4 设计要求及荷载效应组合Ⅱ
高层建筑结构计算的基本假定和荷载效应组合设计要求
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内力与位移计算的一般原则
在自身平面内的刚度很大
平面外刚度很小， 可以忽略
平面外的刚度 很小，可忽略，
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可以抵抗在本身平面 内的侧向力
1、平面抗侧力结构假定
一片框架或简力墙在自身平面内刚度很大， 可以抵抗在本身平面内的侧向力； 而在平面外的刚度很小，可忽略， 即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力 ——整个结构可分不同方向的平面抗侧力结
按刚度和变形分配
（2）计算每片平面抗侧力结构分到的水平作用下 的内力和位移
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4.2 荷载效应组合
荷载效应
指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和 位移。
荷载效应组合
指在所有可能同时出现的诸荷载组合下，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
（b）7～9度设防、高度较大且沿高度的刚度和质量分 布很不均匀的高层建筑
（c）特别重要的建筑（甲类建筑）
（2）薄弱层的位置
（a）楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取 底层
（b）楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可 取屈服系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般不超 过2～3处
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➢ 不考虑地震作用组合：
0S R
➢ 考虑地震作用组合：
SE RE / RE
0 结构重要性系数，分别取1.1、1.0、0.9
RE 承载力抗震调整系数
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结构设计要求
2) 侧向(水平）位移限制和舒适度要求
➢ 弹性方法计算：
标准值、设计值、特征值以及荷载效应组合
关于标准值、设计值、特征值(后面有荷载效应组合)2007-08-25 21:48一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。
因此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。
它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性指标。
另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。
因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下，使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系数已包括在内。
无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。
随着《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）施行，要求抗力计算按承载能力极限状态，采用相应于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二，由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）以承力的允许值作为标准值，以深宽修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）规定不符，因此本次规范进行了修订。
二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）鉴于地基设计的特殊性，将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加强了正常使用极限状态的研究。
而《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）也完善了正常使用极限状态的表达式，认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。
高层设计要求及荷载效应组合
优化结构体型和立面设计
通过优化结构体型和立面设计 ，减小风荷载对结构的不利影 响，提高结构的抗风性能。
采取构造措施加强抗风能 力
在结构设计中采取加强构件连 接、设置加强筋等构造措施， 提高结构的整体刚度和抗风能 力。
稳定性与承载能力保障措施
进行整体稳定性分析
通过整体稳定性分析，确保高层建 筑在各种荷载组合作用下的整体稳 定性。
