第3章高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)2建筑概念設(shè)計(jì)：

指根據(jù)理論與試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)的總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。3結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)：指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，做出判斷，并采取相應(yīng)措施。

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)具體要求：

根據(jù)建筑需要選取合適的結(jié)構(gòu)體系，了解高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體的受力特征，了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，選用合適的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。

4主要內(nèi)容1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求4.高層建筑結(jié)構(gòu)分析5高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求51結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1.1準(zhǔn)備工作1.2確定結(jié)構(gòu)方案1.3結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖1.4結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果61.1準(zhǔn)備工作(1)了解工程背景了解項(xiàng)目的來源、投資規(guī)模；了解工程項(xiàng)目的規(guī)模、用途及使用要求；了解項(xiàng)目中建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電設(shè)計(jì)與施工的順序、內(nèi)容與要求；了解與項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)的各單位的相互關(guān)系及合作方式等。1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟7（2）掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的原始資料1）建筑物層高與層數(shù)；2）工程地質(zhì)條件（建筑物的位置及周圍環(huán)境，所處位置的地形、地貌；建筑物范圍內(nèi)的土質(zhì)構(gòu)成；最高地下水位；水質(zhì)有無侵蝕性；場地類別；本地區(qū)地震基本烈度等）；3）氣象條件（溫度；降水；基本風(fēng)壓、雪壓；主導(dǎo)風(fēng)向）；4）設(shè)備條件（電力、供水、排水、供熱系統(tǒng)、電梯設(shè)置）；5）其他技術(shù)條件（施工條件）1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件89（3）收集設(shè)計(jì)參考資料國家和地方標(biāo)準(zhǔn)，如各種設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程；常用設(shè)計(jì)手冊、圖表；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造圖集，建筑產(chǎn)品定型圖集；國內(nèi)外各種文獻(xiàn)；以往相近工程的經(jīng)驗(yàn)；結(jié)構(gòu)分析所需要的計(jì)算軟件及用戶手冊。（4）制定工作計(jì)劃工作內(nèi)容；進(jìn)度計(jì)劃；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定、措施1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟101.2確定結(jié)構(gòu)方案（1）確定原則：

滿足使用要求，受力合理，技術(shù)上可行，盡可能達(dá)到綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。（2）結(jié)構(gòu)方案的選擇包括：

結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。具體為：上部主要承重結(jié)構(gòu)方案與布置；樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)方案與布置；基礎(chǔ)方案與布置；結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造措施及特殊部位的處理。方案階段，宜提出兩種以上方案進(jìn)行優(yōu)化。1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟111.3結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖(1)結(jié)構(gòu)布置：

確定各結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的相互關(guān)系，確定結(jié)構(gòu)的傳力路徑（由計(jì)算簡圖確定），初步定出結(jié)構(gòu)的全部尺寸（靠經(jīng)驗(yàn)、技巧，參考）。（2）計(jì)算簡圖要求：1）能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際體型、尺度、邊界條件、截面尺寸、材料性能及連接方式等；2）根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及實(shí)際受力情況，考慮施工偏差、初始應(yīng)力及變形位移狀況等對計(jì)算簡圖加以修正。1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟121.4結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求：（1）強(qiáng)度問題——構(gòu)件截面承載力驗(yàn)算；持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況（非抗震設(shè)計(jì)狀況）:

S≤R地震設(shè)計(jì)狀況:

SE≤RE/rRE(2)剛度問題——正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平位移驗(yàn)算1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟13正常使用條件下的1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)類型Δu/h限值框架1/550框架—剪力墻、框架—核心筒、板柱—剪力墻1/800筒中筒、剪力墻1/1000除框架結(jié)構(gòu)外的轉(zhuǎn)換層1/100014（3）穩(wěn)定問題——結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗(yàn)算：

P-Δ效應(yīng)（重力二階效應(yīng)）

當(dāng)結(jié)構(gòu)的等效抗側(cè)剛度足夠大，P-Δ效應(yīng)較?。ㄐ∮趥?cè)移的5%~10%），可不必進(jìn)行P-Δ效應(yīng)的計(jì)算，只需在柱承載力驗(yàn)算時考慮撓曲影響的偏心距增大系數(shù)η；剛重比作為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的下限條件：

混凝土框架結(jié)構(gòu)：1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟15（4）延性問題——抗震結(jié)構(gòu)的延性要求；構(gòu)件延性比，結(jié)構(gòu)延性比（5）經(jīng)驗(yàn)問題——抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)要求1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟（6）幾個影響經(jīng)濟(jì)型的重要結(jié)構(gòu)概念（下頁）（6）幾個影響經(jīng)濟(jì)型的重要結(jié)構(gòu)概念161結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟17結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：（1）結(jié)構(gòu)所受載荷作用計(jì)算（2）內(nèi)力計(jì)算（3）荷載效應(yīng)組合（4）截面設(shè)計(jì)（5）構(gòu)造設(shè)計(jì)1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟181.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果（1）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)說明書（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書對結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的選取、結(jié)構(gòu)所受的荷載、結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法及結(jié)果、結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要截面的配筋計(jì)算等。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟192.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征2.1高層建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的受力特征高層建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件有梁、柱、墻、板、基礎(chǔ)、框架、桁架等。（1）梁

