第三講設(shè)計(jì)要求及荷載效應(yīng)組合

1、第 3 講 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及荷載效應(yīng)組合與一般結(jié)構(gòu)相同，設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，分別計(jì)算各種荷載作用下的內(nèi)力和位移，然后從不同工況的荷載組合中找到最不利內(nèi)力及位移，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)保證在荷裁作用下結(jié)構(gòu)有足夠的承裁力及剛度，以保證結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。結(jié)構(gòu)抗風(fēng)及抗震對(duì)承載力及位移有不同的要求，較高的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)還要考慮舒適度要求，抗震結(jié)構(gòu)還要滿足延性要求等。下面將分別進(jìn)行介紹。1、承載力驗(yàn)算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在可能同時(shí)出現(xiàn)的各種外荷載作用下， 各個(gè)構(gòu)件及其連接均有足夠的承載力。我國 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，承載力極限狀態(tài)要求采用由荷載效應(yīng)組合得到的構(gòu)件最不利內(nèi)力進(jìn)行

2、構(gòu)件截面承裁力驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗(yàn)算的一般表達(dá)式為：持久設(shè)計(jì)狀況、短暫設(shè)計(jì)狀況無地震作用組合時(shí)：0 S R有地震作用組合時(shí)：SERE / RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件RE鋼筋混凝土梁0.75軸壓比小于0.15的柱0.75軸壓比不小于0.15的柱0.80剪力墻/局部承壓0.85/1.0各類受剪、偏拉構(gòu)件0.85節(jié)點(diǎn)0.85鋼梁、柱0.750.80梁節(jié)點(diǎn)、螺栓0.85連接焊縫0.902、側(cè)移限制 1）使用階段層間位移限制結(jié)構(gòu)的剛度可以用限制側(cè)向變形的形式表達(dá)， 我國現(xiàn)行規(guī)范主要 限制層間位移:u/h u/h max在正常使用狀態(tài)下，限制側(cè)向變形的主要原因有：要防止主體結(jié) 構(gòu)開裂、損壞；防止

3、填充墻及裝修開裂、損壞；過大的側(cè)向變形會(huì)使 人有不舒適感，影響正常使用；過大的側(cè)移會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力（P效應(yīng)）。在正常使用狀態(tài)下（風(fēng)荷載和小震作用），u/h的限值按下表選用。 膝下的的限制值%42材料料類型始利工不大于1帆1L不小于250M獻(xiàn)囹陳勒力*琳肅心用W岫瓢修幃1/11)01 ., - -_ 1/1000各種鼎軻1/W鰭削各種麴的 一 I/3M2）結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性層間位移的簡(jiǎn)化計(jì)算 彈塑性層間位移按下列公式計(jì)算up p ue或 Upuy - Uyy樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)是指：樓房等建筑的各層按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力和按罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 計(jì)算的樓層彈性地震剪力的

4、比值；對(duì)排架柱，指按實(shí)際配筋面積、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸向力計(jì)算的正截面受彎承載力與按罕遇地震 作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的彈性地震彎矩的比值。樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)表示建筑的實(shí)際承載強(qiáng)度相對(duì)于其設(shè)計(jì)時(shí)罕遇地震的對(duì)建筑的作用力的大小。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定：79度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于 0.5的框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)該進(jìn)行罕遇地震作用下的薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算。（詳見高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 2010版3.7.4條）下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：（1） 79度時(shí)層屈強(qiáng)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）采用隔振和效能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；（4）高度大于150m的結(jié)構(gòu)。不超過12

5、層且側(cè)向剛度無突變的框架結(jié)構(gòu)可采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法； 其余結(jié)構(gòu)可采用彈塑性靜力或動(dòng)力分析方法。結(jié)構(gòu)薄弱層位置按下列情況確定：1）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層；2）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取該系數(shù)最小的樓層或相對(duì)較小處，一般不超過23處結(jié)構(gòu)的彈塑性位移增大系數(shù)y0.50.40.3p1.82.02.2罕遇地震作用下u / h的限值按下表選用，他耕用下瞬麟層間位移仙川的就值表“前-科賽構(gòu)頻限制值！加好 野幫上將利限平幗臬璃力札握架以心能 仙措.舒蛹1戲1/S團(tuán)卿-F 一1t/120-'M V 1/1MI_各柢購為1/503、舒適度要求在風(fēng)荷載作用下，高度超過1

