《解读新高规》PPT课件.ppt
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1、,高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002,结 束 借用大家宝贵时间 不足之处请多多指教 谢谢大家,解读高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002主要修改内容高规共分13章和5个附录,共有条文459条(正文441条,附录18条),其中强制性条文32条。本规程的主要技术内容是:总则;术语和符号;荷载和地震作用;结构设计的基本规定;5结构计算分析;框架结构设计;剪力墙结构设计;框架剪力墙结构设计筒体结构设计;复杂高层建筑结构设;混合结构设计;基础设计;高层建筑结构施;附录AE,相对原高规JGJ3-91的主要修改内容列举如下:适应范围提高为10层及10层以上或房屋高度超过28M的混凝土结构高
2、层民用建筑(原为8层,24M)按标准编写要求,增加了术语和符号一章;风荷载基本值的重现期由30年一遇改为50年一遇,重要的或对风荷载比较敏感的高层建筑采用100年重现期的基本风压值;增加了直升机平台的活载取值;地震作用增加了长周期反应谱.不同阻尼比的调整双向地震作用计算以及楼层地震剪力系数(剪重比)最小值的规定;地震作用计算的底部剪力法移入了附录;增加了结构在计算单向地震作用时,考虑偶然偏心的规定;调整了A级高度高层建筑的最大适用高度,增加了B级高度高层建筑的最大适用高度及高宽比限值,对B级高度高层建筑结构的规则性,作用效应计算及构造措施提出了比A级高度更严的规定;补充了结构平面和竖向布置的规
3、则性界限,以及扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期比值的规定,强调概念设计的重要性;,改进了结构层间位移角的限制条件,取消了结构顶点位移的限制条件,增加了150M以上高层民用建筑的舒适度要求;调整了构件抗震等级的划分标准,适应B级高度高层建筑的需要,增加了特一级抗震等级及相应的计算和构造措施;增加了结构计算分析的有关规定,主要包括:计算模型简化,叁数取值,计算方法,计算软件选用,计算结果应用,重力二阶效应计算等的规定,改进了结构整体稳定计算和倾覆验算;增加和修改了框架,剪力墙,框-剪以及筒体结构体系中结构布置的有关规定;抗震设计时,调整了强柱弱梁,强剪弱弯,剪力墙底部加强部位,框支柱等内力增
4、大系数,以及梁,柱节点,剪力墙的受剪承载力验算公式调整了柱轴压比限制条件及加密区箍筋的构造措施;,调整了构件最小配筋率等构造措施,增加了柱,剪力墙箍筋配箍特征值要求;调整了钢筋混凝土构件受力钢筋锚固和连接的有关规定;增加了剪力墙轴压比限制条件以及约束边缘构件的规定,调整了构造边缘构件的有关要求;增加了具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的有关设计规定;抗震设计时,改进了框剪结构中框架柱地震剪力的调整方法;增加了板柱剪力墙结构的有关设计要求;增加了复杂高层建筑结构的有关设计规定,包括带转换层的结构,带加强层的结构,错层结构,多塔结构,连体结构等;增加了钢和混凝土混合结构高层建筑的有关设计规定;,总体来
5、看:经过上述方面的调整,本规程较原规程设计可靠度水准提高7.814.2%(其余新规范、新规程亦然),按新规范进行设计的各类房屋结构的抗震设防水平略有提高,结构造价增加幅度约为3-5%。钢筋混凝土结构的用钢量大约比原规程增15%左右,为了降低用钢量建议大家尽量用新III(HRB400)级钢,这样以来用钢量大约比原规程只增 4%左右。目前一些工程中普遍推广使用二级(HRB335)、新三级(HRB400)钢筋,其中板中使用二级钢,梁、柱使用三级钢,由于新三级钢有小直径(从650mm),也可用在大跨度板及梁中作箍筋。#所谓新III级钢是因为历史上曾有过III级钢,当时的牌号是25MnSi,因其碳当量偏
6、高且可焊性较差,其屈服强度也由原来的400Mpa降为370Mpa.因此没有被广范应用。,1:总则(概念设计)高层建筑结构设计中应注重概念设计,重视结构的选型和平,立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系,加强构造措施。在抗震设计中,应保证结构的整体抗震性能,使整个结构具有必要的承载力,刚度和延性。应该来讲概念设计在初步设计阶段特别重要,设计中不能陷入只凭计算的误区。不要忙目的依赖计算结果,规范第条明确要求对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理,有效后方可作为工程设计的依据。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构出现敏感的薄弱部位
