第4章 结构计算分析及设计要求
设计计算的基本规定
在抗震中，“耦联”就是作用在给定侧移 的某一质点上的弹性回复力不仅取决于这一 质点上的侧移，而且还取决于其他各质点的 位移，因而存在着刚度耦联，这样会给微分 方程组的求解带来不少困难，所以，应运用
振型分解和振型正交性原理来解耦，使方程
组求解大大简化。
7、风荷载效应分析
对称结构应按两个方向风效应的较大值采用，体 型复杂结构应按多个方向风效应的较大值采用。
弯矩和剪力可以仿照位移相似的方法乘放大系数。 但是在位移计算时不考虑刚度折减；而在内力计 算时要考虑刚度折减，同时还要使结构内力增量 控制在20%以内。则
M F2i M
*
(21) (22)
V F2iV
*
F2i
式中
1 1 2 G j /( Di hi )
j i n
(i 1, 2,
（2）连梁刚度 对于连梁的刚度，在抗震设计时，可 考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提 下，允许其适当开裂而把内力转移到墙体 等其他构件上，通常，设防烈度低时连梁 刚度可以少折减一些，设防烈度高时可以 多折减一些，抗震设防烈度为6、7度时， 折减系数可取0.7；8、9度时可取0.5。
（3）楼盖梁的抗扭效应
施工洞是为了施工的方便，在墙上预 留孔洞，这样方便运送材料，人员的输送 ，好像在施工作业中是不可少的。一般规 定，洞的尺寸，宽不大于一米，高不大于 两米，（超过的要加过梁，实际施工中，
一般的洞都加的有过梁。）
5、各类构件应考虑的变形
注：结构计算中一般可不考虑梁的轴向变形，但 当梁可能承受较大的拉力，如设臵斜柱、转换 梁等时，应考虑梁的轴向变形，对结构的关键 部位楼板应考虑开裂对其轴向刚度的影响，设 臵楼层水平桁架或楼面钢梁以传递楼层水平力 时，可偏安全的按照零刚度楼板计算梁等楼面 水平构件的轴力。
4框架结构设计计算
（2）确定剪力分配系数μi
计算公式为：
i
di d
计算结果见内力计算表
（3）确定各层反弯点高度比y
ic'
42 4.52
ic
16 20.25
2
1.58
（4）确定柱端弯矩 根据Mi上＝Vi（1-y）h; Mi下= Viyh (5) 确定梁端弯矩 根据梁端弯矩和等于柱端弯矩和的原理，并按梁的线刚度比，根据下式
图4－4 例题1三层分框架弯矩分配计算图
二层分框架弯矩分配
构
柱A23
件近 远
柱A21 近远
梁 梁2ba
2ab
柱B23
柱B21
近远近 远
梁2bC 梁2cb
柱c23 近远
柱c21 近远
分
配 0.34 系
0.34
0.32 0.24 0.26
0.2 6
0.24 0.32 0.34
0.34
数
杆
端
-8.4 8.4
0.23
12
1.1 4.4
0.25
10
1.3 4.4
0.29
（4）求各梁端弯矩。由于各层梁上线荷载相等，所以各梁 端弯矩相等； m ql 2 2.8 62 8.4KN m 12 12
（5）进行各单层框架弯矩分配
三层分框架弯矩分配
构件
柱A32
上
脚
梁3ab
梁3ba
柱B32 上脚
梁3bc
梁3cb
1
1 1 1.1 1.1
1.1 0.26 4.2
1 4.2
0.24
2ab
1 1 1.1 1.1
0.32
1ab
1 1 1.1 1.3
第四章 框架结构计算分析与设计
第四章框架结构计算分析与设计一、结构布置框架结构布置主要是确定柱在平面上的排列方式（柱网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。
1、柱网和层高工业建筑柱网尺寸和层高根据生产工艺要求确定。
常用的柱网有内廊式和等跨式两种。
内廊式的边跨跨度一般为6~8m，中间跨跨度为2~4m。
等跨式的跨度一般为6~12m。
柱距通常为6m，层高为3.6m~5.4m。
民用建筑柱网和层高根据建筑使用功能确定。
目前，住宅、宾馆和办公楼柱网可划分为小柱网和大柱网两类。
小柱网指一个开间为一个柱距，柱距一般为3.3m，3.6m，4.0m 等；大柱网指两个开间为一个柱距，柱距通常为6.0m，6.6m，7.2m，7.5m 等。
常用的跨度（房屋进深）有：4.8m，5.4m，6.0m，6.6m，7.2m，7.5m 等。
办公楼常采用三跨内廊式、两跨不等跨或多跨等跨框架，如图2.1.1(a),(b),(c)。
采用不等跨时，大跨内宜布置一道纵梁，以承托走道纵墙。
近年来，由于建筑体型的多样化，出现了一些非矩形的平面形状，如图2.1.1(d),(e),(f)所示。
这使柱网布置更复杂一些。
二、框架结构的承重方案1、横向框架承重。
主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置。
由于竖向荷载主要由横向框架承受，横梁截面高度较大，因而有利于增加房屋的横向刚度。
这种承重方案在实际结构中应用较多。
2、纵向框架承重。
主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置[图5.1.2(b)]。
这种方案对于地基较差的狭长房屋较为有利，且因横向只设置截面高度较小的连系梁，有利于楼层净高的有效利用。
但房屋横向刚度较差，实际结构中应用较少。
3、纵、横向框架承重。