6、50m的高層建筑，應(yīng)滿足人使用的舒適度要求。此時(shí)，按照重現(xiàn)期為 10年的風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)加速廢，或由風(fēng)洞試驗(yàn)確定順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度，max應(yīng)滿足下列要求：住宅' 公寓明出不大于0.15加/辦公、做館也也不大于0.25ni/$4、穩(wěn)定和抗傾覆任何情況下，應(yīng)當(dāng)保證高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和足夠抵抗傾覆的能 力。由于高層建筑的剛度一般較大，又有許多樓板作為橫向隔板，在 重力荷載下一般都不會(huì)出現(xiàn)整體喪失穩(wěn)定的問題。但是在水平荷載作用下，出現(xiàn)側(cè)移后，重力荷載會(huì)產(chǎn)生附加彎矩， 附加彎短又增大側(cè)移，這是一種二階效應(yīng)，也稱為“ P 效應(yīng)”， 它不僅會(huì)增加構(gòu)件內(nèi)力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使結(jié)構(gòu)位移逐漸加大

7、而倒塌。初始彎矩為該樓層地震剪力與樓層層高的乘積，即Mi Feh；重力附加彎矩為任一層以上全部重力荷載與該樓層地震產(chǎn)生的層間位 移的乘積，即M 2 P ,亦稱二階彎矩?？倧澗貫镸 Mi M2,結(jié)構(gòu) 由于M2使 增加，同時(shí)又使二階彎矩進(jìn)一步增大，如此反復(fù)，對(duì)某 些結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生積累性的變形增大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而倒塌。FnUi Gj重力二階彎矩與初始彎矩的比值為穩(wěn)定系數(shù)，其值為：i Vihi當(dāng)樓層穩(wěn)定系數(shù)i 0.1時(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。因此， 在某些情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算要考慮P 效應(yīng)，也就是所謂的“結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算”。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)變形性能不相同，要求進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算的條件也

8、不相同。1)高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗(yàn)算等效抗側(cè)剛度的驗(yàn)算分為兩類：(1)框架結(jié)構(gòu)；(2)剪力墻、框架剪力墻和簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)。具體計(jì)算方法及計(jì)算公式可參閱混凝土高規(guī) 。 (如下)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(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。剪力墻、框架剪力墻和筒體結(jié)構(gòu)1.1.1 二階效應(yīng)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定1.1.2 在水平力侔用下？當(dāng)翡建筑淵滴足下列規(guī)定枕可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影耽1姒端結(jié)構(gòu)，柩料剪力墻結(jié)機(jī)簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)；取次序£念(5.4 J-1)2框架結(jié)構(gòu):4冽函/人(1, 2, 、n) (541-2)式中 也結(jié)構(gòu)一個(gè)上M厲血的卵性等比例向剛度，可按倒，三角步分布荷載作用下結(jié)構(gòu)頂

9、點(diǎn)但移相等的原則， 相結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的等 效側(cè)向剛度月一房屋高度%馬分別為第窘j(luò)樓層重力荷載設(shè)計(jì)值？K第，樓層層高；4第計(jì)委層的彈性笑效側(cè)向剛度，可取該層功力與 層間位移的比值；W結(jié)構(gòu)計(jì)算總層教。1.1.3 高層建筑結(jié)構(gòu)如果不滿足本規(guī)程第 5.4.1條的規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮 重力二階效應(yīng)對(duì)水平力作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。1.1.4 高層建筑結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)，可采用彈性方法進(jìn)行計(jì)算，也可 采用對(duì)未考慮重力二階效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果乘以增大系數(shù)的方法近似考慮。結(jié)構(gòu)位移增大系數(shù)Fi、R以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件彎矩和剪力增大系數(shù) F2、Fz可分別按下列規(guī)定近似計(jì)算。1對(duì)柩瓣構(gòu),用訃肱財(cái)算:%=-H（

