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
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。
《建筑工程抗震设防分类标准》疑问解答
如果仅有一、二根独立的框支柱，框支柱的抗震等级如何定？是否要按《高规》第10节复杂高层的要求进行内力调整？
解答：
如果仅有一、二根独立的框支柱，应按框支柱的要求进行构件设计，框支柱的抗震等级按“框支框架”要求取值，并按6.2.5和6.2.10条进行内力调整。
6.1.3-3嵌固部位
问题1：
地下商场和车库能否视为“地下室无上部结构部分”，按三级或四级抗震等级采取抗震构造措施？单层大面积地下车库，采用板柱-抗震墙结构，采用钢筋混凝土密肋楼盖、无梁楼盖或无粘结预应力楼盖。这类结构设计一般只在外墙和楼梯间处布墙，抗震墙间距有时达60~80米，对这类结构抗震墙间距应如何把握？这类地下建筑的抗震等级是否按《抗规》表6.1.2执行？
解答：
地下商场和车库上盖无建筑物时，可以视为“地下室无上部结构部分”按三或四级抗震等级采取抗震构造措施。但是，当地下商场面积很大，按照所容纳人数或营业面积判别，属于重点设防类（乙类）时，抗震等级宜适当提高。
除有特殊要求外，一般不对地下车库抗震墙间距做规定，抗震等级按《抗规》14.1条执行。
问题2：
单层地下车库上部有多栋高层剪力墙结构主楼，地下室采用板柱
4.1.8地形影响
问题：有一“校安工程”有三个台阶，均开阔平坦，地勘报告划分为“抗震一般地段”，是否应根据4.1.8条条文“坡降”计算出系数对水平地震影响系数予以增大；
解答：4.1.8条主要针对不利地段，除了要考虑稳定性外,尚应考虑地震作用的放大；对于一般地段无此要求。
5.2.3扭转效应
问题：《抗规》P323页5.2.3条的第3点“对于扭转刚度小的结构例如某些核心筒-外稀柱框架结构或类似结构……”这里的类似结构包括框架结构吗？这里说的Tθ>0.75Tx1，或Tθ>0.75Ty1均需考虑地震扭转效应，那几乎所有的结构都要考虑双向地震了，我们一般的扭转周期比控制都是0.9或者0.85，要达到0.75比较困难？
高层建筑结构与抗震思考题
高层建筑结构与抗震思考题第二章1、高层建筑结构中轴力、弯矩和位移与结构高度的关系如何？答: ⑴轴力与高度成线性关系,⑵弯矩与高度成平方关系⑶位移与高度成四次方关系2、抗震缝如何计算？如果抗震缝、伸缩缝和沉降缝都必须设置，缝宽如何确定？答: 对于框架结构，当高度不超过15m时可为100mm，超过15m 时，6度、7度、8度、9度分别每增加5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm；框剪结构，按框架的70％采用，剪力墙结构，按框架的50％采用，但都不小于100mm。
注意: 当缝的两侧结构体系不同时，缝宽应按不利的结构类型确定，高度不同时，按较低的房屋确定。
3、减小筒体结构的剪力滞后效应可以采取哪些措施？答:减少柱间距，加大窗裙梁的刚度，调整结构平面使之接近于正方形，控制截面的高宽比等。
4、为什么钢管混凝土柱特别适合于轴心受压构件？答:钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。
5、在钢与混凝土的组合结构中，混凝土和钢结构部分各承受什么荷载？答：混凝土承担水平荷载，钢结构承受竖向荷载6、变形缝包括哪些内容？答:温度缝、沉降缝、防震缝。
7、复杂的高层建筑结构包括那些结构？答: 带转换层的结构，带加强层的结构，错层结构, 连体结构和多塔楼结构等.8、某高层建筑要求底部几层为大空间，此时应采用那种结构体系？答：带转换层的结构。
第三章1、底部剪力法适用于什么类型的高层建筑？答:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。
2、抗震设防中所谓大震、中震、小震各是怎么定义的？答:大震: 50年超越概率为2～3%，地震烈度比基本烈度高，重现期2000年.中震: 50年超越概率为10%，地震烈度等于基本烈度高，重现期475年，规范以此定义基本烈度；小震: 50年超越概率为63%，地震烈度低于基本烈度一度半，重现期50年。
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。
高层抗震问题解答
剪力墙结构的布置要求。
简单规则均匀对称1.双向布置：剪力墙布置成T 型、L 型、I 型等。
2.上下连续：贯穿全高、避免刚度突变。