考虑永久荷载（如结构自重）和可变荷载（如楼面活荷载、 雪荷载等）的标准值或设计值进行组合，以计算结构的基 本受力状态。
控制截面法
通过选取结构的关键截面，将荷载效应在该截面上进行组 合，以确定结构的最不利受力状态。
极限状态设计法
基于结构或构件达到承载能力极限状态或正常使用极限状 态的原则，考虑各种荷载效应的组合，进行相应的设计计 算。
性。
监测技术应用及数据分析方法
应用传感器、雷达、激光扫描等监测技术，实时监测结构变形、应力、温度等参数。 建立数据采集、传输、处理和分析系统，实现监测数据的自动化处理和管理。
运用统计分析、模式识别、机器学习等方法，深入挖掘监测数据中的有用信息。
预警机制建立与应急预案制定
根据结构安全性评估结果和监测数据分析，建立 预警机制，及时发现潜在安全隐患。
抗侧力构件布置
结构转换层设计
合理布置剪力墙、支撑等抗侧力构件，提 高结构的抗侧移刚度。
对于多功能高层建筑，需要设置结构转换层 ，实现不同功能区域的结构转换。
02 荷载分类及作用方式
永久荷载
结构自重
包括梁、板、柱、墙等 构件的自重。
土压力
作用于建筑物或构筑物 上的土压力，包括主动 土压力和被动土压力。
满足使用功能要求
确保结构在正常使用条件 下具有良好的承载能力和 变形能力，满足使用功能 要求。
高层建筑结构与抗震常见问题解答第9章 荷载效应组合及设计要求
第9章 荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。
一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（永久荷载）和楼面使用荷载、雪荷载等（可变荷载）；水平荷载有风荷载及地震作用。
各种荷载可能同时出现在结构上，但是出现的概率不同。
2．如何考虑荷载效应的组合？分项系数与组合系数各起何作用？答：通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分项系数与组合系数加以组合。
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001，以下简称为《荷载规范》）上给出的自重及使用荷载、雪荷载等值，以及风荷载及地震等效荷载值都称为荷载标准值。
各种标准荷载独立作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值，在组合时各项荷载效应应乘以分项系数及组合系数。
分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效应增大系数，而组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，在叠加其效应时要乘以小于1的系数。
例如，风荷载和地震作用同时达到最大值的概率较小，因此在风荷载和地震作用组合时，风荷载乘以组合系数0.2。
3．如何选择控制截面及最不利内力类型答：在构件设计时，要找出构件设计的控制截面及控制截面上的最不利内力，作为配筋设计的依据。
首先要确定构件的控制截面，其次要挑选这些截面的最不利内力。
所谓最不利内力，就是使截面配筋最大的内力。
控制截面通常是内力最大的截面，但是不同的内力（如弯矩、剪力）并不一定在同一截面达到最大值，因此一个构件可能同时有几个控制截面。
对于框架横梁，其两端支座截面常常是最大负弯矩及最大剪力作用处，在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩。
而跨中控制截面常常是最大正弯矩作用处。
在梁端截面（指柱边缘处的梁截面），要组合最大负弯矩及最大剪力，也要组合可能出现的正弯矩。
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合是指在工程设计中，根据不同荷载的作用情况，采用不同的标准组合来考虑结构的受力情况。
荷载效应标准组合的确定对于结构的安全性和可靠性具有重要的影响，因此在工程设计中必须要严格按照相关规范和标准进行确定和应用。
首先，荷载效应标准组合的确定需要根据结构所受荷载的性质和作用情况进行分析和计算。
在工程设计中，结构所受的荷载主要包括恒载、活载、风载、地震作用等，这些荷载的作用情况各不相同，因此需要根据具体情况来确定相应的荷载效应标准组合。
其次，荷载效应标准组合的确定需要考虑不同荷载之间的相互作用。
在实际工程中，结构所受的荷载往往是多种多样的，不同荷载之间可能存在相互作用，因此在确定荷载效应标准组合时，需要充分考虑不同荷载之间的相互作用，以确保结构在受力情况下能够满足安全性和可靠性的要求。
另外，荷载效应标准组合的确定还需要考虑结构的受力性能和受力特点。
不同结构在受力情况下可能存在不同的受力性能和受力特点，因此在确定荷载效应标准组合时，需要根据结构的具体情况
来进行分析和计算，以确保确定的标准组合能够准确反映结构的受力情况。
总的来说，荷载效应标准组合的确定是工程设计中非常重要的一部分，它直接关系到结构的安全性和可靠性。
在确定荷载效应标准组合时，需要充分考虑结构所受荷载的性质和作用情况，考虑不同荷载之间的相互作用，考虑结构的受力性能和受力特点，以确保确定的标准组合能够准确反映结构的受力情况，保证结构在使用过程中能够安全可靠地工作。
高层建筑结构设计要求及荷载效应组合讲解
