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。板式建筑两个方向的尺寸相差较大，塔式建筑两个方向的尺寸较接近。

高层建筑结构平面图形宜简单、规则、对称。平面长宽比不宜过大；平面突出部分的长度不宜过大、宽度不宜过小；不宜采用细腰形平面建筑。

建筑平面布置简单、规则、对称的建筑，容易实现对抗震有利的结构平面布置，即承载力、刚度及质量分布对称、均匀，刚度中心和质量中心尽可能重合，减小扭转效应。当建筑平面形状不对称时，尽可能调整剪力墙的布置以实现对称。

对抗震有利的建筑立面是规则、均匀，从上到下外形变化不大，没有过大的外挑和内收。

①当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H 1与房屋高度H 之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B 1不宜小于下部楼层水平尺寸B 的0.75倍（图a 、b)。②当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸B 不宜小于上部楼层水平尺寸B 1的0.9倍，且水平外挑尺寸a 不宜大于4m （图c 、d)

。

4.2.3 平面不规则

《高混规》、《高钢规》及《抗规》列举了三种平面不规则及三种竖向不规则类型。平面不规则主要包括扭转不规则、凹凸不规则及楼板局部不连续。（1）扭转不规则考虑偶然偏心的影响、在给定水平力作用下，楼层竖向构件最大的弹性水平位移（和层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（和层间位移）平均值之比（称为扭转位移比）大于的1.2时，即为扭转不规则；扭转位移比大于1.5（B 级高度高层建筑及复杂高层建筑的扭转位移比大于1.4）时，即为扭转严重不规则。

结构扭转为主的第一自振周期T t 与平动为主的第一自振周期T 1之比（称为扭转周期比），A 级高度高层建筑大于0.9或B 级高度高层建筑及复杂高层建筑大于0.85时，为扭转特别不规则。

位移比周期比

【例4.2-1

】

各振型位移的CQC组合振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用

力下楼层层间位移

扭转位移比？

（2）凹凸不规则

结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%，即下

图l/B

max 大于0.3，为楼板凹凸不规则。

（3）楼板局部不连续

楼板局部不连续楼板的尺寸和平面

刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小

于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面

积大于该楼面面积的30%，或较大的楼

层错层。

竖向不规则主要包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续及楼层承载力突变。（1）侧向刚度不规则对于框架结构，本层的侧向刚度（K i =V i /Δu i ，V i 为第i 层剪力，Δu i 为第i 层

弹性层间位移）小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，即为侧向刚度不规则。

对于剪力墙、框架-剪力墙及筒体结构，本层考虑层高影响的侧向刚度

（K i =V i h i /Δu i ，h i 为第i 层层高）小于相邻

上一层的90%或本层层高大于上层层高的1.5倍时，本层的侧向刚度小于相邻上层的110%，即为侧向刚度不规则。

刚度比

【例4.2-2】

4.2.4 竖向不规则

（2）竖向抗侧力构件不连续

竖向抗侧力构件（柱、剪力墙、抗震支撑）在某层中断，其内力由水平转换构件向下传递。则为竖向抗侧力构件不连续。竖向抗侧力构件不连续的层，称为转换层。

（3）楼层承载力突变

房屋建筑抗侧力结构的楼层层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%时，为楼层承载力突变。楼层承载力突变的楼层，称为软弱层。当小于65%（B级钢筋混凝土房屋小于75%）时，为严重不规则。

承载力比