第4高层建筑结构计算分析-PPT课件
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第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1 计算分析方法和模型
（1）随着高层的快速发展，层数多，高度大，平面布置和
立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用计算机进行 计算分析已成为不可或缺的手段。
（2）计算机技术和结构分析软件的普及，一方面使精度提 高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。 因此，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.2水平荷载作用方向假定
实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常 假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向， 分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如图。 在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。
4.2计算参数的选取
3、框架梁端弯矩调幅 4、楼面梁的扭矩
4.2计算参数的选取
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
高层建筑实际结构是复杂的空间受力体系，它是由水平的 刚性楼板和竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的 空间结构。 实际荷载也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈 服等现象，并不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算， 可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、 高层建筑结构作精确计算也是十分困难的。 尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行 简化并做出基本假定，得到合理的计算图形，以便简化计算。 本节只讨论一些结构计算中的基本简化原则。针对各种具 体结构计算方法，还有一些各自的假定，将在以后章节中进行 讨论。这些假定主要体现在以下五个方面：
4.1计算分析方法和模型
4.1.1
结构计算分析方法
对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分
析方法和模型实验方法。 框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分 布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅 系数，装配整体式框架取0.7—0.8，现浇式框架取0.8—
0.9；抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度
可予以折减，折减系数不宜小于0.5。
4.1.2 结构计算模型
（一）计算模型 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选 取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。
可选择：
（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架 结构、框架-剪力墙结构； （2）空间协同工作模型
4.1.2 结构计算模型
数，正确使用计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠 性等对高层建筑结构至关重要。
4.1计算分析方法和模型
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1.1 结构计算分析方法
高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形式和
受力阶段，采用相应的计算方法。 主要有： （1）线弹性分析方法； （2）考虑塑性内力重分布的分析方法； （3）非线性分析方法； （4）模型试验分析方法。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
1．弹性工作状态假定； 2．水平荷载作用方向假定； 3．平面结构假定； 4．楼板在自身平面内刚度无限大的假定； 5．高层建筑结构底部嵌固假定；
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.1 弹性工作状态假定
线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的 方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、 试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极 限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安 全。 该假定认为，结构在永久荷载作用和可变荷载作用下，从 整体上看处于弹性工作状态，其内力和位移按弹性方法计算。 因为是弹性计算，叠加原理可以用，不同荷载作用时，可以进 行内力组合。 某些情况下可以考虑局部构件的塑性变形内力重分布，以及 罕遇地震作用下的第二阶段验算，此时结构均已进入弹塑性阶 段。现行规范的设计处理方法仍多以弹性计算的结果通过调整 或修正来解决。
（3）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的 框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型 （4）空间杆-薄壁杆系模型 （5）空间杆-墙板元模型 （6）有限元计算模型。 针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。
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4.2
计算参数的选取
1、连梁刚度的折减 2、楼盖平面内刚度为无限大 为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁，具有很 大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自 由度数减小，计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结 构可满足工程精度的要求。 采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施保证楼 （屋）面的整体刚度。如结构平面宜简单、规则、对称，平 面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋 混凝土楼板；对局部削弱的楼面，可采取楼板局部加厚、设 置边梁、加大楼板配筋等措施。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.3
平面结构假定
任何结构都是一个 空间结构。但对框 架、剪力墙及框架 一剪力墙结构体系 而言，大多数可以 把空间结构简化为 平面结构，使计算 大大简化。这里作 了两个假定：
（1）一片框架或一片墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度 很小，可以忽略不计。 因此，整个结构可以划分成若干平面结构，共同抵抗与平面结构平行的侧向 荷载，垂直于该平面方向的结构不参加受力。 （2）各个平面抗侧力结构之间通过 楼板互相联系并协同工作。
嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理来自百度文库
4.3.4 楼板无限刚度假定
楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。 楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。
无扭转时
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.5 高层建筑结构底部嵌固假定
高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体 结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两 个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结 构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构
