高层建筑溷凝土结构新技术规程简介.ppt

新的高层建筑混凝土结构技术规程简介,湖南大学 沈蒲生,2,一、前 言,高层建筑是一个国家和地区经济繁荣、科技进步的象征。改革开放以来，我国的高层建筑得到了飞速地发展，数量之多，速度之快，是世界各国不可比拟的。近年来，高层建筑在高度、结构形式等方面正在发生深刻的变化。,3,我国已经建成的最高建筑-上海环球金融中心大厦 101层，492m，中间为钢筋混凝土核心筒，外围为巨型型钢混凝土框架结构。,4,正在建设中的上海中心大厦，127层，632m。,5,正在建设中的武汉绿地中心，636m。,6,拟建中的青岛777大厦，777m,7,在建中的长沙市国际金融大厦，452m。,8,拟建中的长沙远大天空城市，220层，838m高，总建筑面积100万m2。,高规的发展过程 主要内容介绍,9,本次介绍的主要内容：,1、总则2、术语、符号和计量单位3、结构设计基本规定4、荷载和地震作用5、结构计算分析6、地下室和基础设计,二、高规的发展过程,1、我国高层建筑混凝土结构设计规程发展概况,10,钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定 JZ 102-79 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 JGJ 3-91 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010,2、本次规程修订的特点,11,总结了2002版规程发行以来我国高层建筑 结构的发展与变化；补充了新的设计内容；考虑的问题更加全面合理；许多问题如何处理更加明确；结构的可靠度有进一步提高。,目前还是一本行业规程，不是国家标准。,第1章 总 则,12,1、高层建筑的定义,高层建筑是层数较多、高度较高的建筑。但是，世界各国目前并无统一的划分标准。,三、主要介绍内容,本章重点讲以下两个问题：,13,表1 一部分国家和组织对高层建筑起始高度的规定,国 外：,1991规程：8层和8层以上的民用建筑。2002规程：10 层及 10 层以上或房屋高度超 过 28m的民用建筑。2010规程：10 层及 10 层以上或房屋高度大 于 28m 的住宅建筑以及高度大于 24m的其他民用建筑。民用建筑设计通则（GB50352-2005）和高层民用建筑设 计防火规范GB50045-95（2005 版）：10层及10层以上的居住建筑和高度大于24m的公共建筑（不含单层建筑）。,14,我 国：,15,为什么高层建筑的界限定得这样低？,出于消防方面的考虑：高层建筑要立足于自救。出于使用方面的考虑：高层建筑要有电梯等设施。出于受力方面的考虑：高层建筑由水平荷载控制，变形 的验算不可忽视。,16,2、高层建筑结构的设计原则,高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，择优选择抗震、抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。,结构概念设计：结构概念设计是一些结构设计理念、是设计思想和设计原则。如：“简单、规则、均匀、对称”“小震不裂，中震可修，大震不倒”“强柱、弱梁、节点更强”要满足概念设计要求以后才计算，不是算了以后再说。,17,例1 某高层建筑结构高100m，平面布置如下图。,柱柔墙刚，难协同工作；墙高宽比1:1，易脆性破坏。剪力墙应尽可能均匀布置；每片剪力墙的高宽比不宜小于3，长度不宜超过8m，单片剪力墙底部承担的剪力不应超过结构底部总剪力的30%。,例2 某高层建筑结构高100m，剪力墙集中在中间，筒壁厚3m，平面布置如下图。,柱柔筒刚，难协调工作；筒壁太厚，大体积混凝土结构，水化热高，混凝土收缩、徐变影响大，容易开裂。,高层建筑选型是否合理和结构布置是否规整，对结构受力、施工及经济性起决定作用。结构体系必须明确，结构布置尽可能规整。几个住宅结构选型与布置不是很好的例子：（1）普通柱、异型柱、短肢剪力墙各占1/3左 右的结构。（2）剪力墙横向多、纵向少，两向失衡的结构。（3）房屋四角设角窗，四角无墙、无柱的结构。（4）竖向承重结构布置在房屋周边、中间墙和 柱很少，楼面梁跨度大，梁抬梁的结构。,第2章 术语、符号和计量单位,21,1、符号,符号体系采用主体符号或带上、下标的主体符号构成。主体符号用一个字母表示，上、下标用字母、缩写词、数字或其他标记表示。主体符号用斜体，上、下标除 i,j,l 外，一律用正体。如：ftk，ei。,22,2、计量单位,力：N（牛顿），kN（千牛）；应力：N/mm2 或 MPa(兆帕）；长度：mm,cm,m。