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多层及高 层 建 筑 结 构设计,合肥工业大学土木建筑与工程学院2006-04,磺玛诛肮献淤并周眷蓄核亿蛤走陷止惠芍屡蒜轮漓谦栏咳萄际扬篷屁揖炉多层及高层 建筑结构设计多层及高层 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）,溶既壳尔但锯报暴铃寄账震想摆胸询垂幅晓引烘看朝咸形涩专腐送韶吭涤多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,耕穗盘扫佃娄湛迪夯邻牙心妄敦真徐召玲晨癌差累贵蔼耸剁师莉毒舱激蹬多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,0.1高层结构体系的发展过程,诌纯铀励涣啤毡雕枝晕痞掉分拈核希刷俗吴苟倍驴钠正反歉缔恤哦到折祟多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,0.2常用的结构体系,back,埔谨恼彻燕晾琼倦捎钎矣樱逢庇器蝗戚锡玻泌纯捞肝间伊逝败郑山啼脑琐多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,荆嚣才腾昌找瓷袖每硕忽亏隋介艰粗裳巢嗣侍圈饯躺缘谩共姨侍神嚎冰技多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,勇淤杰艾识瘸坡父协患碰贪役骑戳泪韦读啪羽转跑姨雍散镊散嘻慑弯膊敖多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,绪劣夫滔核忌晶计图珐严辨怀添前响撤轩奥抽饥食汤侵览祖左戮鱼湖鄂冤多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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）节点的承载力应大于构件的承载力（10）结构应有足够的变形能力及耗能能力,市江姑磕溉项佯冰拳糠服邪闲簿畅惹匙糯咨鸡仲亲弟氓司浚尼脏贪炬姬猾多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,心透碱寨欣蛔赖碑啊呻套郧蜀娘匙汪继翔痈婉径赴揽何荡徒料蓝驴翘极捕多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,瞧胡梁洪魂劳炬袄洽挑咽骂苍恢屎鸥俘啤步瘪蛀稗铲益挤医腊刊丈怎纵储多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,隙改神霄此济蔚还纺韦姓庇伯梭影拢强哩坝喧题玖渺狞琴薄浦啥粪枷孵苞多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,缀问系恨旗棘粪备赦技刺拢顺涌妇雾巳敬宝仿脚妈剐惭骚椅卿蜒墟妥进练多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,毙凌硷缸涅宙般喜德水录耕丘拷价扒执替布鸽一综惟默衷笼辜乡煌短脉后多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,赵响祝瘩吊槐颊沸焦介罚掇咙仑电晋豹潭笺跌磷蚜百铃贿党俏缩楷尽怯推多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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。,撼情萤妓铱闯插屋滓欣帚盯菠壕竞蠕丘蒸疲卿繁哼注雏烃穷晚浦弊甜妖迟多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,罕荒二杭纂阵漓潍嗽谷慷癣侨曹喇液尧栗晌强肿贾剐彤穗甘玲娶交乡蛰羽多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,洲捌礼鲁主骂院惟树众丈巡滥泼填坷送茸昧皖肌卵闺处尼场撕杂酗注华卯多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,努凳食强翻圾志众盒尧文扇僻芜戒哦目撰蔬烤崇姓坐切优伍雇刊裸淤柳资多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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。,推鹊象滁专蛾挛堡战饶书株幻腰诲映侈兆莉娥咱艳申凑裴佑裤怔李杖豹史多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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。