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1、第4章设计要求设计要求教学提示教学提示：本章介绍了高层建筑结构平、立面布本章介绍了高层建筑结构平、立面布置的基本原则，不规则结构以及结构抗震的相关置的基本原则，不规则结构以及结构抗震的相关概念，说明了包括概念，说明了包括承载能力、侧移限制、舒适度承载能力、侧移限制、舒适度及稳定及稳定等方面的总体设计要求；以及高层建筑等方面的总体设计要求；以及高层建筑荷荷载效应组合载效应组合方法。方法。教学要求教学要求：本章要求学生理解结构抗震的相关概本章要求学生理解结构抗震的相关概念，熟悉念，熟悉高层建筑的高层建筑的设计要求，设计要求，掌握掌握荷载效应组荷载效应组合的基本原则，各种工况的区别及其应用。合的基本
2、原则，各种工况的区别及其应用。华中科技大学高层建筑结构建筑体形指建筑的平面和立面。建筑体形指建筑的平面和立面。结构结构总体布置总体布置指结构构件的指结构构件的平面布置平面布置和和竖向布置竖向布置。建筑体形与结构总体布置对结构的抗建筑体形与结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。震性能有决定性的作用。4.1 建筑体形及结构布置的规则性建筑体形及结构布置的规则性华中科技大学高层建筑结构4.1.1震害及抗震概念设计震害及抗震概念设计底层平面图底层平面图标准层平面标准层平面剖面图剖面图马那瓜中央银行大厦马那瓜中央银行大厦钢筋混钢筋混凝土墙凝土墙填充墙填充墙 华中科技大学高层建筑结构剖面图剖面图 图
3、图 马那瓜美洲银行大厦马那瓜美洲银行大厦平面图平面图华中科技大学高层建筑结构马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦1972年年12月月23日南美洲马那日南美洲马那瓜地震，烈度估计为瓜地震，烈度估计为8度。度。华中科技大学高层建筑结构美洲银行大楼震害较轻：美洲银行大楼震害较轻：仅连梁出现斜裂缝；仅连梁出现斜裂缝；震后修复连梁即可使用。震后修复连梁即可使用。中央银行大楼破坏严重：中央银行大楼破坏严重： 五层框架柱严重开裂，纵筋压曲，五层框架柱严重开裂，纵筋压曲，墙体开裂，混凝土剥落，非结构构件墙体开裂，混凝土剥落，非结构构件破坏甚至倒塌！破坏甚至倒塌！震害情况震害情况华中科技
4、大学高层建筑结构砌体填充墙钢筋混凝土墙 Olive-View医院主楼剖面医院主楼剖面 六层结构，上部框-剪、下部框架；1971年震后：柱压碎！纵筋压曲、底层非弹性残余位移：600mm；震后拆除！震后拆除！华中科技大学高层建筑结构根据地震灾害和工程经验等所形成的基本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，进行建筑总体布置并确定细原则和设计思想，进行建筑总体布置并确定细部构造的过程。部构造的过程。 场地选择、建筑选型、结构体系、刚度分布、构场地选择、建筑选型、结构体系、刚度分布、构件延性、多道抗震防线等方面。件延性、多道抗震防线等方面。建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计（seis
5、micconceptdesignofbuildingsseismicconceptdesignofbuildings）：）：主要内容主要内容华中科技大学高层建筑结构结构布置完成后形成的结构布置完成后形成的抗震结构体系抗震结构体系应符合下列各项要求：应符合下列各项要求：（1）应应具具有有明明确确的的计计算算简简图图和和合合理理的的地地震震作用传递途径作用传递途径。 结结构构体体系系受受力力明明确确，传传力力合合理理且且传传力力路路经经不不间间断断，使使结结构构的的抗抗震震分分析析更更符符合合结结构构在在地地震震时时的的实实际际表表现现，对对提提高高结结构构抗抗震震性性能能十十分分有有利利，是是结
6、结构构选选型型与与布布置置结结构构抗抗侧侧力力体体系系时时首先首先考虑的因素之一。考虑的因素之一。华中科技大学高层建筑结构（2 2） 应应避避免免因因部部分分结结构构或或构构件件破破坏坏而而导导致致整整个个结结构构丧丧失失抗抗震震能能力力或或对对重重力力荷荷载的承载能力。载的承载能力。（3 3） 应应具具备备必必要要的的抗抗震震承承载载力力，良良好好的的变形能力和消耗地震能量的能力。变形能力和消耗地震能量的能力。（4 4） 对对可可能能出出现现的的薄薄弱弱部部位位，应应采采取取措施提高抗震能力。措施提高抗震能力。结构总体布置结构总体布置华中科技大学高层建筑结构同时，结构体系尚宜符合下列各项要求
7、：同时，结构体系尚宜符合下列各项要求：1）宜有）宜有多道多道抗震防线抗震防线。2）宜具有）宜具有合理的合理的刚度刚度和和承载力承载力分布分布； 避免避免因局部削弱或突变形成因局部削弱或突变形成薄弱部位薄弱部位； 避免避免产生过大的应力集中或塑性变形集中。产生过大的应力集中或塑性变形集中。3 3）结构在）结构在两个主轴方向两个主轴方向的的动力特性动力特性宜相近宜相近。 结构总体布置结构总体布置华中科技大学高层建筑结构高层建筑的外形可以分为高层建筑的外形可以分为板式板式和和塔式塔式;对抗风有利对抗风有利的建筑平面是简单的建筑平面是简单规则的凸平面规则的凸平面;对抗震有利对抗震有利的建筑平面形状是的
8、建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不简单、规则、对称、长宽比不大的平面大的平面;外伸段较长时，外伸段与主体外伸段较长时，外伸段与主体结构之间会出现相对运动的振结构之间会出现相对运动的振型。型。4.1.2 建筑平面和结构平面布置建筑平面和结构平面布置西苑饭店的一个平面振型西苑饭店的一个平面振型华中科技大学高层建筑结构华中科技大学高层建筑结构 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏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力作用下，楼层竖向构件的最大水平位心影响的地震力作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平级高度高层建筑不
9、宜大于该楼层平均值的均值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的倍，不应大于该楼层平均值的1.5 倍；倍；B级级高度高层建筑、超过高度高层建筑、超过A 级高度的混合结构及复杂高层级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍，不应大于该楼倍，不应大于该楼层平均值的层平均值的1.4 倍。倍。 结构扭转为主的第一自振周期结构扭转为主的第一自振周期 T t与平动为主的与平动为主的第一自振周期第一自振周期T l之比，之比，A 级高度高层建筑不应大于级高度高层建筑不应大于0.9，B 级高度高层建筑、超过级高度高层建筑、超过A 级高度的混合结构及级高度的混合结构及复杂
10、高层建筑不应大于复杂高层建筑不应大于0.85。注：当楼层的最大层间位移角不大于本规程第注：当楼层的最大层间位移角不大于本规程第3.7.3 条规定的限值的条规定的限值的0.4 倍倍时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不应大于适当放松，但不应大于1.6。华中科技大学高层建筑结构房屋高度超过房屋高度超过50m 时，框架时，框架-剪力墙结构、筒体结构及剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结构，剪力墙结构复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用现浇楼盖结构。和框架
11、结构宜采用现浇楼盖结构。楼盖结构楼盖结构布置布置基本原则基本原则：高层结构中应：高层结构中应保证楼盖结构平面内的整体保证楼盖结构平面内的整体刚度刚度，以保证各个抗侧力构件能够共同承受水平力、，以保证各个抗侧力构件能够共同承受水平力、共同变形协调工作。共同变形协调工作。华中科技大学高层建筑结构 当当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的影响。有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50%；楼；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积
