机分析方法
第11章高层建筑结构计算机分析方法和设计程序小结（1）高层建筑结构是复杂的空间结构，比较合理的分析方法是采用三维空间结构计算模型，楼板按弹性考虑。
但这样会增加计算工作量和设计费用，所以一般情况下可采用楼板在自身平面内为无限刚性的假定；如结构平面和立面简单、规则，可采用协同工作方法计算。
（2）目前，高层建筑结构按三维空间结构计算，主要有两种计算模型：空间杆-薄壁杆件模型、空间杆-墙元模型。
相对而言，空间杆-墙元模型比空间杆-薄壁杆件模型更符合实际结构，计算结果也更精确一些，建模时对各种剪力墙更容易处理一些，但计算速度较慢、计算机硬盘和内存空间要求较大。
（3）对于复杂高层建筑结构，应至少采用两个不同力学模型的三维空间结构分析软件进行整体内力和位移计算，以保证分析结果符合实际情况。
（4）对程序计算结果应进行分析和判别，不能盲目地使用程序计算结果。
思考题（1）什么是结构静力分析和动力分析？通常在恒荷载、楼面活荷载、风荷载、地震作用下的内力和位移分析是静力还是动力分析？（2）高层建筑结构可采用下列计算模型：平面协同计算；空间协同计算；空间计算，楼板为刚性；空间计算，楼板为弹性。
试分析这几种计算模型的差异及各自的适用范围。
（3）在将空间结构简化为平面结构时，各榀平面结构“竖向位移不协调”是什么意思？为什么空间结构计算模型不存在这个问题？在什么情况下可将空间结构简化为平面结构计算？（4）构件的轴向、弯曲和剪切变形对结构的内力分布、侧向位移有何影响？如果忽略柱或剪力墙的轴向变形和剪切变形，结构侧向位移计算值比实际值偏大还是偏小？（5）假定楼板在自身平面内的刚度为无限刚性，对楼板平面内杆件的内力和变形有哪些影响？（6）在用有限元法对高层建筑结构进行分析时，剪力墙可处理为带刚域杆件、空间薄壁杆件、墙板单元、墙元等模型。
试分析这几种计算模型各自的适用范围。
（7）试分析空间杆-薄壁杆件模型与空间杆-墙元模型各自的特点及适用范围。
高层结构内力与位移计算的一般方法
a
2 1 2
；
b
1 1 2
6EJ GAL2 0
；
c
3 L0 1 2
；
e
6 1 2 L2 0
；
式中：
—截面剪应力分布不均匀系数； —中段截面的弹性模量、剪切模量、惯性矩和面积；
A E、 G 、J 、
L0 —分别为杆端刚域和中段的长度。 d j 、d k 、
j K jj Ks K kj
k K jk j K kk k
其中每个子矩阵为3×3，可叠加到总刚度矩阵 K f 中去，
叠加完毕、形成总刚度矩阵后，对于位移约束点（如底层固定点）的某一个 的位移为零时，可令相应于该位移分量的主对角元素为非常大的数（例 如 1016、 1017等），则求解时，这些位移分量自动等于零。 令荷载向量只在某一层（第i层）施加单位水平力 Pxi 1 ，其余荷载 值均为零，由下式可以求出相应的位移
GJ p , NS hNS
（1-24）
M K
（1-25）
1.1.4 在水平荷载作用下高层建筑结构空间协调工作分析的基本公式
y
us
P
( Ns ) xs
Lxs
p ys
pxs
s
vs
O′
O
lb2 hz 2 0.25hl
对于柱
lz1 hL1 0.25hz lz 2 hL 2 0.25hz
如果梁太高或太细,可按 hL hz的大小适当调整刚域长度。刚域长度当算得
为负值时，应取为零。
在进行高层建筑结构分析时，假定各片抗侧力结构在自身平面内的刚度
高层建筑结构
（2）风压高度变化系数uz
4.3.2风荷载
b.位于山区的高层建筑，其风压高度变化系数按照平坦 地面的粗糙度类别由于表 4-6确定外，尚应按照现行国 家标准《荷载规范》的有关规定，考虑地形条件加以修 正。
(3)风荷载体形系数us
风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比 值，它表不同体型建 筑物表面风力的大小。当风流经过建 筑物时，通常在迎风由产生压力(此时风荷载体型 系数用+表 示)，在侧风面及背风面产生吸力(此时风荷载体型系数用-表 示)。风压值 沿建筑物表面的分布并不均匀，迎风面的风压 力在建筑物的中部最大，侧风向和背风面 的风吸力在建筑 物的角区最大。风荷载体型系数与高层建筑的体型、平面尺 寸、表面状 况和房屋高宽比等因素有关。
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
二、设计反应谱
工程抗震设计是针对未来可能遭遇 的地震设防的，因此， 由过去某次已经发 生的地震动记录得出的反应谱实际意义 不大。国家组织专家经过对我国历史上的所有 地震资料的 专题研究，提出能利用抗震计算、曲线形状又相对简单的反 应谱曲线，这就 是设计反应谱。图4-7是我国《抗震规范》 以地震影响系数形式给出的设计反应谱。 也称为《抗震规 范》反应谱曲线。
4.1.1高层建筑结构受力特点
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
在正常使用条件下，应使高层建筑处于弹性状态。《高层 规程》对楼层层间最大位移与层高之比Δu /h小作出了以 下规定： (1)高度不大于150 m的高层建筑，其楼层层间最大位移与 层高之比Δu ／h，不宜大 于表4-1中的数值。
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
钢筋混凝土筒体结构体系中的筒体主要有核心筒和框筒。 1、核心筒 核心筒一般由布置在电梯间、楼梯间及没备管线井道四周的 钢筋混凝土墙所组成。 为底端固定、顶端自由、竖向放置 的薄壁筒状结构，其水平截面为单孔或多孔的箱形截 面， 如图4-3所示。
结构选型4-高层建筑结构
第二部分 高层建筑结构
高层建筑结构
• • • • • • 1 高层建筑的定义及发展历史 2 高层建筑结构的受力与变形特点 3 高层建筑结构体系及其选择 4 高层建筑结构的布置原则与要求 5 高层建筑结构设计的基本要求 6 世界知名高层建筑简析
1 高层建筑的定义及发展历史
• 1.1 高层建筑的定义 • 高层建筑并不以高度或楼层数为其定义。重要的准则在于 它的设计是否受到“高度”的影响。 • 就结构特性而论，高层建筑可以定义为必须着重考虑侧向 荷载和重力荷载组合影响的建筑物。 • 设计高层建筑时，它的结构除在上述荷载组合下的强度、 刚度和稳定性应该予以确保外，还必须控制风荷载造成顶 部楼层的加速度反应，以使用户对摆动的感受和不适感降 到最低程度。