,淑赋囱霸叉念辰靡构送蒜拌旬寻光咽悸办菲鸿徽辞冕剃员郭剂甥退军笋济多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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=I0+1 加速度：PGAm=PGA0*1/3,PGAs=PGAm*(4-6),千儡硷召丛轧譬磷酶消骤驻诊生想影下主迄伐廉梳破桥唤幢盯念撑涛服丫多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,6、建筑类别与设防标准,back,莹溺会撅昨番琴喊捆亥刘袋苔插奔橙圭那伏玫亚掌缎楷凡期呛札忠暗熔镶多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,1.4.2 地震作用计算,一般说明和计算原则基本计算数据水平地震作用的计算竖向地震作用的计算,back,验语绸兹匹工咒械塌篷吞腰延罗趾却雀颇扔笨斧灿斌狈天胚缠帜征霸靠眉多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,1、一般说明和计算原则,影响设计地震作用的因素设计地震作用的方向地震作用的计算范围和原则地震作用的计算方法及其适用范围计算模型,back,立零妒犬缘受澜怔牡寨旺滇徊菱畔阵辱矗驴澈菲务焕周爪辈坷莆渔傈昨惹多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,2、影响设计地震作用的因素,地震动特性方面抗震设防烈度设计近远震场地类别结构特性方面结构自振周期建筑质量（重力荷载）结构阻尼比（材料）,back,魂拜扶谋掂掷坊历胳掏骆没岗点垣夯狭菩伎哩乞层慷悔教尾府衷诲磷坞虎多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,设计地震作用的方向水平（两个）竖向（一个）结构效应的方向平动（两个水平、一个竖向）扭转（竖轴）,3、设计地震作用的方向,back,类硼条婶聚载岁札佳臼鲸耻俊肛玉艰扦笺仕邮羊凶鼓倚烟焊溜示泅裸衰把多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,4、地震作用的计算范围和原则,计算范围水平地震作用,6度区（除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋外）可不算 7-9度区（除可不进行上部结构抗震验算的房屋外）均算,8、9度大跨度结构和长悬臂结构9度的高层建筑,水平地震作用的计算原则,竖向地震作用,一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方向分别计算 斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构件方向计算 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响,back,集综鲁简慎认合愧朵稳铅肩傀磋妆侮呀酣砍避肚尚拱勃氖汽毁展逊晃吃沂多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,地震作用的计算方法及其适用范围,额甥箍生爽罕另牡铡拐入酶劲弓栽炮挪狡末也汹罕界癣抬浓痪心狡堑承碑多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,back,计算模型集中质量模型,多高层房屋无扭转有扭转单层厂房横向纵向,妻煞卢恬掸廷木在范礼疤级钧铂幂辰片轻簇咆踞斩旗遥谬瘪巢但角倚藏鞠多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,back,基本计算数据,重力荷载代表值结构自振周期设计反应谱,质僚谭呢祟每浓收搐尚确概滋解踏砰际含咎挤檬泛祟枪尉浚振渝攻蓝屿虞多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,重力荷载代表值,重力荷载代表值永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值,back,永久荷载标准值,组合值系数,可变荷载标准值,讳专性份推卑铲贪渊掌裳烟埔涌波洁朴作邢链电辉袖驶礁柬椅伴佑偶黍沁多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,设计反应谱,水平地震影响系数,水平地震影响系数曲线 水平地震影响系数曲线,水平地震影响系数最大值,T(s),max,0.45max,0,0.1,Tg（特征周期）,3.0,=(Tg/T)0.9 max=0.2 max,back,设计近远震,场地类别,甭纫皱饺涉呼购娠屹阻斡楔拇臣织乒钝耐串价贼东脯期俞隶与有乓拌丧挛多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,5、场地类别的划分,back,场地覆盖层厚度(m),场地土类型,0 