3设计基本原则.ppt
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2020/10/21
我国《混凝土结构设计规范》GB50010－2019规定， 在风荷载作用下，建筑结构的内力及位移分析采用弹性 计算方法。抗震设计的两阶段设计计算方法不同，第一 阶段内力及位移分析采用弹性计算方法；第二阶段采“小震不坏，中震可修，大震不倒”， 《抗震规范》提出了二阶段抗震设计方法：
2020/10/21
时程分析法就是动力分析方法，即通过动力分析求得
结构的运动状态(位移、速度、加速度)，再由每个时刻的 位移求出每个时刻构件的内力和变形。时程分析方法可 分为弹性时程分析法与弹塑性时程分析法。它是用地震波 作为地面运动输入，作用在结构底部固定端，通过逐步积 分法求解动力方程，得到结构随时间变化的动力反应，包 括构件内力、变形、层间位移等，还能得到屈服构件的位 置，塑性铰的发展过程等。它既考虑了地震动的振幅、频
果的合理性和可靠性，是保证结构安全的重要环节。
2020/10/21
第一节 高层建筑结构分析
一、结构弹性及弹塑性分析
由于地震作用与风荷载的性质不同，结构设计的要求 和方法也不同。风力作用时间较长，发生的机会也多，一 般要求风荷载作用下结构处于弹性阶段，不允许出现大变 形，装修材料和结构均不允许出现裂缝，人不应有不舒服 感等。而地震发生的机会少，作用时间短，一般为几秒到 几十秒，但地震作用强烈。如果要求结构在所有的地震作 用下都处于弹性阶段，势必要使结构多用材料，很不经济
钢筋混凝土高层建筑工作行为并不体现为弹 性均质性 质，要对其进行精确的模型计算是十分困难。但 是由于构件 性能的复杂性及随机性，进行精确的模型计算和 结构分析是 十分必要的。因此，在进行内力和位移计算时， 为了简化计 算并又能充分反映实际结构的受力状况和满足设 计要求，必
率和持续时间三要素，又考虑了结构的动力特性，是一 种先进的直接动力计算方法。
2020/10/21
目前时程分析法还难以在建筑结构的抗震计算中普 遍采用，主要原因是： ①、对于弹性结构，不同构件的最大内力值不在同一时
刻出现，弹性时程分析得到的构件内力难以用于承 载力验算； ②、输入不同的地震加速度时程，结构的反应不同； ③、缺少便于工程应用的弹塑性时程分析程序。
2020/10/21
三、结构水平荷载作用
高层建筑和高耸结构上的作用包括竖向荷载和水 平荷载与作用。与一般结构不同的是：在高层建筑结 构设计中水平荷载与作用占据主导和控制地位。水平 荷载与作用主要包括风荷载和地震作用，有时考虑风 荷载的荷载组合起控制作用。
2020/10/21
实际风荷载和地震作用的方向是任意不定的。在 结构受力分析中，为了简化计算，仅对结构平面内有 限的几个轴线方向进行分析。《混凝土结构设计规范》 规定：结构计算只考虑x、y两个正交方向作用的水平 力，各方向风荷载与水平地震作用全部由该方向抗侧 力结构承担。
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二、结构静力及动力分析
建筑结构的力学分析，主要包括结构静力分析和 动力分析。首先对结构进行静力计算，然后分析结 构的动力特性，进而分析结构的变形及内力；需要 时再对结构进行时程分析。
静力分析是指在结构上加静力荷载，即用不变
的荷载进行内力和位移的计算。因此，结构内力与 位移当然也是不变的，所有内力符合平衡条件，所 有位移符合变形协调条件。竖向恒载与活载，风荷 载作用下的计算都是静力计算。
2020/10/21
因此，《混凝土结构设计规范》规定只作主轴 方向计算，但对于一些斜向布置的构件，可能作用 力沿这个斜方向会使它的内力最大，因而有时也需 要用斜方向计算。当结构主轴不易判断时，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。
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第二节 结构计算的基本假定
第二阶段:罕遇地震作用下薄弱部位弹塑性变形
验算阶段。如果层间变形超过允许值，应修改设计， 直到满足变形要求为止。现行《抗震规范》并未要 求对一般高层建筑结构进行第二阶段验算。但是， 对于高度较大，或者是超过规程规定的最大适用高 度的建筑，用弹塑性时程分析法进行第二阶段的变 形验算是一种有效的校核设计的手段。
第三章 高层建筑 结构设计原则
2020/10/21
