高层建筑结构设计第3章高层建筑结构分析

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1、第3章高层建筑结构分析了解高层建筑结构计算分析的基本规定、基本假定以及计算模型。掌握高层结构设计时水平位移控制方法，重力二阶效应和结构稳定。熟悉荷载效应组合和截面验算的规定。第3章高层建筑结构分析3.1高层建筑结构计算分析的基本假定3.2高层建筑结构水平位移控制3.3重力二阶效应及结构稳定性3.4荷载效应组合和截面验算3.5结构扭转的近似计算方法3.1高层建筑结构分析的基本假定1、结构分析一般规定⑴结构内力与位移可按弹性方法计算，截面设计考虑材料的弹塑性；⑵高层建筑结构一复杂的三维空间受力体系；⑶楼板刚度无限大；⑷应考虑荷载的组合效应；⑸施工荷载逐渐形成；⑹风荷载应考虑两个方向。3.1高

2、层建筑结构分析的基本假定2、高层结构分析基本假定⑴弹性工作状态；⑵高层建筑结构应考虑整体共同工作；⑶楼板在自身平面内的刚度无限大；平面外刚度可以不考虑。楼板开洞、外伸等引起楼板变形较大，应对刚性假定进行修正。3.1高层建筑结构分析的基本假定3、结构分析模型⑴平面结构分析模型⑵空间结构分析模型⑶空间-薄壁杆系计算模型⑷空间组合结构计算模型3.1高层建筑结构分析的基本假定⑴平面结构分析模型4.1高层建筑结构分析的基本假定⑵空间结构分析模型3.1高层建筑结构分析的基本假定⑶空间-薄壁杆系计算模型⑷空间组合结构计算模型3.2结构水平位移控制水平位移限值在正常使用条件下，限制高层结构层间位移的目的

3、有二点：保证主结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构来讲，要避免墙或柱出现裂缝；同时，将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许范围之内。保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损伤。考虑到层间位移控制是一个宏观的侧向刚度指标，为便于设计人员在工程设计中应用，《规范》采用了层间最大位移与层高之比，即层间位移角θ作为控制指标。3.2结构水平位移控制3.2结构水平位移控制水平位移限值楼层层间最大位移与层高之比的限值结构体系限值框架结构1/550框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构、板柱—剪力墙结构1/800筒中筒结构、剪力墙结构1/1000框支层1/10003.

4、2结构水平位移控制2、薄弱层弹性验算震害表明，结构如果存在薄弱层，在强烈地震作用下结构薄弱部位将产生较大的弹塑性变形，会引起结构严重破坏甚至倒塌。因此，对某些抗震设计的高层建筑结构，就要求进行结构在罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算。结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求。3.2结构水平位移控制2、薄弱层弹性验算3.2结构水平位移控制2、薄弱层弹性验算震害表明，结构如果存在薄弱层，在强烈地震作用下结构薄弱部位将产生较大的弹塑性变形，会引起结构严重破坏甚至倒塌。因此，对某些抗震设计的高层建筑结构，就要求进行结构在罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算。结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应

5、符合下式要求。3.2结构水平位移控制3、舒适度的验算舒适度要求高层建筑物在风荷载作用下将产生振动，过大振动加速度将使在高楼内居住或办公的人们感觉不舒适，甚至不能忍受。对照国外的研究成果和有关标准，《规范》规定：对于高度超过150m的高层建筑结构应满足舒适度的要求，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009—2010）（以下简称《荷载规范》）规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向的结构顶点最大加速度不应超过表2.12规定。3.3重力二阶效应及结构稳定1、重力二阶效应的概念重力二阶效应包括两个部分：一是构件自身挠曲引起的附加重力效应，即P—δ效应；二是结构在水平荷载作用下产

6、生侧移变位后，重力荷载由于该位移引起的附加重力效应，即P—△效应。高层建筑结构中要有水平侧移，就会引起重力荷载作用下侧移二创效应，即P—△效应。3.3重力二阶效应及结构稳定二阶效应稳定系数：重力二阶效应弯矩与初始弯矩的比值。3.3重力二阶效应及结构稳定2、重力效应P-Δ估算有关重力二阶效应计算框架结构剪力墙、框架—剪力墙、筒体结构3.3重力二阶效应及结构稳定3、结构稳定性验算结构整体稳定应符合下列规定框架结构剪力墙、框架—剪力墙、筒体结构3.3重力二阶效应及结构稳定4、结构等效刚度近似计算结构结构侧向等效刚度,可按倒三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原则进行计算3.4荷载效应组合和截

7、面验算荷载效应:指结构或构件在某种荷载作用下的反应,如内力、位移和裂缝等。荷载效应组合：指在所有可能同时出现的各种荷载组合下，确定结构或构件内产生的效应。其中最不利组合是指所有可能产生的荷载组合中，对结构构件产生总效应为最不利的一组。满足：承载能力极限状态正常使用极限状态3.4荷载效应组合和截面验算一、无地震作用效应组合时：——楼面活荷载组合值系数、风荷载组合值系数永久荷载效应起控制作用时分别取值：0.7、1.0可变荷载效应起控制作