第4章设计要求课件.ppt

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1、高层建筑结构设计第4章-设计要求1第四章第四章 设计要求设计要求4.2 4.2 承载力验算承载力验算4.44.4 荷载效应组合及最不利内力荷载效应组合及最不利内力4.3 4.3 变形验算变形验算4.1 4.1 建筑形体及结构布置的规则性建筑形体及结构布置的规则性4.4.5 5 延性与耗能延性与耗能4.4.6 6 舒适度舒适度4.4.7 7 重力二阶效应及结构稳定重力二阶效应及结构稳定4.4.8 8 钢筋混凝土框架梁弯矩塑性调幅钢筋混凝土框架梁弯矩塑性调幅第4章-设计要求2抗震概念设计包括抗震概念设计包括正确的场地选择正确的场地选择，合理的结构选型和合理的结构选型和布置布置、正确的构造措施正确的

2、构造措施等。等。4.14.1建筑形体及结构布置的规则性建筑形体及结构布置的规则性4 4.1 1.1 1 抗震概念设计抗震概念设计 强调抗震概念设计是由于强调抗震概念设计是由于地震作用的不确定性地震作用的不确定性和和结构结构计算假定与实际情况的差异计算假定与实际情况的差异。这使得其计算结果不能全面。这使得其计算结果不能全面真实地反映结构的受力、变形情况，并确保结构安全可靠。真实地反映结构的受力、变形情况，并确保结构安全可靠。第4章-设计要求3马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦第4章-设计要求4 马那瓜马那瓜中央银行大厦中央银行大厦 结构是均匀对称的结构是均匀对称的，基本

3、的抗侧力体，基本的抗侧力体系包括系包括4 4个个L L形的桶体，对称地由连梁连接起形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。个结构能观察到的主要破坏。分析表明：分析表明：1.1.对称的结构布置及相对刚强的对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；明显的扭转效应；2.2.避免了长跨度楼板和砌避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；体填充墙的非结构构件的损坏；3.3.当连梁剪当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，切破坏后

4、，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。量得到控制。美洲美洲银行银行 1 1）平面不规则平面不规则4 4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。4 4层以上的楼板仅为层以上的楼板仅为5cm5cm厚，搁置在高厚，搁置在高45cm45cm长长14m14m小梁上。小梁上。2 2）竖向不规则竖向不规则塔楼上部（塔楼上部（4 4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共6464根，支承在根，支承在4 4层楼板水平层楼板水平处的过渡大梁上，

5、大梁又支承在其下面的处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的1010根根1m1m 1.55m 1.55m的柱子上（间距的柱子上（间距9.4m9.4m）。上下两部分严）。上下两部分严重不均匀，不连续。重不均匀，不连续。主要破坏：主要破坏：第第4 4层与第层与第5 5层之间层之间(竖向刚度和承载力突变竖向刚度和承载力突变),),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿横向裂缝贯穿3 3层以上的所有楼板层以上的所有楼板(有的宽达有的宽达1cm),1cm),直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件

6、均严重破坏或倒塌。和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均严重破坏或倒塌。第4章-设计要求5 19711971年美国圣菲南多地震，年美国圣菲南多地震，Olive-ViewOlive-View医院位于医院位于9 9度区，主楼遭到度区，主楼遭到严重破坏。它是一幢刚度和强度在底层突变的建筑的典型震例，其教训严重破坏。它是一幢刚度和强度在底层突变的建筑的典型震例，其教训值得借鉴。该主楼是六层钢筋混凝土房屋，其剖面如图值得借鉴。该主楼是六层钢筋混凝土房屋，其剖面如图1111所示。该幢建所示。该幢建筑三层以上为筑三层以上为框架框架 剪力墙体系剪力墙体系，底层和二层为，底层和二层为框架体系框架体系，而二层

7、有，而二层有较多的砖隔墙。该较多的砖隔墙。该结构上、下层的侧向层间刚度相差约为结构上、下层的侧向层间刚度相差约为1010倍倍。地震后，。地震后，上面几层震害很轻，而底层严重偏斜，纵向侧移达上面几层震害很轻，而底层严重偏斜，纵向侧移达600mm600mm，横向侧移，横向侧移约约600mm600mm，角柱出现严重的受压酥碎现象。，角柱出现严重的受压酥碎现象。OliveViewOliveView医院医院主楼剖面主楼剖面第4章-设计要求6第4章-设计要求71 1）采用规则建筑，不应采用严重不规则的建筑。）采用规则建筑，不应采用严重不规则的建筑。2 2）具有明确的计算简图、合理的地震作用传递路径）具有明