房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。
当柱网平面为正方形或接近正方形、或当楼盖上有较大活荷载时，多采用这种承重方案。
以上是将框架结构视为竖向承重结构（vertical load-resisting structure）来讨论其承重方案的。
4钢结构基本构建的计算与构造要求
常用接柱脚的几种形式
刚接柱脚
柱脚用锚栓固定在基础上，锚栓直径
一般为20~25mm，底板上的螺栓孔直径 一般为锚栓直径的1.1~1.8倍，垫板上的 螺栓孔比螺栓直径大1~2mm。
4.2 受弯构件——钢梁
4.2.1
应用：房屋建筑和桥梁工程。如楼盖梁、工作
二、受弯构件抗剪强度
VS Itw
fv
I—毛截面惯性矩
tw—计算剪应力处的截面宽度 s—计算剪应力处以上毛截面对中和轴 的面积矩；
三、受弯构件局部承压强度
当梁上翼缘受集中荷载且该荷载处又未设支承加劲肋时 ，应验算腹板边缘处局部承压强度。
c
F
twlz
f
刚度：
按正常使用荷载引起的最大挠度v来衡量
梁的整体稳定
LOGO
钢结构基本构件的计算及构造
钢结构基本构件的计算及构造
❖4.1 轴心受力构件 ❖4.2 钢梁 ❖4.3 拉弯和压弯构件 ❖4.4 钢屋盖
4.1 轴心受力构件
概述
4.1.1、常用截面形式 心受力构件的截面形式有三种： 第一种是热轧型钢截面，如工字钢、
H型钢、槽钢、角钢、T型钢、 圆钢、圆管、方管等； 第二种是冷弯薄壁型钢截面，冷弯 角钢、槽钢和冷弯方管等； 第三种是用型钢和钢板或钢板和钢 板连接而成的组合截面，如实腹 式组合截面和格构式组合截面等。
Fd
N A f
（ 4 -3 ）
式 中 N — — 轴 心 受 压 构 件 的 压 力 设 计 值 ；
A — — 构 件 的 毛 截 面 面 积 ；
— — 轴 心 受 压 构 件 的 稳 定 系 数 ；
f— — 钢 材 的 抗 压 强 度 设 计 值 。
第四章 地下建筑结构的计算方法
Q系统分级与分级系数的关系
RQD J r J w Q= ⋅ ⋅ J n J a SRF
岩体质量分级
岩体 质量 特别 好
极好
良好
好
中等
不良
坏
极坏
特别坏
Q值
1000 ～400
400～ 100
100～ 40
40～ 10
10～ 4
4～1
1～ 0.1
0.1～ 0.01
0.01～ 0.001
Q系统分级的应用
3
§2工程类比法
隧道各级围岩自稳能力判断
自稳能力 围岩级别 Ⅰ Ⅱ 跨度20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方 跨度10m ～20m，，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方； 跨度10m，可长期稳定，偶有掉块； 跨度10 ～20m，可稳定数日至1个月，可发生小～中塌方； 跨度5 ～10m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小～中塌方 跨度5m,可基本稳定
18
§5 收敛限制法 5
收敛线概念： 收敛线概念： 据地层及洞室情况可有弹性、塑性、 据地层及洞室情况可有弹性、塑性、松动等三 段。 限制线概念： 限制线概念：
支护时间和结构刚度的 合理选择： 合理选择：（图 ）
19
§5 收敛限制法 5
收敛线的确定： 收敛线的确定： 解析法， 解析法，难，不同部位的收敛线不一样； 不同部位的收敛线不一样； 有限元方法； 有限元方法； 现场实测法 限制线的确定：与上类似 限制线的确定：
Ⅲ
Ⅳ
跨度5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展 为中～大塌方。 埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏 跨度小于5m，可稳定数日至1个月 无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日 无自稳能力
高层建筑结构设计结构计算分析和设计要求
高层建筑结构设计结构计算分析和设计要求xx年xx月xx日•高层建筑结构设计的概述•高层建筑结构设计中的力学分析与计算•高层建筑结构设计的基本要求•高层建筑结构设计的优化方法和设计改进目•高层建筑结构设计中需要注意的问题•结论录01高层建筑结构设计的概述指超过一定高度，楼层在10层及以上的民用建筑或7层及以上的工业和民用建筑。
高层建筑的定义高层建筑由于高度大、层数多、体型复杂，结构设计难度较大，对结构材料的强度、韧性、延性要求较高。
高层建筑的特点高层建筑的定义常规设计法以常规的结构力学方法为基础，根据结构的功能要求和建筑体型，进行竖向荷载和水平荷载的计算，以强度和位移为主要控制指标。
有限元分析法采用数值计算方法，将结构离散为多个小的单元，对每个单元进行力学分析，得出结构的整体性能。
高层建筑结构设计的常用方法高层建筑结构设计的原则结构设计应充分考虑建筑物的安全性，采取有效的抗震、抗风等措施，确保建筑物在正常使用年限内安全可靠。
安全性原则结构设计应满足建筑物的使用功能要求，包括承载能力、刚度、稳定性等方面。
功能性原则结构设计应充分考虑经济性，在满足安全性和功能性的前提下，尽量降低建设成本和运营成本。
