高层建筑结构设计复习重点.doc

土土高层建筑:10层及10层以上或 房屋高度大于28m的住宅建筑， 以及房屋高度大于24m的其他高 层民用建筑混凝土结构。 高层建筑结构设计的特点：1水平 荷载成为设计的决定性因素2侧 移成为设计的控制指标3轴向变 形的影响在设计中不容忽视4延 性成为结构设计的重要指标5结 构材料用量显著増加。 框架结构：平面布置灵活，可形成 较大空间，施工方便，经济2缺 点：抗侧移刚度小，侧移大 剪力墙：抗侧刚度大、侧移小，室 内墙面平整，缺点：平面布置不灵 活，不能形成大空间，自重大，刚 度大，所受地震作用也大，施工较 复杂，造价高 框■剪结构集中了框架结构和剪 力墙结构的优点，既能大大减小侧 移，较好地抵抗水平荷载，又能获 得较为灵活的平面布置。布置原 则：简单规则均匀对称，承重结构 双向布置，偏心小，构建类型少， 平面长度和突出及凹角处满足要 求，施工简便，造价省 丝：框架抗震性认知:1梁欽整体） 优于柱较机制2弯曲（压弯）优于 剪切破坏3大偏压优于小偏压4 避免核心区及梁纵筋在核心区粘 结破坏。框架梁破坏形态:剪切和 弯曲破坏；柱：压弯和弯曲；剪切 受压或受拉；剪切斜拉和粘结开裂 框架抗震概念设计:强柱弱梁（即 柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属 构件破坏局部性，柱是整体破坏）; 强剪弱弯（构件的抗剪能力应好于 抗弯能力，，弯曲破坏是延性破坏 有预兆而剪切破坏时脆性破坏，没 有预兆所以要避免发生剪切破 坏）；强节点、强锚固（使节点承 载力大于构件。）；局部加强（柱根 部、角柱、框支柱）；限制柱轴压 比，加强柱箍筋对混凝土的约束。 强柱弱梁实施方法d增大系数法， 将实际受弯承载力的关系转化为 内力设计值的关系，柱端组合的弯 矩计算值乘以一个大于1.0的系 数，成为承载力验算采用的弯矩设 计值2实配法，确定梁端按实际配 置的钢筋等计算得到的抗震受弯 承载力对应的弯矩，确定柱端组合 的弯矩设计值 影响梁延性的主要因素：1破坏形 态2相对受压区高度3塑性较区腔 约束程度 影响柱延性的因素：剪跨比；轴压 比；箍筋构造。箍筋作用:约束混 凝土；防止纵筋压屈；抗剪 迂剪力墙的类型：整体墙，联肢 墙，不规则开洞剪力墙。梁破坏: 剪切和弯曲；墙肢：弯曲弯剪剪切 滑移破坏 剪力墙（整体墙）计算假定及荷载 分配：平面结构假定；荷载分配： 竖向荷载：按各片墙负荷面积分 配；水平荷载：无扭转时，总水平 荷载或层剪力按各片墙的等效抗 弯刚度的大小进行分配 联肢墙计算（连续连杆法：连梁看 做连续连杆）基本假定：1忽賂连 梁轴向变形（两墙肢同一高度处水 平位移相等）2连梁反弯点在中点 （两墙肢同一高度处截面曲率、转 角相等）3沿竖向墙肢、连梁截面 刚度不变、层高不变。基本思路1 将每一楼层处的连梁连续化为均 布在整个楼层高度范围内的连续 连杆2沿连续连杆反弯点处切开， 暴露出基本未知力T（X）3由切开处 的变形协调条件（切开处相对位移 为零摩立微分方程4解微分方程, 得到T（x） 5在楼层高度范围内对T（x） 积分，还原为连梁剪力6由连梁剪 力求出其它内力和位移。 连肢墙侧移及内力分布：整体系数 a增大则连梁剪应力和墙肢轴力增 大，连肢墙侧移和墙肢弯矩减4、 剪力墙连梁设计：按照延性剪力墙 强墙肢弱连梁的要求，地震作用下 连梁屈服应先于墙肢屈服，连梁首 先形成塑性较耗散地震能量；连梁 应为强剪弱弯，避免剪切破坏。一 般情况下,可以在小震作用下的 结构抗震计算时，降低连梁的刚 度从而降低连梁的弯矩设计值, 使连梁先于墙肢破坏和实现弯曲 屈服 剪力墙抗震设计要求1强墙弱梁: 连梁塑性较先于墙肢岀现，利用连 梁的塑性变形耗散地震能量。（墙 肢弯矩设计值调整）2强剪弱弯： 合理设计剪力墙，保证墙肢不出现 剪切破坏，避免连梁过早剪坏。