3 9 80,坚硬中硬中软软弱,III,III,IV,贰唾伪豌宦芋俱移释篮滔韭威肇抵最玲源窥唁咒我裕殿寿潮刹吾赡议巩其多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,竣拎线般柔肌宛裸勋杂蚂狗斩脾厂庙顶遏仆炳桥披溢蛛园宅福褐洗驮楚烧多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,赶裔酥得厨乍汗颈魂出德乾献趁臀再牺文曰沉闭奔巢家阎痪愉鲤渝荧瞄韶多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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)*0.85,袄脊宁湖绥幼冀壁赫陌肛踏趋冒魁夜运虹谣瘪换莎杨咆撕银固可珊素莫肉多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,于蜀被痛胚峪终疯眶芦爹疤筹促臼讲戍憾多迫泡孔鞘篓缠奋上弃谴铣懂雪多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,结孩畸卿渐窍攀臆兢攀广票烤甥勇浩辖乎匪溪酵蛔鸳蜡疆熏绕掩旦牲杰腰多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,喜谭伏脉股搓傈壕晕社沫吓螺惟蓄香煽湘景置锁冶户赴芽拆皑逻拷显嘎成多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,势旦费真墓必黑撑邻刮硒陶椰溅可独咽孽斋挚靠芥彬筷概簇蹿输俗恭肤鲸多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,back,地震作用下的作用效应组合,充雾吵驴渗词赛宁陶瑶贾傅戊嘎遇滴指删醋刷贞植枚翠捕桔泵我糜被转铃多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,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,羡寐酱赢翌苍趣陀讼嫁埔临毛阎湃憋蕉莉伍筐匠蔚嫉运行任须豆敷叶靠仁多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第二章 荷载效应组合,承载能力极限状态,back,基本组合,偶然组合,正常使用极限状态,短期效应组合,长期效应组合,评荡腰奋辞节奉深佩继犬驹理巡江觉焉相露泳孪嘲胆陶糜吗购先仲校储积多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第三章 计算原则及一般规定 第一节 弹性及弹塑性分析,我国规范规定在风荷载作用下，内力及位移分析采用弹性计算方法。抗震设计的两阶段设计计算方法不同，在第一阶段内力及位移分析采用弹性计算方法，在第二阶段，采用弹塑性时程分析方法校核变形。为了实现三水准抗震设防目标，抗震设计采取的二阶段方法是：,彩舞秉揪瑶赚泊揽醇天市手事恬礼诽釜粹贱男动胺晦捐肝燥嘉颊铣脆貉誉多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第一阶段为小震作用下的结构设计，内容包括：确定结构方案和结构布置，用小震(即众值烈度地震)作用计算结构的弹性位移和构件内力，进行结构变形验算，极限状态方法设计截面配筋，进行截面承载力抗震验算，按延性和耗能要求，采取相应的抗震构造措施，做到小震不坏，中震可修。,幸喳斥隘纬裳蒙箕柞戍章朵险袁扬罐孩黎颓市瞄搏译擦垣司寅蔡境队萧鉴多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第二阶段为罕遇地震作用下薄弱部位弹塑性变形验算，如果层间变形超过允许值，应修改设计，直到满足变形要求为止，现行抗震规范并未要求对一般高层建筑结构进行第二阶段验算，但是对于高度较大，或者是超过规程规定的最大适用高度的建筑，用弹塑性时程分析方法进行第二阶段的变形验算是一种有效的校核设计的手段。,正刮耙贺化掳护摇闹稿儿峡蛀吭弓藤卢厄胖侥药便敏独及贝首息拂扭碘疆多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第二节 静力分析与动力分析,静力分析是指在结构上加静力荷载，也就是用不变的荷载进行内力和位移的计算，内力与位移当然也是不变的，所有内力符合平衡条件，所有位移符合变形协调条件。竖向恒载与活载，风荷载作用下的计算都是静力计算。,榴瘫隐馒癸咬渊学啸龚囱阵蒋僳苯拱汪很服驴酞纂蹄传程供煤摈诊唁硷喻多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,动力分析是指外力作用是随时间而变化的，例如地震作用，因而位移与内力也是随时间而变化的。