• 低层建筑—所有重力荷载就是决定其结构体系的设计荷载， 风荷载对结构体系的影响忽略不计； • 中层建筑—有规律设置的楼盖和柱网、墙体形成的结构体 系，可以提供足够的抗侧力强度和侧向刚度，来承受因风 荷载和重力荷载组合所引起的结构内力和变形； • 高层建筑—需要一个经过精心设计的明确而有效的承受风 荷载的结构体系。随着建筑高度增加，风荷载对整个建筑 结构的影响（倾覆力矩和水平剪力）更在大幅度增加。
5). 在民用建筑中，一般横墙短而数量多， 纵墙长而数量少 横向剪力墙的间距一般在6-8m 纵向剪力墙一般设为二-四道 6). 剪力墙宜设置于建筑物两端、楼梯间、 电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵 横向相互连接在一起为有利； 7). 当建筑使用功能要求有底层大空间时， 可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地 剪力墙协同工作。
高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、 框剪、筒体等，由它们可以组成多种结构体系。
框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙结构 筒体结构 框架-核心筒结构 带加强层的高层建筑结构
高层建筑结构
• • • • • • 1 高层建筑的定义及发展历史 2 高层建筑结构的受力与变形特点 3 高层建筑结构体系及其选择 4 高层建筑结构的布置原则与要求 5 高层建筑结构设计的基本要求 6 世界知名高层建筑简析
1 高层建筑的定义及发展历史
• 1.1 高层建筑的定义 • 高层建筑并不以高度或楼层数为其定义。重要的准则在于 它的设计是否受到“高度”的影响。 • 就结构特性而论，高层建筑可以定义为必须着重考虑侧向 荷载和重力荷载组合影响的建筑物。 • 设计高层建筑时，它的结构除在上述荷载组合下的强度、 刚度和稳定性应该予以确保外，还必须控制风荷载造成顶 部楼层的加速度反应，以使用户对摆动的感受和不适感降 到最低程度。
• 低层建筑—所有重力荷载就是决定其结构体系的设计荷载， 风荷载对结构体系的影响忽略不计； • 中层建筑—有规律设置的楼盖和柱网、墙体形成的结构体 系，可以提供足够的抗侧力强度和侧向刚度，来承受因风 荷载和重力荷载组合所引起的结构内力和变形； • 高层建筑—需要一个经过精心设计的明确而有效的承受风 荷载的结构体系。随着建筑高度增加，风荷载对整个建筑 结构的影响（倾覆力矩和水平剪力）更在大幅度增加。
5). 在民用建筑中，一般横墙短而数量多， 纵墙长而数量少 横向剪力墙的间距一般在6-8m 纵向剪力墙一般设为二-四道 6). 剪力墙宜设置于建筑物两端、楼梯间、 电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵 横向相互连接在一起为有利； 7). 当建筑使用功能要求有底层大空间时， 可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地 剪力墙协同工作。
高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、 框剪、筒体等，由它们可以组成多种结构体系。
框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙结构 筒体结构 框架-核心筒结构 带加强层的高层建筑结构
高层建筑结构概述PPT课件
以上）
4. 高层建筑的优缺点
优点： 集中人员、提高土地利用率 减小城市通勤压力 节省市政投资
缺点： 造价高、管理复杂 对周边环境影响大（通风、采光、无线电通讯等） 发生灾害.1 荷载效应
①轴向力—主要由垂直荷载qv引起：N=qvHB/h∝H ②底部倾覆力矩—主要由水平荷载qH引起：M=0.5qHH2∝H2 ③顶点水平位移—主要由水平荷载qH引起：Δ=qHH4/8EI∝H4
层，55m，铸铁框架，该大楼被认为是的一栋现代高层建 筑。
1895年，奥提斯(OTIS)安全电梯首次用于美国纽约某16 层宾馆
1898年，美国建成了19世纪最高建筑——纽约PARK ROW大厦，30层，高118m，钢结构
• 这一时期高层建筑的特点是：
①采用传统材料，截面尺寸大，延性差
②现代材料开始应用
1.2.2 受力特点
①水平荷载为主导作用(风荷载、地震作用) ②水平侧移作为结构设计的控制指标
1.2.3 设计要求
（1）较大的承载力 （2）较大的刚度 保证正常使用 防止装修损坏 防止主体结构开裂 防止过大附加内力导致建筑物倒塌 （3）稳定和抗倾覆 （4）抗震概念设计
1.3 高层建筑的发展概况
2. 发展成熟期（20世纪初到第二次世界大战） • 1931年，美国纽约建成了Empire State Building(帝国大厦
) 钢结构，102层，高381m。该大楼保持世界最高建筑记 录长达41年之久。(直到1972年美国纽约建成110层、高 412m的世界贸易中心为止。) • 1903年，美国辛辛那提城建成INGALLS(英格尔斯大楼)16 层，高度64m，首次采用钢筋混凝土结构 • 这一时期高层建筑的特点是： ①钢结构的大量采用，使建筑的层数、高度大增 ②钢筋混凝土结构也开始用于高层建筑中
4. 高层建筑的优缺点
优点： 集中人员、提高土地利用率 减小城市通勤压力 节省市政投资
缺点： 造价高、管理复杂 对周边环境影响大（通风、采光、无线电通讯等） 发生灾害.1 荷载效应
①轴向力—主要由垂直荷载qv引起：N=qvHB/h∝H ②底部倾覆力矩—主要由水平荷载qH引起：M=0.5qHH2∝H2 ③顶点水平位移—主要由水平荷载qH引起：Δ=qHH4/8EI∝H4
层，55m，铸铁框架，该大楼被认为是的一栋现代高层建 筑。
1895年，奥提斯(OTIS)安全电梯首次用于美国纽约某16 层宾馆
1898年，美国建成了19世纪最高建筑——纽约PARK ROW大厦，30层，高118m，钢结构
• 这一时期高层建筑的特点是：
①采用传统材料，截面尺寸大，延性差
②现代材料开始应用
1.2.2 受力特点
①水平荷载为主导作用(风荷载、地震作用) ②水平侧移作为结构设计的控制指标
1.2.3 设计要求
（1）较大的承载力 （2）较大的刚度 保证正常使用 防止装修损坏 防止主体结构开裂 防止过大附加内力导致建筑物倒塌 （3）稳定和抗倾覆 （4）抗震概念设计
1.3 高层建筑的发展概况
2. 发展成熟期（20世纪初到第二次世界大战） • 1931年，美国纽约建成了Empire State Building(帝国大厦
