高层结构总复习-2014 (2)

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1、高层建筑结构设计高层建筑结构设计Structure Design of High-rise Building深圳大学 土木工程学院 2011-2012第二学期内容回顾内容回顾第第1 1章章 概概 论论主要内容主要内容1.11.1 建筑结构设计中的总体问题 1.21.2 高层建筑的定义 1.3 1.3 高层建筑的类型高层建筑的类型 1.4 1.4 高层建筑的发展概况高层建筑的发展概况 1.5 1.5 高层建筑结构的设计特点高层建筑结构的设计特点 通常以建筑的高度和层数两个指标来判 定，但世界范围内目前还没有一个统一的 划分标准。1.21.2 高层建筑的定义高层建筑的定义2）我国：（1 1）高层民

2、用建筑设计规范高层民用建筑设计规范GB50045-95 GB50045-95 和和 高层民用建筑设计防火规范高层民用建筑设计防火规范 GBJ50045-2002GBJ50045-2002和和 规定：规定： 1010层的居住建筑（包括首层设置商业服务网层的居住建筑（包括首层设置商业服务网 点的住宅）或点的住宅）或 24m24m的公共建筑。的公共建筑。 （2 2）高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-JGJ3-20022002）规定：）规定： 1010层层 或或 28m28m；（本课程内容的依据；（本课程内容的依据） 1 1、水平荷载成为设计的决定性因素、水平荷载成为设计

3、的决定性因素 1 1）竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比；）竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比；2 2）水平荷载产生的倾覆力矩与高度的二次方成正比。）水平荷载产生的倾覆力矩与高度的二次方成正比。1.51.5 多多层与高层建筑结构的特点层与高层建筑结构的特点2 2、侧移成为设计的控制指标、侧移成为设计的控制指标 1 1）结构顶点的侧移）结构顶点的侧移 ut与结构高度与结构高度 H 的四次方成正比；的四次方成正比；2 2）结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系；）结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系； 过大侧移会使人产生不安全感；过大侧移会使人产生不安全感；使

4、填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因因P-P-效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。3 3）必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大）必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。4 4、延性成为结构设计的重要指标、延性成为结构设计的重要指标 1 1）延性表示构件和结构屈服后，）延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。性变形能力的一种性能。2 2

5、）延性系数）延性系数：用来衡量延性的大小。：用来衡量延性的大小。3 3）结构的抗震性能决于其）结构的抗震性能决于其“ “能量吸收与耗散能量吸收与耗散” ”能力的大小，即能力的大小，即决于结构延性的大小。决于结构延性的大小。4 4）为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，）为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当 的抗震构造措施来保证。的抗震构造措施来保证。 第二章第二章 结构选型与结构布置结构选型与结构布置2.1 高层建筑结构设计中的基本原则 2.2 高层建筑的结

6、构选型2.3 高层建筑的结构布置2.22.2 高高层建筑的结构选型层建筑的结构选型 竖向承重结构选型（抗侧力体系竖向承重结构选型（抗侧力体系） 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。 框架剪力墙筒体 水水平承重结构选型（楼板体系）平承重结构选型（楼板体系）单向板、双向板、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖 基础结构选型基础结构选型独立基础、条形基础、筏形基础、箱型基础、桩基础带加强层的高层建筑结构 框架-核心筒结构 框架-剪力墙结构 2.2.1 框架结构体系定义：房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成 。横向主梁柱纵向连系梁框架结构特点框架结构特点平面

7、布置灵活，可形成较大的使用空间施工简便，较经济抗侧刚度小，侧移大对支座不均匀沉降较为敏感2.2.2 2.2.2 剪力墙结构体系剪力墙结构体系定义：房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。剪力墙结构平面图剪力墙结构特点剪力墙结构特点抗侧刚度大，侧移小室内墙面平整平面布置不灵活结构自重大，地震作 用大施工较麻烦，造价较 高剪力墙侧向变形结构自重较大；建筑平面布置局限性大 ，较难获得大的建筑空间（一般剪力墙间 距38m）。定义：为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大 的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度 时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。 剪力墙剪力墙框架

8、梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙2.2.3 2.2.3 框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系受力变形特点：受力变形特点：注：在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型，层间侧移自上 而下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是弯曲型，其层间侧移自上而 下逐层减小。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层 楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变 形介于剪切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。优点：优点：兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向 刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于 1020 层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。框架框架- -剪力墙结构中剪力

9、墙的数量和布置：剪力墙结构中剪力墙的数量和布置：l与建筑功能相结合 l数量不宜过多，以满足位移限值为宜 l均匀对称，质量中心与刚度中心接近；外围布置，可以加强 结构的抗扭作用2.2.62.2.6 各种结构体系的各种结构体系的最最大适用高度和最大高宽比大适用高度和最大高宽比A级高度与B级高度对B级高度的高层建筑，采用更严格的计算和构造措 施，且须通过抗震专项审查平面和竖向不规则结构及类场地土上的结构，最 大适用高度应适当降低高高层建筑楼面结构选型层建筑楼面结构选型2.32.3 高高层建筑的结构布置层建筑的结构布置高层建筑结构的平面布置高层建筑结构的竖向布置高层建筑结构的变形缝设置平面布置平面布置