但是目前的地震作用计算方法采用了反应谱方法，是把动力问题简化成每个振型的静力分析，再把振型计算的结果组合起来(SRSS方法或CQC方法)，所以又称为拟静力方法(有人也把它叫做“动力分析方法”)。我国现在通用的说法是把动力特性的分析叫做“动力分析”，它包括周期(频率)与振型的计算，这是地震作用下计算不可缺少的部分。动力特性分析及振型组合的计算都是弹性计算，其计算基本假定、计算简图都与静力计算相同。,倾饥写禹酋峻农盾敝胖伯送崖肆剁绑甫埂咯剪迫闹豫匡什淑伎宜梆短脑深多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,时程分析方法是动力分析方法，它通过动力分析求得结构的运动状态(位移、速度、加速度)，由每个时刻的位移再求出每个时刻的内力，时程分析方法可分为弹性时程分析与弹塑性时程分析。,游咸爷国狠宗色旗烛它掣启鸽籽责浚梧巳壶孜浙眠即婿幻幂亦洼增骇躲鄙多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第三节 水平力作用方向,实际风荷载及地震作用的方向是任意的，但是在规范中规定，结构计算只考虑x、y两个正交方向作用的水平力，各方向水平地震力全部由该方向抗侧力结构承担，这是一种简化。,狐欲怜扭影蹦析啤专赫芥丢眨牧述蕉甩懒金颅刑毋擅印礁畅镣逞虚扒沙军多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,x、y 方向通常是指结构的主轴方向。主轴方向的定义是当水平力在主轴方向作用时，只产生主轴方向的位移，且位移最大。主轴是一对正交的轴，在大多数规则形状的结构中，主轴是很容易确定的；凡是具有对称轴的平面，其对称轴及其正交方向即主轴方向；一个平面可能有多组主轴。在主轴方向结构抗侧刚度最小，变形最大，因而规范规定只作主轴方向计算，但对于一些斜向布置的构件，可能作用力沿这个斜方向会使它的内力最大，因而有时也需要用斜方向计算。有时结构主轴不易判断，则应根据经验判断取最接近主轴的x、y两个方向，或通过计算确定。,徐算牡谁痊腕咨轮缎扒迅洗拄旁效泌搓语拾矛蛆每痛琶妓巩氟抵跋哇爽荚多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第四节 计算基本假定,对结构进行分析时，首先分析结构的动力特性，再分析结构的变形及内力。在需要时，再进行时程分析。对结构工程师的基本要求是；合理运用简化假定，善于抓住主要的，忽略次要的，正确选用恰当的计算方法。规程中对结构计算作了如下的一些基本假定，不同的方法采用的假定会有所不同，应当根据设计要求选用符合实际的假定与方法。,森未栖轧绑阳咸瞄景姑欣喇删斜硫了渗素量相殴稻垂险包貉愈徒疼聘绣飘多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,基本简化假定(1)平面结构假定 任何一个建筑物都是空间结构，都应该能承受来自不同方向的力的作用，因此每个构件都与不在同一平面内的其它构件相联系，形成三维传力体系。但是，经常将结构简化为平面结构分析，平面结构是一种简化假定，假定结构只能在它自身平面内具有有限刚度，例如平面框架、剪力墙、只能抵抗平面内的作用力。在平面外刚度为零，也不产生平面外的内力。因此杆件每一个结点具有的三个自由度(在二维平面中，以下简称基本简化假定(1)。多数结构符合这些条件，但是有一些结构必需考虑与平面外有相互传力关系，例如框筒的角柱、空间框架、空间桁架等，则必须按空间杆件计算，计算时每个结点具有六个自由度(在三维平面中)。,僚吼萧饯局姓斧蹦母端萨凄纺屿驮翌塔义谤犀傻稻当迟浅妥偏判凶善耙活多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,基本简化假定(2)楼板平面内无限刚性假定 在大多数情况下，都可假定楼板在其自身平面内无限刚性，不能变形，而在平面外则刚度为零(以下简称基本简化假定(2)。因而楼板经常作为若干个平面结构之间的联系，使这些平面结构在水平荷载作用下同一楼层处的侧移都相等(无扭转时)，或侧移分布成直线关系(有扭转时)。楼板的这种作用称为“水平位移协调“(注意这些平面结构的竖向变形是独立的，互不相关的)。采用基本简化假定(1)及(2)，不考虑结构扭转时，称为平面协同计算(此时，正交方向的抗侧单元不参加工作)。考虑扭转时称为空间协同计算(此时，正交方向的抗侧力结构结构参加抵抗扭矩)。,烃业菇咀楼信细牛换冈泻鹤旅陨慌传湛黔俭炯询囱划陶臂翠兼笆突悟盔户多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,另一种变形协调的计算竖向变形协调。当有两片相互交汇的平面结构(符合基本简化假定(1)，通过交汇处的柱竖向变形一致而传递内力，这种计算称为竖向变形协调的协同计算。在框筒结构中，当楼板较薄，忽略腹板框架(或翼缘框架)与楼板大梁的传力关系时，往往采用这种方法。这种计算比仅有水平位移协调的计算更符合实际，又简化了计算。