第二章高层建筑的荷载作用与作用效应组合

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高层建筑结构计算的基本假定和荷载效应组合设计要求

1、非抗震设计时（竖向和风） 2、抗震设计，多遇地震计算
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，
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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
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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：

2.1_结构上的荷载

准永久值系数 ψq
0.5
0.7
0.5
0
2.0
0.7
0.5
0.4
3.0
0.7
0.6
0.5
注：1 不上人的屋面,当施工或维修荷载较大时,应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定,将标准值作0.2kN/m2 的增减。
2 上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。 3 对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。
4 屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。
屋面活荷载
一般上人屋面的活载标准值2.0kN/m2 不上人屋面的活载标准值0.5kN/m2 屋顶花园3.0kN/m2 （不包括池墙）
屋面活荷载不应于雪荷载同时考虑，取其较大者屋面活荷载标准值与是否上人、屋面的结构形式有关；与面
风速物体的形状
风流动模式的改变
力或风荷载
（二）可变荷载（活载）
2. 风荷载
作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wk：
wk z s z w0 (kN / m2 )
式中： w0——基本风压值，单位kN/m2 μz ——风压高度变化系数 μs ——风载体型系数 βz ——高度处的风震系数
使用荷载——直接、可变荷载
施工安装——直接、可变荷载
施工荷载——直接、可变荷载
钢材焊接——间接、永久荷载
气象
动力
雪荷载——直接、可变荷载
振动荷载——直接、可变荷载
风荷载——直接、可变荷载
冲击荷载——直接、可变荷载
冰荷载——直接、可变荷载
车辆荷载——直接、可变荷载

高层建筑结构设计要求及荷载效应组合

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。
② 短暂设计状况：适用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等；
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：
结构顶点最大加速度
使用功能住宅、公寓办公、旅馆
alim (m / s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。
n—结构总层数。
2、高层建筑结构的稳定应符合下列规定
1）剪力墙、框架—剪力墙结构、筒体结构
n
EJd 1.4H 2 Gi i 1
2）框架结构：
n
Di 10 G j / hi j i
（i=1,2,…,n)
3、抗倾覆控制： ⑴、控制高宽比H/B； ⑵、控制基底零应力区面积，<15％总面积。