经济性原则结构设计应考虑材料的可回收利用性、节能减排等方面，贯彻可持续发展理念。
可持续性原则02高层建筑结构设计中的力学分析与计算力学分析在高层建筑结构设计中的应用力学分析包括静力分析、动力分析、稳定性分析及地震分析等。
静力分析主要对结构进行强度、刚度和稳定性计算；动力分析则考虑地震作用和风荷载等动态效应。
结构设计是高层建筑的核心，力学分析在结构设计中具有极其重要的地位。
高层建筑结构设计的计算假定和方法基于力学原理，高层建筑结构设计的计算假定和方法包括有限元法、能量法、矩阵位移法等。
能量法基于能量平衡原理，通过计算能量的输入和输出，判断结构的稳定性和安全性。
有限元法将整体结构划分为多个子结构，对每个子结构进行力学分析，再综合得到整体结构的力学性能。
混凝土结构设计原理第4章：钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
◆判别条件：f y As 1 fcb'f h'f
第一类T形截面
满足：
0M 1 fcb'f h'f h0 h'f 2 否则为第二类截面
混凝土结构设计原理
第4章
■第一类T形截面的计算公式及适用条件
图4.13 第一类T形截面计算简图
◆计算公式： 1 fcbf x f y As
0M
1
f cbf x(h0
由式（4-27）可得：
x h0
h02
M 2
fyAs(h0
1 fcb
as)
As
fyAs 1 fcbx
fy
…4－34 …4－35
混凝土结构设计原理 情形2：已知条件
第4章
M1
0M
f
' y
As'
h0
as'
x h0
h02
M1
0.51 fcb
x h0 b N
Y
x 2as'
按 A未s' 知，重新计算 和As' As
x) 2
◆适用条件： 1.防止超筋破坏： x bh0 2.防止少筋破坏 ： As minbh
按 bf h的单筋
矩形截面计算
混凝土结构设计原理
第4章
■第二类T形截面的计算公式及适用条件
图4.14 第二类T形截面计算简图
◆计算公式： 1 fcbx 1 fc (bf b)hf fy As
0M
② 由式（4-27）求 Mu
Mu
fyAs(h0 as) 1 fcbx(h0
x) 2
…4－37
③ 验算： Mu M ?
混凝土结构设计原理
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
高层结构设计计算的基本规定
简化计算方法（乘以弹塑性变形增大系数） 弹塑性分析方法（人工形验算
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）
过大层间位移的危害：
1. 非结构构件的损伤 2. 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
i
ui
ui1 hi
4.5 水平位移验算
i
ui
ui1 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
➢ 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。
fc A
电算结果简单判断
n
剪重比 VEKi Gj j i
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%。
高层建筑结构的计算分析和设计要求
补充内容3：水平力作用方向
实际风荷载及地震作用的方向是任意的，但是在规范 中规定：
结构计算只考虑x、y两个正交方向作用的水平力，各 方向水平地震力全部由该方向抗侧力结构承担，这是一 种简化。
注：x、y 方向通常是指结构的主轴方向。
主轴方向定义：当水平力在主轴方向作用时，只产生 主轴方向的位移，且位移最大。
有时结构主轴不易判断，则应根据经验判断取最接近 主轴的x、y两个方向，或通过计算确定。
补充内容4：计算基本假定
对结构进行分析时，首先分析结构的动力特性，再分析 结构的内力及变形。
首先，按简化方法分析；在必要时，再进行时程分析。 对结构工程师的基本要求：合理运用简化假定，善于 抓住主要的，忽略次要的，正确选用恰当计算方法。 规范中对结构计算作了一些基本假定，不同的方法采 用的假定会有所不同，应根据设计要求，选用符合实际 的假定与方法。
两类调幅(调整)的方法： (1)用弹性计算所得到的内力乘以系数(大于或小于1)； (1)在计算时降低杆件刚度：构件刚度降低愈多，内力愈小。
《高规》中规定的调幅方法: 框架梁(连续梁)在竖向荷载下的调幅，采用方法(1)进行： 框架-剪力墙结构中框架的内力调整，采用方法(1)进行： 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙间的联/连系梁的调幅， 采用方法(2)进行： 联肢剪力墙中连梁的调幅，采用方法(1)或方法(2)进行。
/计算与构造的特殊要求）
4.1 高层建筑结构的计算分析
4.1.1 结构计算分析方法
1. 线弹性法：常用的成熟法，计算精度和结构安全性基本可得到保证。 2. 考虑塑性内力重分布法：框架梁和连梁等构件宜对竖向载下内力进
行调整。 3. 非线性分析法：精度高，但复杂，常用于复杂结构整体受力分析。 5. 模型试验法：精度更高，但费用高，常用于复杂结构整体或局部受