使结构刚度连续而且变化均匀.3.左右对称：可减少结构的扭转。
4.避免错洞：洞口宜成列布置，形成明确的联肢墙.5.剪力墙间距不能过大。
联肢墙中系数k 的意义与对墙肢弯矩的影响：系数k 体现的整体弯矩和局部弯矩的相对大小 k =1时，墙肢弯矩完全是整体弯矩。
k =0时，墙肢弯矩完全是局部弯矩(两个独立的墙肢)。
k 的值与：荷载分布形式，高度，整体系数α有关剪力滞后效应，危害措施:框筒中，翼缘框架个柱轴力分布不均匀，角柱的轴力大，而中部柱的轴力小于平均值。
减小了框筒的空间作用，降低抗侧力能力。
密柱深梁、束筒、加强层 简述房屋建筑平面不规则与竖向不规则的类型，在设计中应如何避免上述不规则结构？ 平面不规则包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续；竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。
在设计中可以通过限制建筑物的长宽比，立面的外挑和内收以及限制竖向刚度的变化来避免不规则结构。
框架-剪力墙结构双重抗侧力体系:1、剪力墙为第一道，框架为第二道。
2、小震时，结构弹性，剪力墙主要受力。
3、中震或大震时，连梁出现塑性铰。
剪力墙刚度降低，变形增加，荷载重新分配到框架中，发挥第二道防线作用。
4、剪力墙的连梁还起到耗能的作用加强层作用：1、减少结构侧移（增加结构刚度）2、芯筒和柱的变形均匀 3、增加框架柱的轴力 4、减少芯筒弯矩剪力墙整体系数a 是如何影响墙肢内力分布与侧移的。
剪力墙的整体系数a ：是表示连梁与墙肢相对刚度的一个参数，a 越大，则连梁相对于墙肢的刚度越大。
a 越大，墙的刚度越大，位称越小，连梁剪力越大，剪力最大的位置向下移；墙肢轴力也随着a 的增大而增大；a 越大，墙肢弯矩越小。
剪力墙墙肢剪力调整是如何进行的：强剪弱弯调整的公式为：w vw V V η= 左端为底部加强部位墙肢的剪力设计值，w V 右端为底部加强部位墙肢最不利组合的剪力设计值，墙肢剪力放大系数，(一、二、三、四级分别为1.6,1.4,1.2,1.0)。
荷载效应及地震作用效应组合
8荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载力量极限状态下的内力组合公式如下：①无地震时，由可变荷载效应掌握的组合：S = Y G^GK +〃QyQSQK +〃WyWSWK式中s一结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；/G、FQ、FW—永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；玲、％L楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK、SQk、SM一永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应掌握的组合（依据《建筑结构荷载法律规范》GB 50009-2001⑵第条注3,水平风荷载不参与组合。
但2006版法律规范中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽视之。
）：?S ~ Y G^GK +WQyQSQK③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：S = Y G S GE + /勘SE尿式中S一结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值；w、磔一重力荷载、水平地震作用的分项系数；S GE、S劭一重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常使用极限状态下的内力组合（标准组合）公式如下:S = SGK + WQSQK + 〃WSWK8.1掌握截面及最不利内力类型8. 1.1构件的掌握截面框架梁的掌握截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一般产生最大负弯矩J"maχ）和最大剪力（XW）（水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要留意组合可能消失的正弯矩）；跨间截面则是最大正弯矩（+ Mm a X）作用处（也要留意组合可能消失的负弯矩）。