多層與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2

多層與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2第一頁(yè)，共43頁(yè)。2.1作用及其分類直接作用（荷載）——施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載自重、活載間接作用（作用）——引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因（溫度變化、焊接、基礎(chǔ)沉降、地震、混凝土收縮等）back時(shí)間變異位置變異結(jié)構(gòu)反應(yīng)永久作用自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力、基礎(chǔ)沉降、焊接可變作用安裝荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、吊車荷載、溫度變化、地震偶然作用地震、爆炸、撞擊固定作用自重、固定設(shè)備荷載可動(dòng)作用吊車荷載、人員荷載靜態(tài)作用自重、樓面活荷載動(dòng)態(tài)作用地震、吊車荷載、設(shè)備振動(dòng)、風(fēng)荷載第二頁(yè)，共43頁(yè)。按荷載作用的方向水平荷載：風(fēng)荷載、地震作用豎向荷載：結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載第三頁(yè)，共43頁(yè)。

2.2豎向荷載1.永久荷載《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001（2006年版）2.可變荷載（活荷載）

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》樓面、屋面活荷載、雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值

高層民用建筑樓面活荷載及其準(zhǔn)永久值系數(shù)的補(bǔ)充項(xiàng)目 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）準(zhǔn)永久值系數(shù)Ψq酒巴間、舞廳、展銷廳 3.0～4.0 0.5屋面花園 4.0～5.00.8貯藏室 5.0～8.0 0.8 飯店廚房、洗衣房 4.0～5.0 0.5 健身房、娛樂(lè)室 3.0～4.50.5

第四頁(yè)，共43頁(yè)。第五頁(yè)，共43頁(yè)。

樓面活荷載補(bǔ)充（見(jiàn)結(jié)構(gòu)技術(shù)措施P13頁(yè)）序號(hào) 樓面用途 均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2) 準(zhǔn)永久值系數(shù)Ψq組合值系數(shù)ΨC1 階梯教室 3 0.60.72 微機(jī)電子計(jì)算機(jī)房3 0.50.73 大中型電子計(jì)算機(jī)房≥5，或按實(shí)際 0.70.74 銀行金庫(kù)及票據(jù)倉(cāng)庫(kù)10 0.9 0.95 制冷機(jī)房 8 0.9 0.76 水泵房 10 0.90.77 變配電房 10 0.90.78 發(fā)電機(jī)房 10 0.9 0.79 設(shè)浴缸、坐廁的衛(wèi)生間4 0.50.710有分隔的蹲廁公共衛(wèi)生間（包括填料、隔墻） 8 0.6 0.711 管道轉(zhuǎn)換層 4 0.6 0.7第六頁(yè)，共43頁(yè)。目前我國(guó)鋼筋混凝土高層建筑單位面積的重量(恒載與活載)大約如下：框架、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系12～14kN/m2剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)體系13～16kN/m2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系1０～1２kN/m2

其中活荷載平均約2～3kN/m2，僅占全部豎向荷載的15%～20%。因此，活載不利布置所產(chǎn)生的影響較小，可不考慮活載的不利布置。第七頁(yè)，共43頁(yè)。2.3風(fēng)荷載垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值式中：——基本風(fēng)壓back

——風(fēng)壓高度變化系數(shù)

——風(fēng)荷載體型系數(shù)

——風(fēng)振系數(shù)考慮范圍房屋結(jié)構(gòu)H>30m&H/B>1.5第八頁(yè)，共43頁(yè)。第九頁(yè)，共43頁(yè)。

建筑抗震設(shè)防目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防及其思想設(shè)防依據(jù)設(shè)防目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)兩階段設(shè)計(jì)三水準(zhǔn)地震作用的標(biāo)定建筑類別與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)2.4地震作用2.4.1抗震設(shè)計(jì)的概念第十頁(yè)，共43頁(yè)。1、抗震設(shè)防及其思想抗震設(shè)防對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取抗震措施指導(dǎo)思想預(yù)防為主減輕結(jié)構(gòu)震害避免人員傷亡減少經(jīng)濟(jì)損失使地震時(shí)不可缺少的緊急活動(dòng)得以維持和進(jìn)行趨勢(shì)使用壽命期內(nèi)對(duì)不同頻度和強(qiáng)度的地震具有不同的抵抗能力back第十一頁(yè)，共43頁(yè)。2、設(shè)防依據(jù)——抗震設(shè)防烈度定義：按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度確定：必須按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限審批、頒發(fā)的文件（圖件）確定一般情況下，可采用中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖的地震基本烈度度對(duì)做過(guò)抗震防災(zāi)規(guī)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防區(qū)劃（抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)）進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)防范圍6-9度back第十二頁(yè)，共43頁(yè)。3、抗震設(shè)防目標(biāo)：