,常见的错误写法：N(牛）误写为 N（轴力）kN 误写为 KN MPa 误写为 Mpa,1、增加了对混凝土和钢筋的材料要求,宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋；构 件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜 采用型钢混凝土柱和钢管混凝土柱。各类结构用混凝土的强度等级均不应低于 C20。按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜 撑构件，其纵向受力钢筋应采用专用抗震 钢筋。,23,第3章 结构设计基本规定,24,抗震设计时混合结构中钢材的实测屈、强 比不应大于 0.85；伸长率不应小于 20；钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。混合结构中的型钢混凝土竖向构件的型钢 及钢管混凝土的钢管宜采用 Q345 和 Q235 钢材，也可采用Q390、Q420 或 其他符合结构性能要求的其他钢材；型钢 梁宜采用 Q235 和 Q345 钢材。,25,2002规程规定：框架结构最大适用高度7度为55m，8度为45m，9度为25m。板柱-剪力墙结构最大适用高度非抗震为70m，6度为40m，7度为35m，8度为30m，9度时不得采用。,A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）表,2、调整了房屋最大适用高度要求,26,B 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)表3.3.1-2,8度分为0.2g和0.3g。,27,3、调整了房屋使用的最大高宽比要求,不再区分 A级高度和B级高度，最大高宽比有所放松。,钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 表,考虑抗震时，2002规程规定：A级高度最大高宽比为6，B级高度最大高宽比为7。,4、修改了楼层位移比的计算要求及 可以适当放松的条件和限值,A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍；B 级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构 高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均 值的1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.4 倍。,28,29,结构扭转为主的第一自振周期 Tt与平动 为主的第一自振周期 T1之比，A级高度 高层建筑不应大于 0.9，B 级高度高层建 筑、超过A级高度的混合结构高层建筑及 复杂高层建筑不应大于 0.85。,当楼层最大层间位移角和层间位移不大 于限值的40%时，上述数值可适当放松，但不应大1.6。,5、调整了楼层刚度变化的计算和限 制条件,房屋刚度沿高度方向变化图,31,对框架结构，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%。,（1）框架结构,（）,32,对框架-剪力墙和板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 90，楼层层高大于相邻上部楼层层高 1.5 倍时，该楼层 侧向刚度与相邻上部楼层侧向刚度的比值不宜小于 1.1，对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。,（2）除框架以外的其他结构,（）,A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构 的层间受剪承载力不宜小于上一层受 剪承载力的80%，不应小于其相邻上 一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构 的层间受剪承载力不应小于上一层受 剪承载力的75%。,33,34,6、修改了不规则建筑的判别方法,平面不规则：,35,竖向不规则：,抗震规范将结构不规则分为一般不规则、特别不规则和严重不规则三类。,（1）一般不规则建筑,平面不规则的类型,表 1,36,竖向不规则的类型,表 2,37,（2）特别不规则,表 3,38,结构特别不规则类型,特别不规则的定义：同时具有表1、2中三项或三项以上；具有表3中一项；具有表1、2中两项、且其中一项接近 表3的不规则指标。特别不规则的建筑应进行抗震专项审查。,39,（3）严重不规则,两项不规则指标超过表1、2定义的扭转不规则和楼层承载力突变上限值或一项超过较多，以及超过不同类型结构所规定的刚度比突变的上限，均属严重不规则。