梁一般指承受垂直于其縱軸方向荷載的線形構(gòu)件。如果荷載重心作用在梁的縱軸平面內(nèi)，該梁只承受彎矩和剪力；如果荷載所在平面與梁的縱對稱軸斜交或正交，該梁便處于雙向受彎、受剪狀態(tài)，甚至還可能同時受扭矩作用。20

根據(jù)梁的受力特點(diǎn)，梁分為簡支梁、伸臂梁、懸臂梁、兩端固定梁、一端簡支另端固定梁、連續(xù)梁等，梁的受力特點(diǎn)與它在結(jié)構(gòu)中所處位置以及所受荷載情況有關(guān)。梁的高跨比一般為1/16-1/8，懸臂梁要高達(dá)1/6-1/5，預(yù)應(yīng)力混凝土梁可小至1/25-1/20。高跨比大于1/4的梁稱為深梁。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征21（2）柱柱是承受垂直荷載的線形構(gòu)件，其截面尺寸小于其高度，一般以受壓和受彎為主，屬壓彎構(gòu)件。根據(jù)受力特點(diǎn)可分為軸心受壓柱和偏心受壓柱兩種。砌體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱不直接承受荷載，其作用主要是增加墻體的延性。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征22（3）墻主要承受平行于墻面方向荷載和垂直于墻面荷載的豎向構(gòu)件。在重力和豎向荷載作用下主要承受壓力，有時也承受彎矩和剪力；在風(fēng)、地震等水平荷載作用或土壓力、水壓力作用下主要承受剪力和彎矩。根據(jù)受力特點(diǎn)分類，有以承受重力為主的承重墻、以承受風(fēng)力或地震產(chǎn)生的水平力為主的剪力墻，以及作為隔斷等非受力用的非承重墻。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征23（4）板具有較大平面尺寸，但是厚度相對較小的平面型結(jié)構(gòu)構(gòu)件。通常水平設(shè)置，承受垂直于板面方向的荷載，受力以彎矩、剪力、扭矩為主，但在結(jié)構(gòu)計(jì)算中剪力和扭矩往往可以忽略。根據(jù)受力特點(diǎn)分為單向板和雙向板。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征24（5）基礎(chǔ)基礎(chǔ)是地面以下部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用來將上部結(jié)構(gòu)（地面以上結(jié)構(gòu)）所承受的荷載傳給地基。按受力特點(diǎn)有柔性基礎(chǔ)（承受彎矩、剪力為主）、剛性基礎(chǔ)（承受壓力為主）。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征25（6）框架框架是由橫梁和立柱聯(lián)合組成能同時承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。根據(jù)其受力特點(diǎn)，若框架的各構(gòu)件軸線處于一平面內(nèi)的為平面框架，若不在同一平面內(nèi)的為空間框架，空間框架也可由平面框架組成。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征26（7）桁架

桁架是由若干直桿組成的一般為三角形區(qū)格的平面或空間承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。它在豎向和水平荷載作用下各桿件主要承受軸向拉力或軸向壓力（當(dāng)有側(cè)向荷載作用在桁架的個別桿件上時，它們也會像梁一樣受彎曲），能充分利用材料的強(qiáng)度，適用于較大跨度或高度的結(jié)構(gòu)物。根據(jù)受力特點(diǎn)分為靜定桁架和超靜定桁架，平面桁架和空間桁架（其中網(wǎng)架就是空間桁架的一種）。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征272.2建筑結(jié)構(gòu)的三個基本分體系基本水平分體系也稱樓（屋）蓋體系，一般由板、梁、桁（網(wǎng)）架組成。其作用為：①在豎向，承受樓面或屋面的豎向荷載，并把它傳給豎向分體系；②在水平方向，起隔板和支承豎向構(gòu)件的作用，并保持豎向構(gòu)件的穩(wěn)定。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征28基本豎向分體系一般由柱、墻、筒體組成，如框架體系、墻體系和井筒體等。其作用為：①在豎向，承受由水平體系傳來的全部荷載，并把它傳給基礎(chǔ)體系；②在水平方向，抵抗水平作用力如風(fēng)荷載、水平地震作用等，也把它們傳給基礎(chǔ)體系。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征29基礎(chǔ)體系一般由獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、交叉基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)以及樁、沉井組成。其作用為：

①把上述兩類分體系傳來的重力荷載全部傳給地基；②承受地面以上的上部結(jié)構(gòu)傳來的水平作用力，并把它們傳給地基；③限制整個結(jié)構(gòu)的沉降，避免不均勻沉降和結(jié)構(gòu)的滑移。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征302.3高層建筑結(jié)構(gòu)的傳力路線

高層建筑的豎向平面結(jié)構(gòu)和水平平面結(jié)構(gòu)都必須有明確的傳力路線。傳力路線的模式依結(jié)構(gòu)體系的類別和結(jié)構(gòu)布置而異。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征31（1）不同結(jié)構(gòu)體系中各種二維豎向平面結(jié)構(gòu)的傳力路線2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征32（2）當(dāng)立柱傾斜時與柱連接的橫梁（含樓板）橫向受拉或橫向受壓的情況

當(dāng)立柱傾斜時，所承受的重力荷載會使立柱受到水平推力，并使它產(chǎn)生側(cè)移。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征(a）立柱傾斜時的受力特點(diǎn)（有時產(chǎn)生水平荷載）33(b)底層柱間距有變化時的結(jié)構(gòu)布置