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：÷M max, -M max. V max梁跨间截面：+M max由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应依据梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：M f = M-Vb∕2V, = V-qb∕2式中AT 一柱边缘处梁截面的弯矩标准值；H 一柱边缘处梁截面的剪力标准值； M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；吁与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值； 人一柱截面高度；夕一梁单位长度的均布荷载标准值。
结构构件抗震验算的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合
结构构件抗震验算的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合地震是一种自然灾害，对结构构件的抗震性能提出了严格的要求。
在结构设计中，地震作用效应是必须考虑的重要因素之一。
除地震作用外，结构还必须承受其他荷载效应的作用，如重力荷载、风荷载等。
为确保结构的稳定性和安全性，需要对这些不同荷载效应进行合理和有效的组合。
地震作用是由地震波引起的结构振动所产生的力效应。
地震作用的本质是结构与地震波之间的相互作用，地震波在结构中引起的地震反应是结构响应的关键指标。
地震作用的大小与结构的刚度、质量和地震波的特性有关。
通过分析地震波特性、结构刚度和质量等参数，可以计算出结构的地震作用效应。
地震作用效应通常采用地震反应谱来描述。
地震反应谱是根据地震波记录的数据，通过频率分析得出的结构地震响应的函数关系。
通过与结构的特征频率相比较，可以确定结构受到地震作用的程度。
在结构的设计和验算中，通常采用设计地震加速度反应谱来描述地震荷载的大小和作用时间。
结构的地震作用效应可以通过将地震加速度反应谱与结构的特征频率相乘得出。
除地震作用外，结构还必须承受其他荷载效应的作用。
重力荷载是指结构自身的重力所产生的荷载效应。
在结构的设计和验算中，需要根据结构的布局和构件的质量计算重力荷载的大小和分布。
重力荷载的作用方式和地震作用有所不同，但仍然需要进行合理的组合。
在一般情况下，重力荷载与地震作用之间的组合可以通过将两者的荷载效应相加来处理。
另外，风荷载也是结构设计中需要考虑的一个重要因素。
风荷载是由风对建筑物和结构构件所产生的压力和力矩效应。
风荷载的大小和方向与风的速度、密度以及结构的形状和朝向有关。
在结构的设计和验算中，需要根据风的特性和结构的几何形状计算风荷载的大小和分布。
风荷载与地震作用和重力荷载的组合方式有所不同，需要根据具体情况进行综合考虑。
在结构构件的抗震验算中，地震作用效应和其他荷载效应的基本组合方式是将它们的荷载效应相加。
根据各种荷载效应之间的作用方式和特点，可以合理确定荷载效应的作用时间和组合形式。
高层建筑结构设计要求和荷载效应组合
高层建筑结构设计要求和荷载效应组合高层建筑的结构设计是十分重要的，因为它需要承受巨大的荷载效应，包括自重、风荷载、地震荷载等。
设计师在进行高层建筑结构设计时应考虑以下几个方面的要求和荷载效应组合：1.强度要求：高层建筑需要承受大量的荷载，因此在结构设计中必须满足强度要求。
这包括材料的强度要求，如钢筋混凝土的抗拉、抗压强度等；以及构件的强度要求，如梁、柱、墙等结构构件的尺寸、截面形状、厚度等。
2. 稳定性要求：高层建筑结构设计中，不仅需要考虑结构的强度，还需要考虑结构的稳定性。
稳定性要求包括纵向稳定性和横向稳定性。
纵向稳定性指建筑结构在垂直方向上的承载能力以及抗 overturning 能力；横向稳定性指建筑结构在水平方向上的抗侧倾和抗扭转能力。
3.刚度要求：高层建筑结构设计中，不仅需要考虑结构的强度和稳定性，还需要考虑结构的刚度，即结构的变形和振动。
高层建筑结构的刚度要求会影响到结构的稳定性、舒适度以及非结构性附件的设计和使用。
4.建筑荷载组合：高层建筑结构设计中，需要考虑不同荷载效应的组合。
荷载效应包括恒定荷载、活载、特殊荷载、风荷载、地震荷载等。
根据设计规范，这些荷载效应需要进行组合计算，确保结构在最不利的工况下的承载能力与安全性。
5.抗震设计：高层建筑结构设计中，地震荷载是一个重要的荷载效应。
地震设计要求结构在地震作用下，能够保持抗震安全性。