建筑结构设计与施工图绘制作业指导书
建筑结构设计与施工图绘制作业指导书第1章绪论 (4)1.1 建筑结构设计的基本概念 (4)1.1.1 建筑结构设计的目标与原则 (4)1.1.2 建筑结构设计的内容 (4)1.2 施工图绘制的重要性 (5)1.2.1 明确施工要求 (5)1.2.2 保证施工质量 (5)1.2.3 提高施工效率 (5)1.2.4 降低施工成本 (5)1.2.5 促进沟通与协调 (5)第2章设计前期准备 (5)2.1 设计任务书与设计要求 (5)2.1.1 功能要求：分析建筑物的使用功能，保证设计满足使用需求，包括空间布局、人流组织、设备配置等。
(5)2.1.2 规模要求：根据项目规模，确定建筑的面积、层数、高度等参数，以满足使用功能和投资预算。
(6)2.1.3 风格要求：结合建筑物的用途和地域特点，明确建筑风格，使之与周边环境协调。
(6)2.1.4 预算要求：在设计过程中，充分考虑投资预算，保证设计成果的经济性。
(6)2.2 建筑场地与地质条件分析 (6)2.2.1 场地分析：了解场地的地形、地貌、气候等条件，为建筑布局、朝向、排水等设计提供依据。
(6)2.2.2 地质条件分析：调查场地的地质构造、土层分布、地下水情况等，为地基基础设计和结构选型提供依据。
(6)2.3 设计规范与标准 (6)2.3.1 国家及地方规范：参照国家及地方的相关建筑设计规范，保证设计成果符合法规要求。
(6)2.3.2 行业标准：依据建筑行业的相关标准，进行结构设计、设备配置等。
(6)2.3.3 企业标准：结合企业自身的技术特点和经验，制定相应的企业标准，以提高设计质量。
(6)第3章结构体系选型 (6)3.1 常见结构体系介绍 (6)3.1.1 框架结构 (6)3.1.2 剪力墙结构 (6)3.1.3 框架剪力墙结构 (7)3.1.4 砌体结构 (7)3.1.5 钢结构 (7)3.1.6 木结构 (7)3.2 结构体系选择原则 (7)3.2.1 符合建筑功能需求 (7)3.2.2 满足结构安全要求 (7)3.2.4 适应施工条件 (7)3.2.5 节能环保 (7)3.3 结构体系设计计算 (7)3.3.1 设计依据 (7)3.3.2 设计参数 (8)3.3.3 计算模型 (8)3.3.4 荷载组合 (8)3.3.5 结构分析 (8)3.3.6 构件设计 (8)3.3.7 结构优化 (8)第4章结构计算分析 (8)4.1 结构计算基本原理 (8)4.1.1 结构计算的目的与意义 (8)4.1.2 结构计算的基本假设 (8)4.1.3 结构计算的基本步骤 (8)4.2 结构分析方法与软件应用 (9)4.2.1 结构分析方法 (9)4.2.2 结构分析软件应用 (9)4.3 结构计算结果分析 (9)4.3.1 结构内力分析 (9)4.3.2 结构位移分析 (9)4.3.3 结构稳定性分析 (9)4.3.4 结构动力特性分析 (10)4.3.5 结构疲劳分析 (10)4.3.6 结构极限状态分析 (10)第5章钢筋混凝土结构设计 (10)5.1 钢筋混凝土基本原理 (10)5.1.1 钢筋混凝土材料性质 (10)5.1.2 钢筋混凝土受力分析 (10)5.1.3 钢筋混凝土设计规范 (10)5.2 钢筋混凝土构件设计 (10)5.2.1 梁、板构件设计 (10)5.2.2 柱、墙构件设计 (10)5.2.3 基础设计 (10)5.3 钢筋混凝土连接设计 (11)5.3.1 钢筋连接设计 (11)5.3.2 预埋件设计 (11)5.3.3 节点设计 (11)5.3.4 混凝土施工缝设计 (11)第6章钢结构设计 (11)6.1 钢结构材料与连接 (11)6.1.1 材料选择 (11)6.1.2 连接方式 (11)6.2.1 梁、柱构件设计 (11)6.2.2 板、壳构件设计 (11)6.2.3 节点设计 (12)6.3 钢结构稳定性分析 (12)6.3.1 整体稳定性分析 (12)6.3.2 局部稳定性分析 (12)6.3.3 抗震稳定性分析 (12)第7章砌体结构设计 (12)7.1 砌体材料与构造 (12)7.1.1 材料选择 (12)7.1.2 构造要求 (12)7.2 砌体构件设计 (13)7.2.1 墙体设计 (13)7.2.2 柱子设计 (13)7.2.3 梁设计 (13)7.2.4 楼梯设计 (13)7.3 砌体结构抗震设计 (13)7.3.1 抗震设防目标 (13)7.3.2 抗震设计原则 (13)7.3.3 抗震设计方法 (14)7.3.4 抗震措施 (14)第8章施工图绘制基础 (14)8.1 施工图绘制基本知识 (14)8.1.1 施工图的定义与作用 (14)8.1.2 施工图的分类 (14)8.1.3 施工图的表达方法 (15)8.2 施工图绘制规范与标准 (15)8.2.1 图纸幅面与格式 (15)8.2.2 图线、字体与比例 (15)8.2.3 尺寸标注与符号 (15)8.3 施工图绘制方法与技巧 (15)8.3.1 绘图准备 (15)8.3.2 绘图步骤 (15)8.3.3 绘图技巧 (15)第9章施工图绘制实例 (16)9.1 结构施工图绘制实例 (16)9.1.1 框架结构施工图 (16)9.1.2 混凝土剪力墙结构施工图 (16)9.2 建筑施工图绘制实例 (16)9.2.1 办公楼建筑施工图 (16)9.2.2 住宅楼建筑施工图 (17)9.3 设备施工图绘制实例 (17)9.3.1 给排水施工图 (17)第10章施工图审核与交付 (17)10.1 施工图审核流程与方法 (17)10.1.1 审核流程 (17)10.1.2 审核方法 (18)10.2 施工图修改与完善 (18)10.2.1 修改原则 (18)10.2.2 完善措施 (18)10.3 施工图交付与归档 (19)10.3.1 交付流程 (19)10.3.2 归档管理 (19)第1章绪论1.1 建筑结构设计的基本概念建筑结构设计是建筑工程的核心环节，其质量直接关系到建筑物的安全、适用性和经济性。
