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高层建筑结构 Chp.4 设计要求及荷载效应组合 本章重点（Emphases） 承载力验算及侧移限制 稳定、抗倾覆、舒适度 延性结构、抗震等级 荷载效应组合 房屋建筑结构应具有： 足够的承载力； 足够的刚度； 抗震结构还应具有足够的延性和良好的耗能能力。 合理地选择计算分析方法， 确定计算模型和相关参数， 正确使用计算机分析软件， 检验和判断计算结果的可靠性等 对高层建筑结构至关重要。 目前，仍以线弹性法分析内力，弹塑性设计截面为主。 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，计算分析时应根据结构实际情况，选取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。 平面或空间协同工作 空间杆系 空间杆-薄壁杆系 空间杆-墙板元 其他组合有限元 等计算模型。 1.承载力验算 γ0SR γRESERE γRE0 Why? P75 表4-1， 分析比较 过大的侧向变形 （1）会使人不舒服，影响使用。 （2）会使填充墙或建筑装饰出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形。 （3）会使主体结构出现裂缝，甚至损坏。 （4）过大的侧向内力会使结构产生附加内力，甚至引起倒塌。 2.1使用阶段层间侧移限制 (Δu/h)max≤[Δu/h]---- P75表4-2 Δu --层间侧移 Δu/h—层间转角 ? 框架结构、剪力墙结构大 体上应当验算哪一层？ 2.2防止倒塌层间侧移限制 罕遇地震下应限制结构最大弹塑性层间侧移 P76表4-3 3.舒适度要求 风载作用下，H150m，应按照10年重现期计算风载下结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风向和横风向结构顶点加速度 住宅、公寓 amax≤0.15m/s2 办公、旅馆 amax≤0.25m/s2 4.稳定和抗倾覆 重力荷载—倾覆问题 水平荷载 P-Δ效应 5.延性结构 延性：构件或结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。 构件延性比：极限变形与屈服变形的比值 结构延性比：极限状态顶点位移与屈服顶点位移的比值 P78图4-1 6.抗震等级 如何确定？ 目的？ 7.荷载效应组合 3）有地震的荷载效应组合 P82-83 8.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。 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。 例如：P129式5-41 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 降低愈多，内力愈小。 什么情况下调幅？（水平荷载？竖向荷载） 调幅与组合的顺序？调幅后跨中弯矩怎么办？ 《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，框架-剪力墙结构中框架的内力调整，内力乘以系数 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙之间的联系梁的调幅，联肢剪力墙中连梁的调幅，刚度折减 如：装配整体式框架梁端弯矩调幅系数0.7-0.8，现浇则为0.8-0.9，剪力墙或框剪结构连梁刚度折减系数可取0.55。 其他问题 竖向活载不利布置 水平荷载方向 控制截面 最不利内力 平面结构假定，刚性楼盖假定 计算方法：弹性计算内力，弹塑性设计截面 例题4-1 本章小结－思考题 结构分析方法主要有哪些？高层结构一般采用哪种方法计算其内力和位移？ 高层建筑结构的计算模型有哪些？通常根据什么原则确定结构的计算模型？ 什么是荷载效应组合？有无地震作用效应组合的区别是什么？ 要考虑哪些工况？ 为什么要限制结构在正常情况下的水平位移？ 如何防止高层建筑出现倾覆问题？为什么不进行专门的抗倾覆验算？ 为什么抗震设计要区分抗震等级？抗震等级与延性要求是什么关系？ 致谢 Acknowledgment 本课件中部分