立柱做成Y形或V形樹枝狀，V形柱對于抵抗風(fēng)荷載和水平地震作用時有利，在不對稱荷載下會產(chǎn)生水平推力。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征342.4彎曲剛度指數(shù)（BRI）和剪切剛度指數(shù)（SRI）的概念

高層建筑結(jié)構(gòu)可以設(shè)想為一個從其自身地基上升起的懸臂構(gòu)件，承受著水平側(cè)向荷載和豎向重力荷載的作用，因此必須具有較強(qiáng)的抗彎性能和抗剪性能。美國結(jié)構(gòu)師塔拉納塔提出了用彎曲剛度指數(shù)（BRI）和剪切剛度指數(shù)（SRI）兩個指標(biāo)來評價結(jié)構(gòu)的效能。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征35彎曲剛度指數(shù)（BRI）

BRI指建筑物底層所有立柱截面圍繞自身為整體的重心軸旋轉(zhuǎn)，所得截面慣性矩的相對值（相對于底層柱網(wǎng)為4個角柱，結(jié)構(gòu)平面面積相等情況下，柱截面慣性矩的比值）。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征36平面內(nèi)立柱布置與彎曲剛度指數(shù)（BRI）（a）BRI=100（香港中國銀行）；(b)BRI=33（美國帝國大廈）；

(c)BRI=33（紐約世界貿(mào)易中心）；(d)BRI=33（西爾斯大廈）；

(e)BRI=33（紐約花旗銀行）；(f)BRI=56（紐約世界貿(mào)易中心；

(g)BRI=63（休斯敦的西南銀行）2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征37（2）剪切剛度指數(shù)（SRI）

SRI指建筑物中用以抵抗側(cè)向水平力的墻體、板塊或桁架的相對剪切剛度。指標(biāo)值越大，表示結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的效能越好。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征38

理想抗剪切體系為一片無洞口的墻體或板材（一般用鋼筋混凝土或砌體材料做成），具有最大的剪切剛度指數(shù)SRI=100（見下圖（a））。圖(b)為45度斜腹桿，SRI=60；圖(c)為斜腹桿和水平腹桿組合，斜腹桿傾角為45度，SRI=30。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征39SRI在30-60之間的豎向普通類型抗剪結(jié)構(gòu)見右圖。它們大體有兩類：一類為軸心受力撐系骨架，另一類為偏心受力撐系骨架，前者內(nèi)力為軸向力，后者利用桿件軸線的偏移，使它們產(chǎn)生彎曲和剪切，雖SRI值偏低但卻可以增加支撐的延性。2.高層建筑結(jié)構(gòu)受力特征403高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求主要包括下列五個方面：①強(qiáng)度問題，即進(jìn)行構(gòu)件截面承載力驗(yàn)算；②剛度問題，即進(jìn)行正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平位移驗(yàn)算；③穩(wěn)定問題，即進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗(yàn)算；④延性問題，即抗震結(jié)構(gòu)的延性要求；⑤經(jīng)驗(yàn)問題，即抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)要求。41

荷載效應(yīng):是指由荷載引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)，如內(nèi)力、變形和裂縫等。一般地，各種荷載出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上的概率不同，因此可以根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)和可靠度理論把各種荷載效應(yīng)按一定規(guī)律進(jìn)行組合，這就是荷載效應(yīng)組合。3.1荷載效應(yīng)組合3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求42

高層建筑受到水平荷載和垂直荷載的作用，為了獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到的最大內(nèi)力和位移，必須進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。按考慮地震作用與不考慮地震作用兩種情況分別進(jìn)行組合。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求43（1）持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)計(jì)狀況

，荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：rG——永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時，當(dāng)效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，取1.0；rQ——活載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.4；rW——風(fēng)載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)取1.4

Q、

W——活載組合值系數(shù)和風(fēng)載組合值系數(shù)3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求443高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求γL——考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的荷載調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)使用年限為50年時取1.0，設(shè)計(jì)使用年限為100年時取1.1。Sd——荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；SGK——永久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；SQk——面活荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Swk——風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；45荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用：A承載力計(jì)算時：

1）永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)γG：當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2，對由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，應(yīng)取1.0；

2）樓面活荷載的分項(xiàng)系數(shù)γQ:一般情況下應(yīng)取1.4；

3）風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)γw應(yīng)取1.4。其組合系數(shù)分為：高層建筑ψw=1.0，多層建筑取ψw=0.6.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求46B位移計(jì)算時，各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.0。

不利布置時，承載力公式至少可做出17種組合（不含恒、活載不分開的情況,設(shè)計(jì)使用年限50年），主要有：（恒、活載不分開）3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求47（2）有地震作用，荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：SGE—重力荷載代表值；