《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记

《工程结构荷载及可靠度设计》课程笔记第一章：荷载类型1.1 荷载与作用荷载是指作用在结构上的各种力，它们可以导致结构的变形、位移或破坏。

荷载通常分为两类：直接作用和间接作用。

1. 直接作用：指直接施加在结构上的力，如人的重量、家具、车辆等。

这些力可以直接作用在结构的某个部分，导致该部分产生应力、应变和变形。

2. 间接作用：指不是直接施加在结构上的力，但会通过结构的一部分传递到另一部分，如温度变化、地震等。

这些力不会直接导致结构产生应力，但会通过结构的变形和位移产生影响。

1.2 作用的分类荷载作用可以分为以下几类：1. 恒载：指在结构使用过程中始终存在的荷载，如结构自重、固定设备等。

恒载的大小和作用点一般不会发生变化。

2. 活载：指在结构使用过程中可能变化的荷载，如人的活动、车辆的行驶等。

活载的大小和作用点可能会随着时间发生变化。

3.偶然荷载：指在结构使用过程中可能发生，但发生概率较小的荷载，如意外事故、爆炸等。

偶然荷载的大小和作用点通常难以预测。

4.地震作用：指地震时地面的震动对结构产生的影响。

地震作用是一种特殊的偶然荷载，其大小和作用点取决于地震的强度和震中距离。

5.风荷载：指风对结构产生的影响。

风荷载的大小和作用点取决于风速、风向和地形等因素。

6.温度作用：指温度变化对结构产生的影响。

温度作用可能导致结构产生膨胀或收缩，从而产生应力、应变和变形。

7.变形作用：指由于地基沉降、结构老化等原因导致结构产生的变形。

变形作用可能会导致结构的应力、应变和位移发生变化。

8.爆炸作用：指由于爆炸事故对结构产生的影响。

爆炸作用通常会导致结构产生局部破坏或整体破坏。

9.浮力作用：指由于水的浮力对结构产生的影响。

浮力作用通常发生在水下结构或浮体结构中。

10.制动力、牵引力与冲击力：指由于车辆行驶、机械运动等原因对结构产生的影响。

这些力可能会导致结构产生振动、噪声和疲劳损伤。

11.预加力：指在施工过程中预先施加在结构上的力，如预应力混凝土结构中的预应力钢筋。

作用(或荷载)与作用(或荷载)效应组合

二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路— I级汽车荷载。四级公路上重型车辆少时，其桥涵设计所采用的公路— II级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。
表4.3.1-1 各级公路桥涵的汽车荷载等级
三级公路公路 — II级
注：本表编号1中，当钢桥采用钢桥面板时，永久作用效应分项系数取1. 1；当采用混凝土桥面板时，取1.2。
表4. 1.6 永久作用效应的分项系数
混凝土和圬工结构重力（包括附加重力）
对结构的承载能力有利时
对结构的承载能力不利时
混凝土和圬工结构
钢结构重力（包括结构附加重力）
混凝土的收缩及徐变作用
关于公式（4. 1.6- 1）、（4. 1.6-2）中的作用效应组合系数ψc，在多数情况下，桥涵结构上往往同时作用多个荷载，但是本规范确定的恒载分项系数、汽车荷载分项系数以及赖以建立这些系数的可靠度指标，是在只有恒载和汽车荷载作用的最基本组合下确定的，当结构上作用着多于上述荷载时，综合荷载效应最大值的统计规律也发生相应的变化，从而影响了结构可靠度指标和恒载、汽车荷载分项系数的取值。因此，在保持可靠度指标、恒载和汽车荷载分项系数不变的情况下，对多个可变荷载参与效应组合时，引入其值小于 1.0的荷载效应组合系数ψc对荷载标准值效应作等值折减。组合系数γc是针对可变荷载效应的不同比值，通过优化方法确定的，它随参与组合的可变荷载的增加而减小，本规范给出的ψc值是经优化计算后适当提高的数值。
汽车荷载在公路工程结构中通常被视为主导的可变作用，在设计表达式中与永久作用一样单独列出。在桥梁设计中，汽车荷载分项系数按不同的作用效应组合采用。当某个可变作用对结构或结构构件确实起到主导影响（在同类效应中其值超过汽车效应），则其分项系数宜采用该作用效应组合的汽车荷载分项系数。对于专为承受某作用而设置的结构或装置，如钢桥的风构，设计时风荷载可被视为主导作用，其分项系数取与汽车荷载同值。但当风荷载参与与其他荷载组合时，以往将该组合作为“ 附加组合 ”考虑，同时，风荷载计入瞬时脉动风压的影响，比原规范有较大增加，其分项系数只能取1. 1。

《高层结构设计》 02高层建筑结构的荷载计算

高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载，其计算方法与一般建筑结构类似，在此不再重复。

本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。

第一节风荷载空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。

风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。

垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：0ωµµβωz s z k =式中：k ω为风荷载标准值（kN/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；s µ为风荷载体型系数；z µ为风压高度变化系数； 0ω为基本风压（kN/m 2）。

1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω，是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ（m/s ）计算得到的，基本风压值1600/200υω=（kN/m 2）。

荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑；对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。

2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐渐加大，但风速的变化与地貌及周围环境有关。

在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快；在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢；在有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），和有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此风速随高度增加更缓慢一些。

表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。

建筑结构上的荷载与作用

腐蚀作用
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之一，其在建筑结构工程领域的应用前景广阔。通过引入智能化技术，可以实现建筑结构的自适应、自修复和智能化管理，提高结构的安全性和可靠性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保理念将在建筑结构工程中得到更广泛的推广和应用。在未来的发展中，应注重环保材料的选择、节能减排措施的实施以及建筑废弃物的回收利用等方面，推动建筑结构工程向更加环保、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为静力荷载和动力荷载；根据荷载的作用时间和变化特点，可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力，是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性产生影响，特别是在高层建筑、大跨度桥梁等结构中，风荷载的作用更加显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范规定的公式进行计算。