12、的板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；在扣除凹入或；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。 “艹艹”字形、字形、“井井”字形等外伸长度较大的建筑字形等外伸长度较大的建筑，当中央部分楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部当中央部分楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，必要时还可在外伸段凹槽处设置连位墙体的构造措施，必要时还可在外伸段凹槽处设置连接梁或连接板。接梁或连接板。 华中科技大学高层建筑结构对对抗震有利抗震有利的建筑立面应规则、均匀
13、，从上到下的建筑立面应规则、均匀，从上到下外形变化不大，没有过大的外挑或内收。外形变化不大，没有过大的外挑或内收。结构沿高度布置应连续、均匀，使结构的侧向刚结构沿高度布置应连续、均匀，使结构的侧向刚度和承载力自下而上连续、逐渐减小，避免有刚度和承载力自下而上连续、逐渐减小，避免有刚度和承载力突然变小的楼层。度和承载力突然变小的楼层。4.1.3 建筑立面和结构沿高度布置建筑立面和结构沿高度布置基本原则基本原则华中科技大学高层建筑结构A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承受剪承载力载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，
14、不，不应小于其相邻上一层受剪承载力的应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度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相邻上一层受剪承载力的小于其相邻上一层受剪承载力的75%。注：楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的水平注：楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上地震作用方向上,该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。和。结构竖向布置结构竖向布置抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯通。抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯通。华中科技大学高层建筑结
15、构抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度面的高度H1与房屋高度与房屋高度H之比大于之比大于0.2时，上部时，上部楼层收进后的水平尺寸楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平不宜小于下部楼层水平尺寸尺寸B的的0.75倍（图倍（图a、b）；）；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸层的水平尺寸B不宜小于上部楼层水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸B1的的0.9倍，且水平外挑尺寸倍，且水平外挑尺寸a不宜大于不宜大于4m（图（图c、d）。）。结结构构竖竖向向布布置置华中科技大学高层建筑结构不
16、宜采用同一部位楼层刚度和承载力变化同时不满足不宜采用同一部位楼层刚度和承载力变化同时不满足侧向刚度和承载力前述要求的高层建筑结构。侧向刚度和承载力前述要求的高层建筑结构。楼层侧向刚度变化、承载力变化及竖向抗侧力构件连楼层侧向刚度变化、承载力变化及竖向抗侧力构件连续性不符合侧向刚度和承载力及竖向抗侧力构件连续续性不符合侧向刚度和承载力及竖向抗侧力构件连续性要求的，该楼层应视为薄弱层，其对应于地震作用性要求的，该楼层应视为薄弱层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘以标准值的剪力应乘以1.251.25的增大系数，并应符合规定的增大系数，并应符合规定的最小地震剪力系数要求。的最小地震剪力系数要求。楼层质
17、量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的下部楼层质量的1.51.5倍。倍。结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，应进行弹性动结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，应进行弹性动力时程分析计算并采取有效的构造措施。力时程分析计算并采取有效的构造措施。结结构构竖竖向向布布置置华中科技大学高层建筑结构不规则分类不规则分类4.1.4 4.1.4 结构的规则性结构的规则性两大类两大类平面不规则平面不规则竖向不规则竖向不规则华中科技大学高层建筑结构 平面不规则类型平面不规则类型不规则的类型定定 义义扭转不规则扭转不规则楼楼层层的的最最大大弹弹性性水
18、水平平位位移移 ( (或或层层间间位位移移) )，大大于于该该楼楼层层两端弹性水平位移两端弹性水平位移 ( (或层间位移或层间位移) )平均值的平均值的1.21.2倍。倍。凹凸不规则凹凸不规则结结构构平平面面凹凹进进的的一一侧侧尺尺寸寸，大大于于相相应应投投影影方方向向总总尺尺寸寸的的30%30%。楼板局部不连续楼板局部不连续楼楼板板的的尺尺寸寸和和平平面面刚刚度度急急剧剧变变化化，例例如如，有有效效楼楼板板宽宽度度小小于于该该层层楼楼板板典典型型宽宽度度的的50%50%，或或开开洞洞面面积积大大于于该该层层楼楼面面积的面面积的30%30%，或较大的楼层错层。，或较大的楼层错层。三三 种种华中
19、科技大学高层建筑结构 扭转不规则扭转不规则华中科技大学高层建筑结构凹凸不规则凹凸不规则华中科技大学高层建筑结构楼板局部不连续楼板局部不连续华中科技大学高层建筑结构立面布置规则与不规则的限值立面布置规则与不规则的限值不规则类型不规则类型定定义义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%70%，或小于，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%80%，除顶，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的的25%25%。竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续连续竖向抗侧力构件竖
20、向抗侧力构件( (柱、抗震墙、抗震支撑柱、抗震墙、抗震支撑) )的内的内力由水平转换构件力由水平转换构件( (梁、桁架等梁、桁架等) )向下传递向下传递 。楼层承载力突变楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的层的80%80%。三三 种种华中科技大学高层建筑结构侧向刚度不规则侧向刚度不规则 竖向不规则竖向不规则1华中科技大学高层建筑结构竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续 竖向不规则竖向不规则2华中科技大学高层建筑结构楼层承载力突变楼层承载力突变 竖向不规则竖向不规则3华中科技大学高层建筑结构抗震高层建筑不应采用严重不规则结构。抗
21、震高层建筑不应采用严重不规则结构。有一项及以上超过上述不规则类型的指标的结构。有一项及以上超过上述不规则类型的指标的结构。不规则结构不规则结构有多项超过不规则类型的指标，或某一项超过不规则指标较多，具有多项超过不规则类型的指标，或某一项超过不规则指标较多，具有较明显的抗震薄弱环节，可能引起不良后果者。有较明显的抗震薄弱环节，可能引起不良后果者。特别不规则结构特别不规则结构形体复杂，多项不规则指标超过上述不规则类型的上限值或形体复杂，多项不规则指标超过上述不规则类型的上限值或某一项大大超过规定值，具有现有技术和经济条件不能克服某一项大大超过规定值，具有现有技术和经济条件不能克服的严重抗震薄弱环节
22、，可能导致地震破坏的严重后果者。的严重抗震薄弱环节，可能导致地震破坏的严重后果者。严重不规则结构严重不规则结构华中科技大学高层建筑结构特别不规则的项目举例特别不规则的项目举例序序不规则类型不规则类型简要涵义简要涵义1扭转偏大扭转偏大裙房以上有较多楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于裙房以上有较多楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.41.42抗扭刚度弱抗扭刚度弱扭转周期比大于扭转周期比大于0.9,0.9,混合结构扭转周期比大于混合结构扭转周期比大于0.850.853层刚度偏小层刚度偏小本层侧向刚度小于相邻上层的本层侧向刚度小于相邻上层的50%50%4高位转换高位转换框支墙体的转换构件位置：框支墙体的