W—風(fēng)載的組合系數(shù)，一般取0，對60米以上的高層建筑取0.2。各分項(xiàng)系數(shù)按下列規(guī)定采用:1)分項(xiàng)系數(shù)按下頁表采用.當(dāng)重力荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)承載力有利時,rG不應(yīng)大于1.0；2)位移計(jì)算時,各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取為1.0。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求48有地震作用效應(yīng)組合時荷載和作用分項(xiàng)系數(shù)3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求所考慮的組合γGγEhγEvγw說明重力荷載及水平地震作用1.21.3——抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)均應(yīng)考慮重力荷載及豎向地震作用1.2—1.3—9度抗震設(shè)計(jì)時考慮；水平長懸臂和大跨度結(jié)構(gòu)7度（0.15g）、8度、9度抗震設(shè)計(jì)時考慮重力荷載、水平地震及豎向地震作用1.21.30.5—9度抗震設(shè)計(jì)時考慮；水平長懸臂和大跨度結(jié)構(gòu)7度（0.15g）、8度、9度抗震設(shè)計(jì)時考慮重力荷載、水平地震作用及風(fēng)荷載1.21.3—1.460m以上的高層建筑考慮重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用及風(fēng)荷載1.21.30.51.460m以上的高層建筑，9度抗震設(shè)計(jì)時考慮；水平長懸臂和大跨度結(jié)構(gòu)7度（0.15g）、8度、9度抗震設(shè)計(jì)時考慮1.20.51.31.4水平長懸臂和大跨度結(jié)構(gòu)7度（0.15g）、8度、9度抗震設(shè)計(jì)時考慮493.2承載能力的驗(yàn)算持久設(shè)計(jì)狀況、短暫設(shè)計(jì)狀況

：地震設(shè)計(jì)狀況

：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對安全等級為一級或設(shè)計(jì)使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1,對安全等級為二級或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0;γRE——構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù).3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求50構(gòu)件類別梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱剪力墻各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)受彎偏壓偏壓偏壓局部受壓受剪、偏拉受剪γRE0.750.750.800.851.00.850.85表3.2鋼筋混凝土構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE

：3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求51表3.3

型鋼混凝土構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE

表3.4

鋼構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求正截面承載力計(jì)算斜截面承載力計(jì)算型鋼混凝土梁型鋼混凝土柱及鋼管混凝土柱剪力墻支撐各類構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)0.750.800.850.800.85強(qiáng)度破壞（梁，柱，支撐，節(jié)點(diǎn)板件，螺栓，焊縫）屈曲穩(wěn)定（柱，支撐）0.750.8052（1）樓層層間水平位移限值限制高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移的目的:（1）保證主結(jié)構(gòu)基本處于彈性受力狀態(tài);

即避免混凝土墻或柱出現(xiàn)裂縫,梁等樓面構(gòu)件的裂縫數(shù)量、寬度和高度在規(guī)范限度內(nèi)（2）保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯損傷；控制層間變形的主要參數(shù)是層間位移角要求如下：3.3側(cè)向位移限值和舒適度要求

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求531）按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比不宜大于下表限值(高度不大于150米)：2）高度不小于250米的高層建筑，不宜大于1/500;3）高度在150到250米之間的高層建筑按上兩項(xiàng)值的線性插入取值。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)類型Δu/h限值框架1/550框架—剪力墻、框架—核心筒、板柱—剪力墻1/800筒中筒、剪力墻1/1000除框架結(jié)構(gòu)外的轉(zhuǎn)換層1/100054

如果結(jié)構(gòu)存在薄弱層，在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)薄弱部位將產(chǎn)生較大的彈塑性變形，會引起結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌，因此，下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：①7～9度時樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的框架結(jié)構(gòu)；②甲類建筑和9度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；③采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)；④房屋高度大于150m的結(jié)構(gòu)。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求55結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）層間彈塑性位移應(yīng)符合下式要求：[θp]——層間彈塑性位移角限值，可按表3.6采用；對框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)軸壓比小于0.40時，可提高10％；當(dāng)柱子全高的箍筋構(gòu)造采用比《高規(guī)》中框架柱箍筋最小含箍特征值大30％時，可提高20％，但累計(jì)不超過25％：3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求56表3.6層間彈塑性位移角限值結(jié)構(gòu)類型[θp]框架1/50框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、板柱、剪力墻結(jié)構(gòu)1/100剪力墻結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)1/120框支層1/1203高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求57（2）舒適度要求舒適度與風(fēng)振加速度兩者的關(guān)系如表3.7所示。表3.7舒適度與風(fēng)振加速度的關(guān)系不舒適的程度無感覺有感覺擾人十分?jǐn)_人不能忍受建筑物的加速度＜0.005g0.005g～0.015g0．015g～0.05g0.05g～0.15g＞0.15g3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求58《高規(guī)》規(guī)定，高度超過150m的高層建筑應(yīng)滿足舒適度要求，按10年一遇的風(fēng)荷載取值計(jì)算的順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度不能超過下表的限值：使用功能住宅、公寓0.15辦公、旅館0.253高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求59

樓蓋結(jié)構(gòu)也應(yīng)具有適宜的舒適度，樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動頻率不宜小于3Hz，豎向振動加速度峰值不應(yīng)超過下表的限值：表3.9樓蓋結(jié)構(gòu)豎向振動加速度限值峰值加速度限人員活動環(huán)境豎向自振頻率不大于2Hz豎向自振頻率不小于4Hz住宅、辦公0.070.05商場及室內(nèi)連廊0.220.15603.4重力二階效應(yīng)與結(jié)構(gòu)的抗傾覆驗(yàn)算（1）重力二階效應(yīng)的概念與剛重比所謂重力二階效應(yīng)是指：

1）由于構(gòu)件自身撓曲引起的附加重力效應(yīng)，即P-δ效應(yīng)，二階內(nèi)力與構(gòu)件撓曲形態(tài)有關(guān)，一般中部大，端部為零；