这包括结构的抗震设计参数、抗震性能要求、荷载效应的组合等。
需要注意的是，高层建筑结构设计不仅要满足上述要求，还需要考虑其他因素，如施工可行性、经济性、可维护性等。
因此，在进行高层建筑结构设计时，需要综合考虑各种因素，并遵守相应的设计规范和标准。
只有满足这些要求，才能确保高层建筑结构工程的安全性、可靠性和稳定性。
荷载及荷载效应组合和地震作用
荷载及荷载效应组合和地震作用乙、荷载及荷载效应组合和地震作用2荷载及荷载效应组合和地震作用2.1楼、屋面荷载取值2.1.1高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2，不符合《荷载规范》第4.1.l条和表4.l.l项11(3)的要求。
改进措施：《荷载规范》GB 50009局部修订第4.1.l条表4.1.1项次11(3)中规定：其他民用建筑及当人流可能密集时，其走廊、楼梯，门厅楼面均布活荷载取 3.5kN/m2。
因此对高层建筑和公共建筑的走廊、门厅、楼梯的楼面均布活荷载标准值取 2.5kN/m2不正确，应取3.5kN/m2。
2.1.2在楼板设计时漏算固定隔墙自重产生的荷载效应。
改进措施：《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.l的注5规定，对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑。
因此在楼板设计时必须考虑固定隔墙自重产生的荷载效应，否则该设计属不正确。
2.1.3设计框架结构的楼板时，未考虑可灵活自由布置的非固定隔墙荷载。
改进措施：框架结构的优点是便于根据房间的不同用途进行分隔，设置灵活自由非固定的隔墙，因而在设计楼板时，应考虑房屋在使用过程中设置这类隔墙的可能性。
为此应按《荷载规范》GB 50009第4.1.1条表4.1.1的注5规定，对这类隔墙应取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面活荷载标准值的附加值(kN/m2)计入楼面设计荷载内，并将此附加值在结构设计说明书中注明，以便今后使用。
未考虑这类隔墙荷载将降低该房屋适应变更房间分隔的能力。
2.1.4屋面板设计时对保温层或找坡层荷载取值偏小。
改进措施：对保温层或找坡层荷载取值偏小情况，经常发生在设计人员疏忽大意或校审人员校审不严时，因而应加强设计管理工作，增强设计人员和校审人员的工作责任心，防止此类问题发生。
2.1.5高层建筑、裙房以外的首层地下室顶板的设计荷载取值偏小；例如：(1)位于汽车通道下方的板未考虑消防车荷载；(2)未考虑施工过程中由于材料堆放等引起的施工荷载。
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：
高层建筑结构隔震设计关键问题分析
高层建筑结构隔震设计关键问题分析隔震设计是指通过结构减震或抗震技术，在高层建筑中减小地震对建筑结构和人员的影响，保证建筑的安全性。
高层建筑结构隔震设计的关键问题如下：1. 地震力计算：高层建筑所受地震力是设计的基础，地震力的计算需要准确地估算地震的发生频率、地震波的特征和建筑结构的受力情况。
通过考虑地震波的加速度、速度和位移等参数，确定建筑的设计地震作用。
2. 基础设计：高层建筑的隔震设计首先需要考虑建筑的基础，包括基础的选取、基础的稳定性和基础的抗震能力。
合理的基础设计可以减小地震对建筑的冲击和损失。
3. 结构设计：高层建筑的结构设计是隔震设计的核心。
在结构设计中，需要考虑建筑材料的选取、结构的形式和节点的连接等因素。
通过选择合适的结构形式，使用高强度的建筑材料，并采用合理的连接方式，可以提高建筑的抗震能力。
4. 隔震技术：高层建筑结构隔震设计的关键技术是隔震技术。
隔震技术通过在建筑底部设置隔震层，使得建筑在地震发生时能够相对独立地进行水平位移。
常见的隔震技术包括摩擦隔震、液体隔震和弹簧隔震等。
5. 系统设计：高层建筑的隔震设计需要考虑整个建筑系统的全局性能。
包括结构的水平和垂直刚度、结构的轻质化和柔性化、结构的整体稳定性等。
通过系统设计可以提高建筑结构的抗震性能，并减轻地震对人员的影响。
6. 隔震装置的选取和设计：高层建筑结构隔震设计中的关键问题是隔震装置的选取和设计。
合适的隔震装置可以有效地将地震能量转化为可控的能量，并减小地震对建筑结构的影响。
常见的隔震装置有支撑隔震、摩擦隔震和弹簧隔震等。
7. 辅助设施：高层建筑结构隔震设计中还需要考虑一些辅助设施的设计，包括建筑的监测系统、自动化控制系统和安全疏散系统等。