原则上不允许采用严重不规则的建筑方案，要对其布置进行调整后才能采用。,40,7、增加了房屋高度大于150m结构 的弹塑性变形验算要求,下列结构应进行弹塑性变形验算：1）79 度时楼层屈服强度系数小于 0.5 的框架结构；2）甲类建筑和 9 度抗震设防的乙类建筑 结构；3）采用隔震和消能减震设计的建筑结构；4）房屋高度大于 150m 的结构。,41,42,结构顶点风振加速度限值 alim,8、增加了风振舒适度计算时结构阻尼比 取值要求,房屋高度不小于 150m 的高层混凝土建筑结构应满足风振舒适度要求。在10 年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不应超过下表 的限值。计算时，混凝土结构的阻尼比取0.02，混合结构的阻尼比取 0.010.02。,表,43,9、增加了楼盖竖向振动舒适度要求,钢筋混凝土楼盖结构竖向频率不宜小于 3Hz，竖向振动加速度不应超过下表：,楼盖结构自振频率为2Hz 4Hz时，峰值 系数限值可按线性插值法选取。,楼盖竖向振动加速度限值 表,44,45,A级高度的高层建筑结构抗震等级 表,10、调整了结构构件的抗震等级的划分,46,B级高度的高层建筑结构抗震等级 表,修订了抗震等级：,框架结构的抗震等级与高度无关，6度为三 级，7度为二级，8度和9度为一级。框架-核心筒结构的高度不超过60m按框架-抗震墙结构设计时，按框架-抗震墙确定其 抗震等级。框-剪结构，当底层框架承担的地震倾覆力 矩大于结构 总倾覆力矩的50%时为少墙框 架结构，其抗震等级按框架结构确定。,47,甲、乙类建筑按提高一度查表确定抗震等级。主楼与裙房相连时，裙房的抗震等级除按裙 房本身确定外，裙房与主楼的相关范围不应 低于主楼的抗震等级。相关范围一般可取从 主楼周边向外延伸3跨且不小于20m，当裙 房偏置时，应适当扩大相关范围，并采取加 强措施。,48,49,抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为 上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等 级应按上部结构采用，地下一层以下抗震 构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但 不应低于四级；地下室中超出上部主楼范 围且无上部结构的部分，其抗震等级可根 据具体情况采用三级或四级。主楼结构在裙房顶板上、下各一层应适当 加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。,11、引入了结构抗震性能设计的要求 和方法,（1）什么是结构抗震性能设计?结构抗震性能设计是指以结构抗震性能 目标为基准的结构抗震设计。,50,“小震不裂、中震可修、大震不倒”是一个宏观要求。结构的重要性不同，对抗震性能的要求也不同。抗震性能设计是抗震设计的深化。为此，新规范设定了四个抗震性能目标和五个抗震性能水准。,(2)什么是结构抗震性能目标?分为 A,B,C,D四个等级。这四个等级与抗震规范中提出的抗震性能1、2、3、4 是一致的。A级要求最高，B级要求次之，C级要求再次之，D级要求最低。结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。,51,52,（3）如何选择抗震性能目标？,(4)什么是结构的抗震性能水准?结构的抗震性能水准是指对结构震后损坏状况及继续使用可能性等抗震性能的界定。结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准。,53,54,(5)各性能水准结构预期的震后性能状况 如何?,表,55,(6)各性能目标与各性能水准如何对应?,每个性能目标均与一组抗震性能水准相对应，见下表。,结构抗震性能目标 表,(7)什么结构要进行抗震性能设计?特别不规则的结构，高度超过A级和B级的结构以及处于不利地段上的不规则结构等，宜采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。,56,57,(8)怎样进行结构抗震性能设计?,1、第1性能水准的结构：应满足弹性设计要求。在设防烈度下，结构构件承载力应符合下式规定：GSGEEhS*EhkEvS*Evk Rd/RE(1)2、第2性能水准的结构：在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，关键构件和普通竖向构件的抗震承载力以及耗能构件的受剪承载力宜符合公式（1）的规定；耗能构件的正截面承载力宜符合下式要求：SGES*Ehk0.4S*Evk Rk(2),58,3、第3性能水准的结构：应进行弹塑性计算分析。