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1、多层及高 层 建 筑 结 构设计,参考资料:,1. 高层建筑混凝土技术规程(JGJ 3-2002)2. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)3. 高层建筑结构（吕西林 主编）,0、绪论 高层建筑结构体系及布置,常用的结构体系竖向结构体系（抗侧力体系）的选择水平承重体系（楼盖体系）及其选择,back,0.1高层结构体系的发展过程,0.2常用的结构体系,back,竖向结构体系（抗侧力体系）的选择,建筑使用功能建筑平面建筑高度抗震等级地质条件施工技术,back,水平承重体系（楼盖体系）及其选择,楼（屋）盖体系的作用承受竖向荷载连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力选择原则结构整体性、面内刚
2、度结构高度小、质量轻建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等常用楼盖体系及其适用性现浇楼盖预制板楼盖预应力叠合板楼盖组合楼盖,back,常用楼盖体系及其适用性,现浇楼盖肋梁楼盖 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 宽扁梁（用于层高受限时）密肋楼盖省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理无梁楼盖适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题非预应力平板楼盖广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整； 跨度大时自重大、不经济现浇非预应力空心板楼盖无粘结预应力平板楼盖适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活预制板楼盖预应力
3、空心板楼盖适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接）预应力大楼板楼盖与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题预应力叠合板楼盖预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好组合楼盖 压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大,back,0.3结构布置原则,1 抗震设防结构布置原则（1）选择有利的场地（2）保证地基基础的承载力、刚度（3）合理设置抗震缝（4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径（5）多道抗震设防能力（6）合理选择结构体系（7）结构应有足够的刚度（8）结构应有足够的结构承载力（9）节点的承载力应大
4、于构件的承载力（10）结构应有足够的变形能力及耗能能力,2 房屋适用高度和高宽比,适用的房屋最大高度（m）,注：1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3 部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；4 9度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。,back,3 结构平面布置原则高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。4 结构竖向布置原则,第一章 结构极限状态设计的基本原理,结构功能要求,能承受正常施工和正常使用是
5、可能出现的各种作用在正常使用时具有良好的工作性能在正常维护下具有足够的耐久性能在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性,结构可靠度,在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率在规定的时间内设计基准期（50年）在规定的条件下正常设计、正常施工、正常使用预定功能四项结构功能,极限状态设计,可靠指标失效概率可靠指标,back,Z,=Z,Z,Z,fZ(Z),0,Z=R-S0= Z/ Z Z= R- S Z2= R2+ S2,1.1 极限状态设计,定义整个（或部分）结构超过某特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求两类极限状态承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变
6、形（如倾覆、疲劳、机构、失稳等）正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值（如影响正常使用或外观的变形、局部损坏、振动或其它特定状态）极限状态方程g(X1,X2,Xn)=0极限状态设计表达式g(X1,X2,Xn)0Z=R-S0,back,1.2 作用及其分类,直接作用（荷载）施加在结构上的集中或分布荷载GBJ68-84间接作用（作用）引起结构外加变形或约束变形的原因（温度变化、焊接、基础沉降、地震、混凝土收缩等）,back,1.3 风荷载,基本风压定义：当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的30年一遇10min平均最大风速v0为标准，按v02/1600确定的风压值按全
7、国基本风压分布图采用，=0.25kN/m2调整系数（略）,back,风压高度变化系数风荷载体型系数风振系数考虑范围房屋结构 H30m & H/B1.5高耸结构 T10.25s考虑方法,1.4 抗震设计规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 术语抗震设防烈度 seismic fortification intensity 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。,1.4.1 地震作用,建筑抗震设防目标与标准抗震设防及其思想设防依据设防目标及其实现建筑类别与设防标准建筑结构抗震验算地震作用计算结构抗震验算,back,1、抗震设防及其思想,抗震设防对建筑物进行抗震设计并采
8、取抗震措施指导思想预防为主减轻结构震害避免人员伤亡减少经济损失使地震时不可缺少的紧急活动得以维持和进行趋势使用寿命期内对不同频度和强度的地震具有不同的抵抗能力,back,2、设防依据抗震设防烈度,定义：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确定：必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定一般情况下，可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度度（或与本规范设计地震基本加速度值对应的烈度值）对做过抗震防灾规划的城市，可按批准的抗震设防区划（抗震设防烈度或设计地震动参数）进行抗震设防设防范围6-9度,back,3、抗震设防目标： 小震不坏、中震可修、大震不倒抗震设防烈度为6度及以上
9、地区的建筑，必须进行抗震设计。大于9度地区的建筑和行业有特殊要求的工业建筑，抗震设计有专门规定 。,4、两阶段设计,back,说明： 第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。,5、三水准地震作用的标定,基本假定地震强度呈极值分布烈度符合极值III型,back,计算 F(I)=exp-(12-I)k/(12-Im)k，RT=-T/ln(1-F(I),I,f(I),Im,I0,Is,一般关系 烈度：Im=I0-1.55, Is=0.2 max,back,设计近远震,场地类别,5、场地类别的划分,back,场地覆盖层厚度(m),场地土类型,
10、0 3 9 80,坚硬中硬中软软弱,III,III,IV,back,6、水平地震作用的计算,振型分解反应谱法底部剪力法时程分析法楼层水平地震剪力的分配扭转问题地基结构动力相互作用,振型分解反应谱法,back,计算振型,计算地震影响系数和振型参与系数,计算振型地震作用,计算振型地震效应,振型组合,xg(t),xi(t),a1i,aji,ani,两点注意：计算步骤塔楼,底部剪力法,计算方法底部剪力的计算地震作用沿高度的分配,mHi,Hi,Fi,FEk,Fn,顶部附加地震作用,突出屋面小建筑物 适用条件,back,Geq结构等效重力荷载代表值SDOF：Geq=G1MDOF： Geq=Sum(Gi)*
11、0.85,楼层水平地震剪力的分配,现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配木楼屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配普通预制板的装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼盖建筑，可取上述两种分配结果的平均值考虑空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整,back,7、竖向地震作用的计算,高层房屋（9度）地震作用标准值,Fvi,Hi,Fvi,FEvk,楼屋盖的竖向地震作用效应分配 按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配 平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架（8、9度）,长悬臂和其它大跨结构（8、9度）,back,back,结构抗震验算,一般规定地震作用下的作用效应组合截面抗震验算抗震变形验算,结构抗震验算的一般规定,验算范围除6度建筑（IV类场地上的较高层除外）和规定可不进行验算的结构外，均应验算验算内容截面抗震验算抗震变形验算多遇地震作用下的弹性变形验算非结构构件的破坏罕遇地震作用下的弹塑性变形验算抗倒塌,back,back,地震作用下的作用效应组合,back,截面抗震验算,内力基本组合设计值,抗震承载力设计值,承载力调整系数,第二章 荷载效应组合,