（剪 力设计值调整，限制墙肢轴压比， 合理设置边缘构件）3设置底部加 强部位：地震力一般会使墙肢底部 形成塑性较，为推迟底部塑性较的 出现，应对该部位采取加强措施。 底部加强部位的高度，应从地下室 顶板算起，取底部两层和墙体总高 度的1/10二者的较大值4限制墙 肢轴压比和墙肢设置约束边缘构 件5连梁特殊措施 约束边缘构件：用箍筋约束的暗 柱，端柱和翼墙，其箍筋较多，对 腔的约束较强，因而磴有比较大的 受压变形能力，构造边缘构件的箍 筋较少，对碗的约束程度较差。 址框架-剪力墙协同工作定义：1 框架■剪力墙结构由框架和剪力墙 两种抗侧力单元组成，两者在水平 荷载一的受力和变形特点不同2 在水平荷载作用下，平面内刚度很 大的楼盖将二者联系在一起，框架 和剪力墙在各层楼板标高处共同 变形，二者之间存在协同工作问 题。 协同工作特点:1框■剪结构侧移曲 线为弯剪型，层间侧移在结构下部 小于纯框架，在结构上部小于纯剪 力墙，层间侧移趋于均匀2在结构 下部，剪力墙将框架向左拉（剪力 墙帮框架受剪），剪力墙担负更多 的剪力；在结构上部，框架将剪力 墙向左推（框架帮剪力墙受剪）， 框架担负的剪力沿高度更均匀3. 框架与剪力墙分担荷载的比例沿 结构高度是变化的。 协同工作计算思路：关键：解决水 平荷载（层剪力）在协同工作的框 架与剪力墙之间的分配问题。思 路：1合并刚度特征相同的抗侧力 结构2将荷载在总剪力墙和总框 架之间分配3将总剪力墙的内力 按各片墙的等效抗弯刚度进行分 配，将总框架的剪力按各棉框架的 D值进行分配。 基本假定：1楼板在自身平面内的 刚度为无限大；2不考虑扭转的影 响。同一楼层标高处，各棍框架和 和片剪力墙的水平位移相等 计算简图：1较接体系：剪力墙之 间和剪力墙与框架之间通过楼板 联系，楼板对各抗侧力单元不产生 约束弯矩，可看成较接，形成较接 体系2刚接体系：剪力墙之间和剪 力墙与框架之间通过连梁和楼板 联系，连梁对剪力墙有约束弯矩。 剪力墙之间的连梁：两端刚接；剪 力墙与框架之间的连梁：一端刚 接，一端姣接 框■剪结构位移与内力分布规律入: 对剪力分配的影响：1剪力墙最大 剪力在结构底部，上部出现负剪力 2框架最大剪力在结构中部偏下3 在结构顶部，框架、剪力墙剪力均 不为04底截面计算剪力为0 ,并 不符合实际情况。 水平荷载的分配：1剪力墙下部 Pw>P2框架：Pf上部为正，下部 为负。剪力墙、框架顶部均有集中 力，方向相反。 框剪内力调整（0.2V0调整）：框- 剪结构在得到弹性计算内力之后， 要对其中框架的内力进行调整。为 什么要调整？1地震作用下，剪力 墙先开裂，刚度降低，框架内力增 加；2楼板平面内实际上并非完全 刚性；3计算方法存在近似性。如 何调整？满足Vf>0.2V0要求的楼 层，其框架总剪力不必调整；不满 足Vf>0.2V0要求的楼层，其框架 总剪力应按0.2V0和1.5Vfmax二 者的较小值采用。 匝质心：水平地震作用点即惯性 力的合力作用点，与质量分布有 关。刚度中心：各抗侧力结构抗侧 移刚度的中心。扭转備心距：水平 力作用线与刚度中心间的距离。 高宽比是对房屋结构刚度、整体稳 定、承载能力和经济合理性的宏观 调控。风荷载因素：建筑物高度地 形地貌风速风向动力作用建筑外 形;风荷载体型系数：结构体型尺 寸 位移比在规定水平地震力作用下， 楼层的最大层间位移与该楼层两 端层间位移平均值的比值。周期 比：结构扭转为主的第一自振周期 Tt与平动为主的第一自振振周期 T1的比值。剪重比（楼层地農剪 力系数）多遇地震时，楼层水平地 震剪力标准值与该层及以上各层 重力荷载代表值之和的比值延性: 结构能维持承载力而又具有较大 塑性变形的能力。