在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下，关键构件和普通竖向构件的正截面承载力应符合公式（2）的规定，水平长悬臂结构和大跨结构中的关键构件的正截面承载力尚应满足下式的规定：SGE0.4S*EhkS*Evk Rk(3),59,4、第4性能水准的结构：应进行弹塑性计算分析。在设防烈度地震或预估罕遇地震作用下，关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合公式（2）的规定，水平长悬臂结构和大跨结构中的关键构件正截面承载力尚应符合公式（3）的规定；钢筋混凝土竖向构件的受剪承载力应符合公式（4）的规定，钢-混凝土组合剪力墙的受剪承载力应符合公式（5）的规定。,VGE+V*Ek 0.15fckbh0（4）,(VGE+V*Ek)-(0.25fak+0.5fspkAsp)0.15fckbh0（5）,结构薄弱部位的层间位移角应符合有关的规定。,60,5、第5性能水准的结构：应进行弹塑性计算分析。在预估的罕遇地震作用下，关键构件的抗震承载力应符合公式（2）的规定；竖向构件的受剪应符合公式（4）或（5）的规定；允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；结构薄弱部位的层间位移角应符合上表的规定。,(9)结构弹塑性计算分析应符合的要求,高度不超过150m的高层建筑可采用静力弹塑 性分析方法；高度超过200m时，应采用弹塑 性时程分析法；高度在 150m-200m之间，可视结构不规则程度选择静力弹塑性或时程分 析法。高度超过300m的结构或特别复杂的结 构，应由两个不同单位进行独立的计算校核。复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过 程完成后的内力为初始状态。弹塑性时时程分析宜采用双向或三向地震输入。,61,12、增加了结构抗连续性倒塌设计的原则,什么是结构连续性倒塌?指结构遭遇突发事 件后因局部破坏导致结构连续性倒塌或大范围破坏的现象。造成结构连续倒塌的原因可以是爆炸、撞击、设计施工失误、地基基础失效等偶然因素。,62,典型事例：1968年5月16日，英国伦敦某22层、64m 高的公寓在18层角部因燃气爆炸引发的连 续性倒塌。1995年4月19日，美国俄克拉荷马市联邦 大厦因汽车炸弹在距大厦前4.75处爆炸引 发的连续性倒塌。2001年9月11日，美国纽约世贸中心大厦 双子塔因两架飞机恐怖袭击引发的连续性 倒塌。,63,2001年美国9.11恐怖袭击事件,2012年2月俄罗斯一居民楼瓦斯爆炸造成的连续性倒塌,(2)什么情况下要进行结构的抗连续倒塌设计?,安全等级为一级的高层建筑结构应满足抗 连续倒塌概念设计的要求；有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行 抗连续倒塌设计。,欧美等国研究较早，有设计规范。我国起步较晚，首次将其列入规范。,66,(3)怎样进行结构抗连续性倒塌设计?,我国目前采用以概念设计法为主的抗连续倒塌设计方法，对于重要结构可采用拉结构件法、拆除构件法和关键构件法等方法进行定量设计。,四种方法：概念设计法；拉结构件法；拆除构件法；关键构件法（局部加强法）。,67,概念设计法:应采取必要的结构连接措施，增强结构的整 体性；主体结构宜采用多跨规则的超静定结构;结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、锚固破坏、节点先于构件破坏；结构构件应具有一定的反向承载能力；周边及边跨框架的柱距不宜过大;转换层结构应具有整体多重传递重力荷载途 径；钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底部 钢筋在支座处已按受拉要求贯通；钢结构框架梁柱宜刚接；独立基础之间已采用拉梁连接。,68,69,拉结构件法,在结构局部竖向构件失效的情况下，可根据具体情况分别按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和悬臂-拉结模型进行承载力验算，维持结构的整体稳固性。,70,结构防倒塌的拉结模型,71,72,73,拆除构件法,逐个分别拆除结构周边的竖向构件，底层内部竖向构件以及转换桁架的腹杆等重要构件，验算结构体系中的剩余部分的承载能力。可采用线弹性静力方法，非线性静力方法,动力方法等对整个结构进行分析。,周边及内部去除柱示意图,74,静力分析荷载施加示意图,75,Rd Sd,剩余结构构件承载力应符合以下要求：,式中：Sd为剩余结构构件效应设计值；Rd为剩余结构构件承载力设计值；为效应折减系数，对中部水平构件取0.67，对其他构件取1.0。