第4章 地下建筑结构的计算方法
M
5
3
1
1
2
力矩平衡方程： M M12 M13 M14 M15
(S12 S13 S14 S15 )1
1
S12
M S13 S14
S15
力矩分配法的解题步骤： （1）在刚结点处加上附加刚臂，使原结构成为单
跨静定梁的组合体，计算分配系数。（结构处于 锁住状态） （2）计算杆端的固端弯矩，求结点不平衡力矩。 （3）将不平衡力矩反号后，按分配系数、传递系 数进行分配、传递。（将锁住的结点放松） （4）将各杆的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩相 加求得各杆的最后弯矩。 （5）绘内力图。
之后进行计算分析，必要时修改构件尺寸或结构 型式 要计算，但不能过于依赖计算
3
1. 概述
设计计算方法一般分以下4类：
工程类比法 （严格说并非计算方法） 荷载结构法：主动荷载、主动荷载+弹性抗力 地层结构法：共同承载，连续介质理论 收敛限制法：属地层结构法，弹塑-粘性理论 数值法、解析法可用于上列后3种方法的任意一种 计算模型：平面模型、空间模型
38
4. 收敛限制法
收敛限制法：
又称特征线法或变
形法，是一种以理论为
基础、实测为依据、经
验为参考的隧道设计方
法。由法国人1978年在
新奥法的基础上提出。
σ
基本原理是利用岩体特
征曲线和支护结构特征
曲线交会的方法来决定
P P P
支护体系最佳平衡条
件。
39
小结
荷载结构法结合实测还是较实用的方法。 数值法：理论上完善，但土的应力—应变关 系至今不成熟，关键问题在于土并非连续材 料； 收敛限制法：思想合理，但实用上尚待发展。
混凝土结构设计原理 第四章 受弯构件正截面承载力的计算
3.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
分布钢筋的作用：
抵抗混凝土收缩和温度变化所引起的内力； 浇捣混凝土时，固定受力钢筋的位置； 将板上作用的局部荷载分散在较大的宽度上，以便 使更多的受力钢筋参与工作； 对四边支撑的单向板，可承受在计算中没有考虑的 长跨方向上实际存在的弯矩。
板中单位长度上的分布钢筋，其截面面积不应小于 单位长度上受力钢筋截面面积的15%，且配筋率不宜小于 0.15%。间距不应大于250mm，直径不宜小于6mm。
4.2 梁板结构的一般构造
第4章 受弯构件正截面承载力
弯起钢筋 架立钢筋
腰筋
箍筋
纵向钢筋
梁的钢筋构造
梁中钢筋由纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋组 成，纵向受力钢筋的作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力。 常用直径：10～32mm。 当h ≥ 300mm，直径不小于10mm；当h<300mm，直径 不小于8mm。
第4章 受弯构件正截面承载力
梁的配筋率ρ 很小，梁拉区开裂后，钢筋 应力趋近于屈服强度，即开裂弯矩Mcr趋近于拉 区钢筋屈服时的弯矩 My，这意味着第Ⅱ阶段的 缩短，当ρ 减少到当 Mcr=My 时，裂缝一旦出现，
钢筋应力立即达到屈服强度，这时的配筋百分
率ρ 称为最小配筋率ρ
min。
min b max
h0
h
第4章 受弯构件正截面承载力
正截面受弯的三种破坏形态
(1) 适筋破坏形态——破坏始自受拉区 钢筋的屈服
受拉钢筋先屈服，受压区混凝土后 压坏，破坏前有明显预兆——裂缝、变 形急剧发展，为“塑性破坏”。
(2) 超筋破坏形态——破坏始自受压混 凝土的压碎
受压区混凝土先压碎，钢筋不屈服， 破坏前没有明显预兆，为“脆性破坏”。 钢筋的抗拉强度没有被充分利用。
高层建筑结构设计结构计算分析和设计要求
2023-10-28•引言•高层建筑结构设计概述•高层建筑结构计算分析目录•高层建筑结构设计要求•工程实例分析•结论与展望01引言高层建筑的发展历史可以追溯到20世纪初，随着城市化进程的加速和土地资源的紧张，高层建筑逐渐成为城市建筑的主流。
高层建筑的发展历程高层建筑的结构特点是高度大、荷载大、受力复杂，需要采用特殊的结构设计来满足建筑物的安全性和稳定性。
高层建筑的结构特点背景介绍研究目的本研究的目的是针对高层建筑的结构设计，提出一种结构计算分析和设计要求的方法，以提高高层建筑的结构安全性和稳定性。
研究意义高层建筑的结构设计是建筑物安全性和稳定性的关键因素，因此，开展对高层建筑结构设计的研究具有非常重要的意义。
研究目的和意义研究现状目前，国内外对于高层建筑结构设计的研究已经取得了一定的成果，但是仍然存在一些问题，如计算精度不够、设计要求不明确等。