7、,地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位,导致结构过早破坏。现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用,在此前题下,才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施,或采用动力时程分析进行验算,试图达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。对一个结构并非设计的越刚强越好,一个好的设计应该是“结构刚度、承载力、延性,经济性批配”具体体现在以下方面:,1结构的简单性结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径,结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握,对结构抗震性能的估计也比较可靠。2结构的规则和均匀性沿建筑物竖向,建筑造型和结构布置比较均匀,避免刚
8、度、承载能力和传力途径的突变,以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。这些部位将产生过大的应力集中或过大的变形,容易导致结构过早地倒塌。建筑平面比较规则,平面内结构比较均匀,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布传递,并使质量分布与结构的刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心。建筑平面规则,结构布置均匀,才有利于防止薄弱的子结构过早破坏,倒塌,使地震作用能在各子结构之间重分布,增加结构的赘余度数量。发挥整个结构耗散地震能量的作用。,3结构的刚度和抗震能力水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常,可使结构沿平面上两
9、个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力,结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度选择时,虽可考虑场地特征,选择结构刚度,以减少地震作用效应,但也要注意控制结构变形的增大,过大的变形将会因-效应过大而导致结构破坏。(3)结构除需要满足水平方向的刚度和抗震能力外,还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。因现有抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量,所以在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。(4)在设计上和构造上要考虑多道设防。如框架结构采用强柱弱梁设计,使梁屈服后柱仍能保持稳定;框架-剪力墙结构设计使连梁首先屈服,然后使墙肢,框架作为第三道防线;剪力墙结构通过构
10、造措施保证连梁先屈服,并通过空间整体性形成高次超静定等。,4结构的整体性高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖就相当水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构,而且要使这些子结构能协同承受地震作用,特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或各抗侧力子结构水平变形特征不同时,整个结构就要依靠楼盖使各抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和抗力,并与竖向各子结构有效连接,当结构空旷,平面狭长或平面凹凸不规则或楼盖开大洞时,要特别注意。高层建筑基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结构整体性的重要保证。,总之:概念设计是一种设计的
11、思路,可以认为是定性的设计,概念设计不以精确的力学分析,生搬硬套的规范条文为依据,而是由我们对工程进行概括的分析,制定设计目标,采取相应措施。概念设计概念包括安全度的概念、力学的概念、材料的概念、荷载的概念、地震的概念,施工的概念、使用的概念等等。概念设计要求我们融合这些概念,并贯彻到结构方案设计、结构构件布置、计算简图抽象、计算结果处理中。对理论无法明确的部位,要有定性的认识。,概念设计反映的具体的设计工作中大体有以下内容:1.明确设计目标(三个水准设防),即大震不倒,中震可修,小震不坏等就是抗震设计的基本目标。为了实现这一目标,就要进行二阶段抗震设计。即第一阶段应满足“小震不坏、中震可修”
12、的抗震要求,为此,应按多遇地震(即比设防烈度低1.55度)的地震动参数计算地震作用,进行内力组合、截面配筋计算,并相应采取构造措施保证结构的延性,使之具有与第二水准(设防烈度)相应的变形能力,从而实现“小震不坏、中震可修”。第二阶段设计:对地震时抗震能力低、容易倒塌的高层建筑结构,要进行薄弱层的塑性变形验算,并采取措施提高薄弱层的承载力及变形能力,使薄弱层的塑性水平变位不超过允许的变位。2.结合建筑、设备、地质等形成一个结构模型,包括:结构体系,基础形式,三缝,构件尺寸,计算简图等。3对结构计算书结果进行评估,确定各结构构件的安全度。4 对理论分析结果进行补充,如加强,调幅等。5.设计好保证结