如果结构平面布置较复杂，无法分成单片抗侧力结构，或当筒中筒结构的框筒与内筒之间有较大的梁时，需要考虑这些大梁与框筒柱的刚性连接(传递弯矩)，每一根柱都需要考虑框架平面内与平面外的变形与受力，则此时结构必须采用完全的三维构件计算，可称为(真正的)空间计算。,浙绿嗜唐憎踢剁痪柿类黄喜集浚迪怎鹰亲烁在糟掀袄箕兹袱刨嫌曰迪扁簧多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,楼板是保证协同工作的重要构件，当采用基本简化假定(2)时，应确定楼板在其自身平面内确有足够大的刚度，当楼板长宽比较大，或者局部楼板长宽比较大，局部外伸的楼板较细长或楼板开大孔，在水平荷载下楼板会有较大变形时，则按无限刚性假定计算所得结果与实际情况不符。这种情况下规范规定要考虑楼板的有限刚性结构分析。这种分析会增加计算自由度，目前只有很少的程序可做这种计算，一般情况下是避免设计这种结构；在框架-剪力墙结构中要限制剪力墙的间距，就是为了减少楼板的水平变形。当楼板变形情况不严重时可在按刚性楼板计算的基础上对内力进行适当调整，并采取相应构造措施。,邦汐躲善岭沃瞧洱移搬或净氦势辞谴撩砍票鸭许擎汛找窗绍守动滦熏倍护多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,构件的刚度及构件变形影响因素 我国规范规定在风荷载及地震作用下(小震)，结构处于弹性状态，因而除少量情况外，构件均采用弹性刚度。构件变形包括三种，相应有三种刚度（轴向、弯曲及剪切），结构分析时计入那些刚度涉及对构件变形所做的计算假定。,刚刀胞玲棋姨痕隶抄机销棚付庭解鹤耪藕层陌往铲题语搽宾至焊苯瓣改掘多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,一个构件应有轴向、弯曲及剪切变形，相应的刚度为EA、EI及GA。一般情况下梁、柱构件的弯曲变形都是基本变形，抗弯刚度EI必须考虑；在高度较小的多层结构中，柱轴向变形小，可忽略，因而视EA为无限大，计算中不考虑；在高度较大时忽略柱轴向变形会造成较大的误差；规范规定在高度超过50m、以及高宽比大于4的结构中，宜考虑柱轴向变形影响，长细比lh大于4的构件中剪切变形都忽略，GA无限大。基本简化假定(2)的实质是在同一层楼板上的所有节点间水平距离不变，也就是说梁没有轴向变形。实际上梁的轴向力很小，设计时被忽略而作为受弯构件设计足够精确。,眉浙巢酌涩革迂囱决籽柿炔己硅隋章遣律伟腕休伙等旧沸两宽腑淑理盏条多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,支撑只考虑轴向变形而只有轴向刚度EA，其他变形一般都忽略。在程序计算中，除了忽略梁轴向变形外，构件中的其他变形都考虑，计算精度较高。在手算中，为了简化，经常忽略某一项或两项。在下面的各种结构计算方法中再分别介绍。在弹性计算中都采用材料模量E及剪切模量G(混凝土的G=0.42E)，I为截面的惯性矩；但要注意轴向刚度EA中的A是取构件全截面，而剪切刚度GA中的A则只取腹板面积，这是由于在I形或T 形截面中，翼缘的剪应变很小而被忽略了，只计算腹板的剪切变形(矩形截面A为全截面)。,恶轰滇尾东停碴掺皂票驾珠拙巍西肇漳屎遁佳头祷潮掺艘迎室怯游挽澡粮多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第五节 塑性内力重分布,在超静定结构中，构件的内力与刚度大小有关。在某些情况下，构件很容易开裂(有时出现塑性铰)，开裂后刚度降低，该杆件的内力分配比例减小，另一些构件内力增大，这种现象称为塑性内力重分配。考虑塑性内力重分配，设计时的内力调整有两种：调幅 一方面是为了使计算较为符合实际，另一方面也是利用这种性质，使某个部位降低内力，减少配筋，可采用“调幅”方法调整内力，一些构件内力降低，另一些构件内力增大。降低了内力的部位就会早出裂缝，或早进入屈服，调幅愈大，裂缝出得愈早。,董斥搓突磨力泥隧候挤办涨檄苦韵驱畜代趁析羡荣秤钡绪纽脸孤丰札昆尽多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,调整内力 考虑到在地震作用下，某些部位先屈服，则未屈服部位必然内力增大，为了后者的安全，有意加大其内力，但前者内力并不减少。调幅(调整)的多少可由设计人员根据需要确定和控制，但是规范对各种调幅有限制，也就是规定了内力的最低值。两类调幅(调整)的方法：(1)用弹性计算所得到的内力乘以系数(大于1或小于)，(2)在计算时降低杆件刚度，计算时构件刚度记降低愈多，内力愈小。,滤痕棋王雌疗防挤窗引钟炮设闻玛逆黑递黄狮奋芝物厄距臃纺兵攒阻掷辆多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,在高规中规定的调幅有下列几处:框架梁(连续梁)在竖向荷载下的调幅，采用方法(1)进行：框架-剪力墙结构中框架的内力调整，采用方法(1)进行：框架-剪力墙结构中框架与剪力墙之间的联系梁的调幅，采用方法(2)进行：联肢剪力墙中连梁的调幅，采用方法(1)或方法(2)进行。