10、i=L 2, “，疝（5434）1-冽/ （%）r»片尸一一（i=l, 2,，,，#） （5,432） IT部（岫）2心力解構(gòu)、柩架叨力雕機(jī)瓶軸，可按下R=J(5,433)WM4閥R/ (即=1%=； (5,4301一0.28應(yīng)X/ (%)1.1.5 高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定（即結(jié)構(gòu)的剛重比驗(yàn)算）：1重力墻結(jié)構(gòu)，框架圖力埼朝、筒體翻應(yīng)符合下式要求；(5444)n聆L4"舉2框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要葩口210£&/醺(1=1, 2, n) (5.4.4-Z)2)高層鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗(yàn)算此處所說的穩(wěn)定驗(yàn)算是指結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，也就是重力作用下的二階效應(yīng) P 效應(yīng)。

11、高鋼規(guī)規(guī)定了可以不進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算的兩個(gè)條件，一是各樓層柱子平均長細(xì)比和平均軸壓比滿足定要求，二是按不考慮P 效應(yīng)的彈性計(jì)算所得層間相對(duì)位移小于某個(gè)值。具體要求如下：(1)對(duì)于有鋼支撐、剪力墻或簡(jiǎn)體的鋼結(jié)構(gòu)，且u/h 1/1000，可不計(jì)算 P 效應(yīng)，只按有效長度法計(jì)算柱的承載力。(2)對(duì)于無支撐的鋼結(jié)構(gòu)(純鋼框架)和u/h 1/1000的有支撐鋼結(jié)構(gòu)，府按考慮P 效應(yīng)的方法計(jì)算鋼構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移，側(cè)移應(yīng)滿足表4 2的要求。實(shí)際上大部分鋼結(jié)構(gòu)需要計(jì)算P 效應(yīng)。3）高層建筑抗傾覆問題如果高層建筑的側(cè)移很大，其重力作用合力點(diǎn)移至基底平面范圍以外 則建筑可能發(fā)生傾覆問題。事實(shí)上， 正常設(shè)計(jì)的高層建筑不會(huì)

12、出現(xiàn)傾覆問題。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，一般都要控制高寬比（H/B）,而且，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí) 高寬比大于4 的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不允許出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，其他建筑，基礎(chǔ)底面零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面積的 15。符合這些條件時(shí)。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；5、抗震結(jié)構(gòu)延性要求和抗震等級(jí)位于設(shè)防烈度6度及 6度以上地區(qū)的建筑都要按規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)， 除了滿足抗震承載力及側(cè)移限制要求外，都要滿足延性要求和具有良好的耗能性能，這是實(shí)現(xiàn)“中震可修、大震不倒”的基本措施。鋼結(jié)構(gòu)的材料本身就具有良好的延性，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要通過延性設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)延性結(jié)構(gòu)。1）延性結(jié)構(gòu)的概念延性

13、 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、 且有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用 延性比 表示延性，即塑性變形能力的大小。塑性變形可以耗散地震能量，大部分抗震結(jié)構(gòu)在中震作用下都進(jìn)入塑性狀態(tài)而耗能。構(gòu)件延性比對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)受拉鋼筋屈服以后，即進(jìn)入塑性狀態(tài)，構(gòu)件剛度降低，隨著變形迅速增加，構(gòu)件承載力略有增大，當(dāng)承載力開始降低，就達(dá)到極限狀態(tài)。構(gòu)件延性比是指構(gòu)件極限變形（曲率u、轉(zhuǎn)角u、，或撓度fu）與 屈服變形（y、 y或fy）的比值，見下圖。屈服變形定義是鋼筋屈服時(shí)的變形，極限變形一般定義為承載力降低 10% 20%時(shí)的變形。結(jié)構(gòu)延性比 對(duì)于一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)某個(gè)桿件