高层建筑结构荷载作用与结构设计原则

2）当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单栋建筑的体型系数μ s乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验确定。
3.2 风荷载的计算
（4）高层建筑的风振系数βz
z 1 (3.26) 《荷载》：7.4.1 对z 于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5 z的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
计算：它可由构件和装修的尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重可按荷载规范阿取值。
注意：在高层建筑结构设计中，恒荷载计算时不要漏项。
3.1 竖向荷载的计算
3.1.2 活荷载相对恒荷载，活荷载种类较多，计算也复杂。 1）取值：楼面均布活荷载可按《荷载》规范取； 2）折减：设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面荷载在标准值应乘以《荷载》规定的折减系数。 3）施工或检修荷载：一般取1.0～1.52。 4.5.1 设计屋面板、檩条、钢筋砼挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载(人和小工具的自重) 应取1.0，并应在最不利位置处进行验算。
3.2 风荷载的计算
3.2.1 风荷载标准值和基本风压《高规》：3.2.1 主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按（3.2.1）式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。
（3.2.1）式中：ωk—风荷载标准值（）； ωo—基本风压（2）；μz—风压高度变化系数； μs—风荷载体型系数；βz—z度处的风振系数。
G H 式中：、—分别为i集中i 于质点i、j的重力荷载代表值；
F F 1 、—质i点i、j的n 计算高度； Ek
n
G H δn—顶部附加地震作用系数，可按表采用。 jj

06001高层建筑结构设计

课程名称：高层建筑结构设计课程代码：06001第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是土木工程专业专业课之一，课程的依据是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002），课程中的框架结构设计方法也可用于多层钢筋混凝土结构设计中，本课程主要讲述了高层建筑常用结构形式的受力特点、内力分析方法（手算），也结合高规讲述了高层建筑结构设计中的各种规定和构造要求，框架结构设计方法（抗震）是毕业设计中要用到的知识。

二、课程目标与基本要求通过本课程的学习，使学生了解高层建筑结构布置原则、结构受力特点、内力分析方法、高规中设计规定，其中框架设计方法为重点，应掌握并能应用。

了解剪力墙结构、框－剪结构计算方法。

三、与本专业其他课程的关系本课程一般在大学四年级第一学期开设，本课程是以《钢筋混凝土结构设计》为基础，钢筋混凝土基本构件设计方法在本课程中不再详加讲述，本课程的学习要求学生有一定的数学力学基础，故本课程开设前《结构力学》应已学完。

第二部分考核内容与考核目标第一章概述一．学习目的与要求了解高层建筑的定义、常见的结构形式，了解国内外高层建筑发展的现状，及未来发展的方向。

二．课程内容第一节高层建筑和高层建筑结构定义第二节高层建筑结构的功能第三节高层建筑的结构型式第四节高层建筑结构的发展与展望三．考核知识点与考核目标识记：高层建筑的结构型式，各结构类型在实际工程的应用。

第二章高层建筑结构受力特点和结构概念设计一．学习目的与要求通过本章学习，使学生进一步了解高层建筑所受荷载种类、特点、计算方法，结构平面布置、竖向布置的注意事项，各种结构类型的特点的适用情形。

二．课程内容第一节高层建筑结构上的荷载与作用第二节高层建筑结构的受力特点和工作特点第三节高层建筑结构的结构体系和结构布置第四节高层建筑结构的概念设计三．考核知识点与考核目标识记：基本风压，风载体形系数，风压高度系数，三水准抗震设计目标，两阶段抗震设计方法，抗震设防类别，底部剪力法，反应谱曲线，特征周期，重力荷载代表值，结构基本自振周期，A级高度建筑，B级高度建筑。

高层建筑结构设计各章节试题及答案

高层建筑结构复习题及答案1 名词解释1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。

2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。

3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。

4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。

6. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

9. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。

17. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。

（或说转换结构构件所在的楼层）21. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。

22. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。

是影响重力∆-P 效应的主要参数。

23. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。

24. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。

28. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。

33. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。

框架结构的变形特征是呈剪切型的。

42. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。

由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。

55. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。

高层课后思考题答案

第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的？答：我国规定：10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。

2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？答:特点：水平荷载对结构影响大，随高度的增加除轴力与高度成正比外，弯矩和位移呈指数曲线上升，并且动力荷载作用下，动力效应大，扭转效应大。

考虑：结构侧移，整体稳定性和抗倾覆问题，承载力问题。

3.从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？答：相应的结构分类（以材料分类）：砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点：（1）砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点，但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差。