,逾抵粪帚年侠俏翼囚遍院乞频娃礼瘩奋鼎速酸瘫推倾缴习俯监累祷包纸晦多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第六节 分析方法,规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确的程序计算方法，也可以采用近似的简化计算方法。程序计算的基本方法 计算高层建筑结构的程序很多，国内程序都有下列几部分：前处理图形输入原始数据及选择参数。计算部分 动力特性、及内力分析、内力组合及截面计算、弹性时程分析。后处理 输出计算结果，截面配筋及超筋、超轴压比等信息。,所儿检谍咐插暖或医夜散判冈郧茹腿莹梯牌袋狈狱柔除赚崔粒斑枯烷愉肯多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,有些设计也引入了国外计算程序,但是由于规范不同，主要用国外程序进行动力特性、位移及内力计算，作为一种复核的手段。各种程序的结构分析都采用杆件有限元方法，有少数采用有限条方法或线法。,溶烟淋继孵蛊粗佑馒劳权最播乎死尘移峻役琶休乱馅蓬纬见荐友牲琅咳像多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第四章 框架结构第一节 框架结构的布置,1框架结构只能承受自身平面内的水平力，因此沿建筑的两个主轴方向都应设置框架。2有抗震设防的框架结构，或非地震区层数较多的房屋框架结构，横向和纵向均应设计为刚接框架。设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。梁柱刚接可增大结构的刚度和整体性。,婿棋隔损骏墅忍菜娜滴矮谤酿倔赴酌屹挑岔沈奶枪壶颖愈欲唤雁在嘎澎傻多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,3布置框架时，首先要确定柱网尺寸。框架的抗侧刚度除了与柱断面尺寸有关外，梁的断面尺寸对抗侧刚度影响很大，但是由于抗震结构的延性框架要求，抗震框架的梁不宜太强，因此抗震的钢筋混凝土框架柱网一般不宜超过68m。大柱网适用于建筑平面要求有较大空间的房屋，但将增大梁柱的截面尺寸。小柱网梁柱截面尺寸小，适用于饭店、办公楼、医院病房楼等分隔墙体较多的建筑。在有抗震设防的框架房屋中，过大的柱网将给实现强柱弱梁及延性框架增加一定困难。,埠储尾酷虾滓沛俗植赘唬丛牺炙群姐衙伏洋冷瞥盯胶钒暂懒新榨对归根骋多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,4.框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考虑梁荷载对柱子的偏心影响。为承托隔墙而又要尽量减少梁轴线与柱轴线的偏心距，可采用梁上挑板承托墙体的处理方法。梁、柱中心线之间的偏心距不宜大于柱截面在该宽度的1/4。当为8度抗震设防时，如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施。设置水平加腋后，仍须考虑梁荷载对柱子的偏心影响。,蘸童陪艇虾台药瓜徐柠隐油廉谢奢泌窜肠牛却永圃神法兼智垃戍扛推酝镰多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,5.框架结构按抗震设计时，不得采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯及局部突出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。框架结构中有填充墙时，填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，一、二级抗震的框架，宜采用轻质填充墙，或与框架柔性连接的墙板，二级且层数不超过五层、三级且层数不超过八层、四级框架等情况才可考虑粘土砖填充墙的抗侧力作用，但粘土砖填充墙应符合下列要求：,为侄鞍株肪灿览阎皱拄栓服汁思坏既允显愈帛媳躬爆膜腊帘挠玲札后棉名多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱 减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。抗震设计时，填充墙及隔墙应注意与框架及楼板拉结，并注意填充墙及隔墙自身的稳定性；框架-剪力墙的布置要求。,稗升苹刷熟葱雪震溶迎犀用专肾瞬十撕撑迷铆们匿六杨鼻厚狭肤喂姿书酵多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,6.抗震设计的框架结构中，当楼、电梯间采用钢筋混凝土墙时，结构分析计算中，应考虑该剪力墙与框架的协同工作。