14、出現(xiàn)塑件較 時(shí)，結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)塑性變形，但結(jié)構(gòu)剛度只略有降低；當(dāng)出現(xiàn)塑性較 的桿件增多以后，塑性變形加大，結(jié)構(gòu)剛度繼續(xù)降低：當(dāng)塑性較達(dá)到 一定數(shù)量以后，結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象，即結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形迅速增大而承載力略微增大的階段，是“屈服”后的彈塑性階段?！扒睍r(shí)的位移定為屈服位移y。當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)不能維持其承載能力,即承載能力下降到最大承載力的80% 90%時(shí)，達(dá)到極限位移結(jié)構(gòu)延性比通常是指達(dá)到極限時(shí)頂點(diǎn)位移u與屈服時(shí)頂點(diǎn)位移 y的比值 上，見下圖 y在“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)原則下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)，即在設(shè)防烈度地震作用下，允許部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸，這種狀態(tài)是中

15、震“可修”狀態(tài)：當(dāng)合理控制塑性鉸部位、構(gòu)件又具備足夠的延性時(shí)，可做到在大震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌。 高層建筑各種體系都是由梁、柱框架和剪力墻組成，作為抗震結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計(jì)成延性框架和延性剪力墻。當(dāng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)時(shí)，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形雖然會(huì)加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用（慣性力 ）不會(huì)很快上升內(nèi)力也不會(huì)再加大，因此具有延性的結(jié)構(gòu)可降低對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力要求也可以說，延性結(jié)構(gòu)是用它的變形能力（而不是承載力）抵抗罕遇地震作用： 反之 如果結(jié)構(gòu)的延性不好，則必須有足夠大的承載力抵抗地震。然而后者會(huì)多用材料，對(duì)于地震發(fā)生概率極小的抗震結(jié)構(gòu)，延性結(jié)構(gòu)是種經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)對(duì)策?？拐鸶邔咏ㄖ难有允峭ㄟ^合理選擇

16、結(jié)構(gòu)體系、合理布置結(jié)構(gòu)、對(duì)構(gòu)件及其連接采取各種構(gòu)造措施等多方面努力才能實(shí)現(xiàn)的，施工質(zhì)量好壞對(duì)結(jié)構(gòu)延性也有很大影響。結(jié)構(gòu)延性不能、也不是通過計(jì)算能夠達(dá)到的。因此， 通過設(shè)立抗震結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)要求、加強(qiáng)構(gòu)造措施的方法保證結(jié)構(gòu)的延性。2)概念設(shè)計(jì)及抗震等級(jí)要設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)，與很多因素有關(guān)；(1)選擇延性材料。鋼是一種延性很好的材料，鋼結(jié)構(gòu)是一種延性很好的結(jié)構(gòu)。磚石砌體的延性很差，高層建筑不采用砌體結(jié)構(gòu)。鋼筋泥凝土則介于二者之間如果設(shè)計(jì)合理，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以有較好的延性。(2)進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗震性能的一種方法，概念設(shè)計(jì)包含極為廣泛的內(nèi)容，選擇對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和布置

17、，采取減少扭轉(zhuǎn)和加強(qiáng)抗扭剛度的措施，設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)和延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分析結(jié)構(gòu)薄弱部位，并采取相應(yīng)措施，避免薄弱層過早破壞。防止局部破壞引起連鎖效應(yīng)，避免設(shè)計(jì)靜定結(jié)構(gòu)，采取二道防線措施等等。應(yīng)該說，從方案、布置、計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施每個(gè)設(shè)計(jì)步驟中都貫穿了抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。(3)設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)。要保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有一定的延性，就必須保證梁、柱、 墻構(gòu)件均具有足夠的延性，要設(shè)計(jì)延性框架及延性剪力墻。具體設(shè)計(jì)方法將在后續(xù)章節(jié)中介紹。(4)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施及抗震等級(jí)。在不同情況下，構(gòu)件的延性要求有所不同：地震作用強(qiáng)烈或?qū)Φ卣鹱饔妹舾械慕Y(jié)構(gòu)延性要求應(yīng)該高一些，重要的、 震害造成損失較大的結(jié)構(gòu)