) 钢结构，102层，高381m。该大楼保持世界最高建筑记 录长达41年之久。(直到1972年美国纽约建成110层、高 412m的世界贸易中心为止。) • 1903年，美国辛辛那提城建成INGALLS(英格尔斯大楼)16 层，高度64m，首次采用钢筋混凝土结构 • 这一时期高层建筑的特点是： ①钢结构的大量采用，使建筑的层数、高度大增 ②钢筋混凝土结构也开始用于高层建筑中
多、高层房屋结构的分析和设计计算
按主体结构弹性刚度所得钢结构的计算周期，由 于非结构构件及计算简图与实际情况的差异，建议 计算周期考虑非结构构件影响的修正系数ξT取0.9。
对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构，基本 自振周期可用下列公式近似计算：
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时，结构的基本自振周期按经验公式估算： n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s （Ⅱ类场地，第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg）地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s）地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构，振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合，并应符合下列规定： (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) ：
突出屋面的小塔楼，应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物：底部剪力法计算顶部突出物的地震作用， 可按所在的高度作为一个质点，按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后，设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层，但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1：
(3)竖向地震作用
对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构，基本 自振周期可用下列公式近似计算：
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时，结构的基本自振周期按经验公式估算： n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s （Ⅱ类场地，第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg）地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s）地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构，振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合，并应符合下列规定： (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) ：
突出屋面的小塔楼，应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物：底部剪力法计算顶部突出物的地震作用， 可按所在的高度作为一个质点，按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后，设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层，但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1：
(3)竖向地震作用
高层结构设计及案例分析
二、高层建筑结构的特点
▪
随着层数和高度的增加，水平作用对
高层建筑结构安全的控制作用更加显著，
包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载
能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和
造价高低，与其所采用的结构体系密切相
关。不同的结构体系，适用于不同的层数、
高度和功能。
高层建筑中，水平荷载和地震作用 对结构设计起着决定性的作用。
筒中筒
200
150 130 100
70
180 150 120
80
板柱-剪力墙
70
40
35
30 不应采用
B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m)
结构体系
非抗震设 计
框架-剪力墙
170
全部落地剪
剪
力墙
180
力
墙 部分框支剪 力墙
150
框架-核心
筒
筒
220
体
筒中筒Βιβλιοθήκη 300抗震设防烈度 6度 7度 8度 160 140 120 170 150 130
▪ 荷载效应的最大值 (轴力N、弯矩M和 位移)可用下列式 子表达：
▪ N=WH=f(H)
▪ M=qH2/2 = f(H2)
▪ =qH4/8EI =f(H4)
▪ 内力或位移 ▪
=f(H4)
▪
M=f(H2)
▪
N=f(H)
▪
H
▪ 结构内力、位移与高度H的关系
▪ 高层建筑结构体系
➢ 框架 ➢ 框架－剪力墙 ➢ 剪力墙、底层大空间剪力墙 ➢ 框筒和筒体(包括筒中筒与成束筒) ➢ 巨型结构及悬挑结构
高层建筑结构的特点
▪ 钢－混凝土混合（组合）结构应用
第四章设计要求及荷载效应组合共59页文档
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；
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
1/120 1/50
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%。