23、转换构件位置：7 7度超过度超过5 5层，层，8 8度超过度超过3 3层层5厚板转换厚板转换7 79 9度设防的厚板转换结构度设防的厚板转换结构6塔楼偏置塔楼偏置单塔或多塔合质心与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边单塔或多塔合质心与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长长20%20%7复杂连接复杂连接各部分层数、刚度、布置不同的错层或连体两端塔楼显著各部分层数、刚度、布置不同的错层或连体两端塔楼显著不规则的结构不规则的结构8多重复杂多重复杂同时具有转换层、加强层、错层、连体和竖向体型收进、同时具有转换层、加强层、错层、连体和竖向体型收进、悬挑中的悬挑中的2 2种以上种以上华中科技大学高层建筑结构高层
24、建筑不应采用严重不规则的结构体系，高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，并应符合下列要求并应符合下列要求：1.应具有必要的承载能力、刚度和延性；应具有必要的承载能力、刚度和延性；2.应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；力；3.对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施。措施。华中科技大学高层建筑结构高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：1.结构的竖向和水平布置宜使结构具有结构的竖向和水平布置宜使结
25、构具有合理的刚度和承载力分布，避免因刚度合理的刚度和承载力分布，避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形和承载力局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位；成薄弱部位；2.抗震设计时宜具有多道防线。抗震设计时宜具有多道防线。高层建筑结构宜采取措施减少混凝土收缩、高层建筑结构宜采取措施减少混凝土收缩、温度变化、基础差异沉降等非荷载效应的不利影温度变化、基础差异沉降等非荷载效应的不利影响。房屋高度不低于响。房屋高度不低于150m150m的高层建筑外墙宜采的高层建筑外墙宜采用各类建筑幕墙。用各类建筑幕墙。华中科技大学高层建筑结构4.24.2楼层最小地震剪力系数楼层最小地震剪力系数及楼层地震剪力调整及楼
26、层地震剪力调整4.2.1楼层最小地震剪力系数楼层最小地震剪力系数 多遇地震时，楼层水平地震标准值与该层及以上各层重多遇地震时，楼层水平地震标准值与该层及以上各层重力荷载代表值之和的比值，也称为剪重比。力荷载代表值之和的比值，也称为剪重比。 为防止计算所得的水平地震剪力过小，出于结构抗震安全为防止计算所得的水平地震剪力过小，出于结构抗震安全的考虑，结构任一楼层的水平地震剪力的考虑，结构任一楼层的水平地震剪力VEK，i(i层剪力标准值层剪力标准值)应满足下式要求：应满足下式要求： 华中科技大学高层建筑结构楼层最小地震剪力系数楼层最小地震剪力系数类 别6度7度8度9度扭转效应明显或扭转效应明显或基本
27、周期小于基本周期小于3.5s3.5s的结构的结构0.0080.0080.0160.016(0.024)(0.024)0.0320.032(0.048)(0.048)0.0640.064基本周期大于基本周期大于5s5s的结构的结构0.0060.0060.0120.012(0.018)(0.018)0.0240.024(0.032)(0.032)0.0400.040注：注：1.基本周期介于基本周期介于3.5s和和5s之间的结构，可取插入值；之间的结构，可取插入值； 2.括号内数括号内数值分分别用于用于设计基本加速度基本加速度为0.15g和和0.30g的地区。的地区。 华中科技大学高层建筑结构4.2
28、.24.2.2楼层地震剪力调整楼层地震剪力调整楼层地震剪力调整包括框架楼层地震剪力调整包括框架-剪力墙结构、钢框架剪力墙结构、钢框架-支撑结构、框架支撑结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、部分核心筒结构、筒中筒结构、部分框支剪力墙结构的转换层及以下部分。框支剪力墙结构的转换层及以下部分。框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 抗震设计时，框架抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力按下列方法调整：标准值的各层框架总剪力按下列方法调整：1）剪力不调整剪力不调整 ：满足满足V0.2V0要求的楼层，其框要求的楼层，其框架总剪力不必调整；架总剪力不必调整；2）剪
29、力须调整：不满足式）剪力须调整：不满足式V0.2V0要求的楼层，其要求的楼层，其框架总剪力应按框架总剪力应按0.2V0和和1.5V,max二者的较小值采用。二者的较小值采用。华中科技大学高层建筑结构V0对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应取对对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应取对应于地震作用标准值的结构底部总剪力；对框架柱数应于地震作用标准值的结构底部总剪力；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取每段最下一量从下至上分段有规律变化的结构，应取每段最下一层结构对应于地震作用标准值的底部总剪力。层结构对应于地震作用标准值的底部总剪力。V对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承对应于
30、地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力。担的地震总剪力。V,max对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应对框架柱数量从下至上基本不变的结构，应取对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担取对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值；对框架柱数量从下至上分的地震总剪力中的最大值；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取段有规律变化的结构，应取每段每段中对应于地震作用标中对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值。大值。华中科技大学高层建筑结构框架剪力调整后的框架内力框架剪力调整后的框
31、架内力各层框架所承担的地震剪力调整后，应按各层框架所承担的地震剪力调整后，应按调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱和与之相连框架梁的剪力和端部弯矩，框和与之相连框架梁的剪力和端部弯矩，框架柱的轴力标准值可不调整。架柱的轴力标准值可不调整。按振型分解反应谱法计算地震作用时，剪按振型分解反应谱法计算地震作用时，剪力调整可在振型组合之后，并满足楼层最力调整可在振型组合之后，并满足楼层最小地震剪力系数的前提下进行。小地震剪力系数的前提下进行。华中科技大学高层建筑结构钢框架钢框架- -支撑（延性墙板）结构支撑（延性墙板）结构框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜
32、小框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜小于结构底部地震总剪力标准值的于结构底部地震总剪力标准值的10%；即：；即：V，max0.1V0当当V，max0.1V0时，时，应取应取V=0.15V0；此时各层核心；此时各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1。当当V0.1V0时，时，应取应取V=0.15V0和和1.5V，max的较小值。的较小值。框架框架- -核心筒结构及筒中筒结构核心筒结构及筒中筒结构框架部分的地震层剪力不小于结构底部总剪力的框架部分的地震层剪力不小于结构底部总剪力的25%25%和和框架部分计算最大层剪力框架部分计算最大层剪力1.