18、，延性要求也應(yīng)該高一些；反之，要求就可以降低一些。不過，由于計(jì)算結(jié)構(gòu)延性 比十分困難，也無法提出確切的延性比要求，我國抗震規(guī)范采用了對(duì) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)分抗震等級(jí)的辦法，不同抗震等級(jí)的構(gòu)造措施不 同，從宏觀上區(qū)別對(duì)結(jié)構(gòu)的不同延性要求。高層建筑結(jié)構(gòu)在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)要按照結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)進(jìn)行配筋和構(gòu)造設(shè)計(jì)，是保證結(jié)構(gòu)延性的主要措施。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)確定步驟：（1）確定結(jié)構(gòu)抗震類別（甲類、乙類、丙類、丁類）；（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)所處地區(qū)和建筑場(chǎng)地類別，確定結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度（6、7、8、9 度）;（3）根據(jù)建筑高度級(jí)別（A級(jí)高度、B級(jí)高度）和抗側(cè)力體系類別 查表確定結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)（共分一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)）。抗震

19、等級(jí)屬于抗震措施內(nèi)容，結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的構(gòu)造措施與抗震等級(jí)相關(guān)。抗震等級(jí)的確定與建筑物的類別相關(guān)， 不同的 建筑物類別在考慮抗震等級(jí)時(shí)取用的抗震烈度與建筑場(chǎng)地類別有關(guān)， 也就是考慮抗震等級(jí)時(shí)取用烈度與抗震計(jì)算時(shí)的設(shè)防烈度不一定相 同下表列出了乙、兩類抗震鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在不同設(shè)防烈度下的確定抗震等級(jí)的對(duì)應(yīng)烈度。按調(diào)整后的抗震等級(jí)烈度建筑類別場(chǎng)地設(shè)防烈度6789甲、乙I、n、出、W7899*丙I、n、出、W6789下表分別列出了 A級(jí)高度和B級(jí)高度高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在抗震構(gòu)造措施烈度下對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)，特一級(jí)抗震等級(jí)延性要求最高 （只有B級(jí)高度高層建筑才要求），然后依次為一、二、三、四級(jí)。在

20、 構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)要按照結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)進(jìn)行配筋和構(gòu)造設(shè)計(jì)。A高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)烈度土口/ 4.6789框架結(jié)構(gòu)三二一一框架-剪力墻 結(jié)構(gòu)高度（米）60 1606060 16060r 50框架四三三一一一一剪力墻三一一一剪力墻結(jié)構(gòu)高度（米）80 1808080808060剪力墻四三三一一一一部分框支剪 力墻結(jié)構(gòu)非底部加強(qiáng)部位剪 力墻四三三一一/底部加強(qiáng)部位剪力 墻三一一一一框支框架一一一一筒體結(jié)構(gòu)框架-核心筒框架三一一一核心 筒一一一一筒中筒內(nèi)筒一一一一外筒板柱-剪力墻 結(jié)構(gòu)高度353535353535/框架、板柱及柱上板 帶三一一一一一剪力墻一一一一一一B級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)結(jié)構(gòu)類型

21、烈度6度7度8度框架- 抗震墻框架二一一抗震墻二一抗震 墻抗震墻二一一框支抗 辰墻非底部加強(qiáng)部位 抗震墻二一一底部加強(qiáng)部位抗 辰墻一一框支框架一W-框架- 核心筒框架二一一筒體二一筒中 筒外筒二一內(nèi)筒二一6、荷載效應(yīng)組合及最不利內(nèi)力在截面承載力驗(yàn)算及位移驗(yàn)算的公式中， 左邊各項(xiàng)就是組合的內(nèi) 力和位移。它們是由恒載、活載、風(fēng)載、地震作用分別計(jì)算內(nèi)力及位 移后，進(jìn)行組合，然后選擇得到的最不利內(nèi)力和位移。因?yàn)樵谑褂闷谙迌?nèi)可能出現(xiàn)多種組合情況（有時(shí)稱為“工況”）， 設(shè)計(jì)時(shí)要將可能出現(xiàn)的、對(duì)結(jié)構(gòu)不利情況都考慮到，也就是要做不同 工況組合。不同構(gòu)件的最不利內(nèi)力或位移不一定來自同一工況。荷載效應(yīng)組合是滿足規(guī)

