高层建筑混凝土内力组合建筑结构设计计算书

高层建筑混凝土力组合建筑结构设计计算
书
7 力组合
7.1 选取荷载组合
“《高层建筑混凝土结构技术规程》”规定，抗震设计时要同时考虑无地震作用效应时的组合和有地震作用效应时的组合：
无地震作用效应组合时，荷载效应组合的设计值应按下式确定：
d
G GK L Q Q Qk w w wK S S S S γγψγψγ=++
d S ——荷载效应组合的设计值；
G γ——永久荷载分项系数；
Q γ——楼面活荷载分项系数；
w γ——风荷载分项系数；
L γ——考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使用年限为100年时取1.1
GK S ——永久荷载效应标准值； GK S ——永久荷载效应标准值；
QK S ——楼面活荷载效应标准值；
wK S ——风荷载效应标准值；
,Q w ψψ——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。

结合本工程情况作出如下基本组合： 1.由永久荷载效应起控制的组合：
1.35G γ=， 1.4Q γ=， 1.4w γ=，0.7Q ψ=，0.0w ψ=
选用组合为： 1.350.7 1.4GK Qk S S S =+⨯
2.由可变荷载（只考虑可变荷载）效应起控制的组合：
1.20G γ=， 1.4Q γ=， 1.0Q ψ=
选用组合为： 1.20 1.0 1.4GK Qk S S S =+⨯
有地震作用效应组合时，荷载效应和地震作用效应组合的设计值应按下式确定：
wK
w w Evk Ev Ehk Eh GE G S S S S S γψγγγ+++=
S ——荷载效应和地震作用效应组合的设计值；
GE S ——重力荷载代表值的效应；
Ehk S ——水平地震作用标准值的效应，尚应乘上相应的增大系数或调整系数； Evk S ——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘上相应的增大系数或调整系数； wK S ——风荷载效应标准值；
G γ——重力荷载分项系数； w γ——风荷载分项系数； Eh γ——水平地震作用分项系数； Ev γ——竖向地震作用分项系数；
w ψ——风荷载组合值系数，一般取0.0，对60米以上的高层建筑取0.2。

承载
力计算时，7度抗震设计，60m 以下的高层建筑，分项系数取如下：
1.2G γ=， 1.3Eh γ=，不考虑Ev γ，w γ。

选用组合为： 1.2 1.3GE Ehk S S S =+ 7.2 构件的承载力能力验算
根据“GB50010-2010《混凝土结构设计规》第11.1.6条和表11.1.6规定”对结构抗震承载力进行调整。

无地震作用效应：
0S R γ≤
有地震作用效应：
RE
R
S γ≤
式中0γ——结构重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为100年以上的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件 ，不应小于1.0；
S ——作用效应组合的设计值； R ——构件承载力设计值； 1.1c η=
RE γ——构件承载力抗震调整系数，按照下表选取：
承载力抗震调整系数RE γ 见表7-1
表7-1 承载力抗震调整系数RE γ
7.3 框架梁、连梁、框架柱的力组合 7.3.1 梁、柱力调整
由于框架梁支座弯矩进行过调幅，跨中弯矩亦随着发生变化。

对于框架梁，在水平力和竖向荷载共同作用下，其两端截面往往是最大弯矩和最大剪力作用处，剪力沿梁轴线呈线性变化，弯矩则呈抛物线变化（指竖向分布荷载）。

因此，除取梁的跨中最大弯矩按下式计算：
001
22
M M M M M +=-
≥右0左0中 式中0M 为按简支梁计算的跨中弯矩，M 左0、M 右0均为弯矩调幅后梁端的弯矩。

7.3.2 框架梁最不利力组合及力组
对于框架梁支座截面，最不利力是最大负弯矩及最大剪力，由双向地震作用也要组合出现的正弯矩；对于框架梁跨中截面，最不利力是最大正弯矩或可能出现的负弯矩。

梁端截面：max M +、max M -、max V 梁跨中截面：max M +、max M -
梁端剪力设计值要调整，保证“强剪弱弯”
抗震设计时，框架梁端部截面组合的剪力设计值，应按下式计算：
()/l
r Vb b b n Gb V M M l V η=++
l r
b b
M M ，——分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值； n l ——梁的净跨；
Vb η——梁剪力增大系数；一、二、三级分别取1.3、1.2和1.1
Gb V ——考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

无地震作用下梁的力组合件表7-2
表7-2 无地震作用下梁的力组合
续表7-2
有地震作用下梁的力组合见表7-3
表7-3 有地震作用下梁的力组合
续表7-3
7.3.3 框架柱最不利力组合及力组
因柱间无荷载作用，框架柱的弯矩、轴力和剪力沿柱高是线性变化的，弯矩最大值在柱两端，因此可取各层柱的上、下截面作为控制截面。

框架柱端截面：max M 及相应的N 、V ；
max N 及相应的M 、V ；
min N 及相应的M 、V 。

根据JGJ3-2010“《高层建筑混凝土结构技术规程》”第6.2.1条和6.2.3条规定，柱设计弯矩调整，保证“强柱弱梁”
三级框架的梁、柱节点处除顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端考虑地震作用组合的弯矩设计值应按下式予以调整：
c c b M
M η=∑∑ c M
∑——节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和。

上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配； b M ∑——节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和； c η——柱端弯矩增大系数。

对于三级框架取1.1。

三级抗震设计的框架柱端部截面的剪力设计按下式进行调整：
()/t b VC c c n V M M H η=+
t c M 、b c M ——柱上、下柱端截面顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值；
b M ∑——节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和； n H ——柱的净高
VC η——柱端剪力增大系数。

对于三级框架取1.1。

②轴柱力组合计算结果见表7-4
表7-4 ②轴柱力组合
地震作用下柱2轴柱力组合见表7-6
3轴柱地震作用下力组合见表7-7。