高层结构设计计算的基本规定

弯剪型结构（剪力墙结构、框架—剪力墙结 构、筒体结构）
EJd 2.7 H 2 Gi ，可保证P-Δ效应影响在5%
i 1 n
之内，可不考虑；

剪切型结构（框架结构）
Di 20 G j hi ，可保证P-Δ效应影响在5%之
j 1 n
内，可不考虑。
4.3 作用效应组合
无地震作用效应组合时
F2i
1 1 2 G j
j i n
Di hi
刚重比
Di hi G j
稳定系数

* i
n
j i
1 1 Gj
j i n
Di hi
i
1 1 1 Di hi Gj j i
n
i
刚重比与侧向位移增幅关系曲线

剪切型结构（框架结构）
*
i*
i
1 Pi i i 1 Vi hi
4.2.2 框架结构的重力二阶效应与稳定
i*
1 Pi i i 1 Vi hi
失稳
1
Pi ,cr i Vi hi
0
P i ,cr i Vi hi
1
Pi ,cr
n Gj j i cr
n Vi hi G P Di hi j i , cr i j i cr


计算模型
尽量采用空间分析模型 复杂高层和不规则结构应至少采用两个不同力学模型 的结构分析软件


电算结果简单判断
结构整体位移 楼层剪力 振型形态 自振周期 超筋超限 几个比值：轴压比、剪重比、刚度比、剪承比、位移 比、周期比、刚重比（稳定性）、有效质量比。


电算结果简单判断

风载 竖向荷载施工模拟
结构竖向刚度和竖向荷载逐层形成、逐层计算
4.2 重力二阶效应和结构稳定


重力二阶效应的概念
P-δ效应：构件自身挠曲引起的附加重力效应 P-Δ效应：结构在水平风荷载或水平地震作用下产生侧 移后，重力荷载由于该侧移而引起的附加效应 高层建筑结构稳定设计，主要控制P-Δ效应对结构性能 降低的影响以及由此可能引起的结构失稳

罕遇地震下的层间弹塑性位移角限值
小结
结构计算→作用效应（内力与位移） 作用效应组合 承载力计算（有、无地震组合不一样，小震作用） 水平位移验算（小震、风） 抗震等级与抗震措施（解决中震）

罕遇地震下的弹塑性变形验算（解决大震）
思考题
（1）高层建筑结构应考虑哪些原则进行设计计算？ （2）高层建筑结构计算如何考虑连梁和地下室顶板刚 度？梁、柱、墙的变形？ （3）为什么要考虑重力二阶效应？如何考虑高层建筑 结构的重力二阶效应？ （4）如何保证高层框架、剪力墙、框剪结构和筒体结 构的稳定性？ （5）作用效应如何组合？
S G SGk Q Q L SQk w w Swk
考虑设计年限的调整系数
4.3 作用效应组合
地震作用效应组合时
S G SGE Eh SEhk Ev SEvk w w Swk
4.4 构件承载力计算

无地震作用组合时
r0 S R

有地震作用组合时


重力二阶效应的考虑方法
简化的有限元法 内力和位移增大系数方法（JGJ3-2002采用方法）5.5.4
4.2.2 框架结构的重力二阶效应与稳定
柱的侧移刚度
Di
Vi
i
V i i Di
* V i* i Di
Pi i Vi hi
Vi
Pi i* Vi Vi Vi Vi hi *
目的：
4.6 罕遇地震下的弹塑性变形验算



为什么要进行罕遇地震下的弹塑性变 形验算？ 大震不倒！ 哪些结构要进行罕遇地震下的弹塑性 变形验算？ 3类应算，3类宜算 怎么算？
简化计算方法（乘以弹塑性变形增大系数） 弹塑性分析方法（人工输入地震波，计算结 构反映）
4.6 罕遇地震下的弹塑性变形验算