22、范可靠度要求的基本方法， 是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 重要環(huán)節(jié)，又是一種技術(shù)性很強(qiáng)而又十分煩瑣的工作， 在高層建筑結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)中已不用人工進(jìn)行組合了，都是靠計(jì)算程序完成，但是作為結(jié) 構(gòu)工程師，應(yīng)當(dāng)了解荷載效應(yīng)組合的要求與方法， 必要時(shí)可以進(jìn)行檢 查與校核，判斷程序正確性。作為程序編制者，更要仔細(xì)與慎重。1）荷載效應(yīng)組合內(nèi)力組合是要組合構(gòu)件的控制截面處的內(nèi)力，位移組合主要是組合水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)層間位移。組合工況分為持久設(shè)計(jì)狀況和短 暫設(shè)計(jì)狀況的無地震作用組合及有地震作用組合兩類。由于承載力驗(yàn)算是極限狀態(tài)驗(yàn)算，在內(nèi)力組合時(shí)，根據(jù)荷載性質(zhì)不同，荷載效應(yīng)要乘以各自的分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)。（ 1）持久設(shè)計(jì)狀況和短暫設(shè)

23、計(jì)狀況下，荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值由下式確定：SdG SGkL Q Q SQkSwkL 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(shí)取1.0，設(shè)計(jì)使用年限為100年時(shí)取 1.1；Q 和 w 分別為樓面活荷載組合值系數(shù)和風(fēng)荷載組合值系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)取0.7和 0.0。 當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時(shí)，如風(fēng)荷載為主要可變荷載、樓面活荷載為次要可變荷載時(shí)，Q和w分別取 0.7 和1.0。對(duì)書庫、檔案庫、儲(chǔ)藏室、通風(fēng)機(jī)房和電梯機(jī)房等樓面活荷載較大且相對(duì)固定時(shí)，Q 0.9。當(dāng)樓面活荷載為主要可變荷載、風(fēng)荷載為次要可變荷載時(shí)，Q和w分別取1.0和0.6。G ：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，

24、當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合取1.2，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合取1.35；當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取1.0.Q 一般取1.4；w 應(yīng)取1.4.位移計(jì)算時(shí)，SdG&k L Q QSQkwwSwk中各項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.0.(2)地震設(shè)計(jì)狀況下，當(dāng)作用與作用效應(yīng)按線性考慮時(shí)，荷載和地震作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值按下式確定:SdGSGEEh SEhkEv SEvk w wSwkSEhk應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)、調(diào)整系數(shù)。w風(fēng)荷載的組合系數(shù)，應(yīng)取0.2。有地震作用組合時(shí)荷載和作用的分項(xiàng)系數(shù)所考慮組合GEhEvw說明重力荷載和水平地震作用1.21.3-重力荷載和豎向地震作用1.2-1.3-9

25、度時(shí)；水平長懸臂和大跨度7、8、9度重力荷載和水平地震作用 和豎向地震作用1.21.30.5-9度時(shí)；水平長懸臂和大跨度7、8、9度重力荷載和水平地震作用 和風(fēng)何鼓1.21.3-1.460m以上高層建筑重力荷載和水平地震作用 豎向地震作用和風(fēng)荷載1.21.30.51.460m以上高層建筑，9度時(shí)；水 平長懸臂和大跨度7、8、9度1.20.51.31.4水平長懸臂和大跨度7、8、9度注：地震設(shè)計(jì)狀況作用基本組合的效應(yīng)， 地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng) 首先乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)、增大系數(shù)，然后再進(jìn)行效應(yīng)組合。如薄弱 層剪力增大、樓層最小地震剪力系數(shù)(剪重比)調(diào)整、框支柱地震軸 力的調(diào)整、轉(zhuǎn)換構(gòu)件地震內(nèi)力放大、