③ 偶然设计状况：适用于结构出现的异常情况，包括结 构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况等；
④ 地震设计状况：适用于结构遭受地震时的情况，在抗 震设防地区必须考虑地震设计状况。
1.1、持久设计状况和短暂设计状况下（无地震作用组合） 当荷载与荷载效应按线性关系考虑时，按下式：
压区高度 材料变形能力 塑性变形中不能剪坏
计算和构造
我国《规范》依据设防分类、设防烈度、结构类型、 房屋高度，划分了结构的抗震等级。一级要求最高，延性 很好，二级、三级次之，四级要求最低。
不同抗震等级，对应不同的延性要求。设计时采取不 同的计算和构造措施。
对钢筋混凝土结构，如下表所示：
抗震设防标准：
⑵不利方面：出现塑性变形，意味着混凝土构件要出 现塑性铰、较大的裂缝和永久变形。会影响到结构的稳定。
结构的继续使用需要修复。
从抗震角度来看，出现超过设防烈度的地震是不可避 免的，结构应该具备足够的塑性变形能力。
但是结构过早地出现塑性变形也是十分不利的。结构 在小震、甚至风荷载作用下就出现塑性变形，必然导致裂 缝和变形过大，将影响到建筑物的正常使用。
结构顶点最大加速度
使用功能 住宅、公寓 办公、旅馆
alim (m / s2 )
0.15 0.25
2、楼盖竖向振动加速度限值
《高层规程》中规定楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz， 竖向振动加速度不应超过下表的限值。
2.4、稳定性与抗倾覆
结构整体稳定性是高层建筑设计的基本要求。研究表 明，高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整 体丧失稳定的可能性很小。稳定性设计主要是控制在风荷 载或水平地震力作用下，重力荷载产生的二阶效应（P-Δ） 不致过大，以免引起结构的失稳、倒塌。
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合
荷载效应标准组合是结构工程设计中非常重要的一部分，它涉及到结构在不同荷载作用下的受力情况，对于确保结构的安全性和稳定性具有至关重要的意义。
在工程设计中，我们需要根据实际情况来确定荷载效应标准组合，以便对结构进行合理的设计和计算。
首先，荷载效应标准组合是根据结构的设计荷载和荷载组合规范来确定的。
在结构设计中，我们需要考虑到不同类型的荷载，如恒载、活载、风载、地震作用等，这些荷载会对结构产生不同的影响，因此需要进行合理的组合来考虑结构在不同荷载作用下的受力情况。
其次，荷载效应标准组合需要根据结构的受力性能和安全性能来确定。
在确定荷载效应标准组合时，我们需要考虑结构的受力性能和安全性能，以确保结构在各种荷载作用下能够满足设计要求，保证结构的安全可靠。
另外，荷载效应标准组合还需要考虑结构的使用性能和经济性能。
在确定荷载效应标准组合时，我们需要综合考虑结构的使用性能和经济性能，以确保结构在设计寿命内能够满足使用要求，并且
具有较好的经济性能，从而实现结构设计的合理性和可行性。
总之，荷载效应标准组合是结构工程设计中至关重要的一部分，它涉及到结构在不同荷载作用下的受力情况，对于确保结构的安全
性和稳定性具有至关重要的意义。
在确定荷载效应标准组合时，我
们需要充分考虑结构的设计荷载、荷载组合规范、受力性能、安全
性能、使用性能和经济性能，以确保结构设计的合理性和可行性。
希望本文能够对大家在结构工程设计中确定荷载效应标准组合时有
所帮助。
第四章设计要求及荷载效应组合共59页文档
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
大部分钢结构计算需要考虑P-△效应。
《高钢规》5.2.10条 高层建筑钢结构同时符合下列条件
时，可不验算结构的整体稳定。
一、结构各层柱子平均长细比和平均轴压比满足下式要
求：
Nm m 1 N pm 80
式中，λm—楼层柱的平均长细比； Nm—楼层柱的平均轴压力设计值； Npm—楼层柱的平均全塑性轴压力；
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
1/120 1/50
4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制
对框架结构，当轴压比小于0.40时，可提高10%；当柱子全 高的箍筋构造采用比本规程中框架柱最小配箍特征值大30% 时，可提高20%，但累计提高不宜超过25%。
4.3 舒适度要求
高度不小于150m的高层建筑结构应具有良好的使用条 件，满足舒适度要求。按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点最大加速度不应超过表4-4的值。必要时，可通过 专门风洞试验结果计算确定顺风向与横风向结构顶点最大 加速度 a m a x。
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度； Am—柱截面面积的平均值。
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
二、结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层相对侧移值， 满足下列公式要求：