33、81.8倍二者的较小值。倍二者的较小值。华中科技大学高层建筑结构结构构件承载力验算的一般表达式结构构件承载力验算的一般表达式持久、短暂设计状况持久、短暂设计状况: 0SdRd地震设计状况地震设计状况:SdRd/ RE式中：式中： 0为结构的重要性系数；对安全等级为一级的结构构件，不应小于为结构的重要性系数；对安全等级为一级的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级的结构构件，不应小于；对安全等级为二级的结构构件，不应小于1.0。 RE承载力抗震调整系数；承载力抗震调整系数；Sd作用组合效应设计值；作用组合效应设计值；Rd构件承载力设计值。构件承载力设计值。4.3 承载力验算承载力验算设计要求
34、设计要求华中科技大学高层建筑结构设计要求设计要求抗震设计时，钢筋混凝土构件的承载力抗震调整系抗震设计时，钢筋混凝土构件的承载力抗震调整系数应按表采用。当仅考虑竖向地震作用组合时，各数应按表采用。当仅考虑竖向地震作用组合时，各类结构构件的承载力抗震调整系数均应取为类结构构件的承载力抗震调整系数均应取为1.0。承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数华中科技大学高层建筑结构防止主体结构开裂、破坏；防止主体结构开裂、破坏；防止填充墙和装修开裂、破坏；防止填充墙和装修开裂、破坏；过大的变形会使电梯等无法正常工作、并使人过大的变形会使电梯等无法正常工作、并使人有不舒适感；有不舒适感；过大的侧移还会使结构产生
35、附加应力。过大的侧移还会使结构产生附加应力。4.4 变形验算变形验算 4.4.1 使用阶段层间位移限制使用阶段层间位移限制层间位移限制层间位移限制(u/h)maxu/h限制原因限制原因华中科技大学高层建筑结构正常使用情况下层间位移限值正常使用情况下层间位移限值按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比的楼层层间最大水平位移与层高之比u / h宜符合宜符合以下规定：以下规定：1. 高度不大于高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比移与层高之比u / h不宜大于下表的限值；不
36、宜大于下表的限值；楼层层间最大位移与层高之比的限值楼层层间最大位移与层高之比的限值华中科技大学高层建筑结构正常使用情况下层间位移限值正常使用情况下层间位移限值2. 高度不小于高度不小于250m的高层建筑，其楼层层间最大位的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比移与层高之比u / h不宜大于不宜大于1/500；3. 高度在高度在150250m 之间的高层建筑，其楼层层间之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比最大位移与层高之比u / h的限值可按本条第的限值可按本条第1 款和款和第第2 款的限值线性插入取用。款的限值线性插入取用。注：楼层层间最大位移注：楼层层间最大位移u 以楼层最大的水平位
37、移差计算，以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响。算可不考虑偶然偏心的影响。华中科技大学高层建筑结构4.4.2 防止倒塌层间位移限制防止倒塌层间位移限制高层建筑结构在罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形高层建筑结构在罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算，应符合下列规定：验算，应符合下列规定：1. 下列结构应进行弹塑性变形验算：下列结构应进行弹塑性变形验算：1）79 度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.5 的框架结构；的框架结构；2）甲类建筑和）甲类建筑和9 度抗震设
38、防的乙类建筑结构；度抗震设防的乙类建筑结构；3）采用隔震和消能减震设计的建筑结构；）采用隔震和消能减震设计的建筑结构；4）房屋高度大于）房屋高度大于150m 的结构；的结构；华中科技大学高层建筑结构位移要求位移要求2. 下列结构宜进行弹塑性变形验算：下列结构宜进行弹塑性变形验算：1）需要进行时程分析的且高规规定的竖向不规则高）需要进行时程分析的且高规规定的竖向不规则高层建筑结构；层建筑结构；2）7 度度、类场地和类场地和8 度抗震设防的乙类建筑结构；度抗震设防的乙类建筑结构；3）板柱）板柱-剪力墙结构。剪力墙结构。华中科技大学高层建筑结构结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求：结构薄弱
39、层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求：up p h 式中：式中： u p层间弹塑性位移。层间弹塑性位移。 p层间弹塑性位移角限值，可按下表层间弹塑性位移角限值，可按下表 采用；对采用；对框架结构，当轴压比小于框架结构，当轴压比小于0.40 时，可提高时，可提高10%；当柱子全高的；当柱子全高的箍筋构造采用比本规程中框架柱箍筋最小配箍特征值大箍筋构造采用比本规程中框架柱箍筋最小配箍特征值大30%时，时，可提高可提高20%，但累计不超过，但累计不超过25%。 h 层高。层高。层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值华中科技大学高层建筑结构楼层屈服强度系数楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度
40、标准为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。算的楼层弹性地震剪力的比值。薄弱层薄弱层简化计算时简化计算时结构薄弱层（部位）结构薄弱层（部位）的位置可按下的位置可按下列情况确定：列情况确定：1.1.楼层屈服强度系数沿高度楼层屈服强度系数沿高度分布均匀分布均匀的结构，的结构，可取底层可取底层；2.2.楼层屈服强度系数沿高度楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀分布不均匀的结构，的结构，可取该系可取该系数最小的楼层（部位）及相对较小的楼层数最小的楼层（部位）及相对较小的楼层，一般不超过，一般不超过