2）結(jié)構(gòu)在水平風(fēng)荷載或水平地震作用下產(chǎn)生側(cè)移變位后，重力荷載由于該側(cè)移而引起的附加效應(yīng)，即重力P-?效應(yīng)。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)主要是控制、驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在風(fēng)或地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的P-?效應(yīng)對結(jié)構(gòu)性能降低的影響以及由此可能引起的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求61P-?效應(yīng)的大小與結(jié)構(gòu)側(cè)移和重力荷載自身大小直接相關(guān)，而結(jié)構(gòu)側(cè)移又與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和水平作用大小密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)是否有足夠的側(cè)向剛度可由宏觀上的兩個指標(biāo)來判斷：一是結(jié)構(gòu)側(cè)移是否滿足《高規(guī)》的位移限制條件；二是結(jié)構(gòu)的樓層剪力與該層及其以上各層重力荷載代表值的比值（即樓層剪重比）是否滿足最小值規(guī)定。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求62對抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，樓層剪重比必須滿足下式的要求：VEKi——第i層對應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力；λ——水平地震剪力系數(shù)，不應(yīng)小于表3.9規(guī)定的值；對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)；Gj——第j層的重力荷載代表值；n——結(jié)構(gòu)計(jì)算總層數(shù)。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求63表3.9樓層最小地震剪力系數(shù)值λ3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求類別6度7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小3.5s的結(jié)構(gòu)0.0080.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.0060.012（0.018）0.024（0.036）0.04864

側(cè)向剛度與重力荷載的比值稱為結(jié)構(gòu)的剛重比，剛重比成為衡量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和重力二階效應(yīng)的指標(biāo)。對于剪力墻、框架—剪力墻和筒體等彎剪型結(jié)構(gòu)，以及對于框架等剪切型結(jié)構(gòu)，剛重比分別用ζ和ζi表示，即對于彎剪型結(jié)構(gòu)，剛重比ζ為常數(shù)，對于剪切型結(jié)構(gòu)，剛重比ζi隨樓層i變化。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求65（2）結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性要求

剛重比的最低要求就是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，稱為剛重比的下限條件，當(dāng)剛重比小于此下限時，重力P-?效應(yīng)急劇增加，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)；當(dāng)結(jié)構(gòu)剛重比增大，剛重比達(dá)到一定量值時，結(jié)構(gòu)側(cè)移變小，重力P-?效應(yīng)不明顯，計(jì)算上可以忽略不計(jì)，這是剛重比的上限條件，在剛重比的下限條件和上限條件之間，重力P-?效應(yīng)應(yīng)予以考慮。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求66

與整體失穩(wěn)臨界荷載對應(yīng)的彎剪型懸臂豎桿和剪切型框架結(jié)構(gòu)的剛重比ζ和ζi分別為

為了安全起見，《高規(guī)》取上述臨界剛重比的10倍作為剛重比下限條件，因此，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定：①剪力墻、框架—剪力墻和筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求：ζ≥1.4②框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求：ζi≥10

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求67《高規(guī)》取剛重比的上限條件為下限條件的2倍，即：在水平力作用下，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)滿足下列規(guī)定時，可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。①剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)：

ζ≥2.7②框架結(jié)構(gòu)：

ζi≥203高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求68

當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛重比在《高規(guī)》規(guī)定的剛重比下限條件和上限條件之間時，重力P-?效應(yīng)應(yīng)予以考慮?？紤]重力P-?效應(yīng)的兩種方法：

A按簡化的彈性有限元方法近似考慮：

1）根據(jù)樓層重力和樓層在水平力作用下產(chǎn)生的層間位移，計(jì)算出考慮P-?效應(yīng)的等效荷載向量，結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度不折減，利用結(jié)構(gòu)分析的有限元方法求解其影響；

2）對結(jié)構(gòu)的線彈性剛度進(jìn)行折減，將梁、柱、剪力墻的彈性抗彎剛度分別乘以折減系數(shù)0.4、0.6、0.45，然后直接計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，截面設(shè)計(jì)時不再考慮受壓構(gòu)件的偏心距增大系數(shù)η。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求69B對未考慮重力P-?效應(yīng)的構(gòu)件內(nèi)力乘以增大系數(shù)：

1）偏壓構(gòu)件的偏心距增大系數(shù)η；通過偏心距增大系數(shù)與柱計(jì)算長度相結(jié)合來近似估計(jì)重力二階效應(yīng)的影響；（對破壞形態(tài)接近彈性失穩(wěn)的細(xì)長柱誤差較大）

2）樓層內(nèi)力和位移增大系數(shù)?！陡咭?guī)》給出結(jié)構(gòu)位移增大系數(shù)F1、F1i和內(nèi)力增大系數(shù)F2、F2i可分別按下列規(guī)定近似計(jì)算：3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求70①剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)：②框架結(jié)構(gòu)：在這種情況下，內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù)后再參加內(nèi)力組合，結(jié)構(gòu)的位移乘以增大系數(shù)后仍應(yīng)滿足《高規(guī)》關(guān)于樓層水平位移限值的要求。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求71(3)抗傾覆驗(yàn)算MS——穩(wěn)定力矩,計(jì)算時,恒載取90%,樓面活荷載取50%;M0——傾覆力矩,按風(fēng)荷載或地震作用計(jì)算其設(shè)計(jì)值.要求抗傾覆力與矩傾覆力矩滿足下列要求：

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；對高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面零應(yīng)力區(qū)面積不超過基底面積的15%時，一般都不可能出現(xiàn)傾覆問題，因此通常不需要進(jìn)行特殊的抗傾覆驗(yàn)算。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求72（1）構(gòu)件的延性3.5高層建筑結(jié)構(gòu)的延性要求和抗震等級