13、构能发挥作用的构造措施。,3:荷载和地震作用3.1竖向荷载非固定隔墙的荷载:应按活荷载考虑,可采用每延长米长度的墙重(KN/m2)的1/3作为楼面活荷载的附加值(KN/m2),该附加值建议不小于1.0KN/m2,但对于楼面活荷载大于4.0KN/m2的情况,不小于0.5KN/m2。空气密度1.25kg/m3(在进行横向风振时用)可叁见荷载规范第7.6条。请大家注意:对圆形截面的结构要注意横向风振问题)高层建筑结构的楼面活荷载,以及楼面活荷载折减系数,一般均按荷载规范规定采用,该规范中无规定者,按下表采用。高层民用建筑楼面活荷载及其准永久值系数的补充项目活荷载标准值(kN/m2)准永久值系数q附注
14、酒巴间、舞厅、展销厅3.04.00.5荷载较大时按实际情况屋面花园4.05.00.8贮藏室5.08.00.8饭店厨房、洗衣房4.05.00.5健身房、娱乐室3.04.50.5,目前我国钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量(恒载与活载)大约如下:框架、框架-剪力墙结构体系 1214 kN/m2剪力墙、筒体结构体系 1316kN/m2短肢剪力墙结构体系 11kN/m2其中活荷载平均约23 kN/m2,仅占全部竖向荷载的15%20%。因此,活载不利布置所产生的影响较小,高层建筑施工中采用附墙塔,爬塔等对结构受力有影响的起重机械或其他施工设备时,在结构设计中应根据具体情况验算施工荷载的影响。楼面活荷载补充
15、(见结构技术措施P13页)序号楼面用途均布活荷载标准值(KN/m2)准永久值 系数q 组合值 系数C 1阶梯教室 3 0.6 0.72微机电子计算机房 3 0.5 0.73大中型电子计算机房5,或按实际0.7 0.74银行金庫及票据仓库100.9 0.95制冷机房 8 0.9 0.76水泵房 10 0.9 0.77变配电房 10 0.9 0.78发电机房 10 0.9 0.79设浴缸、坐厕的卫生间40.5 0.7有分隔的蹲厕公共卫生间(包括填料、隔墙)8 0.6 0.711管道转换层40.60.712电梯井道下有人到达房间的顶板50.50.713通风机平台5号通风机60.850.78号通风机8
16、,表2商业仓库库房楼(地)面均布活荷载项次类别标准值(KN/m2)准永久值系数q 组合值系数C备注1储存容重较大商品的楼面200.8考虑起重量1000kg以内的叉车作业2储存容重较轻商品的楼面150.83储存轻泡商品的楼面8100.84综合商品仓库的楼面150.80.9考虑起重量1000kg以内的叉车作业5各类庫房的底层地面20300.86单层五金原材料庫的庫房地面60800.8考虑载货汽车 7单层包装糖庫的庫房地面40450.88穿堂、走道、收发整理间楼面100.50.7150.5考虑起重量1000kg以内的叉车作业9楼梯3.50.50.7,高规3.2风荷载322(强规)基本风压应按照现行建
17、筑结构荷载规范GB50009的规定采用,对于特别重要的或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压采用。(对风荷载是否敏感,主要与高层建筑的自振特性有关,目前还无实用的划分标准。一般情况下,房屋高度大于60M的高层建筑可按100年一遇的风压值采用;当没有100年一遇的风压资料时,也可近似将50年一遇的基本风压值乘以增大系数1.1采条-群体效应,当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应,一般可将单独建筑的体型系数乘以增大系数约为1.11.3,当然必要时宜通过风洞试验的出。条第2款规定,6度高层也要算地震作用。通过计算,可与无地震作用效应
18、组合进行比较,并可采用有地 震作用的组合的柱的轴压力设计值验算轴压比。,。4,高规3.3地震作用高规条(强规)各抗震设防类别的高层建筑地震作用的计算,应符合下列规定:1甲类建筑:应按高于本地区抗震设防烈度计算,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;2 乙、丙类建筑:应按本地区抗震设防烈度计算。高规条(强规)高层建筑结构应按下列原则考虑地震作用:1 一般情况下,应允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作 用计算;有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于150时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用;2 质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平 地震作用下的扭转影响;其他情况,应计
19、算单向水平地震作用下的扭转影响;38度、9度抗震设计时,高层建筑中的大跨度(24m)和长悬臂(2m)结构应考虑竖向地震作用;(8度、8.5度、9度可分别取该 悬臂结构、构件重力荷载代表值的10%、15%、20%),3.3.3计算单向地震作用时应考虑偶然偏心影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用:I=+-0.05Li#大家要注意一般情况下均要考虑双向地震作用,因为一般完全质量及刚度全对称的结构不多见。,4 9度抗震设计时应计算竖向地震作用。高规条建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自掁周期及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值max应按表采用;特征周期应