u 0.12 Fh
h
Fv
式中，Δu—按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移； h—楼层层高； ∑Fh—计算楼层以上全部水平作用之和； ∑Fv—计算楼层以上全部竖向作用之和；
式中，E J d 为结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可按倒 三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧
荷载组合详解
荷载组合详解荷载规里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同，这是新规不同老规的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35什么时候取1.2？1.2恒＋1.4活1.35恒＋0.7*1.4活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取1.2G+1.4Q2.屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q3.梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q4.梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q5.基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的力或位移。
高层建筑结构设计思考题答案 (2)
第二章2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
高层建筑结构设计要求和荷载效应组合
高层建筑结构设计要求和荷载效应组合高层建筑的结构设计是十分重要的，因为它需要承受巨大的荷载效应，包括自重、风荷载、地震荷载等。
设计师在进行高层建筑结构设计时应考虑以下几个方面的要求和荷载效应组合：1.强度要求：高层建筑需要承受大量的荷载，因此在结构设计中必须满足强度要求。
这包括材料的强度要求，如钢筋混凝土的抗拉、抗压强度等；以及构件的强度要求，如梁、柱、墙等结构构件的尺寸、截面形状、厚度等。
2. 稳定性要求：高层建筑结构设计中，不仅需要考虑结构的强度，还需要考虑结构的稳定性。
稳定性要求包括纵向稳定性和横向稳定性。
纵向稳定性指建筑结构在垂直方向上的承载能力以及抗 overturning 能力；横向稳定性指建筑结构在水平方向上的抗侧倾和抗扭转能力。
3.刚度要求：高层建筑结构设计中，不仅需要考虑结构的强度和稳定性，还需要考虑结构的刚度，即结构的变形和振动。
高层建筑结构的刚度要求会影响到结构的稳定性、舒适度以及非结构性附件的设计和使用。
4.建筑荷载组合：高层建筑结构设计中，需要考虑不同荷载效应的组合。
荷载效应包括恒定荷载、活载、特殊荷载、风荷载、地震荷载等。
根据设计规范，这些荷载效应需要进行组合计算，确保结构在最不利的工况下的承载能力与安全性。
5.抗震设计：高层建筑结构设计中，地震荷载是一个重要的荷载效应。
地震设计要求结构在地震作用下，能够保持抗震安全性。
这包括结构的抗震设计参数、抗震性能要求、荷载效应的组合等。
需要注意的是，高层建筑结构设计不仅要满足上述要求，还需要考虑其他因素，如施工可行性、经济性、可维护性等。
因此，在进行高层建筑结构设计时，需要综合考虑各种因素，并遵守相应的设计规范和标准。
只有满足这些要求，才能确保高层建筑结构工程的安全性、可靠性和稳定性。
荷载组合和设计要求
（风荷载起控制，有风）
S 1.2SGK 1.01.4SWK 0.71.4SQK
荷载效应组合 2地震作用效应组合时
S G SGE S Eh Ehk EV SEVK W W SWK
S——载效应和地震作用效应组合的设计值；
结构和钢结构； 5)采用隔震和消能减震设计的结构。
6、罕遇地震作用下的变形验算
（2）下列结构宜进行弹塑性变形验算： 1）高度属于应采用时程分析方法范围
并且属于竖向不规则类型的高层建筑结 构： 2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑 中的钢筋混凝土结构和钢结构； 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； 4)高度不大于150m的高层钢结构。
1.承载能力的验算
2.水平侧移限制 3.舒适度的验算 4.稳定和抗倾覆验算 5.抗震结构的延性要求和抗震等级
二、结构设计要求
1、承载能力的验算
无地震作用组合 0S R 有地震作用组合 S R / RE
0 :结构重要性系数，分别取1.1、1.0、0.9 RE :承载力抗震调整系数
二、结构设计要求
延性比：构件破坏时的变形与屈服时的变形的比值
v
y
根据设防烈度、结构类型和房屋高度区分为不同的抗震等级， 采用相应的计算和构造措施， 抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。 抗震等级分：特一级、一级、二级、三级、四级。
结构设计要求
决定抗震构造措施等级时应考虑的烈度
建筑类别