影响因素：混凝 土强度、箍筋、纵筋、轴压比、截 面几何形状等 耗能能力：结构或构件耗散地震能 量的能力。一般用结构或构件在在 往复荷载作用下的力■变形滞回 曲线包含的面积来度量。 翌地震是指因地球内部缓慢积累 的能量突然释放而引起的地球表 层的振动。11级是反映一次地震本 身大小的等级，用M表示。一次 地震只有一个震级。烈度：地震发 生时在波及范围内一定地点地面 振动的激烈程度;基本烈度：一个 地区未来50年内一般场地条件下 可能遭受的，具有10%超越概率 的地震烈度值称为该地区的基本 烈度。用lb表示。设防烈度：按 国家规定的权限批准作为一个地 区抗震设防依据的地震烈度称为 设防烈度，用Id表示。通常取基 本烈度作为设防烈度。地農分组: 反映震级和震中距影响分三组；场 地类别是根据土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度划分4类。抗震 等级是抗震设计的重要设计参数。 根据：抗震设防类别，结构类型， 烈度和房屋高度，还有场地土类 别。 地JR作用与很多因素有关1地震 波特性；强度（振幅）；频谱；持 续时间2场地土性质3建筑物自身 动力特性 场地、震级和震中距都会影响地震 波的性质，从而影响反应谱曲线形 状，因此反应谱的形状也可反应场 地土的性质，卓越周期是指地震功 率反应谱中能量占主要部分的周 期。抗震措施:除结构地震作用计 算和抗力计算以外的抗震设计内 容，包括抗震构造措施。抗JR构造 措施：一般不须计算而对结构和非 结构各部分必须采取的各种细部 要求。 三水准抗震设防目标：小震不坏中 震可修大震不倒“三水准”设计思 想是以保障生命安全为主要设防 目标的，尽管它可以做到大震时主 体结构不倒以保障生命安全，但它 可能导致中小震结构正常使用功 能的丧失而引起巨大的经济损失。 抗震设计方法“两阶段”抗震设防方 法：第一阶段对绝大多数结构按小 震作用效应组合验算结构构件的 承载力及弹性变形限值，同时按规 定要求采取抗震措施，以满足第 一、二水准设防目标。第二阶段对 一些规范规定的结构进行大震作 用下的弹塑性变形验算，以满足第 三水准设防目标。抗震概念设计: 根据地震灾害和工程经验等所形 成的基本设计原则和设计思想，进 行建筑和结构总体布置并确定细 部构造过程。从开始就全面把握好 结构设计本质问题，估计关键部位 细节，力求消除结构中的薄弱环 节，从根本上保证结构的抗震性 能。 抗震设防类别划分依据（为达到减 轻地震灾害又合理控制建设投资） 1建筑破坏造成的人员损伤，直接 和间接经济损失及社会影响的大 小2城镇的大小、行业的特点、工 矿企业的规则3建筑使用功能失 效后，对全局的影响范围大小、抗 震划分抗震设防类别4不同行业 的相同建筑，当所处地位及地震破 坏所产生的后果和影响不同时，其 抗震设防类别课不相同。按建筑物 使用功能的重要性和损害后果的 严重性将建筑物分为四个抗震设 防类别。建筑类别不同，抗震设防 标准也不同。 卒建筑形体和结构布置基本原则 1采用规则建筑，不采用严重不规 则建筑2具有明确的计算简图，合 理的地震作用传递途径和不间断 传力路线3具有足够大的承载能 力和刚度4具备良好的弹塑性变 形能力和大的消耗地震能量的能 力5具有整体牢固性6构件与构件 之间，结构与结构之间，或是牢固 连接或是彻底分离，避免似连接非 连接似分离非分离的不确定状态7 设置多道抗震防线 平面不规则：扭转、凹凸不规则、 楼板局部不连续；竖向不规则：侧 向刚度不规则竖向抗侧力构件不 连续和楼层承载能力突变 弹性变形限制：在风荷载及多遇地 震作用下，高层建筑结构应具有足 够打的刚度。钢混结构1/550 ;框 剪结构1/800其他1/1000 弹塑性变形限制：在罕遇地震作用 下，为避免发生倒塌，高层建筑结 构薄弱层建应符合弹塑性要求 重力二阶效应：在水平作用力下， 高层建筑结构产生水平位移，竖向 重力荷载由于水平位移而使结构 产生附加内力，附加内力又增大水 平位移。 