这些设施可以及时监测地震的影响，提供相应的控制和疏散措施，保证人员的安全。
高层建筑结构隔震设计的关键问题主要包括地震力计算、基础设计、结构设计、隔震技术、系统设计、隔震装置的选取和设计以及辅助设施的设计等。
第三讲 设计要求及荷载效应组合
第3讲 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：无地震作用组合时：R S ≤有地震作用组合时：RE E E R S γ/≤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：()[]h u h u //max ∆≤∆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)，h u /∆的限值按下表选用。
2）防止倒塌层间位移限制罕遇地震作用下．为防止结构倒塌，要限制结构的最大弹塑性层间侧移。
罕遇地震作用下hu/∆的限值按下表选用3、舒适度要求在风荷载作用下，高度超过150m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废，或由风洞试验确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度，α应max 满足下列要求：4、稳定和抗倾覆任何情况下，应当保证高层建筑结构的稳定和合足够抵抗倾覆的能力。
由于高层建筑的刚度一般较大，又有许多楼板作为横向隔板，在重力荷载下一般都不会出现整体丧失稳定的问题。
荷载效应组合
计算方法及假定编制依据《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2002），以下简称荷载规范；《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范；《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010），以下简称抗震规范；《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3－2002），以下简称高规。
轴向力正负号的约定：压力为“－”、拉力为“＋”。
输出选项构件类型可选择“框架柱”、“框架梁”、“无水平作用的次梁”、“剪力墙”、“通用构件”等。
□基本组合、□标准组合、□准永久值组合分别选择是否输出荷载效应的基本组合、标准组合及准永久值组合。
可单选或多选。
□多构件合并当“构件类型”为“框架柱”、“剪力墙”或“通用构件”时，可选择多柱、多构件合并计算。
当“构件类型”为“框架柱”或“剪力墙”时，仅对截面为“柱底”或“墙底”的构件进行合并计算。
合并计算时，在组合之前先将表格中所有构件的各工况下的标准值叠加，然后再进行荷载效应的组合。
合并计算的结果可用于多柱联合基础的设计等。
□弯剪正负极值当“构件类型”为“框架柱”、“剪力墙”或“通用构件”时可选勾选□弯剪正负极值”，将区分弯矩、剪力的正负极值输出控制内力，即取包含弯矩M最小值（通常为负值）的一组控制内力为M min ；取包含弯矩M最大值（通常为正值）的另一组控制内力为M max。
同理可得剪力V最小值、最大值对应的两组控制内力V min、V max o不勾选□弯剪正负极值”（默认），取弯矩 M 、剪力V 绝对值最大的组 合内力为 M max 、V max, 不输出Mmin 、V mino控制内力 Mmax 、Vmax 中弯矩、剪力可能为正值，也可能为负值。
计算参数□考虑双向水平地震设置是否考虑双向水平地震。
□风荷载起控制作用的建筑设置是否为风荷载起控制作用的建筑。
风荷载起控制作用，指风荷载和地震作用产生的总剪力和倾覆力矩相当 的情况。
对于高层建筑，高规中 “60m 以上的高层建筑”，即为风荷载起控制作用 的建筑，有地震作用效应组合时，荷载效应和地震作用效应的分项系数 按高规第5.6.4条采用。
高层建筑结构荷载及其效应组合
g ( )e ( t ) sin ( t )d x
max
c. 质点的绝对加速度和相对于地面的最大加速度反应为:
g 2x 2 x 2 g ( )e ( t ) cos d ( t )d x x x
C 1.45 1.35 1.25 1.13 1.00 1.84 0.74 0.74 0.74
D 1.02 0.93 0.84 0.73 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62