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。
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度； Am—柱截面面积的平均值。
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；
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
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可予以折减，折减系数不宜小于0.5。
4.1.2 结构计算模型
（一）计算模型 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选 取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。
可选择：
（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架 结构、框架-剪力墙结构； （2）空间协同工作模型
4.1.2 结构计算模型
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.3
平面结构假定
任何结构都是一个 空间结构。但对框 架、剪力墙及框架 一剪力墙结构体系 而言，大多数可以 把空间结构简化为 平面结构，使计算 大大简化。这里作 了两个假定：
（1）一片框架或一片墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度 很小，可以忽略不计。 因此，整个结构可以划分成若干平面结构，共同抵抗与平面结构平行的侧向 荷载，垂直于该平面方向的结构不参加受力。 （2）各个平面抗侧力结构之间通过 楼板互相联系并协同工作。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.4 பைடு நூலகம்板无限刚度假定
楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。 楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。
无扭转时
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.5 高层建筑结构底部嵌固假定
高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体 结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两 个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结 构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1 计算分析方法和模型
（1）随着高层的快速发展，层数多，高度大，平面布置和
立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用计算机进行 计算分析已成为不可或缺的手段。
（2）计算机技术和结构分析软件的普及，一方面使精度提 高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。 因此，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参
嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.2计算参数的选取
3、框架梁端弯矩调幅 4、楼面梁的扭矩
4.2计算参数的选取
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
高层建筑实际结构是复杂的空间受力体系，它是由水平的 刚性楼板和竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的 空间结构。 实际荷载也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈 服等现象，并不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算， 可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、 高层建筑结构作精确计算也是十分困难的。 尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行 简化并做出基本假定，得到合理的计算图形，以便简化计算。 本节只讨论一些结构计算中的基本简化原则。针对各种具 体结构计算方法，还有一些各自的假定，将在以后章节中进行 讨论。这些假定主要体现在以下五个方面：
数，正确使用计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠 性等对高层建筑结构至关重要。
4.1计算分析方法和模型
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1.1 结构计算分析方法
高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形式和
受力阶段，采用相应的计算方法。 主要有： （1）线弹性分析方法； （2）考虑塑性内力重分布的分析方法； （3）非线性分析方法； （4）模型试验分析方法。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
1．弹性工作状态假定； 2．水平荷载作用方向假定； 3．平面结构假定； 4．楼板在自身平面内刚度无限大的假定； 5．高层建筑结构底部嵌固假定；
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.1 弹性工作状态假定
