高层建筑设计第4章设计要求及荷载效应组合

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1、第4章设计要求及荷载效应组合4.1荷载效应组合及最不利内力4.2承载力验算4.3侧移限值4.4舒适度要求4.5稳定和抗倾覆4.6抗震结构延性要求和抗震等级4.1荷载效应组合及最不利内力1、无地震作用组合：4.1.1荷载效应组合S=γGSGK+γLψQγQSQK+ψWγWSWkγL——考虑结构使用年限的荷载调整系数。50年时取1.0；100年时取1.12、有地震作用组合：SE=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψWγWSWk注：抗震设计时，应同时考虑无地震作用组合和有地震作用组合。4.1.2竖向活荷载的布置2、活载布置高层民用建筑一般满布计算内

2、力(图4-4(d))，为了安全起见，可以把框架梁的弯矩乘以1.1~1.2的放大系数.在贮藏、书库或其他有很重使用荷载(q>4kN／m2)的结构中，应考虑最不利荷载布置(图4-4(a)、(b)、(c))。1、恒载布置——全部作用在结构上。4.1.3水平荷载的作用方向2、在结构计算中常假设水平力作用于结构平面的主轴方向,且沿正(左)、反(右)两个方向。3、水平荷载作用下的内力计算见教材。1、风荷载及水平地震作用的方向是随意的、不定的。4.1.4控制截面及最不利内力1、梁(1)两端支座截面最大负弯矩及最大剪力；在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩；组合前应经过

3、换算求得柱边截面的弯矩和剪力。(2)跨中截面——最大正弯矩。2、柱控制截面为上、下两个端截面，柱子多设计成对称配筋。要考虑下述四种可能组合：

4、M

5、max及相应的N；Nmax及相应的M；Nmin及相应的M。

6、M

7、比较大（不是绝对最大），但N比较小或N比较大（不是绝对最小或绝对最大）。柱子还要组合最大剪力Vmax。4.1.5内力调整1、竖向荷载下框架梁弯矩塑性调幅(1)降低支座负弯矩，以减少配筋面积。(2)跨中弯矩乘以1.1～1.2增大系数。(3)调幅后各弯矩满足以下要求：M0≥0.5M及0.5(M1+M2)+M0≥M见图4-5由弹性静力计算得到的

8、内力需要先进行局部调整，然后进行内力组合2、水平力作用下框一剪结构中框架内力调整(1)框架内力一般要比弹性计算值大，在于：楼板在水平力作用下会有变形；在地震作用下，剪力墙会出现塑性变形而刚度降低。(2)框架内力一般按下列方法调整(pp129)：VFi≥0.2V0的楼层，不调整。VFi＜0.2V0的楼层，按下两式中的较小值调整Vfi。见图4-64.2承载力计算(1)按极限状态设计要求，构件承载力计算表达式为：不考虑地震作用的组合时：γ0S≤R不考虑地震作用的组合时：SE≤RE/RE或：RESE≤RE(2)地震作用下，构件承受反复作用力及变形，承载力R

9、E要降低(见表4-1)；(3)抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。(4.2-1)(4.2-2)注：抗震设计时，应同时按式(4.2-1)、(4.2-2)进行承载力计算。4.3侧移限值4.3.1使用阶段层间位移限制(1)正常使用条件下的结构水平位移，考虑风荷载和地震作用(见图4-1)，用弹性方法计算。(2)以楼层层间最大位移δ与层高h之比作为限制条件，即：(3)为什么限制结构侧向位移？δ/h≤[δ/h]见表4-24.3.2防止倒塌的层间位移限制(1)验算范围：7～9度设防的、楼层屈服强度系数ξy小于0.5的框架结构；采用隔震和消能减震技术的建筑结构；7

10、～9度时的甲类建筑和9度时的乙类建筑结构；房屋高度大于150m的结构。(2)要求：up≤[θp]h[θp]=[δ/h]见表4-3(3)结构层间弹塑性变形的计算不超过12层且刚度无突变的框架结构、填充墙框架结构可以采用下述简化方法验算：①计算罕遇地震时楼层的层剪力Ve；②确定结构的薄弱层；③楼层屈服强度系数ξy定义为：ξy=Vya/Ve④计算薄弱层的层间弹塑性位移：up=ηpue或up=μuy=uyηp/ξy除上述情况以外的高层建筑结构，可采用静力弹塑性或动力弹塑性分析方法计算结构的层间位移，时程分析方法是一种直接动力法。4.4舒适度要求使用功能a

11、max(m／s2)住宅、公寓0.15办公、旅馆0.25(1)高度超过150m的高层建筑结构应满足风振舒适度的要求。(2)顶点最大加速度amax，可按《荷载规范》规定的10年一遇的风荷载标准值计算，或通过风洞试验确定。(3)顺风向与横风向结构顶点最大加速度amax不应超过下表的限值。过大的侧向位移会使结构产生附加内力。1、水平向风振舒适度2、楼盖舒适度楼盖结构应具有适宜的舒适度；楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz；竖向振动加速度峰值不应超过下表的限值。4.5稳定和抗倾覆4.5.1稳定验算整体稳定一般易满足；构件的P-效应要保证(1)高层钢筋混凝土结构

12、的稳定验算——计算柱的承载力时考虑偏心距增大系数，可不再计算P-效应。(2)高层钢结构的稳