（2）钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。

（3）钢筋混凝土具有价格低，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。

但强度低，构件截面大占用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。

（4）混合结构与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。

第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类？各种结构体系优缺点和受力特点如何？答：高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构：受力变形特点：框架结构的侧移一般由两部分组成：1）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us；2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形Ub；3）当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。

注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。

高层建筑的荷载作用与作用效应组合

第4章高层建筑结构的计算分析和设计要求小结（1）高层建筑结构可采用线弹性分析方法、考虑塑性内力重分布的分析方法、非线性分析方法等进行分析，必要时也可采用模型试验分析方法。

目前，一般采用线弹性分析方法计算高层建筑结构的内力和位移，作为构件截面承载力计算和弹性变形验算的依据。

（2）高层建筑结构可选取平面或空间协同工作、空间杆系、空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板元及其他组合有限元等计算模型，一般情况下可假定楼盖在平面内的刚度为无限大，对于楼板开大洞或平面布置复杂的结构，可采用楼板分块平面内无限刚性或弹性楼板假定。

（3）高层建筑结构一般应考虑两种作用效应组合：无地震作用效应组合和有地震作用效应组合。

前者主要考虑恒荷载、楼面活荷载及风荷载的组合，后者考虑重力荷载代表值效应、水平地震作用效应、竖向地震作用效应及风荷载效应的组合。

（4）高层建筑结构应满足承载力、刚度和舒适度、稳定和抗倾覆以及延性等要求，其刚度通过使弹性层间位移小于规定的限值来保证；必要时，为了保证在强震下结构构件不产生严重破坏甚至房屋倒塌，应进行结构弹塑性位移的计算和验算。

刚重比是影响高层建筑结构整体稳定的主要因素，因此结构整体稳定验算表现为结构刚重比的验算；延性是结构抗震性能的一个重要指标，为方便设计，对不同的情况根据结构延性要求的严格程度，引入了抗震等级的概念，抗震设计时，应根据不同的抗震等级对结构和构件采取相应的计算和构造措施。

（5）概念设计是高层建筑结构抗震设计的重要内容，应从场地条件、结构体系和抗侧刚度的合理选择、结构的结构平面和竖向布置、延性和地震能量耗散、薄弱层、多道抗震设防、缝的处理等方面，掌握高层建筑结构抗震概念设计的有关内容。

（6）近年来，全国各地出现了很多的超限高层建筑工程，其抗震设计时，除遵守国家现有技术标准的要求外，还主要包括超限程度的控制和结构抗震概念设计、结构抗震计算分析和抗震构造措施、地基基础抗震设计以及必要时须进行结构抗震试验等内容。

高层建筑结构设计作业答案

⾼层建筑结构设计作业答案《⾼层建筑结构设计》作业答案第1章概述思考题：1、什么是⾼层建筑和⾼层建筑结构？JGJ3-2002《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》和JGJ99-1998《⾼层民⽤建筑钢结构技术规程》是如何规定的？答：⾼层建筑尚⽆统⼀的严格定义，不同国家、不同时期，对⾼层建筑定义也不同，但原则上是以层数和建筑⾼度来标定的。

如：德国规定22m以上的建筑物为⾼层建筑英国规定24.3m以上的建筑物为⾼层建筑美国规定24.6m以上或7层以上的建筑物为⾼层建筑法国规定居住建筑物⾼度在50m以上，其他建筑物⾼度在28m以上的建筑为⾼层建筑⽇本规定8层以上或者⾼度超过31m的建筑为⾼层建筑，⽽30层以上的旅馆、办公楼和20层以上的住宅为超⾼层；前苏联则把9层和9层以上视为⾼层建筑；联合国教科⽂组织所属的世界⾼层建筑委员会在1972年年会上建议将⾼层建筑为四类第⼀类⾼层建筑9～16层（⾼度不超过50m）；第⼆类⾼层建筑17～25层（⾼度不超过75m）；第三类⾼层建筑26～40层（⾼度不超过100m）；第四类⾼层建筑40层以上（⾼度超过100m以上，即超⾼层建筑）；JGJ3-2002《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》规定：将10层及10层以上或⾼度超过28m的混凝⼟结构为⾼层民⽤建筑；JGJ99-1998《⾼层民⽤建筑钢结构技术规程》规定：10层及10层以上的住宅和约24m以上的其他民⽤建筑为⾼层建筑。

