高層建筑結構設計要點昆明理工大學

第4章設計要求

強度問題—構件截面承載力驗算剛度問題—正常使用條件下結構水平位移驗算和風振舒適度驗算延性和耗能問題—抗震結構的延性和耗能要求穩(wěn)定問題—結構穩(wěn)定與抗傾覆驗算高層建筑結構設計要點

建筑形體包括建筑的平面形狀和立面、豎向剖面的變化；結構布置包括結構構件的平面布置和豎向布置。結構的規(guī)則性對結構的抗震能力有決定性的作用。4.1建筑形體及結構布置的規(guī)則性

1972年尼加拉瓜的馬拉瓜市發(fā)生地震，6.5級，烈度約為8度地震震害及抗震概念設計馬那瓜中央銀行大廈馬那瓜美洲銀行大廈十五層高的中央銀行大廈，18層高的美洲銀行大廈，震害截然不同。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。地震震害及抗震概念設計平面不規(guī)則4個樓梯間偏置塔樓西端，導致了西端剛度小，東端剛度大。中央銀行大廈地震震害及抗震概念設計平面不規(guī)則平面剛度分布不均導致嚴重的扭轉效應中央銀行大廈地震震害及抗震概念設計美洲銀行結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括4個L形的筒體，對稱的由連梁連接起來。地震震害及抗震概念設計美洲銀行對稱的結構布置及相對剛強的聯(lián)肢墻，有效地限制了側向位移，并防止了明顯的扭轉效應；地震震害及抗震概念設計美洲銀行連梁剪切破壞是主要震害：

當連梁剪切破壞后，結構體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側向剛度，位移量得到控制。連梁的開裂耗散了能量，降低了地震作用。地震震害及抗震概念設計

美國加州奧立弗醫(yī)療中心主樓

豎向布置不合理：底層薄弱地震震害及抗震概念設計

1971年美國圣費南多地震中，該建筑破壞嚴重，首層非彈性殘余位移達600mm。地震后該建筑拆除。地震震害及抗震概念設計

首層側向剛度小，承載力低，成為軟弱層和薄弱層，地震時塑性變形集中，以致嚴重破壞地震震害及抗震概念設計

豎向布置不合理：頂部薄弱、鞭梢效應天津南開大學主樓，1976年唐山地震破壞地震震害及抗震概念設計

結構的規(guī)則性對結構的抗震能力有決定性的作用。地震震害及抗震概念設計結構結構的抗震計算設計：結構的分析計算、構件的設計計算結構的材料性能，質量、剛度的實際分布不確定，即結構的動力特性無法精確描述地震動地震反應及作用效應地震動的不確定和不可預知計算的簡化導致與真實反應的誤差地震震害及抗震概念設計抗震概念設計：

基于震害經驗和工程抗震基本理論建立的抗震基本原則和思想。強調從工程設計一開始就把握好“場地條件、房屋體型、結構體系、剛度分布、構件延性”等幾個主要方面，控制地震能量的輸入，從根本上消除結構中的抗震薄弱環(huán)節(jié)。

再結合必要的計算（計算設計）和構造措施（構造設計），就有可能設計出具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度的結構。地震震害及抗震概念設計

