高层建筑设计.ppt

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1、5.1 计算分析5.2 荷载效应和地震作用组合5.3 设计要求5.4 概念设计5.5 超限高层建筑工程设计,back,5.计算分析和设计要求,4.1 计算分析,5.1 计算分析（一）计算分析方法弹性与弹塑性假定平面结构假定与空间结构楼板平面内无穷刚性假定与协同计算构件刚度与变形,back,弹性与弹塑性假定,弹性假定竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下的内力和位移计算弹塑性假定罕遇地震作用下的位移验算塑性内力重分布,back,塑性内力重分布,考虑原因弹性内力与实际不符（构件内力与刚度有关，开裂后则产生重分布）；有意识地减少或增大某些部位配筋，以利于合理破坏机构和施工考虑方法内力调幅（调整）弹性计算内

2、力乘以系数框架梁（连续梁）在竖向荷载下的调幅框架-剪力墙结构中框架的内力调整联肢剪力墙中连梁的调幅弹性内力计算时降低构件刚度框架-剪力墙结构中框架与剪力墙间的连系梁的调幅联肢剪力墙中连梁的调幅,back,平面结构假定与空间结构,平面结构假定A结构面外刚度为零（二维，每个节点3自由度）平面框架、剪力墙空间结构结构面外有相互传力关系（三维，每个节点6自由度）框筒角柱、空间框架、空间桁架,back,楼板平面内无穷刚性假定与协同计算,楼板平面内无穷刚性假定B多数情况下，楼板平面内无穷刚性水平位移协调（竖向位移独立）A+B：不考虑扭转平面协同计算（正交方向抗侧力单元不参加工作）考虑扭转空间协同计算（正交

3、方向抗侧力单元参加抵抗扭矩）楼板满足一定要求楼板不满足要求，楼板有变形楼板有限刚性计算楼板刚性计算，适当调整内力空间计算空间计算,back,构件刚度与变形,构件刚度弹性刚度构件变形构件的变形与刚度轴向EA弯曲EI剪切GA构件变形的考虑忽略梁的轴向变形高度50m及H/B4：考虑柱、墙的轴向变形长细比4：忽略剪切变形,back,5.2 水平力作用方向,只考虑两个正交（主轴）方向的水平力，各方向水平力全部由该方向抗侧力构件承担新修订：某些结构须考虑两个正交（主轴）方向的水平力同时作用,back,5.3 分析方法,简化方法平面结构协同分析程序方法杆件有限元方法空间协同分析方法广泛用于框架、框剪、剪力墙

4、结构等由平面抗侧力结构组成、布置较为规则的结构三维杆件薄壁杆件空间分析方法应用广泛，特别是平面不规则、体型复杂的结构有限元或有限条方法,back,5 高层建筑结构设计的基本要求,5.1 强度问题构件截面承载力验算5.2 刚度问题正常使用条件下结构水平 位移验算5.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算5.4 延性问题抗震结构的延性要求5.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,back,5.1 强度问题构件截面承载力验算,要求荷载效应组合构件最不利内力承载力极限状态设计表达式无地震作用组合 0SR有地震作用组合 SR/RE关于S抗震结构与有无地震作用组合高层建筑结构荷载组合表达式关于R抗震结构抗弯承载能

5、力=非抗震结构抗弯承载能力抗震结构抗剪承载能力=非抗震结构抗剪承载能力*80%,back,多高层建筑结构承载能力极限状态设计荷载组合表达式,注：1、仅8、9度时的大跨和长悬臂结构及9度抗震结构考虑；2 仅60m以上的高层结构考虑；3 仅60m以上的9度抗震结构和60m以上8、9度时的长悬臂结构考虑。,back,5.2 刚度问题正常使用条件下结构水平位移验算,目的防止主要结构开裂、损坏防止填充、装修开裂、损坏防止过大侧移，以引发人的不适、影响正常使用、产生附加内力表达式双控（弹性位移）层间位移 u/hu/h顶点位移 u/H u/H荷载组合不考虑重力荷载引起的侧移各水平荷载单独作用荷载分项系数取1

6、.0位移限值地震作用下的位移限值略宽松新规范的两点修正取消与“装修标准”有关的提法限值略偏严格,back,5.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算,一般不需验算H/B5时宜验算抗倾覆验算表达式 MMM稳定力矩=竖向荷载（50%楼面活载+90%恒载）对基础边缘取矩M倾覆力矩=由风荷载或地震作用（或二者组合）计算的基础顶面 处的最大倾覆力矩整体稳定性验算表达式 GteEIeq/(8H2)Gte顶端等效重力荷载设计值=GiHi2/H2EIeq验算方向的抗侧力构件等效刚度和Gi第i层重力荷载设计值,Gte HGi EIeqHi,back,5.4 延性问题抗震结构的延性要求,结构抗震等级确定方法根据确定抗震

7、等级的设防烈度、结构类型、结构高度确定延性结构设计原则四项措施提高构件延性强柱（墙）弱梁强剪弱弯强节点（锚固）弱构件罕遇地震作用下的弹塑性变形验算一般不验算，但须采取构造措施验算需验算结构的界定（范围）表达式单控（弹塑性）up/hup/h 验算方法简化方法或时程分析法,back,5.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,概念设计要点选择有利场地和地基选择延性好结构体系与材料规则结构延性结构减轻自重避开地震动反应谱特征周期避免薄弱层减少扭转协调承载能力与延性的关系设置多道抗震防线实现合理屈服耗能机制提高整体性,back,概念设计,意义“计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题地震作用的不确定性结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼变化等）经验总结、定性判断含义在进行结构设计时，首先着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的抗震能力；有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。,back,