延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后,具有承載能力不降低或基本不降低、但有足夠塑性變形能力的一種性能。一般用延性比表示延性。將構(gòu)件破壞時的變形

v與屈服時的變形

y的比值定義為延性

。

一般要求>3才能保證構(gòu)件有良好的抗震性能。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求73

在E1=E2=E3

的條件下，有P1＞P2＞P3，相應(yīng)Δ1<Δ2<Δ3。因此可以利用構(gòu)件的變形能力來降低設(shè)計(jì)內(nèi)力。圖3.5構(gòu)件的變形能力圖3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求74

構(gòu)件的延性主要依靠合理的截面尺寸，適宜的配筋和充分的構(gòu)造措施來保證。保證“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)弱桿”、“強(qiáng)壓弱拉”。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求75（2）結(jié)構(gòu)整體的抗震性能結(jié)構(gòu)整體的抗震性能取決于：3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求76多道抗震設(shè)防含義：一是指一個抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件將各分體系聯(lián)系起來協(xié)同工作；二是指抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和消耗大量的地震能量，一旦遭受破壞也易于修復(fù)。（利用次要構(gòu)件的耗能來保護(hù)主要承重構(gòu)件）。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求77按保證強(qiáng)度和保證延性兩種方法設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮的因素：3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求78請思考：圖中的兩座建筑在經(jīng)歷不同周期特點(diǎn)的地震作用下，哪座建筑更易破壞？(3)結(jié)構(gòu)的剛度選擇鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求793高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求80（4）抗震等級

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，除了計(jì)算要求外，還有一定的構(gòu)造要求，以考慮計(jì)算模型、計(jì)算方法以及一些與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致的誤差。

構(gòu)造要求包括非抗震的和抗震的要求，結(jié)構(gòu)的抗震等級根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度確定.A、B級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級見表3.12和表3.13。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求81表3.12A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)類型烈度6度7度8度9度框架結(jié)構(gòu)三二一——框架-剪力墻結(jié)構(gòu)高度（m）≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一剪力墻三二一一剪力墻結(jié)構(gòu)高度（m）≤80＞80≤80＞80≤80＞80≤60剪力墻四三三二二一一部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)非底部加強(qiáng)部位剪力墻四三三二二————底部加強(qiáng)部位剪力墻三二二一一框支框架二二一一筒體結(jié)構(gòu)框架-核心筒框架三二一一核心筒二二一一筒中筒內(nèi)筒三二一一外筒板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)高度（m）≤35＞35≤35＞35≤35＞35板柱的柱三二二二一一——剪力墻二二二一二一82表3.13B級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級結(jié)構(gòu)類型烈度6度7度8度框架-剪力墻框架二一一剪力墻二一特一剪力墻剪力墻二一一部分框支剪力墻非底部加強(qiáng)部位剪力墻二一一底部加強(qiáng)部位剪力墻一一特一框支框架一特一特一框架-核心筒框架二一一筒體二一特一筒中筒外筒二一特一內(nèi)筒二一特一83（5）結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

建筑工程應(yīng)分為以下四個抗震設(shè)防類別：①特殊設(shè)防類：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑。簡稱甲類。②重點(diǎn)設(shè)防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。簡稱乙類。③標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：指大量的除①、②、④以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑。簡稱丙類。④適度設(shè)防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑。簡稱丁類。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求84

建筑工程根據(jù)使用功能的重要性分為甲、乙、丙、丁四類，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)見表3.14.表3.14建筑工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求建筑類別示例抗震設(shè)計(jì)地震作用抗震構(gòu)造甲重大工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑按高于本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施。但抗震烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；同時，按批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定6、7、8度按高1度的要求確定9度比9度更高的要求乙地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑按高于本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；但抗震烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時，應(yīng)按本地區(qū)設(shè)防烈度確定其地震作用6、7、8度按高1度的要求確定9度比9度更高的要求丙除甲、乙、丁以外的一般建筑本地區(qū)設(shè)防烈度的要求按本地區(qū)設(shè)防烈度的要求確定丁抗震次要建筑按本地區(qū)設(shè)防烈度的要求7、8、9度允許比本地區(qū)設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施6度不應(yīng)降低85(6)抗震設(shè)計(jì)基本原則1）設(shè)防目標(biāo)：小震不壞，中震可修，大震不倒。2）三水準(zhǔn)設(shè)防要求下的地震系數(shù)最大值與設(shè)計(jì)要求見表3.15

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求烈度水準(zhǔn)規(guī)范術(shù)語頻度設(shè)防烈度說明6度7度8度9度小震多遇地震50年一遇0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32進(jìn)行內(nèi)力位移計(jì)算和截面設(shè)計(jì)中震設(shè)防地震500年一遇0.120.23(0.34)0.45(0.68)0.90采取構(gòu)造措施大震罕遇地震2000年一遇0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40采取構(gòu)造措施，薄弱層防倒塌驗(yàn)算表3.15三水準(zhǔn)設(shè)防要求下的地震系數(shù)最大值與設(shè)計(jì)要求863）兩階段設(shè)計(jì)方法的實(shí)施步驟：第一階段設(shè)計(jì):

按照第一水準(zhǔn)（多遇地震）的地震動參數(shù)進(jìn)行地震作用計(jì)算、結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算，按規(guī)范進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，然后采用相應(yīng)的構(gòu)造措施，達(dá)到“小震不壞，中震可修”的要求。第二階段設(shè)計(jì):