41、2 23 3处。处。华中科技大学高层建筑结构u p = pue或或弹塑性层间位移可按下列公式计算：弹塑性层间位移可按下列公式计算：式中：式中： u p 弹塑性层间位移。弹塑性层间位移。 u y层间屈服位移。层间屈服位移。 楼层延性系数。楼层延性系数。 u e罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移。罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移。 p弹塑性位移增大系数，当薄弱层（部位）的屈弹塑性位移增大系数，当薄弱层（部位）的屈服强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值的服强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值的0.8 时，可按时，可按上表采用；当不大于该平均值的上表采用；当不大于该平均值的0.5 时，可按上
42、表内相应数值的时，可按上表内相应数值的1.5倍采用；其他情况可采用内插法取值。倍采用；其他情况可采用内插法取值。 y楼层屈服强度系数。楼层屈服强度系数。 y y0.50.40.3 p p1.82.02.2结构的弹塑性位移增大系数结构的弹塑性位移增大系数 p华中科技大学高层建筑结构1.持久、短暂设计状况效应组合持久、短暂设计状况效应组合Sd=GSGk+LQQSQk+wwSwk式中：式中：S Sd荷载组合的效应设计值；荷载组合的效应设计值； S SGkGk，S SQkQk，S SWkWk分别为恒载、楼面活载和风荷载标准值的效应；分别为恒载、楼面活载和风荷载标准值的效应；G G、Q Q、W W分别为
43、恒荷载、活荷载和风荷载效应分项系数；分别为恒荷载、活荷载和风荷载效应分项系数； Q Q1 1、W W分别为活荷载和风荷载的组合系数。分别为活荷载和风荷载的组合系数。L考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为用年限为50年时取年时取1.0，设计使用年限为，设计使用年限为100年时取年时取1.1。4.5 荷载效应组合及最不利内力荷载效应组合及最不利内力4.5.1荷载效应组合荷载效应组合华中科技大学高层建筑结构(1)规规范范对对应应考考虑虑的的各各种种工工况况的的分分项项系系数数和和组组合合系数作如下规定。系数作如下规定。组合系数组合系数Q Q和和
44、W W当永久荷载效应起控制作用时应分当永久荷载效应起控制作用时应分别取别取0.7和和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和和0.6或或0.7和和1.0。永久荷载永久荷载的分项系数的分项系数G：当其效应对结构不利时，对由：当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制，对由永久荷载效应控制的组合应取的组合应取1.35；当其效应对结构有利时，应取；当其效应对结构有利时，应取1.0。楼面活荷载楼面活荷载的分项系数的分项系数Q：一般情况下应取：一般情况下应取1.4。风荷载风荷载取取W W=1.4
45、=1.4。位移计算位移计算时，为正常使用状态，各分项系数均取时，为正常使用状态，各分项系数均取1.01.0。华中科技大学高层建筑结构（2) 2) 根据组合一般规律，高层建筑的短暂、持久组合工况有两种。根据组合一般规律，高层建筑的短暂、持久组合工况有两种。 永久荷载效应起控制作用永久荷载效应起控制作用：1.351.35恒载效应恒载效应+1.4+1.40.70.7活载效应活载效应 可变荷载效应起控制作用可变荷载效应起控制作用：当风荷载作为主要可变荷载，楼面活荷载作为次要可变荷载时：当风荷载作为主要可变荷载，楼面活荷载作为次要可变荷载时：1.21.2恒载效应恒载效应+0.7+0.71.41.4活载效
46、应活载效应+1.0+1.01.41.4风载效应风载效应当楼面活荷载作为主要可变荷载，风荷载作为次要可变荷载时：当楼面活荷载作为主要可变荷载，风荷载作为次要可变荷载时：1.2恒载效应恒载效应+1.01.4活载效应活载效应+1.40.6风载效应风载效应 华中科技大学高层建筑结构2. 地震设计状况地震设计状况Sd=GSGE+EhSEhk+EvSEvk+ww Swk式中：式中：S SE E荷载和地震作用组合的效应设计值；荷载和地震作用组合的效应设计值；S SGEGE，S SEhkEhk，S SEvkEvk，S SWkWk分别为重力荷载代表值的效应、水分别为重力荷载代表值的效应、水 平和竖向地震作用标准
47、值的效应（尚应乘以相应的平和竖向地震作用标准值的效应（尚应乘以相应的 增大系数、调整系数）、风荷载标准值的效应；增大系数、调整系数）、风荷载标准值的效应；G,Eh,Ev,W分别为上述各种荷载作用的分项系数；分别为上述各种荷载作用的分项系数； W W风风荷荷载载的的组组合合系系数数，一一般般结结构构取取0.00.0，风风荷荷载载起控制作用的高层建筑应取为起控制作用的高层建筑应取为0.20.2。华中科技大学高层建筑结构有地震作用组合时荷载和作用的分项系数有地震作用组合时荷载和作用的分项系数华中科技大学高层建筑结构 根据一般表达式，对于高层建筑根据一般表达式，对于高层建筑,地震设计状况的地震设计状况
48、的基本工况如下：基本工况如下：(1)(1)对于所有高层建筑：对于所有高层建筑：1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3水平地震作用效应水平地震作用效应(2)(2)对于对于60m60m以上高层建筑增加此项：以上高层建筑增加此项：1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3水平地震作用效应水平地震作用效应+1.4+1.40.20.2风荷载效应。风荷载效应。(3) 9度设防高层建筑，水平长悬臂和大跨度结构度设防高层建筑，水平长悬臂和大跨度结构7 度、度、8 度、度、9 度抗震设计时：度抗震设计时：1.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3水平地震作用效应水平地震作用效应+0.5竖向竖
49、向地震作用效应。地震作用效应。华中科技大学高层建筑结构(4)9(4)9度设防高层建筑，水平长悬臂和大跨度结构度设防高层建筑，水平长悬臂和大跨度结构7 7度、度、8 8度、度、9 9度抗震设计时：度抗震设计时： 1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3竖向地震作用效应。竖向地震作用效应。(5)9(5)9度设防且为度设防且为60m60m以上高层建筑：以上高层建筑：1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3水平地震作用效应水平地震作用效应+0.5+0.5竖向地竖向地震作用效应震作用效应+1.40.2+1.40.2风荷载效应风荷载效应(6)(6)水平长悬臂和大跨度结构水平长悬臂和