26、框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)有 關(guān)地震剪力調(diào)整。對(duì)非抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按 SdGSGkL Q QSQkw wSwk計(jì)算荷載效應(yīng)組合；對(duì)抗震設(shè)計(jì)的局層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)同時(shí)按SdGSGkL Q QSQkw wSwk和SdG SGEEh SEhkEv SEvk w w Swk 計(jì)算荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合，并按有關(guān)規(guī)定（如強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎等）對(duì)組合內(nèi)力進(jìn)行必要的調(diào)整。同一構(gòu)件的不同截面或不同設(shè)計(jì)要求，可能對(duì)應(yīng)不同的組合工況，應(yīng)分別進(jìn)行驗(yàn)算。2）水平荷載的方向?qū)嶋H風(fēng)荷載和水平地震都可能沿任意方向。設(shè)計(jì)假定只考慮主軸方向的水平荷載，但是可以是正方向，也可以是負(fù)方向。在矩形平面的結(jié)構(gòu)中，正負(fù)兩個(gè)方

27、向荷載相等，符號(hào)相反，因此內(nèi)力大小相等，符號(hào)相反，如下圖所示。只需作一次計(jì)算，將內(nèi)力冠以正負(fù)號(hào)即可。但是， 在平面布置復(fù)雜或不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)方向的水平荷載可能對(duì)一部分構(gòu)件形成不利內(nèi)力，另一方向的水平荷載可能對(duì)另一部分構(gòu)件形成不利內(nèi)力，這時(shí)要選擇不同方向的水平荷載（荷載大小也可能不同）分別進(jìn)行內(nèi)力分析，然后按不同工況分別組合。3)控制截面及最不利內(nèi)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，是分別按各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力組合，而且是針對(duì)各構(gòu)件控制截面進(jìn)行組合，獲得控制截面上的最不利內(nèi)力作為該構(gòu)件的配 筋設(shè)計(jì)依據(jù)。控制截面通常是內(nèi)力最大的截面。對(duì)于框架梁或連梁，兩個(gè)支座截面及跨中截面為控制截面(短連梁只有支座截面為控制截面)。梁

28、的內(nèi)力組合(1)梁端負(fù)彎矩RE (M E M GE )M maxMg正截面抗彎RE =0.75(2)梁端正彎矩M = RE(Me Mge) ( G=1.0)(3)梁跨內(nèi)彎矩有震時(shí)梁跨內(nèi)彎矩計(jì)算：qGE-50%的活荷載_r 1rlRa qGEl/2 (Me Me Mge Mge)/1Vx Ra qGEX 0x Ra/qGE (0 < x < l )l l2 /M bi Rax M e M ge qGEx /2對(duì)于框架柱或墻肢，各層柱（墻肢）的兩端為控制截面。柱的內(nèi)力組合框架結(jié)構(gòu)在重力與某一方向地震水平作用下的截面承載力可按單向偏壓設(shè)計(jì).必要時(shí)按雙向偏壓設(shè)計(jì)。組合目標(biāo)：M max與相應(yīng)

29、的N； M min與相應(yīng)的 對(duì)稱的框架結(jié)構(gòu)：邊柱：N ； N max 與相應(yīng)的M ；N min 與相應(yīng)的M 。中柱：M max 時(shí)，N max ；M min 時(shí)，Nmin ；M max 時(shí)，N min ；M min 時(shí)，N max ；重力荷載作用地震水平荷載作用截面配筋計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用構(gòu)件端部截面的內(nèi)力，而不是軸線處的內(nèi)力。梁支座截面的最不利內(nèi)力為最大正彎矩及最大負(fù)彎矩， 以及最大 剪力。跨中截面的最不利內(nèi)力為最大正彎矩，有時(shí)也可能出現(xiàn)負(fù)彎矩。柱（墻）是偏壓構(gòu)件。大偏壓時(shí)彎矩愈大愈不利.小偏壓時(shí)軸力愈 大愈不利。因此要組合幾種不利內(nèi)力，取其中配筋最大者設(shè)計(jì)截面。 可能有四種不利的M、 N內(nèi)力：|