甲、乙类
(2) 水平侧移限制
弹性方法计算的楼层层间最大位移与层 高之比
/ h / h
二、结构设计要求
(3)舒适度的验算：
结构设计的基本要求结构上的荷载与荷载效应
0.1m×4m×1×25kN/m3 = 10 kN/m
20厚板底石灰砂浆抹灰 0.02m×4m×1×17kN/m3 = 1.36 kN/m
第
梁自重： 钢筋混凝土梁（扣除与板重叠部份）
一
(0.55-0.100)m×0.25m×1×25kN/m3 = 2.81kN/m
章
梁侧抹灰
(0.55-0.100)m×0.02m×2×1×17kN/m3 = 0.31 kN/m
可变荷载的频遇值是针对结构上偶尔出现的
较大荷载，这类荷载相对于设计基准期（５０年）
，具有较短的持续时间或较少的发生次数的特性，
第
从而对结构的破坏性有所减弱，可变荷载的频遇值
一
采用频遇值系数ψt乘以可变荷载的标准值：
章
Qt＝ ψt Qk
４、可变荷载的准永久值
在进行结构构件变形和裂缝验算时，要考虑
荷载长期作用对构件刚度和裂缝的影响。永久荷载
在结构设计时，应根据不同的设计要求采用不同的荷载
数值，我们称之为代表值。《建筑结构荷载规范》（GB
第
50009－2001，以下简称《荷载规范》）给出了三种代表
一
值：标准值、准永久值和组合值。
章
１、荷载标准值
荷载的标准值是指荷载正常情况下可能出现的
最大值。各种荷载标准值是建筑结构设计时采
用的基本代表值。
第
一
章
(1)影响正常使用（包括影响美观）的变形。
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏。
(3)影响正常使用的振动。
(4)影响正常使用的其他特定状态。
１．2结构上的荷载与荷载效应
１．２．１荷载的分类
（１）永久荷载：在结构使用期间，数值不随时间
第4章-设计要求及荷载效应组合
9
第四章 设计要求及荷载效应组合
4.4 稳定和抗倾覆
二、高层钢结构的稳定验算 1.对有钢支撑、剪力墙或筒体的钢结构，且 ue ，可不计算 p 效应； h 1/1000 2.对于无钢支撑（纯钢框架）和 ue h 1 1000 的有支撑钢结构，应考虑 p 效应，并且侧 移应满足表4-2的要求。 实际大部分钢结构需要考虑。
4.4 稳定和抗倾覆
高层建筑的刚度一般较大，同时有许多楼板作横向支 撑，在重力作用下一般不会出现整体失稳。 但在水平荷载作用下，出现侧移后，重力荷载会产生 附加弯矩，附加弯矩又增大侧移，这种效应称为p- 效应， 它会增加构件的内力，严重时会使结构位移逐渐加大而倒 塌。考虑p- 效应即是所谓的结构稳定性验算。
S G SGE Eh SEhk Ev SEvk W W SW K
S ——有地震作用组合时的荷载总效应设计值；
——重力荷载代表值产生的荷载效应标准值（包括 SGE 100%自重标准值，50%雪荷载标准值，50～80%楼面活荷载 标准值）； SEhk、SEvk ——分别为水平地震作用和竖向地震作用标准值计 算的荷载效应； G、 Eh、 Ev、 W ——分别为上述各荷载效应的分项系数； W ——风载的组合系数，在高层中取0.2。
位移角限值 1/550 1/800 1/1000
除框架结构外的转换层
B.不小于250m 钢结构 各种类型 各种类型
1/1000
1/00 1/300
5
4.2.2 防止倒塌层间位移限值
罕遇地震作用下，为防止结构倒塌，要限制结构的 最大弹塑性层间侧移： u [ ]h
p p
6
4.3 舒适度要求
21
4.6 荷载效应组合
建筑结构荷载计算_2
弹塑性层间位移角限值
材料
结构类型 限值
钢筋混凝 土结构
框架
1/50
框架- 剪力墙 1/100
框架- 核心筒
剪力墙
1/120
筒中筒
框支层
1/120
钢结构
各种类型结构 1/50
耗能能力
滞回曲线的形状、面积 耗能能力大、小，难以量化
•采用弹性方法进行计算；
•也可采用对未考虑重力二阶效 应的计算结果乘以增大系数的方 法近似考虑
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
结构位移增大系数： 框架结构
剪力墙结构、框架-剪力墙结构、 筒体结构
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
高层建筑结构的稳定应符合下列规定： •剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结 构应符合下式要求：
➢ 罕遇地震作用下，主体结构遭受破 坏或严重破坏但不倒塌。
4.2 侧移限制（弹性层间位移角限值）
多遇地震（及风荷载下），
目的：防止风、小震作用下非结 构构件破坏：
•防止主体结构开裂、损坏； •防止填充墙及装修开裂、破坏； •过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用； •过大的侧移会使结构产生附加内力（P-△效应）。
有地震作用效应组合时
SE ：有地震作用效应组合时，构件
截面内力（效应）组合的设计值
RE ：有地震作用组合时，构件截面
承载力设计值
பைடு நூலகம்
：承载力抗震调整系数
材料
结构构件
钢筋混凝土 梁
轴压比小于0.15的柱
轴压比大于0.15的柱
4、荷载效应组合及设计要求
0.41
0.41
08 .
