第四章设计要求及荷载效应组合
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
7
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：
工程施工第四章模板工程
2 模板工程 塑料和玻璃钢模板 特点：重量轻，强度较高，但价格贵，常用于现浇“密肋楼盖”
中做“模壳”。密肋楼板是由薄板与间距较小的密肋组成。 塑料模壳
南京玄武区政府的密肋楼板采用塑料模壳
制作者：莫懿懿
组合模板 组合模板是一种工具式模板，它是工程施工中使用最多的 一种模板形式。它由具有一定模数的若干类型的板块、角模、 支撑和连接件组成，用它可以拼出多种尺寸和几何形状，以适 应多种类型建筑物的梁、柱、板、墙、基础和设备基础等施工 的需要，也可用它拼成大模板、隧道模和台模等。
柱截面尺寸 较大时，可 设置拉紧螺 栓，防治浇 筑砼时，发 生鼓胀变形
常用的模板
制作者：莫懿懿
常用的模板
梁模板 特点：跨度较大而宽度一般不大，梁高可到1m左右，工业建筑有
的高达2m以上。梁的下面一般是架空的，因此混凝土对梁模板 有横向侧压力，又有垂直压力。这要求梁模板及其支撑系统稳 定性要好，有足够的强度和刚度 。
制作者：莫懿懿
新型模板体系施工 工作原理：以建筑物的钢筋砼墙为支撑主体，通过附着于已浇筑
完成的钢筋砼墙体的上的爬升支架或大模板，利用连接爬升支 架与模板的爬升设备，使一方固定，另一方相对运动，交替向 上爬升，已完成模板的爬升、下降、就位和校正等工作。 模板爬升方式：模板爬架子，架子爬模板。 （动画）
制作者：莫懿懿
模板结构设计
计算面板及小楞 活载2.5kN/m2
计算支撑小楞的大楞 活载1.5kN/m2
计算支撑大楞的支架 活载1.0kN/m2
制作者：莫懿懿
模板结构设计 说明：对大型浇筑设备，如上料平台、混凝土输送泵等，按实际
情况计算；混凝土堆集料高度超过100mm以上者，按实际高度 计算；模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可分布在相邻的 两块板上。 （5）振捣混凝土时产生的荷载
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。
建筑幕墙设计(第四章)荷载及其组合
横向验算风荷载单独作用下挠度。
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载 风荷载是作用于幕墙的一种主要直接作用，它垂 直作用于幕墙面板表面。 设计要求：(1)既需考虑长期使用过程中，在一定时距平
均最大风速的风荷载作用下保证 正常使用功 能不受影响。 (2)在阵风袭击下不受损坏，避免事故发生。
风荷载计算公式:
w w（主体结构） w w（外围护 幕墙）
k Z s z o k gz s z o
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载 1 基本风压Wo
当风以一定速度向前运动遇到幕墙阻碍时，幕墙承受风 压，幕墙所在地区不同，它们的基本风压不同。
Vo / 2 wo
A：近海海面、海岛、海岸、湖岸、沙漠 B：田野、乡村、丛林、丘陵、房屋稀疏的乡镇 C：密集建筑群的城市市区（一般城市) D：密集建筑群且房屋较高城市（北京、上海等）
4 荷载及荷载组合
A z c z
1.379( z /10) 0.616( z /10)
0.24
0.44
B z D z
4 荷载及荷载组合
4 阵风系数 gz 第二节 风荷载
瞬时风压峰值与10min平均风压（基本风压）的比值， 取决于场地粗糙度类别和建筑物高度。 K (1 2 ) 玻璃幕墙 石材金属幕墙取2.25 gz f K-地区粗糙度调整系数 A取0.92 B取0.89
A f
C取0.85 D取0.8
4 荷载及荷载组合
第一节 概述 2 幕墙的荷载组合 承载Hale Waihona Puke 极限状态G G w w w
高层建筑结构设计-第4章-结构设计基本规定
高层建筑结构设计广西大学土木建筑工程学院贺盛第四章结构设计基本规定4.6 舒适度验算4.7 抗震设防类别4.8 抗震等级4.9 变形缝设置4.1 适用最大高度及高宽比4.2 结构布置的规则性4.3 承载力验算4.4 荷载效应组合4.5 变形验算本章重点➢掌握各类房屋的适用最大高度及高宽比➢掌握各类结构布置原则及规则性判别方法➢掌握荷载效应组合及承载力验算方法➢掌握变形验算方法➢了解舒适度验算方法➢掌握各类建筑抗震等级确定方法➢熟悉各种变形缝的类型及设置原则4.1 适用最大高度及高宽比结构设计首先需根据房屋高度、抗震设防、设防烈度等因素，确定一个与之匹配的、经济且合理的结构体系，以使结构效能得到充分发挥，材料强度得到充分利用。
《建筑结构抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高混规》）及《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ-2015（以下简称《高钢规》）规定了钢筋混凝土结构、钢结构及混合结构房屋建筑的最大适用高度。
将钢筋混凝土结构房屋划分为A与B级。
当房屋高度满足下表时，为A级。
当钢筋混凝土结构房屋高度不满足上表，但满足下表时，为B级。
当房屋高度不满足下表时，为超限高层建筑。
民用钢结构房屋的最大适用高度如下表所示。
表中筒体不包括钢筋混凝土筒。
混合结构房屋的最大适用高度如下表所示。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比房屋建筑适用的高跨比，是对结构刚度、整体稳定承载能力及经济合理性的宏观控制指标。
当结构设计满足承载力、稳定、抗倾覆、变形及舒适度等基本条件之后，仅从结构安全角度考虑，高宽比限值不是必须满足的。