30、時(shí)|強(qiáng)及相應(yīng)的地凡業(yè)及相應(yīng)的/m及相應(yīng)的I Ml莪大及N較大（小偏壓）或較?。ù笃珘海? 柱儲(chǔ)）還要組合最大剪力九應(yīng)當(dāng)說明的是，在計(jì)算地震作用下的內(nèi)力時(shí)，經(jīng)過振型組合方法 求出的內(nèi)人M、N、V都不是“相對(duì)應(yīng)”的，并不同時(shí)發(fā)生，上述幾 種不利內(nèi)力，是從概率統(tǒng)計(jì)意義上的不利內(nèi)力。7、鋼筋混凝土框架梁彎矩塑性調(diào)幅為了減少鋼筋混凝土框架梁支座處的配筋數(shù)量， 在豎向荷載作用 下可以考慮框架梁塑性內(nèi)力重分布， 主要是降低支座負(fù)彎矩，以減小 支座處的配筋，跨中則應(yīng)相應(yīng)增大彎矩。混凝土高規(guī)對(duì)調(diào)幅系數(shù) 作了規(guī)定，并規(guī)定豎向荷載作用下的彎矩應(yīng)先調(diào)幅， 再與其他荷載效應(yīng)進(jìn)行組合?？蚣芰褐Q向荷載作用下的彎矩調(diào)幅如下

31、圖所示.1 1 E. 照住i懂結(jié)黑Mi出"-同麗現(xiàn)澆框架支座負(fù)彎炬調(diào)幅系數(shù)為 0.80.9;裝配整體式框架，由于鋼筋焊接或接縫不嚴(yán)等原因，節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生變形，梁端實(shí)際彎矩比彈性計(jì)算位會(huì)有所降低，因此支座負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.7 0.8支座負(fù)彎矩降低后，跨中彎矩應(yīng)加大，應(yīng)按平衡條件計(jì)算調(diào)幅后 的跨中彎矩：這樣，在支座出現(xiàn)塑性較后，不會(huì)導(dǎo)致跨中截面承載力 不足?？缰袕澗貞?yīng)滿足下列要求：2 （網(wǎng)'| + 朋'2）+AT。安附Mo'9加式中科、/、M一分岫酬后融身負(fù)彎獻(xiàn)身中正壽航 M按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩:例題某框架梁在永久荷載作用下彎矩標(biāo)準(zhǔn)值、可變荷載作用下彎矩標(biāo)準(zhǔn)值、

32、 風(fēng)荷載作用下彎矩標(biāo)準(zhǔn)值和水平地震作用下彎矩標(biāo)準(zhǔn)值如下圖所示。在非抗震設(shè)計(jì)中，試計(jì)算框架梁A端組合的負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值和組合的正彎矩設(shè)計(jì)值；在抗震設(shè)計(jì)中，試計(jì)算中g(shù)架梁A端組合的負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值和組合的正彎矩設(shè)計(jì)值；并給出中g(shù)架梁A端的最大(控制)負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值和最大(控制)正彎矩設(shè)計(jì)值。已知：風(fēng)荷載作用下彎矩圖可變荷載作用下彎矩圖地震水平作用下彎矩圖永久荷載作用下彎矩圖在非抗震設(shè)計(jì)中S G SGk Q Q SQkW WSWk永久荷載分項(xiàng)系數(shù)G考慮三種工況:(1)可變荷載效應(yīng)控制組合，取g = l.2 ；(2)永久荷載效應(yīng)控制組合，取g = 1.35;(3)當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取G = 1.0o樓面活荷載分項(xiàng)系數(shù)一般情況下取Q = 1.4,風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取W = 1.4。組合系數(shù) Q和 W要考慮兩種情況:(1)可變荷載效應(yīng)控制組合，取Q =1.0,w =0.6,或 q =0.7, w =1.0;(2)永久荷載效應(yīng)控制組合，取Q =0.7,W =0.0°在抗震設(shè)計(jì)中SGSGEEh SEhkEvSEvkW W SWk式中S荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值;SGE 重力荷載代表值的效應(yīng)，其中雪荷載和樓面活荷載組合系數(shù)Q=0.5 ；SEhk 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；SEvk 豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增