高层建筑结构的基本假定与荷载效应组合

1高层建筑结构设计主讲人：谢孝副教授后勤工程学院建筑工程系结构教研室电话:68598194移动:13808350830CHAPTERFour2高层建筑结构计算的基本假定与荷载效应组合CHAPTERFour1.高层建筑结构计算的基本假定2.荷载效应组合3.结构设计要求3一、弹性工作状态的假定二、平面结构假定三、刚性楼板假定四、水平荷载作用方向4.1高层建筑结构计算的基本假定4一、弹性工作状态的假定1、非抗震设计时（竖向和风）2、抗震设计，多遇地震计算2019/8/125内力与位移计算的一般原则可以抵抗在本身平面内的侧向力平面外的刚度很小，可忽略，在自身平面内的刚度很大平面外刚度很小，可以忽略61、平面抗侧力结构假定一片框架或简力墙在自身平面内刚度很大，可以抵抗在本身平面内的侧向力；而在平面外的刚度很小，可忽略，即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力——整个结构可分不同方向的平面抗侧力结构，共同抵抗结构承受的水平荷载72、刚性楼板假定水平放置的楼板，在自身平面内的刚度很大，可以视为刚度无限大；平面外刚度很小，可以忽略刚性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起共同承受水平荷载8水平荷载的分配高层建筑结构分析解决问题：（1）总水平荷载在各片平面抗侧力结构间的分配按刚度和变形分配（2）计算每片平面抗侧力结构分到的水平作用下的内力和位移2019/8/1294.2荷载效应组合荷载效应指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和位移。荷载效应组合指在所有可能同时出现的诸荷载组合下，确定结构或构件内产生的效应。其中最不利组合是指所有可能产生的荷载组合中，对结构构件产生总效应为最不利的一组满足：承载能力极限状态正常使用极限状态2019/8/1210荷载效应组合一、无地震作用效应组合时：wkwwQKQQGKGSSSS楼面活荷载组合值系数、风荷载组合值系数永久荷载效应起控制作用时分别取值：0.7、0.0可变荷载效应起控制作用时分别取值：1.0和0.6或0.7和1.0对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房，楼面活荷载组合系数取0.9wQ.2019/8/1211荷载分项系数的取值：承载力计算(1)永久荷载分项系数：对结构不利：可变荷载效应控制的组合：＝1.2永久荷载效应控制的组合：＝1.35对结构有利：＝1.0(2)楼面活荷载分项系数＝1.4(3)风荷载分项系数＝1.4位移计算以上各分项系数取值为1.0GGGGQQ荷载效应组合2019/8/1212（恒荷载起控制，无风）（活荷载起控制，有风）（风荷载起控制，有风）QKGKSSS4.17.035.1WKQKGKSSSS4.16.04.10.12.1QKWKGKSSSS4.17.04.10.12.1荷载效应组合2019/8/1213二、有地震作用效应组合时wkwwEvkEvEhKEhGEGSSSSS——风荷载的组合值系数＝0.2w.荷载分项系数的取值（位移计算取1.0）GEhEvW组合说明重力荷载及水平地震作用1.21.3——重力荷载及竖向地震作用1.2—1.3—9度；水平长悬臂8度、9度重力荷载、水平地震及竖向地震作用1.21.30.5—9度；水平长悬臂8度、9度重力荷载、水平地震作用及风荷载1.21.3—1.460m以上的高层建筑重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载1.21.30.51.460m以上的高层建筑；9度；水平长悬臂8度、9度荷载效应组合144.3结构设计要求承载能力的验算侧向(水平）位移限制和舒适度要求结构稳定验算和抗倾覆验算结构的延性和抗震等级2019/8/12151)承载能力的验算不考虑地震作用组合：考虑地震作用组合：结构重要性系数，分别取1.1、1.0、0.9承载力抗震调整系数RS0REEERS/0RE结构设计要求2019/8/12162)侧向(水平）位移限制和舒适度要求弹性方法计算：弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比⊿ue≤［θ］h——多遇地震作用标准值产生的层间侧移hh舒适度的验算：高度超过150m，结构顶点最大加速度值满足：maxmax结构设计要求2019/8/1217结构设计要求3)弹塑性方法计算（罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算）（1）什么情况下要验算（a）7～9度设防、楼层屈服系数0.5的框架结构（b）7～9度设防、高度较大且沿高度的刚度和质量分布很不均匀的高层建筑（c）特别重要的建筑（甲类建筑）（2）薄弱层的位置（a）楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层（b）楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取屈服系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般不超过2～3处2019/8/12184)屈服强度系数：按构件实际配筋和材料标准强度计算的楼层受剪承载力和罕遇大震作用（标准值）下由弹性计算得到的楼层剪力之比。y结构设计要求2019/8/1219结构薄弱层（部位）弹塑性层间位移要求：式中h——薄弱层层高——大震下薄弱层层间弹塑性位移——大震下薄弱层的层间弹性位移——弹塑性位移增大系数。当薄弱层y不小于相邻层平均的80％时，按照表2－19采用，当薄弱层y小于相邻层平均y的50％时，取表中数值的1.5倍，其余情况可用内插法说明：薄弱层弹塑性侧移验算应在截面设计完成之后进行huPP][ePPuuDVue/大震PueuP结构设计要求20结构稳定验算指水平荷载作用下的稳定问题P41抗倾覆验算：Ms/Mo≥1.0结构设计要求5)结构稳定验算和抗倾覆验算2019/8/12216)结构的延性和抗震等级延性：结构构件吸收能量的能力(力－位移曲线包围的面积，主要反应塑性变形能力)延性比：构件破坏时的变形与屈服时的变形的比值抗震等级：由结构类型、设防烈度、建筑高度等因素确定yv结构设计要求22根据设防烈度、结构类型和房屋高度区分为不同的抗震等级，采用相应的计算和构造措施，抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。抗震等级分：特一级、一级、二级、三级、四级。结构设计要求抗震等级:23决定抗震构造措施等级时应考虑的烈度建筑类别甲、乙类丙类设防烈度67896789决定抗震构造措施等级时应考虑的烈度场地土Ⅰ67896678Ⅱ—Ⅳ789★6789★乙类超高建筑,按特一级考虑抗震措施★甲类建筑,采取更有效的抗震措施结构设计要求24A级高度的高层建筑结构抗震等级结构设计要求25B级高度的高层建筑结构抗震等级结构设计要求267)罕遇地震作用下的变形验算下列结构应进行弹塑性变形验算：1）8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2)7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3)高度大于150m的钢结构；4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5)采用隔震和消能减震设计的结构。结构设计要求27罕遇地震作用下的变形验算下列结构宜进行弹塑性变形验算：1）高度属于应采用时程分析方法范围并且属于竖向不规则类型的高层建筑结构;2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构;3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；4)高度不大于150m的高层钢结构。结构设计要求28结构设计要求小结1强度问题——构件截面承载力验算2刚度问题——正常使用条件下结构水平位移验算3稳定问题——结构稳定与抗倾覆验算4延性问题——抗震结构的延性要求5经验问题——抗震结构的概念设计要求2019/8/1229计算图形的简化空间受力框架平面受力框架结构设计要求30作业：解释下列概念：基本烈度、设防烈度、设计基本地震加速度值、水平地震影响系数、抗震等级31高层建筑结构设计主讲人：谢孝后勤工程学院建筑工程系结构教研室电话:68598194移动:13808350830