50、大跨度结构7 7度、度、8 8度、度、9 9度抗震设计度抗震设计时：时： 1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+0.5+0.5水平地震作用效应水平地震作用效应+1.3+1.3竖向竖向地震作用效应地震作用效应+1.40.2+1.40.2风荷载效风荷载效应应华中科技大学高层建筑结构 高层结构计算时高层结构计算时可不可不考虑活荷载的不考虑活荷载的不利布置，按满布活荷载计算内力；利布置，按满布活荷载计算内力；若竖向活荷载很大时，若竖向活荷载很大时，应考虑应考虑活荷载活荷载的不利布置。的不利布置。4.5.2 竖向活荷载的布置竖向活荷载的布置华中科技大学高层建筑结构4.5.34.5.3水平荷载的方向水平荷
51、载的方向由于风荷载和地震荷载都是随机作用，所以可由于风荷载和地震荷载都是随机作用，所以可能沿任何方向。设计假定只考虑主轴方向的水平荷能沿任何方向。设计假定只考虑主轴方向的水平荷载，但应双向考虑。这两种内力大小相等，方向相载，但应双向考虑。这两种内力大小相等，方向相反。若有斜交结构，当斜交方向与主轴方向之间的反。若有斜交结构，当斜交方向与主轴方向之间的夹角大于夹角大于15时，尚应计算斜交方向的水平地震作时，尚应计算斜交方向的水平地震作用。用。华中科技大学高层建筑结构控制截面控制截面：控制构件承载力的截面，如内力最大：控制构件承载力的截面，如内力最大的截面，截面尺寸变化处，配筋数量变化处。的截面，
52、截面尺寸变化处，配筋数量变化处。梁：支座截面（最大负弯矩、最大剪力）和跨中梁：支座截面（最大负弯矩、最大剪力）和跨中（最大正弯矩）。（最大正弯矩）。柱（墙）：上下两端柱（墙）：上下两端,其不利内力组合方式有：其不利内力组合方式有：（1）（2）（3）（4）及相应的及相应的N；及相应的及相应的M；及相应的及相应的M；较大及较大及N较大（小偏压）或较小（大偏压）。较大（小偏压）或较小（大偏压）。4.5.44.5.4控制截面和最不利内力控制截面和最不利内力华中科技大学高层建筑结构4.64.6抗震设防类别抗震设防类别 建筑应根据其使用功能的重要性分为四个抗震设防建筑应根据其使用功能的重要性分为四个抗震设
53、防类别，即：特殊设防类（甲类）、重点设防类（乙类别，即：特殊设防类（甲类）、重点设防类（乙类）、标准设防类（丙类）、适度设防类（丁类）。类）、标准设防类（丙类）、适度设防类（丁类）。 指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度减低要求的建筑在一定条件下适度减低要求的建筑适度设适度设防类（丁防类（丁类）类）指大量的除甲乙丁类以外按标准要求进行设防的建指大量的除甲乙丁类以外按标准要求进行设防的建筑筑标准设标准设防类（丙防类（丙类）类）地震时使用功能不能中断需尽快恢复的生命线相关建筑，地震时使用功能不能中断需尽快恢复的生命线相关建筑，以及
54、地震时可能导致重大人员伤亡等重大灾害后果，需以及地震时可能导致重大人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑要提高设防标准的建筑重点设重点设防类（乙防类（乙类）类）使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑需要进行特殊设防的建筑特殊设特殊设防类（甲防类（甲类）类）设设防防分分类类华中科技大学高层建筑结构抗抗震震措措施施甲甲类类应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震
55、措施；但抗震设防烈度为抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比度时应按比9度更高的度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。震作用。乙乙类类应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为措施；但抗震设防烈度为9度时应按比度时应按比9度更高的要求度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防
56、烈度的要求确定其地定。同时，应按本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。震作用。丙丙类类按本地区抗震设防烈确定其抗震措施和地震作用，达按本地区抗震设防烈确定其抗震措施和地震作用，达到在高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不到在高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。标。丁丁类类允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震
57、作用。仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。华中科技大学高层建筑结构抗震等级是抗震设计的钢筋混凝土结构、钢结构抗震等级是抗震设计的钢筋混凝土结构、钢结构及钢及钢- -混凝土混合结构的重要设计参数。混凝土混合结构的重要设计参数。结构抗震等级根据抗震设防类别、结构类型、烈结构抗震等级根据抗震设防类别、结构类型、烈度和房屋高度确定。度和房屋高度确定。划分抗震等级的目的：为了体现不同抗震设防类划分抗震等级的目的：为了体现不同抗震设防类别、不同烈度下，不同结构体系、不同高度房屋别、不同烈度下，不同结构体系、不同高度房屋结构弹塑性变形能力的不同，以及同一种构件在结构弹塑性变形能力的不同，以及同一种构件在
58、不同结构类型中弹塑性变形能力的不同。不同结构类型中弹塑性变形能力的不同。4.7 抗震等级抗震等级华中科技大学高层建筑结构A 级高度的高层建筑结构抗震等级级高度的高层建筑结构抗震等级华中科技大学高层建筑结构注：注：1.接近或等于高度分界时，应结合房屋不规则程度及接近或等于高度分界时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件适当确定抗震等级；场地、地基条件适当确定抗震等级；2.底部带转换层的筒体结构，其框支框架的抗震等级底部带转换层的筒体结构，其框支框架的抗震等级应按表中部分框支剪力墙结构的规定采用；应按表中部分框支剪力墙结构的规定采用；3.当框架当框架-核心筒结构的高度不超过核心筒结构的高度不超过6