,Sd=d(SGk+qiSQi,k)+wSwk,（）,（）,76,式中：SAd 偶然作用的效应组合设计值；,关键构件法:,当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌设计要求时，在该构件表面附加80kN/m2侧向偶然作用设计值，此时其承载能力应满足以下要求：,Sd=SGk+0.6SQk+SAd,Rd Sd,（）,（）,1、对特别重要或对风荷载敏感的高 层建筑，修改了风压的取值,现:对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设 计时应按基本风压的1.1倍采用；对于正 常使用极限状态（如位移计算），可采 用50 年重现期的风压值（基本风压）。,原:对特别重要或对风荷载敏感的高层建 筑，基本风压均按100年的重现期取值。,77,第4章 荷载与地震作用,2、增加了横向风风振效应或扭转风振效 应计算要求,横向风振效应或扭转风振效应明显的高层建筑，应考虑横向风振效应或扭转风振效应的影响。考虑横风向风振计算时，风荷载作用效应应按下列公式计算：,78,（6）,79,楼层层间最大位移与层高之比的限值 表,变形验算：,x/h/hy/h/h,式中，x和y为同时考虑横风向和顺风向影响的层间位移。/h见下表。,（7）,3、扩大了风洞试验判断确定风荷载 的范围,取消了原规程中房屋高度在150m 以上要进行风洞试验的要求。规定房屋高度大于 200m 或有下列情况之一时，宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载。平面形状或立面形状复杂；立面开洞或连体建筑；周围地形和环境较复杂。,80,4、将类场地分为0 和1两个亚类,新的抗震规范将坚硬土和岩石分开，新增波速大于800m/s为岩石类，保留波速为500800m/s的软基岩和坚硬土类。这样做法与我国核电站抗震规范和国际规范较为相近。,81,各类建筑场地的覆盖层厚度（m）表 4,注：表中vs系岩石的剪切波速。,特征周期值（s),表,82,设计地震分组上升表明对应的场地特征周期加大，地震作用相应增加。,5、对反应谱曲线下降段的系数进行了调整,83,下降段的值与Tg 和以下系数、1、2有关，新的抗震规范对 1、2 的计算公式进行了调整。,（8）,6、给出了6度地震和中震下的地面加速度 峰值和地震影响系数最大值,地震烈度与地面加速度Amax/cm/s2,注：括号中的数字分别对应7度0.15 g和8度0.30g。,地震影响系数最大值max,注：括号中的数字分别对应7度0.15 g和8度0.30g。,表,表,84,7、增设了“一般地段”,在一般地段上建设，通常不需要采取特别的抗震措施。,85,有利、一般、不利和危险地段的划分 表5,8、扩大了考虑竖向地震作用的范围 和计算要求,地震过程中一般都伴随有竖向地震发生。竖向地震对结构的影响主要取决于地震烈度、建筑场地类型以及建筑物自身的受力特性。,（1）什么情况下应考虑竖向地震作用?高层建筑中的大跨度、长悬臂结构，7 度（0.15g）、8 度抗震设计时应计入竖向地震作用；大跨度指跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于8m的转换结构、悬挑长度大于2m的悬挑结构。大跨度、长悬挑结构应验算其自身及支承部位结构的竖向地震效应。9度抗震设防时应计算竖向地震作用。,87,1）采用动力时程分析方法或振型分解反应谱 方法进行计算。跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于12m的转换结构和连体结构、悬挑长度大于5m的悬挑结构，结构竖向地震作用效应标准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱法进行计算。时程分析计算时输入的地震加速度最大值可按规定的水平输入最大值的 65%采用。,88,(2)竖向地震作用如何计算?,反应谱分析时结构竖向地震影响系数最大值可按水平地震影响系数最大值的65%采用，但设计特征周期可按设计第一组采用。,2）结构竖向地震作用标准值也可按 下列规定计算:,90,（9）,（10）,楼层各构件的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值比例分配，并宜乘以增大系数1.5。,91,竖向地震作用系数 表,高层建筑中，大跨度结构、悬挑结构、转换结构和连体结构连接体的竖向地震作用标准值，不宜小于结构构件承受的重力荷载代表值与下表所规定的竖向地震作用系数的乘积。