设计高层建筑结构与一般建筑结构相同，分别计算 各种荷载作用下的内力和位移，然后从不同情况的荷载 组合中找到最不利内力和位移，进行结构计算与设计。 为了保证结构的安全和正常使用，结构在荷载作用下应 有足够的承载力及刚度，较高的建筑结构抗风要考虑舒 适度要求，抗震结构还要满足延性要求等。在高层建筑 结构设计中，合理地选用计算分析方法、计算模型和相 关参数；选用正确的计算分析软件；检验和判断计算结
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x、y 方向通常是指建筑结构的主轴方向，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。主轴是一对正交的轴，在大多数规则形状的结构中， 主轴是很容易确定的（一个平面可能有多组主轴）。凡 是具有对称轴的平面，其对称轴方向及其正交方向即主 轴方向，在主轴方向结构抗侧刚度最小，变形最大。
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动力分析是指外力作用是随时间而变化的（如地
震作用）。因此，位移与内力也是随时间而变化的。 但是，目前的地震作用计算方法采用的反应谱方法， 是指把结构动力问题简化成各个振型的静力分析，再 把每个振型的计算结果按一定的法则(SRSS方法或CQC 方法) 组合起来，所以又称为拟静力方法。我国现在 通用的说法是把动力特性的分析叫做“动力分析”， 它包括周期(频率)与振型的计算。动力特性分析及振 型组合的计算都是弹性计算，其计算基本假定、计算 简图都与静力计算相同。
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第一阶段:小震作用下的结构设计阶段。内容包括：
确定结构方案和结构布置，用小震(众值烈度地震)作用 计算结构的弹性位移和构件内力，进行结构变形验算， 极限状态方法设计截面配筋，进行截面承载力抗震验 算，按延性和耗能要求，采取相应的抗震构造措施，做 到“小震不坏，中震可修”。
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我国《混凝土结构设计规范》GB50010－2019规定， 在风荷载作用下，建筑结构的内力及位移分析采用弹性 计算方法。抗震设计的两阶段设计计算方法不同，第一 阶段内力及位移分析采用弹性计算方法；第二阶段采“小震不坏，中震可修，大震不倒”， 《抗震规范》提出了二阶段抗震设计方法：
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时程分析法就是动力分析方法，即通过动力分析求得
结构的运动状态(位移、速度、加速度)，再由每个时刻的 位移求出每个时刻构件的内力和变形。时程分析方法可 分为弹性时程分析法与弹塑性时程分析法。它是用地震波 作为地面运动输入，作用在结构底部固定端，通过逐步积 分法求解动力方程，得到结构随时间变化的动力反应，包 括构件内力、变形、层间位移等，还能得到屈服构件的位 置，塑性铰的发展过程等。它既考虑了地震动的振幅、频
果的合理性和可靠性，是保证结构安全的重要环节。
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第一节 高层建筑结构分析
一、结构弹性及弹塑性分析
由于地震作用与风荷载的性质不同，结构设计的要求 和方法也不同。风力作用时间较长，发生的机会也多，一 般要求风荷载作用下结构处于弹性阶段，不允许出现大变 形，装修材料和结构均不允许出现裂缝，人不应有不舒服 感等。而地震发生的机会少，作用时间短，一般为几秒到 几十秒，但地震作用强烈。如果要求结构在所有的地震作 用下都处于弹性阶段，势必要使结构多用材料，很不经济
钢筋混凝土高层建筑工作行为并不体现为弹 性均质性 质，要对其进行精确的模型计算是十分困难。但 是由于构件 性能的复杂性及随机性，进行精确的模型计算和 结构分析是 十分必要的。因此，在进行内力和位移计算时， 为了简化计 算并又能充分反映实际结构的受力状况和满足设 计要求，必
率和持续时间三要素，又考虑了结构的动力特性，是一 种先进的直接动力计算方法。
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目前时程分析法还难以在建筑结构的抗震计算中普 遍采用，主要原因是： ①、对于弹性结构，不同构件的最大内力值不在同一时