注： 对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的风压高度变化系数。
3、风载体型系数μs
风荷载体型系数是挃风作用在建筑物表面上所引起的实际
三、抗震计算理论 静力法 反应谱方法（拟静力法） 时秳分枂法（直接动力法） 规范规定，设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情 况下需要采用时程分析法进行补充计算
1、反应谱
x x 体系的运动方程 m cx kx mg
单脉冲下质点的位移为：x( t ) x g dt e t sin( d t ) d 由Duhamel积分可得零初始条件下质点的各项反应为： a. 质点相对于地面的位移反应和最大位移反应为
通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。具 体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计方法实现 2.“三水准”抗震设防目标（小震丌坏，中震可修，大震丌倒） 当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般丌受损坏戒
丌需修理可继续使用。
当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般 修理戒丌需修理仍可继续使用。
C 3.12 3.12 2.94 2.75 2.54 2.30 2.03 1.70 1.62 1.54
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(总35页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第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：R S ≤0γ有地震作用组合时：RE E E R S γ/≤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：()[]h u h u //max ∆≤∆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)，h u /∆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e p p u u ∆=∆η或y ypy p u u u ∆=∆=∆ξημ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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
注意，由于内力分析结果都是轴线位置处的梁的弯矩及剪力，但在配筋计算时应采用柱边截面处的内力，因而在组合前应经过换算求得柱边截面的弯矩和剪力，见图2。
对于柱子，根据弯矩图可知，弯矩最大值在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化较小。
因此，柱的设计控制截面为上、下两个端截面。
注意，在轴线处的计算内力也要换算到梁上、下边缘处的柱截面内力。
柱子弯矩和轴力组合要考虑下述四种可能情况：1）max M 及相应的N ；2）max N 及相应的M ；3）min N 及相应的M ；4）M 比较大（不是绝对最大），但N 比较小或比较大（不是绝对最小或绝对最大）。
有时绝对最大或最小的内力不见得是最不利的。
对于大偏心受压构件，N M e 0愈大，截面需要的配筋愈多。
对于小偏压构件`，如果N 不是最大，但相应的M 比较大时，配筋也会多一些。
所以，组合时要找第4）种情况，而且常常是这种情况控制配筋。
4．竖向活荷载的布置应如何考虑？
答：竖向活荷载是短暂作用的、可变的。
各种不同的布置会产生不同的内力，因此，应该由最不利布置方式计算内力，以求得截面最不利内力。
对于高层建筑，计算不利布置荷载的内力及内力组合工作量很
大，而一般民用及公共高层建筑中竖向活荷载不会很大（活荷载1.5—2.5kN/m2），与恒载及水平荷载产生的内力相比，竖向活荷载产生的内力所占比重很小。
因此，多数情况下，可不考虑活荷载的不利布置，只用满布活荷载一种情况计算内力，这样可以大大减小计算工作量。
在竖向活荷载很大时（大于4kN/m2，如图书馆书库、多层工业厂房或仓库），必须考虑活荷载不利布置。
5．如何考虑框架梁的塑性调幅？
答：框架中允许梁端出现塑性铰。