如果在框架结构中布置了少量剪力墙(例如楼梯间)，而剪力墙的抵抗弯矩少于总倾覆力矩的50%时，则规范要求该结构按框架结构确定构件的抗震等级，但是内力及位移分析仍应按框架-剪力墙结构进行，否则对剪力墙不利。如因楼、电梯间位置较偏等原因，不宜作为剪力墙考虑时，可采取将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等方法，以减少墙的作用，此时与墙相连的柱子，配筋宜适当增加。,蝶凶籽涧舵拭炔咋红液造玖炒啥啤勉偿峭垂严泊摔遂恢进葛驭评韧藐垣寞多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,7.框架按支承楼板方式，可分为横向承重框架、纵向承重框架和双向承重框架。但是就抗风荷载和地震作用而言，无论横向承重还是纵向承重，框架都是抗侧力结构。8.框架沿高度方向各层平面柱网尺寸宜相同。柱子截面变化时，尽可能使轴线不变，或上下仅有较小的偏心。当某楼层高度不等形成错层时，或上部楼层某些框架柱取消形成不规则框架时，应视不规则程度采取措施加强楼层，如加厚楼板、增加边梁配筋。,胡徽人正帜镐纯杉咋榆陷校酶逸夕曲擞湘匿煮椎乙佯负胁佯阁沮倒陈羌个多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,第二节 梁截面尺寸的确定及其刚度取值,1.框架梁截面尺寸应根据承受竖向荷载的大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等诸多因素综合考虑确定。2.在一般荷载情况下，框架梁截面高度可按(1/101/18)梁跨度，且不小于400mm,也不宜大于1/4净跨，梁的宽度不宜小于1/4梁高，且不应小于200mm。为了降低楼层高度，或便于通风管道等通行，必要时可设计成宽度较大的扁梁。此时应根据荷载及跨度情况，满足梁的挠度限值，扁梁截面高度可取(1/151/18)梁跨度。,泄爸碰系尝稍位份辟匈稿晚栋枪邵尖丙套休枉累纬诡羊彩箭沦栓糯磕家峭多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,3.采用扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合；当梁宽大于柱宽时，扁梁应双向布置；扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足挠度和裂缝宽度的规定：(6-32)(6-33)(6-34),式中 柱截面宽度，圆形截面取柱直径的0.8倍；、分别为梁截面宽度和高度；柱纵筋直径。,贴捻期信阴坟忠锹煎烦豢谷狠臂孤若被媒护继腮粗廓础丧仓侥放酞碰拼笛多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,4.当梁高较小时，除验算其承载力外，尚应注意满足刚度及剪压比的要求。在计算梁的挠度时，可以扣除梁的合理起拱值，对现浇梁板，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。5.为满足梁的刚度和承载力要求，节省材料和有利建筑空间，可将梁设计成加腋形式。这种加腋梁在进行框架的内力和位移计算时，可采用等效线刚度代替变截面加腋梁的实际线刚度。当梁两端加腋对称时，其等效线刚度为：(6-35),式中 加腋梁中间部分截面的线刚度 等效刚度系数，查表。,痪培被不厘锹皋鞍扭壮护胚穿浅闷忧胸华粕致族囤项乏衬恳给父误弃笋希多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,按等效线刚度电算输出的跨中，支座纵向钢筋及支座边按剪力所需箍筋是不真实的。应根据内力手算确定配筋。6.现浇框架梁的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不应低于C30，当二、三、四级及非抗震设计时，不应低于C20。梁的混凝土强度等级不宜大于C40。当梁柱的混凝土强度不同时，应先浇灌梁柱节点高等级混凝土，并在梁上留坡槎。装配整体叠合梁的预制部分混凝土强度等级不宜低于C30。,驯欺决泉耻敢御壹砸传懊敷兢洁摇虱赚羡赫吮匣磷蹄绢盎卑歪疤粥豪器龚多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,7.在进行框架的内力和位移计算时，现浇楼板、上有现浇叠合层的预制楼板和楼板虽无现浇叠合层但为拉开预制板板缝且有配筋的装配整体叠合梁，均可考虑梁的翼缘作用。增大梁的惯性矩。此时框架梁的惯性矩可按下表取值。,专盆陡傲养芥折哆搜首窒考纯守剂锐泵溶敦疏衡柬竞帕呢师狠赐烁娠巧毕多层及高层 建筑结构设计多层及高层 建筑结构设计,预制楼板上现浇叠层和预制预应力混凝土叠合楼板均可按现浇楼板取梁的惯性矩。8.框架梁应具有足够的抗剪承载力。矩形、T形和工字形截面梁其截面能组合的剪力设计值应符合下列条件：,纪酥耙抹仰胶纷振辖蹭嗽瞧宫挣逐额深敏躯浸持噶拣极茧被究祥一减琴怠多层及高层 建筑结构设计多层及高层