,92,9、补充了框架-核心筒结构中非承重 墙体对结构自振周期的折减系数,计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期时，应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。,第5章 结构计算分析,93,1、明确了哪些建筑应考虑施工过程的影响,复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层建筑结构，应考虑施工过程的影响。,94,施工过程中的标高测量与找平,95,例：南京紫峰大厦,高层建筑重力二阶效应可采用有限元计算，也可采用对未考虑重力二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑。只对水平荷载产生的内力与位移乘增大系数。,2、重视重力二阶效应,96,97,（1）框架结构,框架柱二阶效应图,柱的抗侧刚度为：,(11),由此可得:,(12),98,由图(c)的静力平衡条件可以求得：,(13),(14),由式(14)可得：,如果框架失稳,则应趋于无穷大,即(15)中分母应趋于零,由此得：,(15),(16),由式(17)可见，第 i层的临界荷载等于该层柱的抗侧刚度与该层层高的乘积。,（17）,99,由式(15)可得,将式(19)代入(18)得：,式中,为框架结构考虑重力二阶效应的位移放大系数。,(18),(20),）,（19）,100,弯矩和剪力可以仿照位移相似的方法乘放大系数。但是在位移计算时不考虑刚度折减；而在内力计算时要考虑刚度折减，同时还要使结构内力增量控制在20%以内。则,式中 为框架结构考虑重力二阶效应的内力放大系数。,(21),(22),(5.4.3-2),101,为便于分析讨论，将式(20)写成如下形式：,(23),102,（2）当框架结构刚重比不小于20，即,重力二阶效应的影响已经很小，可以忽略不计。,(5.4.1-2),(5.4.4-2),（1）框架结构的刚重必应满足以下规定：,103,结 论：,（3）当框架结构的刚重比在1020之间时，要考虑重力二阶效应，变形和内力应分别乘放大系数 和。,F1i,F2i,104,（2）剪力墙、框架-剪力墙、筒体结构,竖向弯曲型悬臂杆的顶点欧拉临界荷载为：,重力荷载沿竖向均匀分布时的等效顶点临界荷载为：,（24）,（25）,(5.4.3-3),(5.4.3-4),仿照公式（18）可求得：,（26）,（27）,将公式（25）和（27）代入公式（26）可得：,105,为便于分析讨论，将式(5.4.3-3)写成如下形式：,(28),106,（1）因此为了保持剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体 结构的整体稳定，要求：,(5.4.4-1),（2）在水平力作用下，当满足下列规定时，可不考虑 重力二阶效应的不利影响：,（）,107,结 论：,（3）当结构的刚重比在1.42.7之间时，要考虑重力 二阶效应的影响，位移和内力要分别乘放大系 数F1和F2。,108,3、重视抗倾覆验算,高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区。高宽比不大于4时零应力区面积不应超过基础底面积的15%。,109,底部应力的三种分布,110,111,增加抗倾覆的措施：（a）增加基础的埋置深度；（b）做刚性大底盘；（c）加锚杆；（d）综合运用上述方法。,112,3、补充了6度区的最小地震剪力系数值,两种抗震体系：刚性结构；柔性结构。,113,V Eki G j,式中：V Eki 第i层对应于水平地震作用标准 值的剪力；G j 第j层的重力荷载代表值。,（）,114,楼层最小地震剪力系数值 表,括号内数值为7度0.15g和8度0.30g的地区采用。,刚重比和剪重比对控制结构稳定性起重要的作用。,4、重视薄弱层弹塑性变形验算,115,我国的抗震设计：采用三水准，两阶段的设 计方法。三水准：小震不裂，中震可修，大震不倒。两阶段：第一阶段进行小震作用下的弹性计 算，并按计算结果进行配筋和验算 正常使用阶段下的变形；第二阶段 进行大震作用下薄弱层的弹塑性变 形分析，防止结构倒塌。,116,（1）不超过12层且层侧向刚度无突变的框架结构,1）薄弱层（部位）的位置确定,楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结 构，可取底层；,楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的 结构，可取该系数最小的楼层（部位）及相对较小的楼层，一般不超过23处。