发展趋势未来，高层建筑结构设计将朝着更加精细化、智能化、绿色化的方向发展，同时，随着计算机技术的不断发展，结构计算分析也将更加准确和高效。
研究现状和发展趋势02高层建筑结构设计概述高层建筑的定义和特点高层建筑的定义高层建筑是指高度大于28m的钢筋混凝土结构的建筑物，或者高度大于24m的钢结构建筑物。
高层建筑的特点高层建筑由于其高度和体量的增加，对结构体系、结构力学性质、材料选用、结构分析和构造措施等方面提出了更高的要求。
高层建筑结构设计的基本原则结构设计应确保建筑在正常使用和偶然事件（如地震、风灾等）下的安全，同时也要考虑施工和使用过程中的安全性。
安全性原则结构设计应满足建筑的使用功能和空间需求，包括建筑内部布局、外部造型和细部构造等。
适用性原则结构设计应考虑建筑的使用寿命和耐久性，根据不同的使用环境和结构类型，采取相应的耐久性措施。
耐久性原则结构设计应在满足安全性和功能性的前提下，尽可能降低建设成本和维护成本，提高建筑的经济效益。
经济性原则高层建筑结构设计的流程根据建筑功能和空间需求，初步确定建筑的平面布置、立面造型和结构体系等。
第4章 结构的受力分析
1．计算简图的选取原则 ． 计算简图的选取直接影响计算的工作量和精确度。 计算简图的选取直接影响计算的工作量和精确度。 一般在选取计算简图时应遵循下列原则： 一般在选取计算简图时应遵循下列原则： 1)尽可能反映结构的实际情况，使计算结果接近于 尽可能反映结构的实际情况， 尽可能反映结构的实际情况 实际。 实际。 2)略去某些次要因素，以便于分析计算。 略去某些次要因素， 略去某些次要因素 以便于分析计算。 2．结构的简化 ． 将实际结构简化为计算简图， 将实际结构简化为计算简图，应考虑以下几方面内 容。
1．三刚片规则 ． 三个刚片用不共线的三个铰两两相连， 三个刚片用不共线的三个铰两两相连， 组成的体系是几何不变的。 组成的体系是几何不变的。 在图4.6所示的铰接三角形中， 在图 所示的铰接三角形中，每根杆 所示的铰接三角形中 件均为一个刚片，假定刚片I不动 不动， 件均为一个刚片，假定刚片 不动，则 刚片Ⅱ上的C点只能在以 点只能在以A点为圆心以 刚片Ⅱ上的 点只能在以 点为圆心以 AC为半径的圆弧上运动；刚片Ⅲ上的 为半径的圆弧上运动； 为半径的圆弧上运动 刚片Ⅲ上的C 点只能在以B点为圆心以 点为圆心以BC为半径的圆 点只能在以 点为圆心以 为半径的圆 弧上运动。 弧上运动。
应该指出， 应该指出，计算简图是对结构进行力学分析计算的 依据， 依据，合理的计算简图是既要恰当的反映结构的实 际受力情况，又要使计算简化。 际受力情况，又要使计算简化。如果所选取的计算 简图不能反映结构的实际受力情况， 简图不能反映结构的实际受力情况，将会导致计算 结果产生差错，甚至会造成工程事故，因此必须慎 结果产生差错，甚至会造成工程事故， 重对待。对于常用结构， 重对待。对于常用结构，可以直接采用已被前人反 复实践验证的常用计算简图，而对于新型结构， 复实践验证的常用计算简图，而对于新型结构，则 需要进行反复论证、试验以得到合理的计算简图。 需要进行反复论证、试验以得到合理的计算简图。
第4章 结构计算分析及设计要求
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
1. 荷载效应组合 非抗震设计时
永久荷载分项 系数：
可变荷载控制 时，取为1.2； 永久荷载控制 时，取为1.35； 其效应对结构 有利时，取为 1.0 对书库、档案库、储藏 室、通风机房和电梯机 房，取为0.9 可变荷载分项 系数，一般取 为1.4
M中=113.02 kN*m
V=148.01kN
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
(2) 有地震作用组合
因H=82m>60m，根据《高规》规定，应同时考虑风荷载和地 震作用的组合，且应考虑风荷载及地震作用可能出现正反方向。
左 -M=-1.2×50.65-1.3×226.25-1.4×0.2×31.8=-363.81kN*m； 左 +M=-1.0×50.65+1.3×226.25+1.4×0.2×31.8=252.38kN*m 右 -M=-1.2×70.62-1.3×175.65-1.4×0.2×24.7=-320.0kN*m
±18kN*m ±30kN*m
要求：确定该处进行截面配筋时有地震作用效应组合时的弯矩设 计值。
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
答案： (1) 因总高H=48m<60m，根据《高规》规定不考虑风荷载参 与组合。 (2) 根据《高规》楼面活荷载的组合值系数取0.5。 (3) γG=1.2，γEh=1.3。 (4) 根据《高规》，梁端弯矩设计值 Mmin=1.2[-25+0.5×(-9)]+1.3×(-30)=-74.4kN*m
(1)当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、 不计扭转效应时，可采用平面结构计算模型； (2)当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分 成平面抗侧力单元的结构，或为筒体结构时，应