小震不壞、中震可修、大震不倒

抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

大于9度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，抗震設(shè)計(jì)有專門規(guī)定。第十三頁(yè)，共43頁(yè)。4、兩階段設(shè)計(jì)back階段目標(biāo)烈度地震作用性質(zhì)受力狀態(tài)作用效應(yīng)組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）多遇地震作用對(duì)應(yīng)的烈度（小震）可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗(yàn)算采用基本組合(多層、高層鋼筋混凝土房屋層間彈性位移計(jì)算，采用短期效應(yīng)組合，即作用分項(xiàng)系數(shù)均取1.0)第二階段大震不倒罕遇地震作用對(duì)應(yīng)的烈度（大震）偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗(yàn)算，采剛短期效應(yīng)組合，即作用分項(xiàng)系數(shù)均取1.0說(shuō)明：第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計(jì)和變形計(jì)算；大部分建筑的第二階段設(shè)計(jì)主要由概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來(lái)保證。

第十四頁(yè)，共43頁(yè)。5、三水準(zhǔn)地震作用的標(biāo)定基本假定地震強(qiáng)度呈極值分布烈度符合極值III型back地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期多遇地震對(duì)應(yīng)的烈度——眾值烈度小震63.2%50年設(shè)防烈度中震10%475年罕遇地震對(duì)應(yīng)的烈度大震2-3%約2000年計(jì)算

F(I)=exp[-(12-I)k/(12-Im)k]，RT=-T/ln(1-F(I)))If(I)ImI0Is一般關(guān)系烈度：Im=I0-1.55,Is<=I0+1

加速度：PGAm=PGA0*1/3,PGAs=PGAm*(4-6)第十五頁(yè)，共43頁(yè)。6、建筑類別與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建筑類別建筑的重要性抗震措施地震作用計(jì)算特殊設(shè)防類（甲類）使用上有特殊設(shè)施，涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)上嚴(yán)重次生災(zāi)害等特特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑提高一度（9度適當(dāng)提高）特殊考慮重點(diǎn)設(shè)防類（乙類）指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的的生命線相關(guān)建筑，以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑提高一度（9度適當(dāng)提高）原設(shè)防烈度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）甲、乙、丁類以外的一般建筑原設(shè)防烈度原設(shè)防烈度適度設(shè)防類（丁類）指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許一定條件下適度降低要求的建筑降低一度（6度不降）原設(shè)防烈度back《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008第十六頁(yè)，共43頁(yè)。2.4.2地震作用計(jì)算一般說(shuō)明和計(jì)算原則基本計(jì)算數(shù)據(jù)水平地震作用的計(jì)算豎向地震作用的計(jì)算back第十七頁(yè)，共43頁(yè)。1、一般說(shuō)明和計(jì)算原則影響設(shè)計(jì)地震作用的因素設(shè)計(jì)地震作用的方向地震作用的計(jì)算范圍和原則地震作用的計(jì)算方法及其適用范圍計(jì)算模型back第十八頁(yè)，共43頁(yè)。2、影響設(shè)計(jì)地震作用的因素地震動(dòng)特性方面抗震設(shè)防烈度場(chǎng)地類別結(jié)構(gòu)特性方面結(jié)構(gòu)自振周期建筑質(zhì)量（重力荷載）結(jié)構(gòu)阻尼比（材料）back第十九頁(yè)，共43頁(yè)。設(shè)計(jì)地震作用的方向水平（兩個(gè)）豎向（一個(gè)）結(jié)構(gòu)效應(yīng)的方向平動(dòng)（兩個(gè)水平、一個(gè)豎向）扭轉(zhuǎn)（豎軸）3、設(shè)計(jì)地震作用的方向back第二十頁(yè)，共43頁(yè)。4、地震作用的計(jì)算范圍和原則計(jì)算范圍-水平地震作用

6度區(qū)（除甲類建筑和IV類場(chǎng)地上的較高房屋外）可不算

7-9度區(qū)（除可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的房屋外）均算8、9度大跨度結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)9度的高層建筑水平地震作用的計(jì)算原則

豎向地震作用

一般正交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，可沿縱橫主軸方向分別計(jì)算斜交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，宜按平行于抗側(cè)力構(gòu)件方向計(jì)算質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響back第二十一頁(yè)，共43頁(yè)。地震作用的計(jì)算方法及其適用范圍地震作用結(jié)構(gòu)方法使用范圍水平彈性底部剪力法高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主，質(zhì)量和剛度分布較均勻振型分解反應(yīng)譜法不滿足底部剪力法應(yīng)用條件的結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法（補(bǔ)充計(jì)算）甲類建筑、特別不規(guī)則的建筑H>80m，7、8度I、II類場(chǎng)地乙、丙類建筑H>60m，8度III、IV類場(chǎng)地和9度乙、丙類建筑彈塑性簡(jiǎn)化方法（略）時(shí)程分析法（略）豎向彈性底部軸力法需考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)第二十二頁(yè)，共43頁(yè)。back基本計(jì)算數(shù)據(jù)重力荷載代表值結(jié)構(gòu)自振周期設(shè)計(jì)反應(yīng)譜第二十三頁(yè)，共43頁(yè)。結(jié)構(gòu)自振周期