⾼层建筑结构是⾼层建筑中的主要承重⾻架。

2、⾼层建筑结构中结构轴⼒、弯矩和位移与结构⾼度的关系⼤体如何？答：⾼层建筑结构中轴⼒和结构⾼度成线性关系；弯矩和结构⾼度成⼆次⽅关系；位移和结构⾼度成四次⽅关系。

3、按功能材料分，⾼层建筑结构类型主要有哪⼏种？答：按功能材料分：①混凝⼟结构②钢结构③钢和混凝⼟的混合结构型式.4、⾼层建筑的抗侧⼒体系主要有哪⼏类？各有哪些组成和承受作⽤特点？答：⾼层建筑的抗侧⼒类型主要有：框架结构、剪⼒墙结构、框架－剪⼒墙结构、筒体结构、悬臂结构及巨型框架结构。

高层建筑结构设计

高层建筑结构设计涉及章节：第一章——第二章一、1.高层建筑结构设计的基本原则是什么？高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。

在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。

结构应满足下列基本要求：( l ）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。

( 2 ）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。

( 3 ）对可能的薄弱部位要采取加强措施。

( 4 ）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

( 5 ）宜具有多道抗震防线。

2.什么是结构的概念设计？概念设计是指根据理论与试验研究结果和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。

国内外历次大地震及风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑物概念设计阶段中结构概念设计的重要性，尤其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起决定性作用。

国内外许多规范和规程都以众多条款规定了结构抗震概惑设计的主要内容。

规程JGJ--2002 在总则中强调了结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷人只凭计算的误区，认为不管结构规则不规则，只要计算通得过就可以。

结构的规则性和整体性是概念设计的核心。

若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。

现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施，或采用动力时程分析进行验算，达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。

结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。

结构概念设计是一些结构设计理念，是设计思想和设计原则。

高层设计中的二阶效应

P-δ与P-Δ效应及各国计算方法比较摘要：二阶效应是指轴向力作用在产生挠曲的构件上或竖向荷载作用在产生侧移的结构上引起的附加作用效应，属于结构分析设计中的几何非线性问题，在较精确的结构分析设计中必须加以考虑。

对这一问题国内外已进行了多年的系统研究，取得了重要进展。

本文就二阶效应的两种情况进行讨论分析并给出具体的例子。

关键词：混凝土，二阶效应，弯矩，结构1 混凝土结构的二阶效应概念结构物受力后将产生内力和变形，内力和变形是相互伴生和对应的两类物理量。

按现代控制论的观点，结构自身是一个非线性系统，结构所受荷载Fex是系统的激励，产生的内力Fin和变形D是结构在外部激励下的输出响应。

结构静力学中一般将内力作为状态变量，荷载作为输入变量，变形作为输出变量，而联系输入变量和状态变量的状态方程就是平衡方程，见式(1.1)（1.1）输出方程是联系内力和变形的物理方程，见式(1.2)（1.2）为了简化分析，结构静力学在建立平衡方程时往往忽略结构的微小变形，以结构变形前的状态作为平衡态，由此建立的平衡方程是一组线性方程，这种分析思路实际是将非线性系统简化为线性系统。

一般情况，结构的变形相对于结构自身的尺寸来说都很小，因此将结构简化为线性系统给结构分析带来的误差可以接受，这种结构分析处理方式称为结构的一阶分析，一阶分析得到的结构内力和变形分别称为结构的一阶内力和一阶变形。

系统状态变量的选取是相对的，若将结构的变形作为状态变量，也可以得到结构的状态方程，见式(1.3)（1.3）通过物理方程((1.2)可以得到两种状态方程的关系（1.4）状态方程(1.1)与(1.3)是对结构等效的描述，结构内力和变形是相互对等的变量。

状态方程(1.3)表明荷载与结构变形也是直接联系的，而结构一阶分析的简化处理忽略了这种直接联系，只是将结构变形作为结构内力的效应，这种简化处理存在概念性的误区，在某些情况下还会给结构分析带来较大的误差。

例如图1.1中柱顶铰接悬臂柱，柱端作用有轴向力和弯矩。