高宽比主要影响结构设计的经济性。
钢筋混凝土结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比钢结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
混合结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.2 结构布置的规则性建筑平面可分为板式和塔式两大类。
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。
荷载效应组合讲解
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。
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
第4章_结构上的作用和作用效应1
(1)基准期 T 时间域内可划分为 r个相等的时段，即 T/r
(2)在任一时段内，荷载出现的概率为 p，荷载不出现的概率 为 q 1 p 。
(3)在任一时段内，荷载出现时，其幅值为非负随机变量，其 概率分布函数为任意时点荷载概率分布，各不同时段上的 幅值随机变量相互独立且服从相同分布。
F Q (x)P [Q (t)≤ x,t ]
《荷载规范》给出了四种荷载代表值：
标准值、组合值、频遇值和准永久值
精品课件
4.4 荷载的代表值
4.4.1 基本概念
荷载代表值—设计中用以验证极限状态所采用的荷载值，包 括标准值、组合值、频遇值和准永久值。
荷载设计值—设计中用于确定结构抗力所直接采用的荷载值。
– 荷载设计值 Q d 可以通过荷载分项系数 Q 乘以荷载代表值 Q r 获得。
第四章 结构上的作用和作用效应
精品课件
第四章 结构上的作用和作用效应
主要内容
4.1 荷载和作用 4.2 荷载的随机概率模型 4.3 荷载的统计分析 4.4 荷载的代表值 4.5 荷载效应组合方法
精品课件
第四章 结构上的作用和作用效应
4.1 荷载和作用
精品课件
4.1 荷载与作用
4.1.1 作用的定义与分类
WY 0.455Wk WY 0.214Wk 不考虑风向
FW Y(x)exp expx 0.0 1.5312W 3W k k
WY 0.410Wk WY 0.193Wk
考虑风向
精品课件
4.3 荷载的统计分析
2. 雪荷载
FSY(x)exp expx 0.0 1.9294S40Sk0k S ( t )
FQ (x)P{Q(t)0}P{Q(t)x,t|Q(t)0} P{Q(t)0}P{Q(t)x,t|Q(t)0}
第4章模板工程(2015)
足清水混凝土的施工要求，同时因地制宜地发展多种 支摸方法；
开发钢框胶合板模板、中型钢模板、可拆卸式大模板、
塑料或玻璃钢模壳等工具式模板及支撑体系，进一步 提高了模板制作质量和施工技术水平。
模板工程的施工：包括模板的选材、选型、设计、制作、安
装、拆除和周转等过程。 模板工程施工的基本流程为：
内楞、外楞等)
紧固件：U型卡、螺栓等
模板及其支架的要求：
有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇
筑混凝土的重力、侧压力以及施工荷载。
保证工程结构和构件各部位形状尺寸和相互位置的
正确；
构造简单，装拆方便，便于钢筋的绑扎与安装、混
凝土的浇筑与养护等工艺要求；
接缝严密，不得漏浆。
碗扣式钢管支架，主要应用在市政、桥梁工程上
苏通大桥30m跨引桥以碗扣架作为模板支架，胶合板为 模板面板，工字梁为楞木。
（2）水平支撑
水平支撑主要有钢/木楞、钢桁架等
钢/木楞：分内楞与外楞。
内楞材料有木枋、型钢等，配置方向一般与模板垂直， 直接承受模板传来的荷载 外楞一般用圆钢管、矩形钢管、槽钢等，其中钢管使 用较多 钢桁架： 两端可支承在钢筋托具、墙、梁侧模板的横档以及柱顶梁 底横档上，以支承梁或板的模板
连接件等
模板材料：钢模板、
胶合板模板 、砖模板 等
混凝土阶梯柱 脚施工的吊模
二 柱墙模板
柱子的特点是断面尺寸不大
但比较高，砼浇筑速度快，
侧模承受压力较大
柱模板主要由侧模、内楞木
桩、钢管柱箍、浇筑孔等组 成
对于矩形截面的混凝土柱，
目前常采用胶合板面板做模
板，50×100木枋做竖内楞， 双钢管和钢筋拉杆做柱箍。
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：
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。
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第四章钢与混凝土组合梁
钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。 组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。 对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图 4.1 ）。如果使 两者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼 缘而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大 提高了（图4.2） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。钢梁可以用轧制型钢或 焊接型钢，例如工字钢、槽钢。槽钢经常用作楼盖、平台或阳台的边梁 （见图4.3），可以获得平整的外表面。
（4）组合梁在施工阶段的承载力计算 1）钢梁的受弯承载力 在弯矩 M x 作用下，钢梁的正应力应满足