抗震概念設計的基本原則采用規(guī)則建筑，不應采用嚴重不規(guī)則的建筑。建筑形體：平面對稱、立面簡單結構布置（抗側力構件的布置）：

平面質量、剛度分布對稱、均勻豎向質量、剛度、承載力下大上小，均勻變化地震震害及抗震概念設計

抗震概念設計的基本原則具有明確的計算簡圖，具有合理的、不間斷的傳力路線。地震震害及抗震概念設計抗震是概念替設計桐的基僚本原躍則具備足夠砌大的濤剛度糞和承數(shù)載力，良好為的彈墊塑性甘變形僚能力禾和消誘耗地值震能腳量的塌能力，且剛度沸、承尤載力漆與延瀉性之間李需匹配。地震角震害栗及抗侍震概唯念設野計具有孩整體翻牢固夏性和室盡量抹多的狐冗余沃度，超驕靜定甜次數(shù)顧越多拋越好父，使儀其具伸備部卡分構寬件屈偷服或頓破壞蔥后，爺結構魚具備酬內力淹重分聞布的切功能咸，避惡免因虧部分右結構它或構博件破忙壞而質導致膽整個詳結構燈倒塌沃。牢固雨連接昌或徹茂底分魯離抗震夸概念威設計敵的基鋸本原現(xiàn)則地震湊震害余及抗駛震概跟念設奶計設置掌多道想抗震妙防線?？拐鹩聘拍钭钤O計勇的基劑本原敗則（1）一君抗震鋸結構薪體系壓，應鳴有若銅干個魄延性神較好康的分鳳體系套組成倉，并潛由延風性較贏好的叛結構猜構件坊連接貼起來齡協(xié)同磁工作婚。框－斗墻、賣框－思撐體艦系、欄框—筒、豪筒中狠筒結英構第一扮道防熔線的設破壞斥不能敵對結南構的巷豎向導承載氧力有限很大舊的影航響，最后皺一道深防線抱要能叨提供我一定沖的強淋度和嘩大變撕形的撤可能。地震異震害襪及抗墾震概窄念設掌計設置妨多道釀抗震選防線?？拐鹳Y概念千設計議的基患本原熟則（2）抗禿震結梳構體瘡系應抽有最漠大可壓能數(shù)爪量的細內部掃、外單部贅忘余度仆，有啊意識盡地建液立一妖系列窗分布辟的屈揮服區(qū)瞞，以袋使結詢構能職夠吸廊收和概耗散耳大量攜的地讀震能肆量，義一旦挪破壞予也易稈于修西復地震被震害土及抗羨震概城念設異計利用另贅余打桿件切增多鼓抗震抗防線一方皆面利真用贅熄余桿遇件的桃屈服默和變毀形，緩來耗散李地震狗能量；另一虎方面油利用殘贅余粗桿件家的破屆壞和禿退出故，使嘴整個尾結構連從一國種穩(wěn)婚定體峽系過牙渡到濁另一睡種穩(wěn)躺定體藥系，堂實現(xiàn)周期瘡的變效化，以避免地震摧動持妨續(xù)作紅用引趨起的共振柴效應。地震強震害廚及抗螺震概姨念設統(tǒng)計建筑尋平面燙形狀對抗乞風有陶利的建巾筑平筐面形季狀：凸平彩面—圓形墾、正麻多邊所形、沒橢圓棚形等抽。對抗瘋風不狗利的建某筑平疼面形鳥狀：有較杜多凹踐凸的掩復雜龍形狀浙平面—V形、Y形、H形等可。建筑車平面?zhèn)群徒Y楊構平馳面布宰置對抗派震有起利的平貴面形鄰狀：簡單綱，規(guī)秤則，沙對稱樂。建筑隔平面謠形狀建筑趙平面續(xù)和結孝構平擱面布埋置對抗剖震不餡利的平浸面形筑狀：長寬今比過翼大，摸過于句狹長老，突捉出部貌分的黎長度勒過大掠、寬遞度過待小，假角部表重疊犬，細鍵腰形刑。建筑畜平面貢形狀建筑秋平面幕和結伐構平看面布蠶置設防烈度L/B

l/Bmax

l/b

6度,7度≤6.0≤0.35≤2.08度,9度≤5.0≤0.3≤1.5建筑鋸平面謎和結踏構平協(xié)面布栗置長度能過長可能除引起兩端因地震臉波輸淺入相洋位差灶，引起不規(guī)訂則震砌動建筑臘平面妄和結趴構平劣面布譽置平面癥突出救部分令的長旗度l不宜鵲過大巷，寬禍度b不宜心過小建筑鮮平面饞和結皮構平屋面布克置設防烈度L/B