壬土高层建筑:10层及10层以上或 房屋高度大于28m的住宅建筑， 以及房屋高度大于24m的其他高 层民用建筑混凝土结构。 高层建筑结构设计的特点：1水平 荷载成为设计的决定性因素2侧 移成为设计的控制指标3轴向变 形的影响在设计中不容忽视4延 性成为结构设计的重要指标5结 构材料用量显著增加。 框架结构：平面布置灵活，可形成 较大空间，施工方便，经济2缺 点：抗侧移刚度小，侧移大 剪力墙：抗侧刚度大、侧移小，室 内墙面平整，缺点：平面布置不灵 活，不能形成大空间，自重大，刚 度大，所受地震作用也大，施工较 复杂，造价高 框•剪结构集中了框架结构和剪 力墙结构的优点，既能大大减小侧 移，较好地抵抗水平荷载，又能获 得较为灵活的平面布置。布置原 则：简单规则均匀对称，承重结构 双向布置，偏心小，构建类型少， 平面长度和突出及凹角处满足要 求，施工简便，造价省 笙框架抗II性认知件梁钱:整体） 优于柱较机制2弯曲（压弯）优于 剪切破坏3大偏压优于小偏压4 避免核心区及梁纵筋在核心区粘 结破坏。框架梁破坏形态:剪切和 弯曲破坏；柱：压弯和弯曲；剪切 受压或受拉；剪切斜拉和粘结开裂 框架抗震概念设计:强柱弱梁（即 柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属 构件破坏局部性，柱是整体破坏）； 强剪弱弯（构件的抗剪能力应好于 抗弯能力，，弯曲破坏是延性破坏 有预兆而剪切破坏时脆性破坏，没 有预兆所以要避免发生剪切破 坏）；强节点、强锚固（使节点承 载力大于构件。）；局部加强（柱根 部、角柱、框支柱）；限制柱轴压 比，加强柱箍筋对混凝土的约束。 强柱弱梁实施方法d增大系数法， 将实际受弯承载力的关系转化为 内力设计值的关系，柱端组合的弯 矩计算值乘以一个大于1.0的系 数，成为承载力验算采用的弯矩设 计值2实配法，确定梁端按实际配 置的钢筋等计算得到的抗震受竜 承载力对应的弯矩，确定柱端组合 的弯矩设计值 影响梁延性的主要因素：1破坏形 态2相对受压区高度3塑性较区碇 约束程度 影响柱延性的因素：剪跨比；轴压 比；箍筋构造。箍筋作用:约束混 凝土；防止纵筋压屈；抗剪 迂剪力墙的类型：整体墙，联肢 墙，不规则开洞剪力墙。梁破坏: 剪切和弯曲；墙肢：弯曲弯剪剪切 滑移破坏 剪力墙（整体墙）计算假定及荷载 分配：平面结构假定；荷载分配： 竖向荷载：按各片墙负荷面积分 配；水平荷载：无扭转时，总水平 荷载或层剪力按各片墙的等效抗 弯刚度的大小进行分配 联肢墙计算（连续连杆法：连梁看 做连续连杆）基本假定:1忽略连 梁轴向变形（两墙肢同一高度处水 平位移相等）2连梁反弯点在中点 （两墙肢同一高度处截面曲率、转 角相等）3沿竖向墙肢、连梁截面 刚度不变、层高不变。基本思路1 将每一楼层处的连梁连续化为均 布在整个楼层高度范围内的连续 连杆2沿连续连杆反弯点处切开， 暴露出基本未知力T（X）3由切开处 的变形协调条件（切开处相对位移 为零耀立微分方程4解微分方程, 得到T（x） 5在楼层高度范围内对T（x） 积分，还原为连梁剪力6由连梁剪 力求出其它内力和位移。 连肢墙侧移及内力分布：整体系数 a增大则连梁剪应力和墙肢轴力增 大，连肢墙侧移和墙肢弯矩减小 剪力墙连梁设计：按照延性剪力墙 强墙肢弱连梁的要求，地震作用下 连梁屈服应先于墙肢屈服，连梁首 先形成塑性较耗散地震能量；连梁 应为强剪弱弯，避免剪切破坏。一 般情况下，可以在小震作用下的 结构抗震计算时，降低连梁的刚 度从而降低连梁的弯矩设计值， 使连梁先于墙肢破坏和实现竜曲 屈服 剪力墙抗農设计要求1强墙弱梁： 连梁塑性较先于墙肢岀现，利用连 梁的塑