Mx f xWnx
（4.9）
在弯矩 M x和 M y 共同作用下，钢梁的正应力应满足
My Mx f xWnx yWny
（4.10）
M y —分别为绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截 其中 M x 、 面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；
（2）荷载短期效应设计时用的截面特征计算：
1）钢梁的截面特征 钢梁截面积
A bt tt bbtb hwtw
（4.2）
钢梁中和轴至钢梁顶面的距离
0.5bt tt2 hwtw (0.5hw tt ) bbtb (tt hw 0.5tb ) yt A
钢梁中和轴至钢梁底面的距离
混凝土翼缘的有效宽度be可按下式计算 ：
高层建筑结构设计(申彦利)第四章 设计要求及荷载效应组合
侧移限制
一、使用阶段层间位移限制
（ 3 ）过大的侧向变形会使主体结构出现裂缝甚至破损。
限制结构裂缝宽度就要限制结构的侧向变形及层间变形。
（ 4 ）过大的侧向变形会使结构产生附加内力，严重时
会加速倒塌。这是因为侧移后，建筑物上的垂直荷载会造
成附加弯矩。侧移愈大，附加弯矩也愈大。
2019/2
§4.2
侧移限制
SR
S R R E E/ E
2019/2
§4.1
承载力验算Leabharlann 无地震作用组合时SR
式中： S — 是在不考虑地震作用时，通过荷载效应组合后
的构件内力设计值；
R — 是无地震作用组合时构件的承载能力。不同的 构件，要采用不同的承载能力计算公式，如：抗弯承载力、 抗剪承载力、抗压承载力等。可以参考有关钢筋混凝土基本 构件计算以及钢结构构件计算的有关教材。
实际上大部分钢筋混凝土结构不需要计算二阶效应。
2019/2
§4.4
稳定与抗倾覆
2、刚重比
结构的侧向刚度和重力荷载是影响结构稳定和重力P—Δ 效应的主要因素，侧向刚度与重力荷载的比值称之为结构的
刚重比。刚重比的最低要求就是结构稳定要求，称之为刚重
比下限条件，当刚重比小于此下限条件时，重力P—Δ 效应急 剧增加，可能导致结构整体失稳；当结构刚度增大，刚重比 达到一定量值时，结构侧移变小，重力P—Δ 效应的影响不明 显，计算上可以忽略不计，此时的刚重比称之为上限条件；
一、使用阶段层间位移限制
正常使用情况下的层间转角Δ u/h的限制
材料 结构高度 结构类型
框架 钢筋混凝 不大于150m 土结构 不小于250m 钢结构 框架-剪力墙、框架-核心筒 剪力墙、筒中筒 框支筒层 各种类型结构 各种类型结构
荷载效应组合与设计要求
位移限值
➢ 地震作用下的位移限值略宽松
H
5
三、舒适度要求
在风荷载作用下，高度超过l50m的高层建筑，应满足人使用的舒适度要求。 此时，按照重现期为10年的风荷载计算结构顶点加速度，或由风洞试验确定 顺风向与横风向结构顶点最大加速度，αmax应满足下列要求：
住宅、公寓 αmax不大于0.15m／s2
2 ⑧仅60m以上的高层结构考虑；
3 ⑨仅60m以上的9度抗震结构和60m以上8、9度时H的长悬臂结构考虑。
3
二、侧移限制
（△u／h）max≤［△u／h］ 式中，△u为荷载效应组合所得结构楼层层间位移，
h为该层层高， △ u／h为层间转角。应取各楼层中 最大的层间转角，即（△u／h）max验算是否满足要 求。右端是限制值
H
20
六、荷载效应组合及最不利内力
2、控制截面及最不利内力类型
柱子是偏压构件，可能出现大偏压破坏，也可能 出现小偏压破坏。大偏压情况下，弯矩越大越不 利；小偏压情况下，弯矩越小越不利。所以，对 柱子要组合几种不利内力，从中判断出最不利内 力作为配筋的依据。有时要用试算才能找出最大 配筋。
由于柱子一般为对称配筋，因此组合时只需找出 绝对值最大的弯矩。
办公、旅馆 αmax不大于0.25m／s2
H
6
四、稳定和抗倾覆
高层建筑在重力荷载下一般都不会出现整体
丧失稳定的问题。但是在水平荷载作用下，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，这是一种二阶效应，也称为“P－△效
应”，它不仅会增加构件内力，严重时还会使结
构位移逐渐加大而倒塌。因此，高层建筑结构计
H
21
六、荷载效应组合及最不利内力
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4.5 结构抗震性能设计
3.11.1 结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用 适宜的结构抗震性能目标，并采取满足预期的抗震性能目 标的措施。
条文说明：分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、 场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求，确定结构设 计是否需要采用抗震性能设计方法。 采用抗震性能设计的工程，一般表现为不能完全符合抗震 概念设计的要求；对特别不规则结构，应进行抗震性能设 计，但需慎重选择抗震性能目标。
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算 《高钢规》5.2.11条 对于不符合本规程第5.2.10条的高层 建筑钢结构，可按下列要求验算整体稳定：
(1) 对于有支撑的结构，且Δu/h≤1/1000，按有效长度法 计算。柱的计算长度可按现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ17)附录四附表4.1采用。支撑体系可以是钢支撑、剪 力墙和核心筒等。
钢结构
各种结构类型1/250注：高度在150~250m之间的钢筋混凝土高层建筑，限制值按a、
