4、荷载效应组合及设计要求
高层建筑结构计算的基本假定和荷载效应组合设计要求
3
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，
4
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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：
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。
荷载组合详解
荷载组合详解荷载规范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，这是新规范不同老规范的地方，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《荷载规范》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内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范围较为窄小，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。
在设计基准期内，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范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内力或位移。
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。
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
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
荷载组合的效应设计值
荷载组合的效应设计值1. 引言在结构设计中，荷载组合是必不可少的一项内容，其目的是将所有可能的荷载作用情况考虑在内，以确保结构的安全可靠性。
荷载组合的效应设计值的确定十分重要，直接关系到结构的安全性能。
本文将从荷载组合的基本概念、荷载组合的设计标准、荷载组合的效应设计值等方面进行探讨，旨在为读者提供一些有关荷载组合的基本知识。
2. 荷载组合的基本概念荷载组合指的是在结构设计过程中考虑多种荷载同时作用的情况下，对荷载进行加和或组合，以确定结构在不同荷载作用情况下的承载能力。
荷载组合的目的是确保结构在实际使用中能够满足设计要求，同时使得结构达到最优化的重量和经济性。
荷载组合所涉及的荷载种类不仅包括静荷载、动荷载，还包括自重、风荷载、地震荷载、温差荷载、膨胀荷载等多种载荷，在实际设计中必须作全面的考虑。
3. 荷载组合的设计标准荷载组合的设计标准是指在结构设计中采用何种荷载组合方式以及组合系数的要求，不同的荷载组合标准适用于不同的设计情况。
通常，荷载组合标准可以分为国际标准和国内标准两种。
国际标准包括欧洲标准和美国标准等，其中欧洲标准采用着“极限状态设计法”(Limit State Design, LSD)；而美国标准则采用了“极限荷载设计法”(Ultimate Load Design, ULD)。
国内标准包括《建筑结构荷载规范》等。
4. 荷载组合的效应设计值荷载组合的效应设计值指的是在结构各种荷载作用下，结构的应力、变形和位移等参数所达到的设计值。
通常，荷载组合的效应设计值需要根据结构的不同部位和设计要求进行划分。
针对不同的结构部位，荷载组合的效应设计值的计算方法也不相同。
一般而言，可以采用有限元方法和传统的解析方法来计算荷载组合的效应设计值。
5. 结论荷载组合是结构设计中不可避免的内容，荷载组合的合理性和有效性直接关系到结构的安全和可靠性。
在荷载组合设计中，需要全面考虑各种荷载的作用，同时根据不同的设计要求选择适合的荷载组合标准并计算荷载组合的效应设计值，以确保结构的安全和经济性。
第三讲设计要求及荷载效应组合
第三讲设计要求及荷载效应组合第 3 讲⾼层建筑结构设计要求及荷载效应组合与⼀般结构相同，设计⾼层建筑结构时，分别计算各种荷载作⽤下的内⼒和位移，然后从不同⼯况的荷载组合中找到最不利内⼒及位移，进⾏结构设计。
应当保证在荷裁作⽤下结构有⾜够的承裁⼒及刚度，以保证结构的安全和正常使⽤。
结构抗风及抗震对承载⼒及位移有不同的要求，较⾼的结构抗风还要考虑舒适度要求，抗震结构还要满⾜延性要求等。
下⾯将分别进⾏介绍。
1、承载⼒验算⾼层建筑结构设计应保证结构在可能同时出现的各种外荷载作⽤下，各个构件及其连接均有⾜够的承载⼒。
我国《建筑结构设计统⼀标准》规定构件按极限状态设计，承载⼒极限状态要求采⽤由荷载效应组合得到的构件最不利内⼒进⾏构件截⾯承裁⼒验算。
结构构件承载⼒验算的⼀般表达式为：持久设计状况、短暂设计状况⽆地震作⽤组合时：0 S R有地震作⽤组合时：SERE/RE承载⼒抗震调整系数2、侧移限制1）使⽤阶段层间位移限制结构的刚度可以⽤限制侧向变形的形式表达，我国现⾏规范主要限制层间位移：U/h max U/h在正常使⽤状态下，限制侧向变形的主要原因有：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）。
在正常使⽤状态下（风荷载和⼩震作⽤），u/h的限值按下表选⽤。
2）结构薄弱层的弹塑性层间位移的简化计算弹塑性层间位移按下列公式计算U p p U e或U p U y — U yy楼层屈服强度系数是指：楼房等建筑的各层按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载⼒和按罕遇地震作⽤标准值计算的楼层弹性地震剪⼒的⽐值；对排架柱，指按实际配筋⾯积、材料强度标准值和轴向⼒计算的正截⾯受弯承载⼒与按罕遇地震作⽤标准值计算的弹性地震弯矩的⽐值。