线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的 方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、 试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极 限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安 全。 该假定认为，结构在永久荷载作用和可变荷载作用下，从 整体上看处于弹性工作状态，其内力和位移按弹性方法计算。 因为是弹性计算，叠加原理可以用，不同荷载作用时，可以进 行内力组合。 某些情况下可以考虑局部构件的塑性变形内力重分布，以及 罕遇地震作用下的第二阶段验算，此时结构均已进入弹塑性阶 段。现行规范的设计处理方法仍多以弹性计算的结果通过调整 或修正来解决。
4.1计算分析方法和模型
4.1.1
结构计算分析方法
对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分
析方法和模型实验方法。 框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分 布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅 系数，装配整体式框架取0.7—0.8，现浇式框架取0.8—
0.9；抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度
（3）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的 框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型 （4）空间杆-薄壁杆系模型 （5）空间杆-墙板元模型 （6）有限元计算模型。 针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。
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4.2
计算参数的选取
1、连梁刚度的折减 2、楼盖平面内刚度为无限大 为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁，具有很 大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自 由度数减小，计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结 构可满足工程精度的要求。 采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施保证楼 （屋）面的整体刚度。如结构平面宜简单、规则、对称，平 面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋 混凝土楼板；对局部削弱的楼面，可采取楼板局部加厚、设 置边梁、加大楼板配筋等措施。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.2水平荷载作用方向假定
实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常 假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向， 分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如图。 在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。
4.1.2 结构计算模型
（一）计算模型 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选 取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。
可选择：
（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架 结构、框架-剪力墙结构； （2）空间协同工作模型
4.1.2 结构计算模型
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.3
平面结构假定
任何结构都是一个 空间结构。但对框 架、剪力墙及框架 一剪力墙结构体系 而言，大多数可以 把空间结构简化为 平面结构，使计算 大大简化。这里作 了两个假定：
（1）一片框架或一片墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度 很小，可以忽略不计。 因此，整个结构可以划分成若干平面结构，共同抵抗与平面结构平行的侧向 荷载，垂直于该平面方向的结构不参加受力。 （2）各个平面抗侧力结构之间通过 楼板互相联系并协同工作。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.4 பைடு நூலகம்板无限刚度假定
楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。 楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。
无扭转时
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.5 高层建筑结构底部嵌固假定
高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体 结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两 个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结 构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1 计算分析方法和模型
（1）随着高层的快速发展，层数多，高度大，平面布置和
立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用计算机进行 计算分析已成为不可或缺的手段。
（2）计算机技术和结构分析软件的普及，一方面使精度提 高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。 因此，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参
嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.2计算参数的选取
3、框架梁端弯矩调幅 4、楼面梁的扭矩
4.2计算参数的选取
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
高层建筑实际结构是复杂的空间受力体系，它是由水平的 刚性楼板和竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的 空间结构。 实际荷载也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈 服等现象，并不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算， 可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、 高层建筑结构作精确计算也是十分困难的。 尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行 简化并做出基本假定，得到合理的计算图形，以便简化计算。 本节只讨论一些结构计算中的基本简化原则。针对各种具 体结构计算方法，还有一些各自的假定，将在以后章节中进行 讨论。这些假定主要体现在以下五个方面：
数，正确使用计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠 性等对高层建筑结构至关重要。
4.1计算分析方法和模型
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1.1 结构计算分析方法
高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形式和
受力阶段，采用相应的计算方法。 主要有： （1）线弹性分析方法； （2）考虑塑性内力重分布的分析方法； （3）非线性分析方法； （4）模型试验分析方法。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
1．弹性工作状态假定； 2．水平荷载作用方向假定； 3．平面结构假定； 4．楼板在自身平面内刚度无限大的假定； 5．高层建筑结构底部嵌固假定；
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.1 弹性工作状态假定
线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的 方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、 试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极 限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安 全。 该假定认为，结构在永久荷载作用和可变荷载作用下，从 整体上看处于弹性工作状态，其内力和位移按弹性方法计算。 因为是弹性计算，叠加原理可以用，不同荷载作用时，可以进 行内力组合。 某些情况下可以考虑局部构件的塑性变形内力重分布，以及 罕遇地震作用下的第二阶段验算，此时结构均已进入弹塑性阶 段。现行规范的设计处理方法仍多以弹性计算的结果通过调整 或修正来解决。
4.1计算分析方法和模型
4.1.1
结构计算分析方法
对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分
析方法和模型实验方法。 框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分 布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅 系数，装配整体式框架取0.7—0.8，现浇式框架取0.8—
0.9；抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度
（3）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的 框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型 （4）空间杆-薄壁杆系模型 （5）空间杆-墙板元模型 （6）有限元计算模型。 针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。
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4.2
计算参数的选取
1、连梁刚度的折减 2、楼盖平面内刚度为无限大 为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁，具有很 大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自 由度数减小，计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结 构可满足工程精度的要求。 采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施保证楼 （屋）面的整体刚度。如结构平面宜简单、规则、对称，平 面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋 混凝土楼板；对局部削弱的楼面，可采取楼板局部加厚、设 置边梁、加大楼板配筋等措施。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.2水平荷载作用方向假定
实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常 假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向， 分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如图。 在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。