（1）随着高层的快速发展，层数多，高度大，平面布置和
立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用计算机进行 计算分析已成为不可或缺的手段。
（2）计算机技术和结构分析软件的普及，一方面使精度提 高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。 因此，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.2水平荷载作用方向假定
实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常 假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向， 分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如图。 在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。
4.2计算参数的选取
3、框架梁端弯矩调幅 4、楼面梁的扭矩
4.2计算参数的选取
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
高层建筑实际结构是复杂的空间受力体系，它是由水平的 刚性楼板和竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的 空间结构。 实际荷载也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈 服等现象，并不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算， 可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、 高层建筑结构作精确计算也是十分困难的。 尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行 简化并做出基本假定，得到合理的计算图形，以便简化计算。 本节只讨论一些结构计算中的基本简化原则。针对各种具 体结构计算方法，还有一些各自的假定，将在以后章节中进行 讨论。这些假定主要体现在以下五个方面：
4.1计算分析方法和模型
4.1.1
结构计算分析方法
对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分
析方法和模型实验方法。 框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分 布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅 系数，装配整体式框架取0.7—0.8，现浇式框架取0.8—
0.9；抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度
可予以折减，折减系数不宜小于0.5。
4.1.2 结构计算模型
（一）计算模型 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选 取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。
可选择：
（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架 结构、框架-剪力墙结构； （2）空间协同工作模型
4.1.2 结构计算模型
数，正确使用计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠 性等对高层建筑结构至关重要。
4.1计算分析方法和模型
第 4 章 高层建筑结构计算分析 4.1.1 结构计算分析方法
高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形式和
受力阶段，采用相应的计算方法。 主要有： （1）线弹性分析方法； （2）考虑塑性内力重分布的分析方法； （3）非线性分析方法； （4）模型试验分析方法。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
1．弹性工作状态假定； 2．水平荷载作用方向假定； 3．平面结构假定； 4．楼板在自身平面内刚度无限大的假定； 5．高层建筑结构底部嵌固假定；
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.1 弹性工作状态假定
线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的 方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、 试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极 限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安 全。 该假定认为，结构在永久荷载作用和可变荷载作用下，从 整体上看处于弹性工作状态，其内力和位移按弹性方法计算。 因为是弹性计算，叠加原理可以用，不同荷载作用时，可以进 行内力组合。 某些情况下可以考虑局部构件的塑性变形内力重分布，以及 罕遇地震作用下的第二阶段验算，此时结构均已进入弹塑性阶 段。现行规范的设计处理方法仍多以弹性计算的结果通过调整 或修正来解决。
（3）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的 框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型 （4）空间杆-薄壁杆系模型 （5）空间杆-墙板元模型 （6）有限元计算模型。 针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。
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4.2
计算参数的选取
1、连梁刚度的折减 2、楼盖平面内刚度为无限大 为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁，具有很 大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自 由度数减小，计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结 构可满足工程精度的要求。 采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施保证楼 （屋）面的整体刚度。如结构平面宜简单、规则、对称，平 面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋 混凝土楼板；对局部削弱的楼面，可采取楼板局部加厚、设 置边梁、加大楼板配筋等措施。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.3
平面结构假定
任何结构都是一个 空间结构。但对框 架、剪力墙及框架 一剪力墙结构体系 而言，大多数可以 把空间结构简化为 平面结构，使计算 大大简化。这里作 了两个假定：
（1）一片框架或一片墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度 很小，可以忽略不计。 因此，整个结构可以划分成若干平面结构，共同抵抗与平面结构平行的侧向 荷载，垂直于该平面方向的结构不参加受力。 （2）各个平面抗侧力结构之间通过 楼板互相联系并协同工作。
嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理来自百度文库
4.3.4 楼板无限刚度假定
楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。 楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。
无扭转时
4.3 结构简化计算原则与计算简图处理
4.3.5 高层建筑结构底部嵌固假定
高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体 结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两 个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结 构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构