计算简图
构件偏心和计算长度，节点刚域 密肋楼盖和无梁楼盖 复杂平面和立面剪力墙 结构嵌固部位


变形考虑
梁、柱、墙的弯曲、剪切和扭转变形


复杂高层建筑
两个不同力学模型的三维空间分析软件进行计算 振型数不应小于15；多塔结构不应小于塔数的9倍 采用弹塑性时程分析法和动力分析法
轴压比
N fc A


电算结果简单判断
剪重比
VEKi
G
j来自百度文库i
n
j


电算结果简单判断
刚度比
抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚 度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70% 或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。


电算结果简单判断
剪承比
4.4.3 A级高度高层建筑的楼层层 间抗侧力结构的受剪承载力不宜 小于其上一层受剪承载力的80%， 不应小于其上一层受剪承载力的 65%；B级高度高层建筑的楼层层 间抗侧力结构的受剪承载力不应 小于其上一层受剪承载力的75%。 5.1.14 对竖向不规则的高层建筑结构，包括某楼层抗侧刚度小于 其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或 结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，或某楼 层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地 震剪力应乘以1.15的增大系数。


电算结果简单判断
位移比
4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影 响。在考虑偶然偏心影响的地震作用 下，楼层竖向构件的最大水平位移和 层间位移，A级高度高层建筑不宜大 于该楼层平均值的1.2倍，不应大于 该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层 建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10章所指的复杂高层建筑不宜大于该 楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼 层平均值的1.4倍。
i*
1 1 Pi Di hi
i
1 1 Gj
j i n
Di hi
i F1ii
F1i
1 1 Gj
j i n
Di hi
重力二阶效应的位移放大系数
4.2.2 框架结构的重力二阶效应与稳定
考虑结构构件弹性刚度的折减（0.5） 重力二阶效应的内力放大系数
高层结构规范要求
Di 10 G j hi ，可保证P-Δ效应影响在20%之内
j 1
n
4.2.3 弯剪结构的重力二阶效应与稳定
Pcr
2 EJ d
4H
2
Pi ,cr
1 n Gj 3 j i cr
重力二阶效应的位移放大系数
F1
1 1 0.14 H
2
G EJ
j i j d
n
重力二阶效应的内力放大系数
F2
1 1 0.28 H
2
G EJ
j i j d
n
刚重比与侧向位移增幅关系曲线

弯剪型结构（剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构）
高层结构规范要求
EJd 1.4 H
2
G
i 1
n
i
，可保证P-Δ效应影响在20%之内
不考虑P-Δ效应的条件


电算结果简单判断
周期比
4.3.5 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期 T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混 合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。


电算结果简单判断
刚重比（稳定性）
构件刚度

楼盖屋盖刚度 现浇混凝土楼盖可视为水平放置的深梁，平面内无限刚； 开洞等不规则楼面，楼板刚度可等效为剪弯水平梁的简化法计算； 按无限刚计算时，需对削弱部位的构件内力放大，加强配筋。 连梁刚度 刚度小，配筋大；可允许适当开裂，把内力传到墙体上；通常做法 是对连梁计算内力进行折减；6、7度时折减系数取0.7；8、9度取 0.5；但不宜小于0.5。 楼面梁抗扭刚度 应对梁的计算扭矩给与适当的折减；大于0.4。 地下室顶板刚度 考虑地下室的嵌固作用需要满足相应的条件：侧向刚度大于上部结 构的2倍；采用现浇梁板结构；板厚度大于180mm等。
高层建筑结构设计
第四章 设计计算的基本规定
深圳大学 土木工程学院
本章内容

结构计算的一般规定 重力二阶效应和结构稳定 作用效应组合 构件承载力计算 抗震等级 水平位移验算 罕遇地震下的弹塑性变形验算
4.1 结构计算的一般规定


计算原则
内力、位移—弹性；截面设计—材料弹塑性 重力二阶效应 复杂结构验算地震下薄弱层的弹塑性变形 框架梁、连梁可考虑塑性内力重分布
S R / rRE
抗震等级

延性要求→抗震等级→抗震措施
抗震等级

延性要求→抗震等级→抗震措施
4.5 水平位移验算

1.
2.
过大层间位移的危害：
非结构构件的损伤 主结构的附加内力，加速倒塌
层间位移角：层间位移与层高之比
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4.5 水平位移验算
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