,2）层间弹塑性位移计算：,或,式中：,层间弹塑性位移（mm)；,层间屈服位移(mm)；,楼层延性系数；,罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移(mm)；,楼层屈服强度系数。是指按构件实际配筋和材 料强度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇 地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比 值。,117,弹塑性位移增大系数，当薄弱层的屈 服强度系数不小于相邻层该系数平均 值的0.8时，可按下表采用；当不大于 该平均值的0.5时，可按表内相应数值 的1.5倍采用；其它情况可采用内插法 取值；,结构的弹塑性位移增大系数 表,118,3）层间弹塑性位移的验算,弹塑性位移角限值 表,119,（）,(2)除第一款以外的建筑结构可采用弹塑性静 力或动力分析方法。采用动力分析方法应符合下列要求：,实震记录的数量不应少于总数量的2/3；弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。地震波持续时间不宜小于结构自振周期的 5倍和15s，地震波的时距可取为0.01s或0.02s。,120,121,输入地震波的最大加速度可按表 采用。当取3组时程曲线计算时，结构地震 作用效应宜取时程法计算结果的包络 值与振型分解反应谱计算结果的较大 值；当取7组及7组以上时程曲线计算 时，结构地震作用效应宜取时程法计 算结果的平均值与振型分解反应谱计 算结果的较大值。,5、增加了结构弹塑性分析有关要求,122,可根据实际工程情况采用静力或动力时程分析方法，并应符合下列规定：当采用结构抗震性能设计时，应根据前面所 述的有关规定预定结构的抗震性能目标；梁、柱、斜撑、剪力墙、楼板等结构构件，应根据实际情况和分析精度要求采用合适的 简化模型；构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和 型钢、混合结构的钢结构构件应按实际情况 参与计算；,123,应根据预定的结构抗震性能目标，合理取用 钢筋、钢材、混凝土材料的力学性能指标以 及本构关系；应考虑几何非线性影响；进行动力弹塑性计算时，地面运动加速度时 程的选取以及预估罕遇地震作用时的峰值加 速度取值应符合规程条的有关规定；应对计算结构的合理性进行分析和判断。,6、调整了结构作用组合的有关规定,增加了考虑结构设计使用年限的荷 载调整系数,124,无地震作用组合且荷载与荷载效应按线性关系考虑时，荷载组合的效应设计值应按下式确定：,增加了结构设计使用年限的荷载调整系数L，设计使用年限为50年时取1.0，100年时取1.1。,（）,125,第12章 地下室和基础设计,1、高层建筑宜设地下室，基础应有一 定的埋置深度,天然地基或复合地基可取房屋高度的1/15；桩基础不计桩长，可取房屋高度的1/18。,回填的地下室和一面或一面以上临空的地下室缺乏可靠嵌固。应对抗倾覆性进行验算。,126,2、地下室顶板作为上部结构的嵌固部位 时应符合必要的规定,应采用梁板结构。避免开大洞口，混凝土强度等级不宜低于C30，楼板厚度不宜小于180mm，应采用双层双向 配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。地下一层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于2。,127,地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点 设计应符合下列要求之一：（1）地下一层柱截面每侧纵筋面积不应少于 地上一层对应部分的1.1 倍，且地下一 层梁端顶面和底面纵筋应比计算大10%。（2）地下一层柱截面每侧纵筋面积不应少于 地上一层对应部分的1.1 倍，且地下室 顶板梁柱节点左右梁端截面与下柱上端 同一方向实配的受弯承载力之和，不小 于地上一层对应柱下端实配的受弯承载 力的1.3倍。地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘 构件的纵筋面积不应小于地上一层对应边 缘构件的纵筋面积。,128,3、注意抗浮问题,高层建筑地下室设计应综合考虑上部荷载、岩土侧压力及地下水的不利作用影响，地下室应满足整体抗浮要求，可采用取排水、加配重或设置抗拔锚桩、锚杆等措施。注意塔楼施工阶段的抗浮问题。注意裙房施工和使用阶段的抗浮问题。注意大区格地下室筏板的局部抗浮问题。注意雨季施工的抗浮问题。注意地表水引起的抗浮问题。,129,四、结 束 语,学习高规，正确理解与应用高规，是做好高层建筑结构设计的基本要求。,130,谢 谢！,