對特別重要的建筑和地震時容易倒塌的結(jié)構(gòu)，除進(jìn)行第一階段的設(shè)計(jì)外，還要進(jìn)行薄弱層部位的彈塑性變形驗(yàn)算和采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的要求。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求87(7)結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)原則和方法

20世紀(jì)90年代，美國學(xué)者提出了基于性態(tài)的抗震設(shè)計(jì)思想（performance-basedseismicdesign,PBSD)。新的抗震設(shè)計(jì)理論針對不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能要求，綜合考慮和應(yīng)用設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造措施和減震裝置來保障結(jié)構(gòu)及其所在系統(tǒng)的抗震可靠度。3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求882010版的《高規(guī)》中，明確提出了結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求。結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)綜合考慮抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、建造費(fèi)用、震后損失和修復(fù)難易程度等各項(xiàng)因素分為A、B、C、D四個等級（表3.16)3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求89表3.16結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)

性能目標(biāo)性能水準(zhǔn)地震水準(zhǔn)ABCD多遇地震1111設(shè)防烈度地震1234預(yù)估的罕遇地震234590

結(jié)構(gòu)抗震性能分為1、2、3、4、5五個水準(zhǔn)（表3.17），每個性能目標(biāo)均與一組在指定地震地面運(yùn)動下的結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)相對應(yīng)。表3.17各性能水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)預(yù)期的震后性能狀況結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)宏觀損壞程度損壞部位繼續(xù)使用的可能性關(guān)鍵構(gòu)件普通豎向構(gòu)件耗能構(gòu)件1完好、無損壞無損壞無損壞無損壞不需要修理即可繼續(xù)使用2基本完好、輕微損壞無損壞無損壞輕微損壞稍加修理即可繼續(xù)使用3輕度損壞輕微損壞輕微損壞輕度損壞、部分中度損壞一般修理后可繼續(xù)使用4中度損壞輕度損壞部分構(gòu)件中度損壞中度損壞、部分比較嚴(yán)重?fù)p壞修復(fù)或加固后可繼續(xù)使用5比較嚴(yán)重?fù)p壞中度損壞部分構(gòu)件比較嚴(yán)重?fù)p壞比較嚴(yán)重?fù)p壞需排險后大修91不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法如下：（1）第1性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足彈性設(shè)計(jì)的要求。在設(shè)防烈度地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：——水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力，不需考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；

——豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力，不需考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；（3.25）

92（2）第2性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.25）的規(guī)定；

耗能構(gòu)件的受剪承載力宜符合式（3.25）的規(guī)定。其正面承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：（3.26）

式中：Rk——截面承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。93（3）第3性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析。在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件的正截面承載力應(yīng)符合式（3.26）的規(guī)定。水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力尚應(yīng)滿足式(3.27)的規(guī)定，其受剪承載力宜符合式（3.25）的規(guī)定；

（3.27）

94

部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但其受剪承載力應(yīng)符合式（3.26）的規(guī)定。在預(yù)估的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)滿足式（3.12）的規(guī)定。（3.12）95（4）第4性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析

在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合式（3.26）的規(guī)定;

水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力尚應(yīng)滿足式（3.27）的規(guī)定；部分豎向構(gòu)件以及大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式（3.28）的規(guī)定，鋼-混凝土組合剪力墻的受剪截面應(yīng)符合式（3.29）的規(guī)定。（3.28）

（3.29）

96

在預(yù)估的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)滿足式（3.12）的規(guī)定。（3.12）97（5）第5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析。

在預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.26）的規(guī)定。較多的豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但同一樓層的豎向構(gòu)件不宜全部屈服；豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式（3.28）或（3.29）的規(guī)定；允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生比較嚴(yán)重的破壞；結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)滿足式（3.12）的規(guī)定。984高層建筑結(jié)構(gòu)分析4.1結(jié)構(gòu)分析原則①結(jié)構(gòu)整體及各部分必須滿足力學(xué)平衡條件;②在不同程度上符合變形協(xié)調(diào)條件，包括節(jié)點(diǎn)和邊界的約束條件；

③采用合理的材料和構(gòu)件單元的應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。991）彈性分析方法

彈性分析方法是最基本和最成熟的結(jié)構(gòu)分析方法，也是其他分析方法的基礎(chǔ)和特例。混凝土結(jié)構(gòu)彈性分析可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)或彈性力學(xué)等分析方法。彈性分析方法適用于混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)分析。按此方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，其承載力一般偏于安全。

4.2結(jié)構(gòu)分析方法

4高層建筑結(jié)構(gòu)分析1002）塑性內(nèi)力重分布分析方法

該法可用于超靜定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如房屋建筑中的鋼筋混凝土連續(xù)梁和連續(xù)單向板。重力荷載作用下的框架、框架-剪力墻中的現(xiàn)澆梁以及雙向板等，經(jīng)彈性分析求得內(nèi)力后，可對支座或節(jié)點(diǎn)彎矩進(jìn)行適度調(diào)幅，并確定相應(yīng)的跨中彎矩。按考慮塑性內(nèi)力重分布分析方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，尚應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)要求且采取有效的構(gòu)造措施。4高層建筑結(jié)構(gòu)分析101