因此，在梁中可考虑塑性内力重分布，通常是降低支座弯矩，以减小支座处的配筋。
对于现浇框架，支座弯矩的调幅系数采用0.8—0.9。
对于装配整体式框架，由于钢筋焊接或接缝不严等原因，节点容易产生变形，梁端弯矩较弹性计算结果会有所降低，因此支座弯矩调幅系数允许低一些，取0.7－0.8。
支座弯矩降低后，必须相应加大梁跨中弯矩。
这样，在支座出现塑性铰以后，不会导致跨中截面承载力不足。
跨中弯矩应按平衡条件相应增大（图3）。
为了保证梁的安全，跨中弯矩还必须满足图中所列的条件。
图3 框架梁塑性调幅
塑性调幅主要是在竖向荷载作用下的内力调整，因此，要在组合前进行调幅，然后才和水平荷载作用下的内力进行组合。
6．在手算内力组合时，一般都通过表格进行。
内力组合的步骤如何？
答：在手算内力组合时，一般都通过表格进行。
内力组合的步骤是：
（1）恒载、活载、风载及地震等效荷载都分别按各自规律布置，进行内力分析；
（2）取出各个构件的控制截面内力，经过内力调整后填入内力组合表内；
（3）根据建筑物的具体情况，由教材表1中选出本结构可能出现的若干组组合，将各内力分别乘以相应的荷载分项系数及组合系数。
在不同组合类型中，分项系数不同，应按教材表9-1的要求分别采用；
（4）按照不利内力的要求分组叠加内力；
（5）在若干组不利内力中选取最不利内力作为构件截面的设计内力，有时要通过试算才能找到哪组
内力得到的配筋最大。
7．计算地震作用时，可变荷载的组合系数怎么确定？
答：计算地震作用时，结构的重力荷载代表值应取恒荷载标准值和可变荷载组合值之和。
可变荷载的组合值系数应按下列规定采用：
（1）雪荷载取0.5；
（2）楼面活荷载按实际情况计算时取1.0；按等效均布活荷载计算时，藏书库、档案库、库房取0.8，一般民用建筑取0.5。
8．多高层建筑结构水平位移限值的目的是什么？
答：多高层建筑结构应具有必要的刚度，在正常使用条件下限制建筑结构层间位移的主要目的为：第一，保证主要结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构要避免混凝土墙或柱出现裂缝；将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度限制在规范允许范围之内。
第二，保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损坏。
因此，《高规》第4.6.3条规定了按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比的限值。
9．抗震设计中，构件承载力验算的一般表达式为：RE E E R S ≤，公式中为什么要引入承载力抗震调整系数γRE ？
答：公式中引入承载力抗震调整系数γRE 的原因是：当有地震作用参与内力组合时，考虑到地震作用的偶然性和短时性，快速加载时材料强度会有所提高，因此，将其截面承载力除以承载力抗震调整系数γRE 来近似考虑这一影响。
10．梁、柱的控制截面要考虑哪些最不利内力组合？
答：梁的支座截面一般要考虑两个最不利内力：一个是支座截面可能的最不利负弯矩，另一个是支座截面可能的最不利剪力。
用前一个最不利内力进行支座截面的正截面设计，用后一个最不利内力进行支座截面的斜截面设计，以保证支座截面有足够的承载力。
梁的跨中截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩。
如果由于荷载的作用，有可能使梁的支座截面出现正弯矩和跨中截面出现负弯矩时，亦应进行支座截面正弯矩和跨中截面负弯矩的组合。
与梁相比，柱的最不利内力类型要复杂一些。
柱的正截面设计不仅与截面上弯矩M 和轴力N 的大小有关，还与弯矩M 与轴力N 的比值即偏心距有关。
对于大偏心受压的情况，当弯矩M 相等或相近时，轴力愈小所需配筋愈多，对于小偏心受压的情况，当弯矩M 相等或相近时，轴力愈大所需配筋愈多；不论是大偏心受压还是小偏心受压的情况，当轴力N 相等或相近时，弯矩M 愈大所需配筋愈多。
因此，柱控制截面上最不利内力的类型为：
（1）M max 及相应的轴力N 和剪力V ；
（2）-M max 及相应的轴力N 和剪力V ；
（3）N max 及相应的弯矩M 和剪力V ；
（4）N min 及相应的弯矩M 和剪力V ；
（5）V max 及相应的弯矩M 和轴力N 。
为了施工的简便以及为了避免施工过程中可能出现的错误起见，框架柱通常采用对称配筋。
此时，第（l）、（2）两组最不利内力组合可合并为弯矩绝对值最大的内力|M max|及相应的轴力N。