l/Bmax

l/b

6度,7度≤6.0≤0.35≤2.08度,9度≤5.0≤0.3≤1.5建筑呼平面防和結刊構平迷面布追置較長灑的突攤出部臣分，澇凹角御處應服力集扶中，芹容易寺發(fā)生收震害建筑臣平面黃和結孫構平舞面布欄置角部場重疊和細腰磚形在重伴疊部國分和行細腰至部分平面屋變窄，形局成薄弱趴部位，凹起角應力返集中引起樓板胃開裂細腰常形建筑靜平面滑和結星構平烤面布盆置結構粘構件穿的平辜面布籠置原則屑：減厭小扭培轉，安增大唱抗扭經剛度。承載爪力、匯剛度亂、質徑量分保布對幅稱、茶均勻粒，使壇剛度頸中心慨和質纖量中他心盡惕可能糕重合—減小至扭轉猶；墻（非筒）逼布置—增大俯抗扭乘剛度略。建筑懶平面厲和結稍構平許面布賭置建筑唯立面到形狀對抗脹震有造利的建他筑立月面形楊狀：規(guī)則朝、均共勻，拔從上秋到下發(fā)外形并不變探或變躍化不隨大，醋沒有態(tài)過大肅的內溉收或栽外挑。建筑社立面頃和結凡構沿兇高度側布置內收考：H1/H匹>0些.2，B1≮0.艇75股B外挑辱：B1≯1.率1B，a≯4m建筑我立面姜和結替構沿其高度族布置對抗爹震不滴利的敘建筑信立面（a）高團寬比隊大(b華)高位鬼懸挑（c）上姐部收洽進（e）大購底盤億多塔表樓連龜體（d）連果體建筑謙立面遣和結并構沿紗高度控布置立面禍形狀壓的突誰然變貝化，會引起質量托和抗豬側移攀剛度突變，地冰震時容易應力個集中（質株量大質、剛拔度大爭）或塑性糧變形導集中（剛戶度小咱）而美加重抄破壞秒。建筑罩立面搬形狀建筑餓立面勢和結曠構沿跟高度席布置結構炕沿高拿度布銳置連續(xù)表、均鑄勻，掀使結踢構的圣側向吃剛度錄和承旋載力墳上下桿相同梳，或春下大堆上小鏡，自羞下而疲上連予續(xù)、套逐漸畫減小袋，避耐免有都剛度拐或承嫩載力躲突然鑄變小畜的樓華層，羨避免呈造成贊薄弱曲層或假柔軟非層。建筑饒立面具和結預構沿希高度測布置對抗株震不頃利的吃結構釋沿高野度布殿置（a）傳姨力路煩徑中給斷(b雨)錯層(c首)設置輸加強郵層(d寬)連廊自兩端炸固接建筑率立面巾和結檢構沿皂高度鉤布置《抗震傍規(guī)范規(guī)定底了三南種平面耕不規(guī)轉則類悟型1）扭轉戶不規(guī)收則：樓漏層的占最大洲彈性仇水平欺位移緞（或引層間深位移黎）大邀于該磨樓層拉兩端偷彈性帖水平誘位移謠（或須層間基位移輸）平鈴均值省的1.栗2倍。不規(guī)逃則建幟筑結追構即扭轉隨嚴重連不規(guī)享則B級高貪度高程層建經筑、及混合滿結構弊高層遇建筑里及復亂雜高周層建但筑，尺扭轉蹈位移喘比不欣應大捎于1.飾4。當樓績層的夫最大網(wǎng)層間真位移幸角不葬大于魚規(guī)定潔限值礙的40條%時，忙可放微寬至1.繡6。扭轉幫特別疼不規(guī)阿則由于狐結構下抗扭融剛度步過小脫，導揭致結疑構扭頸轉周段期比匙（以挪扭轉行為主跑的第決一自托振周深期與秩以平駁動為相主的考第一殖自振清周期匯之比遲）A級高悟度高飼層建化筑大嫁于0.詞9，B級高澡度建根筑、乖超過A級高謎度的暴混合躲結構慕及復仆雜高機層建粘筑大業(yè)于0.猶85。《抗震壁規(guī)范規(guī)定犯了三扯種平面也不規(guī)蕩則類艇型2）凹凸局不規(guī)癥則：結誼構平葡面凹貪進的同一側海尺寸判，大識于相謠應投堵影方餐向總比尺寸缺的30抵%?！犊拐鹗逡?guī)范規(guī)定予了三陶種平面搏不規(guī)政則類厭型3）樓板獻局部刃不連嗽續(xù)：樓扮板的罷尺寸悲和平撒面剛賽度急純劇變蔽化局部不連續(xù)大開洞錯層建筑匹平面扁的局瘡部不逐連續(xù)或示例《抗震旋規(guī)范規(guī)定額了三路種平面框不規(guī)煌則類跟型3）樓板鹽局部泄不連栽續(xù)：樓宰板的謀尺寸耀和平榴面剛武度急孕劇變墻化開洞份面積賞大于演該樓欣層面窄積的30勾%有效跪樓板結寬度眉小于富該層憐樓板談典型于寬度哄的50衛(wèi)%較大躺的樓蹦層錯棄層扣除跡凹入頸和開偶洞后熊，樓讀板任督一方索向的酬最小寸凈寬肯不宜聰小于5m，且肥開洞孝后每凳一邊山的凈巡壽寬不別應小良于2m?！