對(duì)于質(zhì)量與剛度沿高度分布均勻的框架、框剪結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)

填充磚墻《高規(guī)》：

框架結(jié)構(gòu)0.6～0.7

框剪結(jié)構(gòu)0.7～0.8剪力墻結(jié)構(gòu)0.9～1.0《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施結(jié)構(gòu)》：結(jié)構(gòu)類型填充墻較多填充墻較少框架結(jié)構(gòu)框剪結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)0.6～0.70.7～0.80.9～1.00.7～0.80.8～0.91.0第二十四頁(yè)，共43頁(yè)。

【例題】某多層實(shí)驗(yàn)樓，建設(shè)地點(diǎn)：西安；層數(shù)6層，局部7層，底層層高4.5m，其他各層層高3.6m；柱截面尺寸700x700；三層平面圖如圖所示。

第二十五頁(yè)，共43頁(yè)。

地震設(shè)防烈度8度（0.20g），場(chǎng)地土類別3類；設(shè)計(jì)地震分組第一組，特征周期0.45。采用TAT三維空間分析程序進(jìn)行分析。TAT計(jì)算假定：樓板在平面內(nèi)為無(wú)限剛性；采用空間桿系、薄壁柱計(jì)算模型?？紤]藕聯(lián)地震力，計(jì)算振型數(shù)：18。計(jì)算時(shí)，基本風(fēng)壓。計(jì)算變化參數(shù)為框架柱截面尺寸及周期折減系數(shù)，框架柱截面尺寸分別取600x600、700x700、800x800，周期折減系數(shù)分別取0.6、0.7及0.8。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。第二十六頁(yè)，共43頁(yè)。第二十七頁(yè)，共43頁(yè)。周期折減系數(shù)的取值對(duì)地震剪力、層間彈性位移角、層間彈塑性位移角都有很大的影響，周期折減系數(shù)越小，地震力、層間位移角及層間彈塑性位移角則越大，兩者關(guān)系基本呈線性關(guān)系。當(dāng)周期折減系數(shù)分別取0.6及0.8時(shí)，地震剪力可減少30%。第二十八頁(yè)，共43頁(yè)。back計(jì)算模型——集中質(zhì)量模型多高層房屋無(wú)扭轉(zhuǎn)有扭轉(zhuǎn)單層廠房橫向縱向第二十九頁(yè)，共43頁(yè)。重力荷載代表值重力荷載代表值永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)配件自重）標(biāo)準(zhǔn)值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值back永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合值系數(shù)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值第三十頁(yè)，共43頁(yè)。設(shè)計(jì)反應(yīng)譜水平地震影響系數(shù)

水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)最大值T(s)ααmax0.45αmax00.1Tg（特征周期）3.0α=(Tg/T)0.9αmax

>=0.2αmax場(chǎng)地類別IIIIIIIV近震0.200.300.400.65遠(yuǎn)震0.250.400.550.85烈度6789多遇地震183672144罕遇地震----225405630烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震----0.500.901.40back設(shè)計(jì)近遠(yuǎn)震場(chǎng)地類別第三十一頁(yè)，共43頁(yè)。5、場(chǎng)地類別的劃分back場(chǎng)地覆蓋層厚度(m)場(chǎng)地土類型03980堅(jiān)硬中硬中軟軟弱IIIIIIIV第三十二頁(yè)，共43頁(yè)。back6、水平地震作用的計(jì)算振型分解反應(yīng)譜法底部剪力法時(shí)程分析法樓層水平地震剪力的分配扭轉(zhuǎn)問(wèn)題地基—結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用第三十三頁(yè)，共43頁(yè)。振型分解反應(yīng)譜法back計(jì)算振型計(jì)算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計(jì)算振型地震作用計(jì)算振型地震效應(yīng)振型組合x(chóng)g(t)xi(t)a1iajiani兩點(diǎn)注意：計(jì)算步驟塔樓第三十四頁(yè)，共43頁(yè)。底部剪力法計(jì)算方法底部剪力的計(jì)算地震作用沿高度的分配mHiHiFiFEkΔFn

頂部附加地震作用

突出屋面小建筑物

適用條件backGeq——結(jié)構(gòu)等效重力荷載代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85第三十五頁(yè)，共43頁(yè)。樓層水平地震剪力的分配現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓屋蓋等剛性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配木樓屋