楼层屈服强度系数表⽰建筑的实际承载强度相对于其设计时罕遇地震的对建筑的作⽤⼒的⼤⼩。
《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》中规定：7~9度时楼层屈服强度系数⼩于0.5的框架结构，应该进⾏罕遇地震作⽤下的薄弱层弹塑性变形验算。
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。
4 设计要求及荷载效应组合Ⅰ
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234.1 承载力验算非抗震设计时，结构构件截面承载力设计表达式为：γ0:结构重要性系数，对安全等级为一级、二级和三级的结构构件，可分别取1.1，1.0和0.9；R :结构构件抗力的设计值。
抗震设计时，其设计表达式为γRE :承载力抗震调整系数，应按下表的规定采用，当仅考虑竖向地震作用组合时，各类结构构件的承载力抗震调整系数均应取为1.0。
RS ≤0γRE/S R γ≤4从理论上来讲，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。
但为了应用方便，在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值，考虑到地震是一种偶然作用，通过引入承载力抗震调整系数γRE 来提高其承载力。
此外，对轴压比小于0.15的偏心受压柱，因柱的变形能力与梁相近，故其承载力抗震调整系数与梁相同。
RE/S R γ≤4.2 侧移限制4.2.1 弹性位移验算高层建筑层数多、高度大，应对其层间位移加以控制。
这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小控制的一个相对指标。
目的是为了保证高层结构在多遇地震作用下基本处于弹性受力状态，以及填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件基本完好。
考虑到层间位移控制是一个宏观的侧向刚度指标，为便于应用，可采用层间最大位移与层高之比△u/h，即层间位移角θ作为控制指标。
5注：（1）因变形计算属正常使用极限状态，故在计算弹性位移时，各分项系数均取1.0，钢筋混凝土构件的刚度可采用弹性刚度。
（2）当高度> 150m时，弯曲变形产生的侧移有较快增长，所以超过250m高度时，层间位移角限值按1/500作为限值。
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：
荷载作用和结构设计要求
S0为基本雪压，μr为屋面积雪分布系数，可按《荷载规范》取用。 （2）雪荷载的组合值系数可取 0.7；频遇值系数可取 0.6；准永久值系数按雪荷载分 区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取 0.5、0.2 和 0。 （3）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。
在迎风面以及房屋侧面宽度为1/6墙面宽度的 角隅部分，要验算外墙围护结构强度及连接强度。 迎风面体型系数用1.5，侧面体型系数用－1.5。 因此单位面积上风载为
wi 1.5 z z w0 wc 1.5 z z w0
风洞试验
风洞试验是一种测量在大气边界层(风速变化 的高度范围)内风对建筑物作用大小的有效手段。 ➢摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店 有很大影响； ➢当附近还有别的高层建筑时，群楼效应对建筑物 和建筑物之间的通道也会造成危害 ➢建筑在风荷载作用下的舒适度也可以通过风洞试 验来验算。
风压作用方向都与作用表面垂直。风
压 分 布
其中图(a)是风压分布平面图，表明当空气流经建筑物时，在迎风面产生压力，在背风面产生吸力，在侧 风面也产生吸力； 图(b)、(c)是房屋表面风压分布系数，表明沿房屋表面风压值并不均匀，该系数是指表面风压值与基本 风压值的比值，正值为压力，负值为吸力。
高 层 建 筑 体 型 系 数
恒荷载
恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料层、 隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件及其装修 的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。
材料容重可从《荷载规范》查取；固定设备由相关专业提供。
活荷载
1、楼面活载 1）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，
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
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§4-1 一、作用与作用效应
荷载效应组合及结构设计要求
荷载概率模型及荷载代表值
施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形 或约束变形的原因。 直接作用：自重、风压、使用荷载等； 间接作用：温度、基础不均匀沉降、地震作用等。 1、按时间的变异分类： 永久作用、可变作用、偶然作用； 2、按空间位置的变异分类： 3、按结构的反应特点分类： 固定作用、可动作用； 静态作用、动态作用；
为50年的10分钟平均最大风速所对应的风压值。
基本 风速 的统 计标 准
1）标准高度的规定：10m高度处
作用在建筑物上的风压值计算：
z s
w z z s w0
——风压高度修正系数； ——风载体形系数；
0.4 0.4 0.4 0.2 0.4 0.4
平均风压 脉动风压
018 .