59、0m时，其抗震时，其抗震等级允许按框架等级允许按框架-剪力墙结构采用；剪力墙结构采用；4.乙类建筑及乙类建筑及、类场地且设计基本地震加速度为类场地且设计基本地震加速度为0.15g和和0.30g地区的丙类建筑，当高度超过表中上界时，地区的丙类建筑，当高度超过表中上界时，应采用特一级的抗震构造措施。应采用特一级的抗震构造措施。华中科技大学高层建筑结构B 级高度的高层建筑结构抗震等级级高度的高层建筑结构抗震等级注：底部带转换层的筒体结构，其框支框架和底部加强部位筒体注：底部带转换层的筒体结构，其框支框架和底部加强部位筒体的抗震等级应按表中框支剪力墙结构的规定采用。的抗震等级应按表中框支剪力墙结构的规
60、定采用。华中科技大学高层建筑结构抗震设计的高层建筑，当抗震设计的高层建筑，当地下室地下室顶层作为上部结构的嵌固顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级；地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分，于四级；地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。抗震设计时，抗震设计时，与主楼连为整体的裙房与主楼连为整体的裙房的抗震等级，除应按的
61、抗震等级，除应按裙房本身确定外，相关范围不应低于主楼的抗震等级；主裙房本身确定外，相关范围不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶板上、下各一层应适当加强抗震构造措施。楼结构在裙房顶板上、下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。裙房与主楼相连的裙房与主楼相连的“相关范围相关范围”概念，一般指主楼周边外概念，一般指主楼周边外延三跨的裙房结构，相关范围以外的裙房可按裙房自身的延三跨的裙房结构，相关范围以外的裙房可按裙房自身的结构类型确定抗震等级。裙房偏置时，其端部有较大扭转结构类型确定抗震等级。裙房偏置时，其端部有较大
62、扭转效应，也需要加强。效应，也需要加强。华中科技大学高层建筑结构延性：延性：构件和结构屈服后，在承载力基本不降低的构件和结构屈服后，在承载力基本不降低的前提下（一般取承载力的前提下（一般取承载力的85%)，结构（构件）的变，结构（构件）的变形能力。一般用延性系数（延性比）表示。形能力。一般用延性系数（延性比）表示。延性系数延性系数：极限变形与屈服变形之比。：极限变形与屈服变形之比。延性包括材料、截面、构件和结构的延性。延性包括材料、截面、构件和结构的延性。抗震结构应设计成延性结构，通过结构延性吸收能抗震结构应设计成延性结构，通过结构延性吸收能量，抵抗罕遇地震作用。延性结构是一种经济的设量，抵抗
63、罕遇地震作用。延性结构是一种经济的设计对策。计对策。4.8 延性与耗能延性与耗能延性的概念延性的概念华中科技大学高层建筑结构结构延性结构延性华中科技大学高层建筑结构耗能能力可以用结构或构件力耗能能力可以用结构或构件力- -变形滞回变形滞回曲线包含的面积来度量。曲线包含的面积来度量。弯曲破坏弯曲破坏压弯破坏压弯破坏华中科技大学高层建筑结构4.8.14.8.1材料应变延性材料应变延性材料的应变延性系数可定义为：材料的应变延性系数可定义为：=u/y式中：式中：y材料的屈服应变；材料的屈服应变；u材料强度没有明显降低时的极限应变。材料强度没有明显降低时的极限应变。抗震结构采用的抗震结构采用的钢筋钢筋应
64、有足够大的延性和伸长率，应有足够大的延性和伸长率，以保证结构构件有足够的塑性变形能力。钢筋的以保证结构构件有足够的塑性变形能力。钢筋的抗抗拉强度实测值拉强度实测值与与屈服强度的实测值屈服强度的实测值不应过小，以保不应过小，以保证钢筋屈服、形成塑性铰后，有足够大的证钢筋屈服、形成塑性铰后，有足够大的转动能力转动能力和耗能能力和耗能能力；钢筋；钢筋屈服强度实测值与标准值屈服强度实测值与标准值的比值的比值不应过大，以保证实现强柱弱梁、强剪弱弯的实现。不应过大，以保证实现强柱弱梁、强剪弱弯的实现。华中科技大学高层建筑结构箍筋约束混凝土的峰值应力和应变均明显箍筋约束混凝土的峰值应力和应变均明显高于非约束
65、混凝土，且曲线下降平缓，箍高于非约束混凝土，且曲线下降平缓，箍筋配置量越多，曲线下降越平缓，说明约筋配置量越多，曲线下降越平缓，说明约束混凝土的延性较好。束混凝土的延性较好。 方形箍筋及环形螺旋筋的约束作用方形箍筋及环形螺旋筋的约束作用 （a）方形箍筋）方形箍筋;（b）环形螺旋筋）环形螺旋筋华中科技大学高层建筑结构4.8.24.8.2截面曲率延性截面曲率延性截面曲率延性系数的计算式为：截面曲率延性系数的计算式为：=u/y式中式中截面曲率延性系数；截面曲率延性系数；y、u分别为截面屈服曲率和极限曲率。分别为截面屈服曲率和极限曲率。影响钢筋混凝土构件截面曲率延性的影响钢筋混凝土构件截面曲率延性的主
66、要因素主要因素有：混凝有：混凝土强度、箍筋、轴压比、纵向钢筋、截面几何形状等。土强度、箍筋、轴压比、纵向钢筋、截面几何形状等。纵向钢筋纵向钢筋：受拉钢筋为高强钢筋时，曲率延性降低；配置：受拉钢筋为高强钢筋时，曲率延性降低；配置受压钢筋可以增大截面的曲率延性。受压钢筋可以增大截面的曲率延性。截面形状截面形状：方形、矩形截面柱截面曲率延性大于：方形、矩形截面柱截面曲率延性大于T形、形、L形形等异形截面柱。等异形截面柱。华中科技大学高层建筑结构4.8.34.8.3构件位移延性构件位移延性悬臂柱在水平力作用下的顶点延性系数为：悬臂柱在水平力作用下的顶点延性系数为：=u/y式中式中悬壁柱顶点位移延性系数
67、；悬壁柱顶点位移延性系数；y、u分别是顶点屈服位移和极限位移。分别是顶点屈服位移和极限位移。华中科技大学高层建筑结构4.8.44.8.4结构位移延性结构位移延性结构位移延性可以用层间位移延性系数或顶点位移结构位移延性可以用层间位移延性系数或顶点位移延性系数表示。层间位移延性系数按下式计算：延性系数表示。层间位移延性系数按下式计算：u=uu/uy式中式中u结构层间位移延性系数；结构层间位移延性系数；uy、uu分别为结构层间屈服位移和极限位移。分别为结构层间屈服位移和极限位移。目前可以用来计算结构位移延性系数的手段是对整目前可以用来计算结构位移延性系数的手段是对整体结构进行静力弹塑性分析。体结构进