0.4
风载作用方向
02 .
0.4
0.4
013 .
z
——风振系数；
迎风面
背风面
静风 风 脉动风 平均风压 风压 脉动风压
Hi z 1 H z
二、总体风载效应与局部风载效应
1、总体风载效应： 作用在建筑物上的全部风荷载使结构产生的内力和变形； 2、局部风载效应： 作用在建筑物局部构件上的风荷载使其产生的内力和变形； 1）迎风面及侧面宽度为 1 6 墙面宽度的角隅部分
阻尼比
FEk 1Geq
单质点：恒载+0.5活荷载
Fi
Gi Hi
Gi Hi
i 1
n
FEk (1 n )
2 1
0.05 0.06 1.7
顶点附加水平力： Fn n FEk
2）适用范围：以剪切变形为主，且高度不超过40米，刚度和质 量沿高度分布均匀的建筑结构。 2、振型分解法
T1 2 0
Gi 2 i
g Gi i
i 1 i 1 n
n
3、无限自由度法
适用于框架—剪力墙结构
Tj j H 2
w gEJ
§4-1 一、几个重要概念 1、荷载代表值：
荷载效应组合
1）标准值：荷载的基本代表值；恒载取0.5，活载取0.95； 2）组合值：荷载标准值乘以组合值系数而得，主要用于承载
1. 延性：结构在保持其承载能力基础上的塑性变形能力。
主要影响因素： 截面应力特征、构件材料、截面配筋量 配筋构造等。 2. 抗震等级 影响因素： 设防烈度、结构自振周期、场地类别及 设计分组，结构重要性程度。 §7-3 内力组合和最不利内力
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第4章设计要求及荷载效应组合PPT: soilfoundation@ (password:foundation)周葆春工学博士Email：zhoubcxynu@14.1 承载力验算4.2 侧移限制4.3 舒适度要求4.4 稳定和抗倾覆4.5 抗震结构延性要求和抗震等级4.6 荷载效应组合及最不利内力24.5 抗震结构延性要求和抗震等级在地震区，结构除承载力和刚度外，还要求它具有良好的延性。
延性比μ是衡量结构或构件塑性变形的能力，是结构抗震性能的一个重要指标；对于延性比大的结构，在地震作用下结构进入弹塑性状态时，能吸收、耗散大量的地震能量，此时结构虽然变形较大，但不会出现超出抗震要求的建筑物严重破坏或倒塌。
若结构延性较差，在地震作用下容易发生脆性破坏，甚至倒塌。
在不同的情况下，地震反应会有很大的差别，对抗震的要求则不相同。
为了对不同的情况能够区别对待以及方便设计，对一般建筑结构延性要求的严格程度可分为四级：很严格（一级）、严格（二级）、较严格（三级）和一般（四级），这称之为结构的抗震等级。
3高层建筑更柔一些，地震作用下的变形就更大一些，因而对延性的要求就更高一些。
因此，《高层规程》对设防烈度为9度时的A级高度乙类建筑以及B级高度丙类建筑钢筋混凝土结构又增加了“特一级”抗震等级。
抗震设计时，高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。
特殊要求时则提升至特一级，其计算和构造措施比一级更严格。
4丙类建筑的抗震等级56注：1 建筑场地为Ⅰ类时，除6度外应允许按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；2 接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；3 大跨度框架指跨度不小于18m 的框架；4 高度不超过60m 的框架-核心筒结构按框架-抗震墙的要求设计时，应按表中框架-抗震墙结构的规定确定其抗震等级。
高层建筑结构的抗震概念设计概念设计是运用人的思维和判断力，可以通过力学规律、震害教训、试验研究、工程实践经验等，从宏观上决定结构设计中的基本问题。
从方案、结构布置到计算简图的选取，从构件截面配筋到配筋构造等都存在概念设计的内容。