08 . 0.6
将低速运动的风视为不可压缩的流体，运用能量守恒原理，
可计算得风压与风速间存在下列关系：
1 2 w v v 1600 2g 1630
2
2）标准地貌选取：B类，空旷平坦地面 3）基本时距的规定：10分钟 1 2 2 v w v 4）样本空间选取：1年 1600 2g 5）重现期规定：50年 6）标准线型选取：概率密度函数、分布函数， 极值I型 基本风压：指该地区空旷平坦地面，离地10米高处，重现期
柱 上端截面，下端截面 2. 控制内力： 配筋最大的内力；梁 梁端弯矩、剪力，跨中弯矩 柱 柱端轴力和弯矩组合
柱控制内力 二、竖向活荷载的 最不利布置
N max 及其相应的 M
N min 及其相应的 M M max 及其相应的 N
M
比较大，但 N 比较大或比较小
理论依据： 内力影响线 三、塑性调幅
F ji j j x ji Gi
F ji —— j振型i质点的水平地震作用标准值； j ——相应于 j振型自振周期的地震影响系数； j —— j振型的参与系数；
x ji ——
j振型 i质点的振幅（水平相对位移）。
S
水平地震作用效应：
S2 j
j 1
m
3、动力分析法 主要应用于结构高度较大，设防烈度较高，沿竖向质量和刚 度分布极不均匀时。
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
一、控制截面与控制内力
1. 控制截面： 内力最大的截面；梁 左端截面，右端截面，跨中截面
的变形，并采取相应构造措施满足第三水准要求。
1）7—9度设防、楼层屈服强度系数小于0.5的框架； 2）7—9度设防、结构沿竖向质量和刚度分布很不均
匀的高层建筑； 3）特别重要的建筑。
4、水平和竖向地震作用 1）一般可分别按两个主轴方向计算各自地震作用，并分别承担； 2）质量刚度明显不对称结构，应考虑水平地震作用的扭转效应； 3）在8度和9度设防时，大跨度结构、长悬臂结构、烟囱等，以 及9度时高层建筑，应考虑竖向地震作用。
可求得雪荷载在设计基准期内保证率为：
pk=0.355
（二）荷载组合值
当结构承受两个或两个以上可变荷载，承载能力极限状态 按基本组合及正常使用极限状态按短期荷载效应组合设计 时，采用的荷载代表值。
（三）荷载准永久值 当按正常使用极限状态长期荷载效应组合设计时，采用的 荷载代表值。 §4-2 一、基本风压 风荷载
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
Biblioteka 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
迎风面体型系数为：1.5 侧风面体型系数为：-1.5 2）阳台、雨篷、遮阳板等悬挑构件 验算向上漂浮的风载，风载体型系数为：2.0 §4-2 一、地震作用的特点 1、惯性作用，动力作用，大小与结构有效重量有关； 地震作用
2、作用时间极短，一般只有10秒左右； 3、作用重现期长。
二、几个基本概念
1、烈度
作用效应：作用在结构上所产生的内力和变形； 轴力、弯矩、剪力、扭矩，挠度、转角、裂缝等。
二、荷载的概率模型 恒荷载：设计基准期内，其幅值随时间不发生变化、变化很小。 可用随机变量模型来描述。
活荷载：设计基准期内，其幅值随时间发生较大变化；
持久性活荷载和临时性活荷载。
Q(t) Q(t)
t 持久性活荷载 临时性活荷载
竖向荷载作用下，梁端允许出现塑性铰 塑性调幅系数：现浇框架：0.8—0.9
要求：
M 1—0.8 0.6 1 M0 ' M M1 ' 2 M 1 ' M 2 ' M0 ' M 2
