高層建筑計算分析和設計要求

1、5.1 計算分析5.2 荷載效應和地震作用組合5.3 設計要求5.4 概念設計5.5 超限高層建筑工程設計,back,5.計算分析和設計要求,4.1 計算分析,5.1 計算分析（一）計算分析方法彈性與彈塑性假定平面結構假定與空間結構樓板平面內無窮剛性假定與協(xié)同計算構件剛度與變形,back,彈性與彈塑性假定,彈性假定——豎向荷載、風荷載及多遇地震作用下的內力和位移計算彈塑性假定——罕遇地震作用下的位移驗算塑性內力重分

2、布,back,塑性內力重分布,考慮原因彈性內力與實際不符（構件內力與剛度有關，開裂后則產生重分布）；有意識地減少或增大某些部位配筋，以利于合理破壞機構和施工考慮方法——內力調幅（調整）彈性計算內力乘以系數(shù)框架梁（連續(xù)梁）在豎向荷載下的調幅框架-剪力墻結構中框架的內力調整聯(lián)肢剪力墻中連梁的調幅彈性內力計算時降低構件剛度框架-剪力墻結構中框架與剪力墻間的連系梁的調幅聯(lián)肢剪力墻中連梁的調幅,back,平面結構假定與空間結構

3、,平面結構假定A——結構面外剛度為零（二維，每個節(jié)點3自由度）——平面框架、剪力墻空間結構——結構面外有相互傳力關系（三維，每個節(jié)點6自由度）——框筒角柱、空間框架、空間桁架,back,樓板平面內無窮剛性假定與協(xié)同計算,樓板平面內無窮剛性假定B——多數(shù)情況下，樓板平面內無窮剛性水平位移協(xié)調（豎向位移獨立）A+B：不考慮扭轉——平面協(xié)同計算（正交方向抗側力單元不參加工作）考慮扭轉——空間協(xié)同計算（正交方向抗側力單元參加

4、抵抗扭矩）樓板滿足一定要求——樓板不滿足要求，樓板有變形樓板有限剛性計算樓板剛性計算，適當調整內力空間計算空間計算,back,構件剛度與變形,構件剛度——彈性剛度構件變形構件的變形與剛度軸向——EA彎曲——EI剪切——GA構件變形的考慮忽略梁的軸向變形高度>50m及H/B>4：考慮柱、墻的軸向變形長細比>4：忽略剪切變形,back,5.2 水平力作用方向,只考慮兩個正交（主軸）方向的水平力

5、，各方向水平力全部由該方向抗側力構件承擔新修訂：某些結構須考慮兩個正交（主軸）方向的水平力同時作用,back,5.3 分析方法,簡化方法平面結構協(xié)同分析程序方法桿件有限元方法空間協(xié)同分析方法廣泛用于框架、框剪、剪力墻結構等由平面抗側力結構組成、布置較為規(guī)則的結構三維桿件—薄壁桿件空間分析方法應用廣泛，特別是平面不規(guī)則、體型復雜的結構有限元或有限條方法,back,5 高層建筑結構設計的基本要求,5.1 強度問題——構件截

6、面承載力驗算?5.2 剛度問題——正常使用條件下結構水平 位移驗算?5.3 穩(wěn)定問題——結構穩(wěn)定與抗傾覆驗算?5.4 延性問題——抗震結構的延性要求?5.5 經驗問題——抗震結構的概念設計要求?,back,5.1 強度問題——構件截面承載力驗算,要求荷載效應組合?構件最不利內力?承載力極限狀態(tài)設計表達式無地震作用組合 γ0S≤R有地震作用組合

7、 S≤R/γRE關于S抗震結構與有無地震作用組合高層建筑結構荷載組合表達式關于R抗震結構抗彎承載能力 = 非抗震結構抗彎承載能力抗震結構抗剪承載能力 = 非抗震結構抗剪承載能力*80%,back,多高層建筑結構承載能力極限狀態(tài)設計荷載組合表達式,注：1 ⑥、⑦僅8、9度時的大跨和長懸臂結構及9度抗震結構考慮； 2 ⑧僅60m以上的高層結構考慮； 3 ⑨僅60m以上的9

8、度抗震結構和60m以上8、9度時的長懸臂結構考慮。,back,5.2 剛度問題——正常使用條件下結構水平位移驗算,目的防止主要結構開裂、損壞防止填充、裝修開裂、損壞防止過大側移，以引發(fā)人的不適、影響正常使用、產生附加內力表達式——雙控（彈性位移）層間位移 Δu/h≤[Δu/h]頂點位移 u/H≤[ u/H]荷載組合不考慮重力荷載引起的側移各水平荷載單獨作用荷載分項系數(shù)取1.0位移限值地震作用下的位移

9、限值略寬松新規(guī)范的兩點修正取消與“裝修標準”有關的提法限值略偏嚴格,back,5.3 穩(wěn)定問題——結構穩(wěn)定與抗傾覆驗算,一般不需驗算H/B>5時宜驗算抗傾覆驗算表達式 M≤[M][M]——穩(wěn)定力矩=豎向荷載（ 50%樓面活載+90%恒載）對基礎邊緣取矩M——傾覆力矩=由風荷載或地震作用（或二者組合）計算的基礎頂面 處的最大傾覆力矩整體穩(wěn)定性驗算表達式 Gt

10、e≤ΣEIeq/(8H2)Gte——頂端等效重力荷載設計值= ΣGiHi2 /H2ΣEIeq——驗算方向的抗側力構件等效剛度和Gi——第i層重力荷載設計值,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Gte HGi ΣEIeqHi,back,5.4 延性問題——抗震結構的延性要求,結構抗震等級確定方法根據(jù)確定抗震等級的設防烈度、結構類型、結構高度確定延性結構設計原則四項措施

11、提高構件延性強柱（墻）弱梁強剪弱彎強節(jié)點（錨固）弱構件罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算一般不驗算，但須采取構造措施驗算需驗算結構的界定（范圍）表達式——單控（彈塑性）Δup/h≤[Δup/h] 驗算方法——簡化方法或時程分析法,back,5.5 經驗問題——抗震結構的概念設計要求,概念設計要點選擇有利場地和地基選擇延性好結構體系與材料規(guī)則結構延性結構減輕自重避開地震動反應譜特征周期避免薄弱層減少扭轉

12、協(xié)調承載能力與延性的關系設置多道抗震防線實現(xiàn)合理屈服耗能機制提高整體性,back,概念設計,意義“計算設計”很難有效控制結構的薄弱環(huán)節(jié)，不能完全解決問題地震作用的不確定性結構計算假定與實際情況的差異（計算模型、材料、阻尼變化等）經驗總結、定性判斷含義在進行結構設計時，首先著眼于結構的總體地震反應，按照結構的破壞機制和破壞過程，靈活運用抗震設計準則，全面合理地解決結構設計中的基本問題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到