68、行静力弹塑性分析。对截面延性的要求高于对构件延性的要求，对构件对截面延性的要求高于对构件延性的要求，对构件延性的要求高于对结构的延性要求，两者的关系与延性的要求高于对结构的延性要求，两者的关系与结构塑性铰形成后的破坏机制有关。结构塑性铰形成后的破坏机制有关。华中科技大学高层建筑结构住宅、公寓住宅、公寓amax不大于不大于0.15m/s2办公、旅馆办公、旅馆amax不大于不大于0.25m/s24.9 舒适度要求舒适度要求房屋高度不小于房屋高度不小于150m150m的高层混凝土建筑结构应的高层混凝土建筑结构应满足风振舒适度要求。在现行国家标准满足风振舒适度要求。在现行国家标准建筑结建筑结构荷载规范
69、构荷载规范GB50009GB50009规定的规定的1010年一遇的风荷年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不应超过以下的限值。动最大加速度计算值不应超过以下的限值。舒适度要求舒适度要求华中科技大学高层建筑结构舒适度要求舒适度要求楼盖结构宜具有适宜的刚度、质量及阻尼，其竖向振动舒适度应符合下楼盖结构宜具有适宜的刚度、质量及阻尼，其竖向振动舒适度应符合下列规定：列规定：1. 钢筋混凝土楼盖结构竖向频率不宜小于钢筋混凝土楼盖结构竖向频率不宜小于3Hz；2. 不同使用功能、不同自振频率的楼盖结构，其振动峰值加速度不宜超不同使
70、用功能、不同自振频率的楼盖结构，其振动峰值加速度不宜超过下表限值。楼盖结构竖向振动加速度可按高规附录过下表限值。楼盖结构竖向振动加速度可按高规附录C 计算。计算。楼盖竖向振动加速度限值楼盖竖向振动加速度限值华中科技大学高层建筑结构P-效应：效应：在水平荷载作用下，高层建筑出现侧在水平荷载作用下，高层建筑出现侧移后，重力荷载会产生附加弯矩，附加弯矩又会移后，重力荷载会产生附加弯矩，附加弯矩又会增大侧移，这种二阶效应称为增大侧移，这种二阶效应称为P-效应。效应。因此，某些情况下，高层建筑计算要考虑因此，某些情况下，高层建筑计算要考虑P-效效应，即结构整体稳定验算。应，即结构整体稳定验算。4.10
71、重力二阶效应和结构稳定重力二阶效应和结构稳定高层建筑在重力荷载下一般都不会出现整体失稳高层建筑在重力荷载下一般都不会出现整体失稳定的问题，但在水平荷载下会出现定的问题，但在水平荷载下会出现P-P- 效应。效应。设计要求设计要求华中科技大学高层建筑结构在水平力作用下，当高层建筑结构满足下列规定时，可不考虑在水平力作用下，当高层建筑结构满足下列规定时，可不考虑重力二阶效应的不利影响。重力二阶效应的不利影响。1.剪力墙、框架剪力墙、框架剪力墙结构、筒体结构剪力墙结构、筒体结构式中：式中：EJd结构在一个主轴方向的等效侧向刚度；结构在一个主轴方向的等效侧向刚度；H房屋高度；房屋高度；Gi,Gj分别为第
72、分别为第i,j楼层的重力荷载设计值；楼层的重力荷载设计值；n结构总层数。结构总层数。4.10.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算高层钢筋混凝土结构的稳定验算华中科技大学高层建筑结构式中：式中：h层高；层高；Gi,Gj分别为第分别为第i,j楼层的重力荷载设计值；楼层的重力荷载设计值；Di第第i楼层的弹性等效侧向刚度，可取该楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间位移的比值；层剪力与层间位移的比值；n结构总层数。结构总层数。 2.2.框架结构框架结构华中科技大学高层建筑结构高层建筑结构的高层建筑结构的稳定稳定应符合下列规定应符合下列规定1.剪力墙、框架剪力墙、框架剪力墙结构、筒体结构：剪力墙结构、
73、筒体结构：2.框架结构框架结构：（i=1,2,n)华中科技大学高层建筑结构 当当或或时，时，则结构弹性计算时应考虑重力二阶效应对水平则结构弹性计算时应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力和位移的不利影响。高层建力作用下结构内力和位移的不利影响。高层建筑结构的重力二阶效应可采用有限元方法进行筑结构的重力二阶效应可采用有限元方法进行计算；计算；也可也可采用对未考虑重力二阶效应的计算采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑。结构位移结果乘以增大系数的方法近似考虑。结构位移增大系数增大系数F1、F1i以及结构构件弯矩和剪力增大以及结构构件弯矩和剪力增大系数系数F2、F2i可分别按
74、下列规定近似计算可分别按下列规定近似计算:华中科技大学高层建筑结构 对框架结构对框架结构位移增大系数位移增大系数弯矩或剪力弯矩或剪力增大系数增大系数华中科技大学高层建筑结构对剪力墙、框架对剪力墙、框架剪力墙结构、筒体结构：剪力墙结构、筒体结构：位移增大系数位移增大系数弯矩或剪力弯矩或剪力增大系数增大系数华中科技大学高层建筑结构式中：式中：u按一阶线形弹性计算所得的质心处层按一阶线形弹性计算所得的质心处层间侧移；间侧移；h楼层层高；楼层层高；计算楼层以上全部水平作用之和；计算楼层以上全部水平作用之和；计算楼层以上全部竖向作用之和。计算楼层以上全部竖向作用之和。 结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层
75、层结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层层间相对侧移值，满足下列公式要求：间相对侧移值，满足下列公式要求：华中科技大学高层建筑结构如果高层建筑的侧移很大，其重力作用合力点移至如果高层建筑的侧移很大，其重力作用合力点移至基底平面范围以外，则可能发生倾覆问题。正常设基底平面范围以外，则可能发生倾覆问题。正常设计的高层建筑不会出现倾覆问题。计的高层建筑不会出现倾覆问题。原因：原因：高宽比控制；高宽比控制；基础底面零应力区面积的控制；基础底面零应力区面积的控制；（对高宽比大于（对高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下的高层建筑，在地震作用下不允许出现零应力区，其他基础，零应力区面积不不允许出现零应力区，其他基础，零应力区面积不应超过基础底面积底应超过基础底面积底0.15。）。）4.10.2 高层建筑抗倾覆问题高层建筑抗倾覆问题华中科技大学高层建筑结构竖向荷载作用下可以考虑框架梁塑性内力重分布。竖向荷载作用下可以考虑框架梁塑性内力重分布。现浇框架梁支座负弯矩调幅系数现浇框架梁支座负弯矩调幅系数0.80.9装配整体式框架梁支座负弯矩调幅系数装配整体式框架梁支座负弯矩调幅系数0.70.8跨中弯矩应满足跨中弯矩应满足4.11 钢筋混凝土框架梁弯矩塑性调幅钢筋混凝土框架梁弯矩塑性调幅华中科技大学高层建筑结构华中科技大学高层建筑结构华中科技大学高层建筑结构