高层建筑结构抗震概念设计时应注意以下几方面内容。
（1）选择有利的场地，避开不利的场地，采取措施保证地基的稳定性。
（2）结构体系和抗侧刚度的合理选择。
一般来说，RC框架结构抗震能力较差；框架-剪力墙结构性能较好；剪力墙结构和筒体结构具有良好的空间整体性，历次地震中震害都较小。
应考虑场地条件，硬土地基上的结构可柔一些，软土地基上的结构可刚一些。
可通过改变高层建筑结构的刚度调整结构的自振周期，使其偏离场地的卓越周期，较理想的结构是自振周期比场地卓越周期更低。
9（3）结构平面布置力求简单、规则、对称，尽量减少应力集中的凸出、凹进和狭长等复杂平面；结构平面布置应使结构的“刚心”与质心靠近，减少地震作用下的扭转。
（4）结构竖向宜做成上下等宽或由下向上逐渐减小的体型，抗侧刚度应当沿高度均匀，或沿高度逐渐减小。
（5）结构的承载力、变形能力和刚度要均匀连续分布，适应结构的地震反应要求。
某一部分过强、过刚也会使其它楼层形成相对薄弱环节而导致破坏。
（6）抗震结构在设计上和构造上应实现具有多道设防。
框架结构采用强柱弱梁设计，梁屈服后柱仍能保持稳定；剪力墙，在连梁作为第一道设防破坏后，还会存在一个能够独立抵抗地震作用的结构；框架-剪力墙(筒体)，在剪力墙屈服以后，或者在框架部分构件屈服以后，另一部分抗侧力结构仍然能够发挥较大作用，仍能够共同抵抗地震。
10（7）尽量不设缝、少设缝。
必需设缝时须保证有足够的宽度，避免地震时相邻部分发生碰撞而破坏。
（8）延性结构是用它的变形能力抵抗地震作用；反之，如果结构的延性不好，则必须用足够大的承载力抵抗地震。
因此，延件结构和构件对抗震设计是一种经济的、合理而安全的对策。
（9）结构倒塌是由竖向构件破坏造成的，既承受竖向荷载又抗侧力的竖向构件属于重要构件，要考虑在水平力作用下进入塑性后，它是否仍然能够安全地承受竖向荷载。
（10）保证地基基础的承载力、刚度和有足够的抗滑移能力，使整个高层建筑结构成为一个稳定的体系，防止产生过大的差异沉降和倾覆。
11概念设计要点¾选择有利场地和地基¾选择延性好结构体系与材料¾规则结构¾延性结构¾减轻自重¾避开地震动反应谱特征周期¾避免薄弱层¾减少扭转¾协调承载能力与延性的关系¾设置多道抗震防线¾实现合理屈服耗能机制¾提高整体性124.6 荷载效应组合及最不利内力结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。
但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大。
按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。
13各种荷载标准值单独作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值。
结构计算时，应首先分别计算各种荷载作用下产生的荷载效应，然后将各项荷载效应乘以分项系数和组合系数进行组合得到结构或构件的内力设计值。
分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效应增大系数，组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，故荷载组合时要乘以小于1的系数。
1415《高层规程》规定高层建筑结构的荷载效应和地震作用效应组合的表达式如下：（1）无地震作用效应组合时G Gk Q Q Qk w w wkS S S S γψγψγ=++S ：荷载效应组合的设计值；γG 、γQ 、γw :永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；S Gk ：永久荷载效应标准值；S Qk ：楼面活荷载效应标准值；ψQ 、ψw ：楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时分别取0.7和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0。