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高层建筑结构设计
第4章 结构计算分析和设计要求
华侨大学土木工程学院 侯 炜
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
主要内容：
4.1 高层结构计算分析 4.2 荷载效应和地震作用组合
4.3 高层结构的设计要求
4.4 抗震概念设计 4.5 超限高层建筑工程
Mmax=1.0[-25+0.5×(-9)]+1.3×30=9.5kN*m
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
[例2] 框架梁的无地震作用组合和有地震作用组合 条件：某框架-剪力墙结构，高82m，其中框架为三跨，经计 算得梁左边跨的内力标准值如表所示。
荷载 恒荷载 活荷载 重力荷载 风荷载 地震作用 左端M(kN*m) 跨中M(kN*m) -43.84 -13.62 -50.65 ±31.80 ±226.25 67.28 20.90 77.74 ±3.60 ±25.30 右端 M(kN*m) -61.12 -18.99 -70.62 ±24.7 ±175.65 剪力V(kN) 85.34 26.51 98.60 ±10.10 ±71.80
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
4.2 荷载效应与地震作用效应组合 1. 荷载效应组合
所考虑的荷载和作用种类
设计要求 非抗震设计 竖向荷载 风荷载 水平地震作用 竖向地震作用
6～8 度
抗震设计
9度或水平 长悬臂8度、 9度
只有当建筑物高度超过 60m 时，才 同时考虑风与 地震产生的效应。
主要内容
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
4.1 高层建筑结构的计算分析
4.1.1 计算假定 弹性假定 竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下的内力和位移计算。但允
许考虑结构的塑性内力重分布。 原因：(1) 弹性内力与实际不符（混凝土开裂等）； (2) 有意识地减 少或增大某些部位配筋，以利于合理破坏机构和施工。 考虑方法：内力调幅（调整） (1) 弹性计算内力乘以系数，如框架梁竖向荷载下的调幅，框-剪结构 中框架的内力调整，联肢剪力墙中连梁的调幅等。 (2) 弹性内力计算时降低构件刚度，如框-剪结构中框架与剪力墙间的 连梁，联肢剪力墙中的连梁。
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
（3）对受力复杂的结构构件，如复杂的剪力墙、加强层构件、 转换层构件、错层构件、连接体及其相关构件等，除整体分析 外，尚应按有限元等方法进行局部应力分析，并据此进行截面 配筋设计校核。
（4）除选用可靠的结构分析软件外，还应对软件的计算结果 从力学概念和工程经验等方面加以分析判断，确认其合理、有 效后方可采用。如对结构整体位移、楼层剪力、振型和位移形 态、自振周期、超筋情况等计算结果进行工程经验判断。
M=-1.2×43.84-0.7×1.4×13.62-1.0×1.4×31.80=-110.27 kN*m 右端弯矩： M=-1.35×61.12-0.7×1.4×18.99-0.0×1.4×24.7=-101.12 kN*m M=-1.2×61.12-1.0×1.4×18.99-0.6×1.4×24.7=-120.68 kN*m M=-1.2×61.12-0.7×1.4×18.99-1.0×1.4×24.7=-126.53kN*m
4.1.2 分析模型和方法 (一)分析模型
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(二)分析方法 • 简化方法 – 平面结构协同分析 • 程序方法 – 杆件有限元方法 • 空间协同分析方法 – 广泛用于框架、框剪、剪力墙结构等由平面 抗侧力结构组成、布置较为规则的结构 • 三维杆件—薄壁杆件空间分析方法 – 应用广泛，特别是平面不规则、体型复杂的 结构 – 有限元或有限条方法
剪力： V=1.35×85.64+0.7×1.4×26.51+0.0×1.4×10.1=141.59 kN V=1.2×85.64+1.0×1.4×26.51+0.6×1.4×10.1=148.01 kN V=1.2×85.64+0.7×1.4×26.51+1.0×1.4×10.1=142.53 kN 最不利的组合 ： M左=-110.27 kN*m M右=-126.53 kN*m
S G SGk ψQ Q SQk w w SWk
组合系数： 永久荷载控制 时，取为0.7 和0.0； 可变荷载控制 时，取为1.0 和0.6或0.7和 1.0 ；
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1. 荷载效应组合
抗震设计时
S G SGE EhSEhk Ev SEvk w wSWk
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