犊拐鸢褚?guī)范規(guī)定閥了三尊種豎向你不規(guī)晨則類痕型1）側莖向剛歌度不甘規(guī)則：該層辛的側令向剛性度小躍于相鄰鄰上振一層救的70蓋%，或引小于泳其上句相鄰孩三個盆樓層蹈側向家剛度秀平均籮值的80衫%；除頂味層外構，局柴部收仔進的哥水平徑向尺伙寸大柱于相伶鄰下杯一層厭的25驗%。僅適科用框著架結博構其它地結構長形式考慮東本層與牌相鄰忽上層斗的剛鳴度比時，討需引羞入層高的影粉響，狀即采單用剛度領層高扯乘積察之比。比值滑不宜腹小于0.鋸9；當約本層夏層高夫大于嶄相鄰角上層幻玉層高1.萌5倍時況，不搖宜小雀于1.釣1；對衣底部礙嵌固及層，內不宜突小于1.慰5《抗震劉規(guī)范規(guī)定擴了三弓種豎向囑不規(guī)鴿則類品型2）豎竟向抗竄側力稼構件鑒不連茄續(xù)：豎向扔抗側帆力構列件（道柱、僻抗震乘墻、伶抗震江支撐爪）的突內力統(tǒng)由水肆平轉日換構吐件（私梁、飼桁架蚊）向筋下傳蜂遞。豎向抗側力構件不連續(xù)豎向抗側力結構抗剪承載力不均勻（有薄弱層）《抗震澤規(guī)范規(guī)定面了三腐種豎向抖不規(guī)述則類定型3）樓布層承伸載力懲突變：抗側命力結街構的逗層間采受剪愁承載堆力小辦于相停鄰上衣一樓學層的80光%。豎向吼抗側命力結瘦構抗魔剪承楊載力括不均麥勻（有杯薄弱頂層）3）樓魄層承思載力括突變：抗側芬力結慚構的勁層間笑受剪而承載赤力小優(yōu)于相亦鄰上哈一樓繭層的65賤%，為糾嚴重咸不規(guī)常則。B級高英度建棍筑限繪值為75山%?！犊拐饝B(tài)規(guī)范》3.格4.制1建筑甩設計耽應根糟據(jù)抗松震概臨念設胡計的字要求里明確望建筑眉形體長的規(guī)則掏性。不規(guī)找則的建銀筑應注按規(guī)圍定采柿取加僻強措跑施。特別鄰不規(guī)諒則的建后筑應額進行段專門然研究晝和論駝證，鹿采取意特別隱的加求強措璃施。嚴重游不規(guī)駝則的建美筑不隆應采獅用。不規(guī)暈則結霸構：個別晚項目系超過狡不規(guī)掘則類逐型的沿指標如。特別湊不規(guī)星則結尋構：有多句項超罪過不錫規(guī)則奪類型貌的指坦標，或某窄一項營超過相不規(guī)統(tǒng)則指季標較誘多。嚴重浙不規(guī)芝則結誤構：多個稠項目病超過顛不規(guī)前則的抽指標漁比較桑多，局或某栽一項叼超過合了嚴鞏重不蘋規(guī)則鴉指標惱的上不限。按承郵載力社極限勾狀態(tài)弱驗算鳳結構壯構件港截面—足夠甚大的膜承載傘能力4.拜3截面耀承載片力驗釘算無地搜震作胃用效啄應組航合時r0S≦饅Rr0：結構欠重要者性系披數(shù)安全斧等級頭為二們級或煩設計晃使用議年限50年，糕不小豈于1.平0安全道等級告為一召級或沫設計渡使用露年限10羞0年及晌以上推，不奔小于1.夜14.茄3截面悟承載閣力驗笨算Sd：無逐地震壺作用偶效應妻組合蔬時，為構件蔽截面內力艷（效痕應）幟組合印的設獎計值（與鉛荷載惠標準拳值和閉荷載鋤效應書分項斯系數(shù)煌的大噸小有霜關）Rd：無勸地震券作用料組合汗時，餃構件逼截面承載錄力設景計值（與偽材料拒分項立系數(shù)掠的大潔小有廟關）r0Sd≦Rd4.紹3截面具承載笛力驗孟算有地禮震作多用效卡應組林合時Sd：有符地震歇作用稻效應切組合習時，肆構件答截面內力融（效距應）膛組合奸的設貸計值Rd：有康地震敢作用耗組合攀時，邊構件甲截面承載倦力設林計值：承載田力抗蓮震調室整系次數(shù)4.亂3截面晌承載醒力驗無算4.殘4.口1彈性該層間手位移甲角限幸值目的剛：防止顫風、藥小震短作用乒下非鳥結構蟲構件疏破壞方法上：足夠宋大的晨剛度剛度只：單聾位變駝形（柔位移泄、轉群角等芒）所肢需的舅力，甘包括鍋：側航向剛窮度和鑼扭轉必剛度酬。4.愁4變形災驗算Δu：荷載飯標準敢值效捎應組己合（風辮，地繁震，港風+地震濟）所惱得結犬構最翼大層隸間位江移；h：層故高；u/棗h塵:最大潤層間乘位移仔角；[u/h播]：彈訂性層醒間位撒移角韻限值鄰。Δu/h壺≯[說Δu/h濕][u/h著]：彈荒性層范間位輸移角秤限值材料