20、根据场地类别和设计地震分组按表采用,计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。注:1周期大于6.0S的高层建筑结构所采用的地震影响系数应做专门研究;1 巳编制抗震设防区划的地区,应允许按批准的设计地震动参数采用相应的地震影响系数。表5.1.41(高规表1)水平地震影响系数最大值max地震影响6度7度(7.5)8度(8.5)9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震-0.50(0.72)0.90(1.20)1.40注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。高规表2特征周期值Ts(s)设计地震分组场地类别 第一组
21、(近)0.250.350.450.65第二组(中)0.300.400.550.75(特征周期比原规范增加0.05s)第三组(远)0.350.450.650.90注:新旧规范地震作用比较(例8层框架,II类场地)第一组/(近)第二组/(中)第三组/(远)1.1109 1.3036 1.1523从上可以看出新规比89规范计算的地震作用力增大10%以上,高规(强规)水平地震作计算时,结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求:n V EkiGj ji 式中V Eki第i层对应于水平地震作用标准值的剪力;水平地震剪力系数,不应小于表3.3.13规定的值;对于竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.
22、15增大系数;Gj第j层的重力荷载代表值N结构计算总层数表3.3.13楼层最小地震剪力系数值类别 7度 8度 9度扭转效应明显或基本周期小于3.5S的结构 0.016(0.024)0.032(0.048)0.064基本周期大于5.0S的结构 0.012(0.018)0.024(0.032)0.040注:1基本周期介于3.5S和5.0S之间的结构,应允许线性插入取值;2.7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。,3.3.13条规定为剪重比的限值。-实际上也是为了控制各楼层最小地震剪力。由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3S的结构,由此计算的
23、水平地震作用下的结构效应可能偏小,而对于长周期结构,地震地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大的影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法还无法对此作出估计,出于结构安全考虑,增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求。,条水平长悬臂构件(大于2M),大跨度(大于24M)结构及结构上部楼层外挑部分应考虑竖向地震力作用,竖向地震力作用的标准值在8度和9度设防时,可分别取该结构或构件承受的重力荷载代表值的10%和20%。特别注意此时,悬挑构件上下均需配筋。高规条(强规)计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期 应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。高规条当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构的计算自振
24、周期折减系数t可按下列规定取值:1 框架结构可取0.60.7;2 框架剪力墙结构可取0.70.8;3 剪力墙结构可取0.91.0。4 短肢剪力墙结构可取0.80.9 大家可以看出周期折减是强制性条文,但折减多少则不是强制性条文,这就要求在折减时慎重考虑,即不能折的太多,也不能折的太少,因为折减不仅影响结构的内力,同时还影响结构的位移。,高规4结构设计的基本规定高规条高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架剪力墙、筒体和板柱剪力墙结构体系。1框架结构体系框架结构在水平力作用下的受力特点:其侧移由两部分组成:第一部分侧移由剪力引起的柱和梁的弯曲产生。柱和梁上有反弯点,使整个结构呈现剪切型变形
25、。框架下部各层承受的剪力大,层间位移亦大,上部各层剪力较小,层间位移也较小。第二部分侧移由整个框架的悬臂作用在柱中产生轴向变形引起。第一部分侧移是主要的,因而框架结构以剪切型变形为主。框架结构的主要缺点是侧向刚度小,变形大,这限制了框架结构的建造高度。当然框架结构通过合理设计,可具有良好的延性,亦即所谓实现“延性框架”设计。,2剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为建筑的竖向承重体系,并用它抵抗水平力,这种结构称为剪力墙结构体系。这种体系在1030层的建筑中广泛应用。剪力墙能满足延性系数35的要求。当墙的底层做成框架时,称为框支剪力墙结构。3框架剪力墙结构体系当框架单独承受水平力时为剪切型变形,当剪
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