直接承受動力載荷的構(gòu)件，以及要求不出現(xiàn)裂縫或處于侵蝕環(huán)境（三a、三b類環(huán)境）情況下的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用考慮塑性內(nèi)力重分布分析方法。對屬于協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，受相鄰構(gòu)件約束的支撐梁的扭矩宜考慮內(nèi)力重分布的影響?？紤]內(nèi)力重分布后的支承梁，應(yīng)按彎剪扭構(gòu)件進(jìn)行承載力計(jì)算。（注：當(dāng)有充分依據(jù)時，也可采用其他設(shè)計(jì)方法）?？紤]塑性內(nèi)力重分布方法具有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛力，節(jié)約材料，簡化設(shè)計(jì)和方便施工等優(yōu)點(diǎn)，但抗彎能力調(diào)低部位的變形和裂縫可能相應(yīng)增大1023）彈塑性分析方法

彈塑性分析方法以鋼筋混凝土的實(shí)際力學(xué)性能為依據(jù)，引入相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系后，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力全過程分析，而且可以較好地解決各種體形和受力復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析問題。該法主要用于對重要或受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體或局部驗(yàn)算以及罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)分析，可根據(jù)實(shí)際情況采用靜力或動力分析方法。4高層建筑結(jié)構(gòu)分析1034）塑性極限分析方法

塑性極限分析方法又稱塑性分析方法或極限平衡法。對不承受多次重復(fù)荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)有足夠的塑性變形能力時，可采用塑性極限理論的分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算，同時應(yīng)滿足正常使用要求。承受均布荷載的周邊支承的雙向矩形板，可采用塑性鉸線法或條帶法等塑性極限分析方法進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的分析與設(shè)計(jì)。4高層建筑結(jié)構(gòu)分析1045）試驗(yàn)分析方法該法適用于體形復(fù)雜和受力狀態(tài)復(fù)雜，又無恰當(dāng)?shù)暮喕治龇椒ǖ幕炷两Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件。例如剪力墻及其孔洞周圍，框架和桁架的主要節(jié)點(diǎn)，構(gòu)件的疲勞，受力狀態(tài)復(fù)雜的水壩等。4高層建筑結(jié)構(gòu)分析105剪力墻受荷試驗(yàn)4高層建筑結(jié)構(gòu)分析106各種方法的選用原則：根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)件布置和受力特點(diǎn)選擇。4高層建筑結(jié)構(gòu)分析1075結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求5.1高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算基本原則與假定（1）彈性變形假定

我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移，采用彈塑性方法進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，即不考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的彈塑性和開裂對內(nèi)力分布的影響。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)也采用彈性分析方法進(jìn)行計(jì)算，只在部分情況下考慮彈塑性性能影響。108

非抗震設(shè)計(jì)時，在豎向荷載和風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)保持正常使用狀態(tài)，結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段；抗震設(shè)計(jì)時，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析，此時可假定結(jié)構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀況，內(nèi)力和變形可采用線性靜力或線性動力方法進(jìn)行分析。

框架梁、連梁等構(gòu)件可考慮局部塑性變形引起的內(nèi)力重分布，對內(nèi)力適當(dāng)予以調(diào)整。5結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求109（2）剛性樓板假定A樓蓋和屋蓋剛度

1）高層建筑的樓、屋面為現(xiàn)澆或有現(xiàn)澆面層的預(yù)制裝配整體式樓板，可視其為水平放置的深梁，近似認(rèn)為樓板在其自身平面內(nèi)為無限剛性；

2）對于樓板有效寬度較窄的環(huán)形樓面,或其他有大開洞樓面、有狹長外伸段樓面、局部變窄產(chǎn)生薄弱連接的樓面、連體結(jié)構(gòu)的狹長連接體樓面等場合，考慮樓板的實(shí)際剛度時可采用將樓板等效為彎剪水平梁的簡化方法，也可采用有限元法進(jìn)行計(jì)算。5結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求1103）當(dāng)需要考慮樓板面內(nèi)變形而計(jì)算中采用樓板面內(nèi)剛性無限的假定時，應(yīng)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，對樓板削弱部位的抗側(cè)剛度相對較小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，適當(dāng)增大其計(jì)算內(nèi)力，加強(qiáng)配筋和構(gòu)造措施；

4）對無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，因樓板比較厚，其面外剛度在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時不能忽略，近似計(jì)算時，可將樓板的面外剛度以等代框架梁的方法加以考慮。5結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求111B地下室頂板剛度地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時，應(yīng)滿足：

1）地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍；

2）地下室樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，地下室頂板應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)；

3）地下室頂板厚度不宜小于180mm，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。5結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求112（3）平面結(jié)構(gòu)假定

采用簡化方法或手算方法計(jì)算荷載與作用效應(yīng)時，允許將多高層建筑結(jié)構(gòu)劃分為若干個平面結(jié)構(gòu)，考慮它們空間協(xié)同工作來進(jìn)行計(jì)算。在正交布置的情況下，可以認(rèn)為每一個方向的水平力只由本方向的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，其垂直于荷載方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在計(jì)算中不考慮。當(dāng)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與主軸斜交時，在簡化計(jì)算中可將柱和剪力墻的剛度轉(zhuǎn)換到主軸方向再進(jìn)行。5結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定、計(jì)算簡圖和計(jì)算要求113(4)水平力按位移協(xié)調(diào)的原則分配

在不考慮結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時，由于樓板在平面內(nèi)的剛度可視為無窮大，所以在同一樓層上