高層建筑結(jié)構(gòu)的基本假定與荷載效應(yīng)組合.ppt

1,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,主 講 人： 謝 孝 副教授 后勤工程學院建筑工程系 結(jié)構(gòu)教研室 電話:68598194 移動CHAPTER Four,2,高層建筑結(jié)構(gòu)計算的基本假定 與荷載效應(yīng)組合,CHAPTER Four,1. 高層建筑結(jié)構(gòu)計算的基本假定,2. 荷載效應(yīng)組合,3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,3,一、彈性工作狀態(tài)的假定 二、平面結(jié)構(gòu)假定 三、剛性樓板假定 四、水平荷載作用方向,4.1高層建筑結(jié)構(gòu)計算的基本假定,4,一、彈性工作狀態(tài)的假定,1、非抗震設(shè)計時（豎向和風） 2、抗震設(shè)計，多遇地震計算,2019/7/17,5,內(nèi)力與位移計算的一般原則,可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力,平面外的剛度很小，可忽略，,在自身平面內(nèi)的剛度很大,平面外剛度很小，可以忽略,6,1、平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)假定,一片框架或簡力墻在自身平面內(nèi)剛度很大， 可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力； 而在平面外的剛度很小，可忽略， 即垂直該平面的方向不能抵抗側(cè)向力 整個結(jié)構(gòu)可分不同方向的平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，共同抵抗結(jié)構(gòu)承受的水平荷載,7,2、剛性樓板假定,水平放置的樓板，在自身平面內(nèi)的剛度很大，可以視為剛度無限大； 平面外剛度很小，可以忽略 剛性樓板將各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)連接在一起共同承受水平荷載,8,水平荷載的分配,高層建筑結(jié)構(gòu)分析解決問題： （1）總水平荷載在各片平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的分配 按剛度和變形分配 （2）計算每片平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)分到的水平作用下 的內(nèi)力和位移,2019/7/17,9,4.2 荷載效應(yīng)組合,荷載效應(yīng) 指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在某種荷載作用下的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。 荷載效應(yīng)組合 指在所有可能同時出現(xiàn)的諸荷載組合下，確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的效應(yīng)。其中最不利組合是指所有可能產(chǎn)生的荷載組合中，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生總效應(yīng)為最不利的一組,滿足：承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài),2019/7/17,10,荷載效應(yīng)組合,一、無地震作用效應(yīng)組合時：,樓面活荷載組合值系數(shù)、風荷載組合值系數(shù) 永久荷載效應(yīng)起控制作用時分別取值： 0.7、0.0 可變荷載效應(yīng)起控制作用時分別取值： 1.0 和 0.6 或 0.7 和 1.0 對書庫、檔案庫、儲藏室、通風機房、電梯機房 ，樓面活荷載組合系數(shù)取0.9,2019/7/17,11,荷載分項系數(shù)的取值： 承載力計算 (1) 永久荷載分項系數(shù)： 對結(jié)構(gòu)不利： 可變荷載效應(yīng)控制的組合： 1.2 永久荷載效應(yīng)控制的組合： 1.35 對結(jié)構(gòu)有利： 1.0 (2) 樓面活荷載分項系數(shù) 1.4 (3) 風荷載分項系數(shù) 1.4 位移計算 以上各分項系數(shù)取值為1.0,荷載效應(yīng)組合,2019/7/17,12,（恒荷載起控制，無風） （活荷載起控制，有風） （風荷載起控制，有風）,荷載效應(yīng)組合,2019/7/17,13,二、有地震作用效應(yīng)組合時,風荷載的組合值系數(shù)0.2,荷載分項系數(shù)的取值 （位移計算取1.0）,荷載效應(yīng)組合,14,4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,承載能力的驗算,側(cè)向(水平）位移限制和舒適度要求,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算,結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級,2019/7/17,15,1) 承載能力的驗算 不考慮地震作用組合： 考慮地震作用組合： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，分別取1.1、1.0、0.9 承載力抗震調(diào)整系數(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,2019/7/17,16,2) 側(cè)向(水平）位移限制和舒適度要求 彈性方法計算： 彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比 ue h 多遇地震作用標準值產(chǎn)生的層間側(cè)移,舒適度的驗算： 高度超過150m，結(jié)構(gòu)頂點最大加速度值滿足：,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,2019/7/17,17,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,3) 彈塑性方法計算（罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算） （1）什么情況下要驗算 （a）79度設(shè)防、樓層屈服系數(shù) 0.5的框架結(jié)構(gòu) （b）79度設(shè)防、高度較大且沿高度的剛度和質(zhì)量分布很不均勻的高層建筑 （c）特別重要的建筑（甲類建筑） （2）薄弱層的位置 （a）樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層 （b）樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取屈服系數(shù)最小的樓層及相對較小的樓層，一般不超過23處,2019/7/17,18,4) 屈服強度系數(shù)： 按構(gòu)件實際配筋和材料標準強度計算的樓層受剪承載力 和罕遇大震作用（標準值）下由彈性計算得到的樓層剪力之比。,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,2019/7/17,19,結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）彈塑性層間位移要求：,式中 h薄弱層層高 大震下薄弱層層間彈塑性位移 大震下薄弱層的層間彈性位移 彈塑性位移增大系數(shù)。當薄弱層y不小于相鄰層平均的80時，按照表219采用，當薄弱層y小于相鄰層平均y的50時，取表中數(shù)值的1.5倍，其余情況可用內(nèi)插法 說明：薄弱層彈塑性側(cè)移驗算應(yīng)在截面設(shè)計完成之后進行,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,20,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算指水平荷載作用下的穩(wěn)定問題 P41 抗傾覆驗算： Ms/Mo1.0,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,5) 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算和抗傾覆驗算,2019/7/17,21,6) 結(jié)構(gòu)的延性和抗震等級,延性：結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力(力位移曲線包圍的面積，主要反應(yīng)塑性變形能力) 延性比：構(gòu)件破壞時的變形與屈服時的變形的比值,抗震等級：由結(jié)構(gòu)類型、設(shè)防烈度、建筑高度等因素確定,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,22,根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度區(qū)分為不同的抗震等級，采用相應(yīng)的計算和構(gòu)造措施，抗震等級的高低，體現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)抗震性能要求的嚴格程度。 抗震等級分：特一級、一級、二級、三級、四級。,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,抗震等級:,23,決定抗震構(gòu)造措施等級時應(yīng)考慮的烈度,乙類超高建筑,按特一級 考慮抗震措施 甲類建筑, 采取更有效的抗震措施,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,24,A級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,25,B級高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,26,7) 罕遇地震作用下的變形驗算,下列結(jié)構(gòu) 應(yīng) 進行彈塑性變形驗算： 1）8度、類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架； 2) 79度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)； 3) 高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)； 4) 甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)； 5) 采用隔震和消能減震設(shè)計的結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,27,罕遇地震作用下的變形驗算,下列結(jié)構(gòu) 宜 進行彈塑性變形驗算： 1）高度屬于應(yīng)采用時程分析方法范圍并且屬于豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu); 2) 7度、類場地和8度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu); 3) 板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房； 4) 高度不大于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,28,結(jié)構(gòu)設(shè)計要求小結(jié),1 強度問題構(gòu)件截面承載力驗算 2 剛度問題正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平 位移驗算 3 穩(wěn)定問題結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗算 4 延性問題抗震結(jié)構(gòu)的延性要求 5 經(jīng)驗問題抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計要求,2019/7/17,29,計算圖