10、规则性平面宜简单、规则平面长度不宜过长突出部分宜减小凹角部分应采取加强措施对称性核心筒位置要居中或对称抗震墙沿房屋周边布置（较大抗扭刚度和抗倾覆能 力）规范：平面不规则类型规范：平面不规则类型第一类：扭转不规则第一类：扭转不规则第二类：凹凸不规则第二类：凹凸不规则第三类：楼板局部不连续第三类：楼板局部不连续竖向布置竖向布置立面变化要均匀避免“柔弱”底层顶层大厅的改善立面变化要均匀立面变化要均匀规范：竖向不规则类型规范：竖向不规则类型第一类：侧向刚度不规则第一类：侧向刚度不规则第二类：竖向构件不连续第二类：竖向构件不连续第三类：楼层承载力突变第三类：楼层承载力突变第三章第三章 荷载与地震作用荷载

11、与地震作用3.1 高层建筑结构上的作用类型3.2 恒载3.3 楼面活荷载3.4 屋面活荷载3.5 雪荷载3.6 风荷载3.7 地震作用3.63.6 风风荷荷载载1 1、基本风压、基本风压我国荷载规范规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面 上离地 10m高，统计所得的 50 年一遇 10 分钟平均最大风速v0（m/s ）为标准，按风速确定的风压值，但不得小于 0.3kN/m2。特别重要的 高层建筑，取100年。3 3 风风荷载体型系数荷载体型系数 s s1）风压分布系数风压与体型的关系2）定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的 压力(吸力)与原始风速算得的理论风压的比值。3）特点：风

12、荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布 规律，主要与建筑物的体型与尺度有关。3 3 风风荷载体型系数荷载体型系数 s s4）风压的空间不均匀性5）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验迎风面的风压力在建筑物的中间偏迎风面的风压力在建筑物的中间偏 上为最大，两边及底下最小；侧风面上为最大，两边及底下最小；侧风面 一般近侧大，远侧小，分布也极不均一般近侧大，远侧小，分布也极不均 匀；背风面一般两边略大，中间小。匀；背风面一般两边略大，中间小。+0.8-0.6-0.6(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2当表面粗糙时取

13、当表面粗糙时取 s s= 0.8 = 0.85 5 总总风荷载标准值风荷载标准值(KN/m)(KN/m)建筑物每个表面的风荷载沿建筑物高度总风荷载总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的合力，是沿建筑物高度变 化的线荷载。通常按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。6 6 楼楼层风荷载合力层风荷载合力集中于楼层标高处的风荷载合力第四章第四章 设计计算的基本规定设计计算的基本规定结构计算的一般规定重力二阶效应和结构稳定作用效应组合构件承载力计算抗震等级水平位移验算罕遇地震下的弹塑性变形验算 4.1 4.1 结构计算的一般规定结构计算的一般规定计算原则内力、位移弹性；截面设计材料弹塑性重力二阶效应

14、复杂结构验算地震下薄弱层的弹塑性变形框架梁、连梁可考虑塑性内力重分布计算模型尽量采用空间分析模型复杂高层和不规则结构应至少采用两个不同力学模型 的结构分析软件电算结果简单判断结构整体位移楼层剪力振型形态自振周期超筋超限几个比值：轴压比、剪重比、刚度比、剪承比、位移 比、周期比、刚重比（稳定性）、有效质量比。电算结果简单判断轴压比电算结果简单判断剪重比电算结果简单判断刚度比抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚 度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70% 或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。电算结果简单判断剪承比4.4.3 A级高度高层建筑的楼层层 间抗侧力结构的受剪承载力不宜 小于其上一层受剪承载

15、力的80% ，不应小于其上一层受剪承载力 的65%；B级高度高层建筑的楼层 层间抗侧力结构的受剪承载力不 应小于其上一层受剪承载力的 75%。 5.1.14 对竖向不规则的高层建筑结构，包括某楼层抗侧刚度小于 其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或 结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，或某楼 层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地 震剪力应乘以1.15的增大系数。电算结果简单判断位移比4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影 响。在考虑偶然偏心影响的地震作用 下，楼层竖向构件的最大水平位移和 层间位移，A级高度高层建筑不宜大 于该楼层平均值

16、的1.2倍，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本规程第 10章所指的复杂高层建筑不宜大于该 楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼 层平均值的1.4倍。电算结果简单判断周期比4.3.5 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期 T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，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0.85。电算结果简单判断刚重比（稳定性）构件刚度楼盖屋盖楼盖屋盖刚度刚度现浇混凝土楼盖可视为水平放置的深梁，平面内无限刚；开洞等不规则楼面，楼板刚度可等效为剪弯水平梁的简化法计算；按无限刚计算时，需对削弱部位的构件内力放大，加强配筋。连梁连梁刚度刚度