b两类限制值插入计算。
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4.2 侧移限制
在正常使用状态下，限制侧向变形的主要原因：要 防止主体结构开裂、损坏；防止填充墙及装修开裂、损 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)。
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要求(强制性条文)： 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要 求：
n
EJd 1.4H2 Gi i1
框架结构应符合下式要求：
n
Di 10 Gj /hi i1,2, ,n ji
从上式可以看出，刚重比对结构稳定性有决定性作用。
表4-4 结构顶点最大加速度限值
使用功能 住宅、公寓 办公、旅馆
amax(m/s2) 0.15 0.25
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4.3 舒适度要求
楼盖结构应具有适当的舒适度。楼盖结构的竖向振 动频率不宜小于3Hz，竖向振动加速度峰值不宜超过下表 的值。楼盖结构竖向振动加速度按高规附录A计算。
表 楼盖竖向振动加速度限值
第四章设计要求及荷载效应组合
4.2 侧移限制
表4-2 正常使用情况下 u / h 的限制值
材料
钢筋混凝土结 构
结构高度
a、不大于 150m
b、不小于 250m
结构类型 框架
框架-剪力墙、框 架-核心筒
剪力墙、筒中筒 框支层
各种结构类型
限制值 1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/500
峰值加速度限值(m/s2)
人员活动环境 竖向自振频率不大 竖向自振频率不小
于2Hz
于4Hz
住宅、办公
0.07
0.05
商场及室内连廊
0.22
0.15
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4.4 稳定和抗倾覆
高层建筑在重力荷载作用下一般都不会出现整体丧 失稳定的问题。在水平荷载作用下，某些情况下的高层 建筑结构计算要考虑二阶效应(P-△效应)，进行整体稳 定计算。
1/120
1/50
8/56
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%。
9/56
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。
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 向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度。H为房屋高 度； D i 为第i楼层的弹性等效侧向刚度。此公式使结构的二 阶效应对结构内力、位移的增量控制在5%左右。
13/56
4.4 稳定和抗倾覆
7/56
4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制
为防止结构倒塌，规定罕遇地震作用下弹塑性层间位
移 u / h 限值见表4-3。 表4-3
材料
结构类型
限制值
框架
1/50
钢筋混凝土结构
框架-剪力墙、框架 -核心筒、板柱剪力墙结构
剪力墙、筒中筒
1/100 1/120
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
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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；
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度；
Am—柱截面面积的平均值。
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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；
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算
在水平力作用下，当高层建筑结构满足下列规定时，弹性
计算分析时可不考虑重力二阶效应的不利影响。
剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒
体结构：
框架结构：
n
EJd 2.7H2 Gi i1
n
Di 20 Gj /hi i1,2, ,n ji
(2) 对于无支撑的结构和Δu/h>1/1000的有支撑的结构， 应按能反应二阶效应的方法验算结构的整体稳定。
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4.4 稳定和抗倾覆
4.4.3 高层建筑抗倾覆问题
当高层、超高层建筑高宽比较大，如果高层建筑的侧 移很大，其重力作用点合力移至基底平面范围以外，则建 筑可能发生倾覆问题。
通过控制高层建筑的高宽比，同时在基础设计时，高 宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现零 应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间 零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。满足规范要求 的正常设计的高层建筑不会出现倾覆问题。