刻出现，弹性时程分析得到的构件内力难以用于承 载力验算； ②、输入不同的地震加速度时程，结构的反应不同； ③、缺少便于工程应用的弹塑性时程分析程序。
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三、结构水平荷载作用
高层建筑和高耸结构上的作用包括竖向荷载和水 平荷载与作用。与一般结构不同的是：在高层建筑结 构设计中水平荷载与作用占据主导和控制地位。水平 荷载与作用主要包括风荷载和地震作用，有时考虑风 荷载的荷载组合起控制作用。
2020/10/21
实际风荷载和地震作用的方向是任意不定的。在 结构受力分析中，为了简化计算，仅对结构平面内有 限的几个轴线方向进行分析。《混凝土结构设计规范》 规定：结构计算只考虑x、y两个正交方向作用的水平 力，各方向风荷载与水平地震作用全部由该方向抗侧 力结构承担。
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二、结构静力及动力分析
建筑结构的力学分析，主要包括结构静力分析和 动力分析。首先对结构进行静力计算，然后分析结 构的动力特性，进而分析结构的变形及内力；需要 时再对结构进行时程分析。
静力分析是指在结构上加静力荷载，即用不变
的荷载进行内力和位移的计算。因此，结构内力与 位移当然也是不变的，所有内力符合平衡条件，所 有位移符合变形协调条件。竖向恒载与活载，风荷 载作用下的计算都是静力计算。
2020/10/21
因此，《混凝土结构设计规范》规定只作主轴 方向计算，但对于一些斜向布置的构件，可能作用 力沿这个斜方向会使它的内力最大，因而有时也需 要用斜方向计算。当结构主轴不易判断时，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。
2020/10/21
第二节 结构计算的基本假定
第二阶段:罕遇地震作用下薄弱部位弹塑性变形
验算阶段。如果层间变形超过允许值，应修改设计， 直到满足变形要求为止。现行《抗震规范》并未要 求对一般高层建筑结构进行第二阶段验算。但是， 对于高度较大，或者是超过规程规定的最大适用高 度的建筑，用弹塑性时程分析法进行第二阶段的变 形验算是一种有效的校核设计的手段。
第三章 高层建筑 结构设计原则
2020/10/21
设计高层建筑结构与一般建筑结构相同，分别计算 各种荷载作用下的内力和位移，然后从不同情况的荷载 组合中找到最不利内力和位移，进行结构计算与设计。 为了保证结构的安全和正常使用，结构在荷载作用下应 有足够的承载力及刚度，较高的建筑结构抗风要考虑舒 适度要求，抗震结构还要满足延性要求等。在高层建筑 结构设计中，合理地选用计算分析方法、计算模型和相 关参数；选用正确的计算分析软件；检验和判断计算结
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x、y 方向通常是指建筑结构的主轴方向，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。主轴是一对正交的轴，在大多数规则形状的结构中， 主轴是很容易确定的（一个平面可能有多组主轴）。凡 是具有对称轴的平面，其对称轴方向及其正交方向即主 轴方向，在主轴方向结构抗侧刚度最小，变形最大。
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动力分析是指外力作用是随时间而变化的（如地
震作用）。因此，位移与内力也是随时间而变化的。 但是，目前的地震作用计算方法采用的反应谱方法， 是指把结构动力问题简化成各个振型的静力分析，再 把每个振型的计算结果按一定的法则(SRSS方法或CQC 方法) 组合起来，所以又称为拟静力方法。我国现在 通用的说法是把动力特性的分析叫做“动力分析”， 它包括周期(频率)与振型的计算。动力特性分析及振 型组合的计算都是弹性计算，其计算基本假定、计算 简图都与静力计算相同。
2020/10/21
第一阶段:小震作用下的结构设计阶段。内容包括：
确定结构方案和结构布置，用小震(众值烈度地震)作用 计算结构的弹性位移和构件内力，进行结构变形验算， 极限状态方法设计截面配筋，进行截面承载力抗震验 算，按延性和耗能要求，采取相应的抗震构造措施，做 到“小震不坏，中震可修”。
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