17（2）有地震作用效应组合时G GE Eh Ehk Ev Evk w w wkS S S S S γγγψγ=+++S ：荷载效应和地震作用效应组合的设计值；S GE :重力荷载代表值的效应；S Ehk :水平地震作用标准值的效应；S Evk :竖向地震作用标准值的效应；γG 、γw 、γEh 、γEv :重力荷载、风荷载、水平地震作用、竖向地震作用的分项系数，承载能力计算时按下表采用，当重力荷载效应对结构承载力有利时，下表中γG 不应大于1.0；位移计算时，各分项系数均取1.0。
ψw ：风荷载的组合系数，应取0.2。
18G GE Eh Ehk Ev Evk w w wkS S S S S γγγψγ=+++建筑抗震设计规范201022最不利内力组合结构在各种荷载作用下的荷载效应（内力、位移等）确定之后，必须进行荷载效应组合，才能求得梁、柱各控制截面的最不利内力。
一般来说，对于构件某个截面的某种内力，并不一定是所有荷载同时作用时其内力最为不利，而是在某些荷载作用下才能得到最不利内力。
因此，必须对构件的控制截面进行最不利内力组合。
构件内力一般沿其长度变化。
为了便于施工，构件配筋通常不完全与内力一样变化，而是分段配筋。
设计时可根据内力图的变化特点，选取内力较大或截面尺寸改变处的截面作为控制截面，并按控制截面内力进行配筋计算。
23梁的控制截面通常是梁两端支座处和跨中这三个截面。
竖向荷载作用下梁支座截面是最大负弯矩（弯矩绝对值）和最大剪力作用的截面，水平荷载作用下还可能出现正弯矩。
因此，梁支座截面处的最不利内力有最大负弯矩（-M max）、最大正弯矩（+M max）和最大剪力（V max）；跨中截面的最不利内力一般是最大正弯矩（+M max），有时可能出现最大负弯矩（-M max）。
24柱的弯矩在柱的两端最大，剪力和轴力在同一层柱内通常无变化或变化很小。
因此，柱的控制截面为柱上、下端截面。
柱属于偏心受力构件，随着截面上所作用的弯矩和轴力的不同组合，构件可能发生不同形态的破坏，故组合的不利内力类型有若干组。
此外，同一柱端截面在不同内力组合时可能出现正弯矩或负弯矩，但框架柱一般采用对称配筋，所以只需选择绝对值最大的弯矩即可。
综上所述，框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种：（1）|M|max及相应的N和V；（受弯）（2）N max及相应的M和V；（小偏压）（3）N min及相应的M和V；（大偏压）（4）|V|max及相应的N。
（受剪）这四组内力组合的前三组用来计算柱正截面受压承载力，以确定纵向受力钢筋数量；第四组用以计算斜截面受剪承载力，以确定箍筋数量。
25框架梁弯矩塑性调幅为了避免梁支座处抵抗负弯矩的钢筋过分拥挤，以及在抗震结构中形成梁铰破坏机构增加结构的延性，可以考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对竖向荷载作用下梁端负弯矩进行调幅。
对现浇框架梁，梁端负弯矩调幅系数可取0.8~0.9；对于装配整体式框架梁，梁端负弯矩调幅系数可取0.7~0.8。
框架梁端截面负弯矩调幅后，梁跨中截面弯矩应按平衡条件相应增大。
截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中截面弯矩设计值的50%。
应先对竖向荷载作用下的框架梁弯矩进行调幅，再与水平荷载产生的框架梁弯矩进行组合。
26高层建筑结构设计的基本要求强度问题：构件截面承载力验算刚度问题：正常使用条件下结构水平位移验算稳定问题：结构稳定与抗倾覆验算延性问题：抗震结构的延性要求经验问题：抗震结构的概念设计要求27Thanks for attention！28。