8、确的计算简图、合理的地震作用传递路径和不间断的传力路线。和不间断的传力路线。3 3）具有足够大的承载力和刚度。）具有足够大的承载力和刚度。4 4）具备良好的弹塑性变形能力和大的消耗地震能量）具备良好的弹塑性变形能力和大的消耗地震能量的能力。的能力。5 5）具有整体牢固性。）具有整体牢固性。6 6）构件与构件之间、结构与结构之间，或是牢固连）构件与构件之间、结构与结构之间，或是牢固连接，或是彻底分离，避免似连接非连接、似分离非分接，或是彻底分离，避免似连接非连接、似分离非分离的不确定状态。离的不确定状态。7 7）设置多道抗震防线。）设置多道抗震防线。抗震高层建筑的建筑形体和结构布置原则抗震高层建

9、筑的建筑形体和结构布置原则第4章-设计要求81 1、基本要求、基本要求 高层建筑的结构平面布置，高层建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀对称，减和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀对称，减少扭转的影响。少扭转的影响。高层建筑结构总体布置：结构平面布置和结构竖向布置高层建筑结构总体布置：结构平面布置和结构竖向布置 4.14.1建筑形体及结构布置的规则性建筑形体及结构布置的规则性结构平面布置结构平面布置 1)1)在高层建筑的一个独立结构单元内，在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均

10、匀面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用不应采用严重不规则的平面布置。严重不规则的平面布置。第4章-设计要求9 平面不规则的类型平面不规则的类型不规则类型不规则类型 定义定义扭转不规则扭转不规则 楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的移）平均值的1.21.2倍倍凹凸不规则凹凸不规则 结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的方向总尺寸的30%30%楼板局部不楼板局部不连续连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，楼板的尺寸和

11、平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,50%,或开洞面积大于该层楼面面积的或开洞面积大于该层楼面面积的30%30%，或较大的楼层错层或较大的楼层错层第4章-设计要求10 平面不规则的类型平面不规则的类型1221222.1122扭转不规则扭转不规则max3.0 BBmaxBmax3.0 BBmaxBmaxBmax3.0 BBmaxBmax3.0 BB凹凸不规则凹凸不规则第4章-设计要求11 平面不规则的类型平面不规则的类型BBb5.0BBlAAA3.00l局部不连续局部不连续大开洞大开洞错层错层第4章-设计要求12第4章-设计要求13

12、 2 2）高层建筑）高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。宜选用风作用效应较小的平面形状。对抗风有利对抗风有利的平面形状是的平面形状是简单、规则的凸平面简单、规则的凸平面。例如：圆形、正多边形、椭。例如：圆形、正多边形、椭圆形、鼓形等平面。对抗风不利的平面是有较多凹、凸的复杂平圆形、鼓形等平面。对抗风不利的平面是有较多凹、凸的复杂平面形状，如形，形、形、弧形等平面。面形状，如形，形、形、弧形等平面。对抗风有利的平面形状对抗风有利的平面形状第4章-设计要求14 3 3）抗震设计的级高度钢筋混凝土高层建筑，）抗震设计的级高度钢筋混凝土高层建筑，其平面布置宜其平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心简

13、单、规则、对称，减少偏心；平面长度；平面长度 L L 不宜过长，突出部分不宜过长，突出部分长度长度 l l 不宜过大；不采用不宜过大；不采用角部重叠角部重叠或或细腰形细腰形平面图形。平面图形。第4章-设计要求154)4)抗震设计的级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构抗震设计的级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，其平面布置应高层建筑及复杂高层建筑，其平面布置应简单、规则，减简单、规则，减少偏心少偏心。5)5)结构平面布置应减少扭转的影响。结构平面布置应减少扭转的影响。平面不规则、质量平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭刚度太弱的结构，其震害中心与刚度中心偏心较大和抗扭

14、刚度太弱的结构，其震害严重。严重。第4章-设计要求164 4.1 1.2 .2 结构竖向布置结构竖向布置高层建筑结构的承载力和刚度高层建筑结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、连续化宜均匀、连续,不应突变。竖向布置应符合下列要求：不应突变。竖向布置应符合下列要求：1 1）竖向）竖向宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收；侧侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化；向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化；不应采用竖向布置不应采用竖向布置严重不规则的结构。严重不规则的结构。第4章-设计要求17不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不

15、规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%70%，或小于其上相邻三个楼，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的层侧向刚度平均值的80%80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的于相邻下一层的25%25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等构件（梁、桁架等)向下传递向下传递楼层承载力突变楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%80

16、%竖向不规则的类型竖向不规则的类型17.0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8.0321iiiiKKKK沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续第4章-设计要求18竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀 （有薄弱层）（有薄弱层）iyQ,1,iyQ1,8.0iyiyQQ 严重不规则严重不规则是指体型复杂，是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者的严重后果者。注：以上规定主要针对钢筋混凝注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。土和钢结构的多层和高层建筑。不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%70%，或小于其上相邻三个楼，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的层侧向刚度平均值的80%80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大；除顶层外，