(1)简化方法：平面结构协同分析
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(2)平面结构空间协同分析方法
(3)其他分析方法
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(三) 计算模型的选取
M中=113.02 kN*m
V=148.01kN
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(2) 有地震作用组合
因H=82m>60m，根据《高规》规定，应同时考虑风荷载和地 震作用的组合，且应考虑风荷载及地震作用可能出现正反方向。
左 -M=-1.2×50.65-1.3×226.25-1.4×0.2×31.8=-363.81kN*m； 左 +M=-1.0×50.65+1.3×226.25+1.4×0.2×31.8=252.38kN*m 右 -M=-1.2×70.62-1.3×175.65-1.4×0.2×24.7=-320.0kN*m
风载组合系数，取为 0.2
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
表5.6.4 地震设计状况时荷载和作用分项系数
所考虑的组合 重力荷载及水平地 震作用 重力荷载及竖向地 震作用 重力荷载、水平地 震及竖向地震作用 重力作用、水平地 震作用及风荷载 γG 1.2 1.2 γEh 1.3 — γEv — 1.3 γw — — 说明 抗震设计的高层建筑结构均 应考虑 9度抗震设计时考虑；水平长 悬臂和大跨度结构7度(0.15g)、 8度、9度抗震设计时考虑 9度抗震设计时考虑；水平长 悬臂和大跨度结构7度(0.15g)、 8度、9度抗震设计时考虑 60m以上的高层建筑考虑 60m以上的高层建筑，9度抗 震设计时考虑；水平长悬臂 和大跨度结构7度(0.15g)、8 度、9度抗震设计时考虑 水平长悬臂和大跨度结构，7 度(0.15g)、8度、9度抗震设 计时考虑
空间计算
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
4.1.1 计算假定
构件刚度——弹性刚度
构件的变形与刚度
轴向——EA 弯曲——EI 剪切——GA
构件变形
构件变形的考虑 忽略梁的轴向变形 高度>50m及H/B>4：考虑柱、墙的轴向变形 长细比>4：忽略剪切变形
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
右+M=-1.0×70.62+1.3×175.65×1.4×0.2×24.7=164.64kN*m
要求：确定最不利内力设计值。
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
答案：（1） 无地震作用组合 左端弯矩 M=-1.35×43.84-0.7×1.4×13.62-0.0×1.4×31.80=-72.53 kN*m
M=-1.2×43.84-1.0×1.4×13.62-0.6×1.4×31.80=-88.38 kN*m
1.2 1.2
1.3
0.5 —
— 1.4
重力荷载、水平地震 作用、竖向地震作用 及风荷载
1.2
1.3
0.5
1.4
1.2
0.5
1.3
1.4
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
2. 算例 [例] 框架梁的最不利弯矩组合(H<60m) 条件: 今有一高48m、三跨、十二层的钢筋混凝土框架结构， 经计算已求得第六层横梁边跨边端的弯矩标准值如表所示。 荷载类型 弯矩值 永久荷载 -25kN*m 楼面荷载 -9kN*m 风荷载 地震作用
(1)当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、 不计扭转效应时，可采用平面结构计算模型； (2)当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分 成平面抗侧力单元的结构，或为筒体结构时，应
采用空间结构计算模型。
(3)多、高层建筑钢结构的计算模型，可采用平面抗 侧力结构的空间协同计算模型；
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
弹塑性假定 罕遇地震作用下的位移验算。
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
4.1.1 计算假定 平面结构假定 ——结构面外刚度为零（二维，每个节点3自由度） ——平面框架、剪力墙 空间结构 ——结构面外有相互传力关系（三维，每个节点6自由度） ——框筒角柱、空间框架、空间桁架
土木工程学院 侯炜 高层建筑结构 第4章 结构计算分析和设计要求
答案：
跨中弯矩： M=1.35×67.28+0.7×1.4×20.90+0.0×1.4×3.6=111.31 kN*m M=1.2×67.28+1.0×1.4×20.90+0.6×1.4×3.6=113.02 kN*m M=1.2×67.28+0.7×1.4×20.90+1.0×1.4×3.6=106.26kN*m