結構高度

結構類型

限值

鋼筋混凝土結構不大于150m

框架

1/550

框架-剪力墻框架-核心筒

1/800

剪力墻筒中筒

1/1000

框支層

1/1000不小于250m各種類型結構

1/500鋼結構

各種類型結構

1/300

4.盟4.旺2彈塑叔性層步間位塵移角攤限值目的沖：防嫁止罕歲遇地痛震時踐結構堵倒塌劇。通過勾延性倦實現(xiàn)匹彈塑涼性變耽形，墳滿足彈塑瘡性層志間位雞移角悉限值聯(lián)的要店求。彈塑懇性層烏間位畜移角換限值材料結構類型

限值

鋼筋混凝土結構框架

1/50

框架-剪力墻框架-核心筒

1/100

剪力墻筒中筒

1/120

框支層

1/120鋼結構各種類型結構1/504.沃5荷載祥效應怪組合帖及最飄不利男內力荷載析效應津包括拐：構件懼截面鼓的內筑力（粗控制壞截面圣）水平娛荷載喜作用岸下結睬構層愚間位況移無地起震作理用效燈應組雨合S—荷載咳效應食組合桐的設拳計值摔；—分別賊為永邀久荷壞載、活荷奇載和壁風荷蠅載效論應標迅準值坊；4.活5.望1荷載豪效應邊組合—分別鳳為永半久荷秧載、活荷仁載和桐風荷鑄載分礙項系云數(shù)；—可變免荷載扶效應糕控制筆時取1.贈2，永第久荷勻載效曲應控白制時桶取1.山35，對眠結構佳有利傅時取1.察0；—一般挑取1.委4；—一般被取1.旨4。—分別漆為樓傭面活艦荷載省組合需值系躺數(shù)和嚇風荷脈載的興組合怪值系宴數(shù)，當永塵久荷普載效低應控歷制時鼓，應鑒分別小取0.斯7和0.罵0；當可赤變荷灣載效游應控液制時膝，應吹分別艘取1.寫0和0.舒6或0.樂7和1.梁0?；竞昂奢d只工況咳有兩驕種①永久猜（恒）荷載+活荷什載1.話2×永久荷載刪效應+1.或4×活荷畝載效揀應1.警35×永久荷載響效應+1.昂4×坑0.剝7×活荷民載效環(huán)應②永久荷載+活荷彩載+風荷列載1.柔2×永久荷載易效應+1.緊4×瞞0.府7×活荷水載效濫應+1.紐奉4×干1.跨0×風荷棉載效堅應（高層建筑）1.錯2×永久偉荷載乒效應+1.輩4×活荷塑載效筍應+1.離4×譯0.逐6×風荷幻玉載效稅應（多層非建筑）有地震衛(wèi)作用值效應確組合砍時S—荷載能效應吩和地什震作驕用效尚應組馳合的邀設計失值；—分別泉為重灣力荷相載代雕表值幫、水疲平地柜震作歷用標這準值稍、豎員向地名震作菌用標旺準值模、風棍荷載足標準枕值的嫁效應；—分別失為上仗述各隊種荷梳載和店地震而作用分項抱系數(shù)萬；—風荷脹載的師組合背值系稅數(shù)，轎一般頃取0.跨0，60榴m以上止的高播層建鄉(xiāng)豐筑取0.雜2。高層明建筑恭的基示本工女況①所有螺高層曠