M2
M2 '
装配整体式框架：
A BC
M0
M0 '
简支梁跨中弯矩值
四、水平荷载作用方向
在相反方向水平荷载作用下，同一控制截面上的控制内力出现 是完全相反的，因此荷载组合时，一定要注意左向荷载作用效应和 右向荷载作用效应均参与荷载效应组合。
2. 抗震设计组合
SE G SGk EhSEhk Ev SEvk w w Swk
§7-2 一、承载力设计要求 非抗震设计组合 抗震设计组合 结构设计要求
SR
S E RE
RE
二、侧移变形限制
h h
H H
承载力抗震调整系数
三、抗震措施等级
Lk LT LT 1047 1.5 301.8 1500Pa
住宅楼统计值： μLT=1287.8Pa；σLT=299.6Pa pk=0.797
Lk LT LT 1287 .8 0.71 299.6 1500Pa
按极值I型分布函数，可得活荷载在设计基准期内的保证率为： 3、雪荷载 标准值与统计平均值之比为0.88。
能力极限状态和正常使用极限状态短期效应计算
过程中；
3）准永久值：荷载标准值乘以准永久值系数而得，主要用于 正常使用极限状态长期效应计算过程。 2、荷载分项系数： 根据简单组合，按二级延性结构设计可靠指标
k 3.2 计算得到的荷载分项系数。
3、荷载组合值系数：参与组合的活荷载超过 2个时的折减系数；
梁端正负剪力要求必须采用箍筋抗剪。
四、结构自振周期计算
1、顶点位移法
T1 17 . 0 T
T ——将集中在楼面处的重量视为作用在相应楼面处的假想
0
水平荷载，按弹性刚度计算得到的结构顶点侧移； ——考虑填充墙影响的周期折减系数；框架：0.6-0.7； 框架—剪力墙：0.7-0.9；
2、能量法 适用于以剪切变形为 主的框架结构
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
三、荷载及其各种代表值
（一）荷载标准值 1、恒荷载：按荷载概率分布的0.5分位值作为恒荷载的标准值； 恒荷载标准值与统计平均值之比为1.06，变异系数为0.07。
可求得恒荷载实际值小于其标准值的概率为： G G p FG (Gk ) ( k ) 0.21 G 2、楼面活荷载 办公楼活荷载、住宅楼活荷载 办公楼统计值：μLT=1047Pa；σLT=301.8Pa pk=0.921
2、三水准抗震设计要求
f ( x)
P
第一水准：众值烈度下结构材料处 于弹性状态； 第二水准：设防烈度下结构小部分构件材料处于弹塑性 状态，大部分构件材料处于弹性阶段；
众值 基本 罕遇 第三水准：罕遇烈度下结构大部分构件材料处于弹塑性 烈度 烈度 烈度
Δ/H
烈度
状态，小部分构件材料处于弹性阶段；
3、两阶段设计方法 第一阶段：按小震（众值烈度）地震参数计算结构在弹性状 态下的地震作用效应，进行截面抗震设计和验算； 第二阶段：按大震（罕遇烈度）地震参数验算结构薄弱环节
基本烈度： 某地区抗震设防水平的总体水平； 设防烈度： 某建筑物抗震设防水平的综合体现；
众值烈度： 设防烈度减去1.55度； 小震对应的烈度 50年 设防烈度： 罕遇烈度： 设防烈度加上1度； 中震对应的烈度 475年
众值 设防 烈度 1.55度 烈度 1度 罕遇 烈度
大震对应的烈度 1640年
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
. 一级延性结构 k 3.7 4、结构重要性系数： 一级延性结构设计目标可靠指标 11 k 2.7 三级延性结构设计目标可靠指标 二级延性结构 1 . 0 0 二、荷载效应组合 0.9 三级延性结构 1. 非抗震设计组合