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(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)樓板平面內(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計算構(gòu)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(nèi)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(nèi)力重分

2、布,back,塑性內(nèi)力重分布,考慮原因彈性內(nèi)力與實際不符（構(gòu)件內(nèi)力與剛度有關，開裂后則產(chǎn)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(gòu)和施工考慮方法——內(nèi)力調(diào)幅（調(diào)整）彈性計算內(nèi)力乘以系數(shù)框架梁（連續(xù)梁）在豎向荷載下的調(diào)幅框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅彈性內(nèi)力計算時降低構(gòu)件剛度框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻間的連系梁的調(diào)幅聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅,back,平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)

3、,平面結(jié)構(gòu)假定A——結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)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(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計算,樓板平面內(nèi)無窮剛性假定B——多數(shù)情況下，樓板平面內(nèi)無窮剛性水平位移協(xié)調(diào)（豎向位移獨立）A+B：不考慮扭轉(zhuǎn)——平面協(xié)同計算（正交方向抗側(cè)力單元不參加工作）考慮扭轉(zhuǎn)——空間協(xié)同計算（正交方向抗側(cè)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(diào)整內(nèi)力空間計算空間計算,back,構(gòu)件剛度與變形,構(gòu)件剛度——彈性剛度構(gòu)件變形構(gòu)件的變形與剛度軸向——EA彎曲——EI剪切——GA構(gòu)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(cè)力構(gòu)件承擔新修訂：某些結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)等由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成、布置較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)有限元或有限條方法,back,5 高層建筑結(jié)構(gòu)設計的基本要求,5.1 強度問題——構(gòu)件截

6、面承載力驗算?5.2 剛度問題——正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平 位移驗算?5.3 穩(wěn)定問題——結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗算?5.4 延性問題——抗震結(jié)構(gòu)的延性要求?5.5 經(jīng)驗問題——抗震結(jié)構(gòu)的概念設計要求?,back,5.1 強度問題——構(gòu)件截面承載力驗算,要求荷載效應組合?構(gòu)件最不利內(nèi)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(jié)構(gòu)與有無地震作用組合高層建筑結(jié)構(gòu)荷載組合表達式關于R抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力 = 非抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力 = 非抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力*80%,back,多高層建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)及9度抗震結(jié)構(gòu)考慮； 2 ⑧僅60m以上的高層結(jié)構(gòu)考慮； 3 ⑨僅60m以上的9

8、度抗震結(jié)構(gòu)和60m以上8、9度時的長懸臂結(jié)構(gòu)考慮。,back,5.2 剛度問題——正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平位移驗算,目的防止主要結(jié)構(gòu)開裂、損壞防止填充、裝修開裂、損壞防止過大側(cè)移，以引發(fā)人的不適、影響正常使用、產(chǎn)生附加內(nèi)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(cè)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(jié)構(gòu)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(cè)力構(gòu)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(jié)構(gòu)的延性要求,結(jié)構(gòu)抗震等級確定方法根據(jù)確定抗震等級的設防烈度、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)高度確定延性結(jié)構(gòu)設計原則四項措施

11、提高構(gòu)件延性強柱（墻）弱梁強剪弱彎強節(jié)點（錨固）弱構(gòu)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(gòu)造措施驗算需驗算結(jié)構(gòu)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(jīng)驗問題——抗震結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系與材料規(guī)則結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)

12、協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)計算假定與實際情況的差異（計算模型、材料、阻尼變化等）經(jīng)驗總結(jié)、定性判斷含義在進行結(jié)構(gòu)設計時，首先著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應，按照結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計中的基本問題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到