一级注册结构师培训资料.ppt

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1、高层建筑结构、高耸结构及横向作用 注册结构工程师专业考试,李英民 博士、教授 65121430 ,高层建筑结构、高耸结构及横向作用 注册结构工程师专业考试,考试大纲、题量及分值 内容复习 例题解析,考试大纲、题量及分值,考试大纲,题量及分值,back,二级,一级,一级注册结构工程师考试大纲,back,注册结构工程师考试题量及分值,back,内容复习,结构极限状态、荷载及地震作用 高层建筑结构 高耸结构,back,结构极限状态、荷载及地震作用 建筑结构设计统一标准（GBJ68-84） 建筑结构荷载规范（GBJ9-87） 建筑抗震设计规范（GBJ11-89）,结构极限状态设计的基本原理 作用及其分

2、类 荷载（效应）组合 风荷载 地震作用,back,结构极限状态设计的基本原理,结构功能要求,能承受正常施工和正常使用是可能出现的各种作用 在正常使用时具有良好的工作性能 在正常维护下具有足够的耐久性能 在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性,结构可靠度,在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率 在规定的时间内设计基准期（50年） 在规定的条件下正常设计、正常施工、正常使用 预定功能四项结构功能,极限状态设计,可靠指标 失效概率 可靠指标,back,Z,=Z,Z,Z,fZ(Z),0,Z=R-S0 = Z/ Z Z= R- S Z2= R2+ S2,极限状态设计,定义 整个（或

3、部分）结构超过某特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求 两类极限状态 承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形（如倾覆、疲劳、机构、失稳等） 正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值（如影响正常使用或外观的变形、局部损坏、振动或其它特定状态） 极限状态方程 g(X1,X2,Xn)=0 极限状态设计表达式 g(X1,X2,Xn)0 Z=R-S0,back,作用及其分类,直接作用（荷载）施加在结构上的集中或分布荷载GBJ68-84 间接作用（作用）引起结构外加变形或约束变形的原因（温度变化、焊接、基础沉降、地震、混凝土收缩等）,back,荷载（效应）

4、组合,承载能力极限状态,back,基本组合,偶然组合,正常使用极限状态,短期效应组合,长期效应组合,风荷载,基本风压 定义：当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的30年一遇10min平均最大风速v0为标准，按v02/1600确定的风压值 按全国基本风压分布图采用，=0.25kN/m2 调整系数（略）,back,风压高度变化系数 风荷载体型系数 风振系数 考虑范围 房屋结构 H30m & H/B1.5 高耸结构 T10.25s 考虑方法,地震作用,建筑抗震设防目标与标准 抗震设防及其思想 设防依据 设防目标及其实现 建筑类别与设防标准 建筑结构抗震验算 地震作用计算 结构抗震验算,back

5、,抗震设防及其思想,抗震设防 对建筑物进行抗震设计并采取抗震措施 指导思想 预防为主 减轻结构震害 避免人员伤亡 减少经济损失 使地震时不可缺少的紧急活动得以维持和进行 趋势 使用寿命期内对不同频度和强度的地震具有不同的抵抗能力,back,设防依据抗震设防烈度,定义：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度 确定：必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定 一般情况下，可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度度（或与本规范设计地震基本加速度值对应的烈度值） 对做过抗震防灾规划的城市，可按批准的抗震设防区划（抗震设防烈度或设计地震动参数）进行抗震设防 设防范围 6-9度,bac

6、k,设防目标及其实现,三水准要求,两阶段设计,back,三水准地震作用的标定,基本假定 地震强度呈极值分布 烈度符合极值III型,back,计算 F(I)=exp-(12-I)k/(12-Im)k，RT=-T/ln(1-F(I),I,f(I),Im,I0,Is,一般关系 烈度：Im=I0-1.55, Is=I0+1 加速度：PGAm=PGA0*1/3, PGAs=PGAm*(4-6),两阶段设计,back,说明： 第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算； 大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。,建筑类别与设防标准,back,地震作用计算,一般说明和计算原则 基本计算数据

7、水平地震作用的计算 竖向地震作用的计算,back,一般说明和计算原则,影响设计地震作用的因素 设计地震作用的方向 地震作用的计算范围和原则 地震作用的计算方法及其适用范围 计算模型,back,影响设计地震作用的因素,地震动特性方面 抗震设防烈度 设计近远震 场地类别 结构特性方面 结构自振周期 建筑质量（重力荷载） 结构阻尼比（材料）,back,设计地震作用的方向 水平（两个） 竖向（一个） 结构效应的方向 平动（两个水平、一个竖向） 扭转（竖轴）,设计地震作用的方向,back,地震作用的计算范围和原则,计算范围 水平地震作用,6度区 （除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋外）可不算 7-9度区

8、 （除可不进行上部结构抗震验算的房屋外）均算,8、9度大跨度结构和长悬臂结构 9度的高层建筑,水平地震作用的计算原则,竖向地震作用,一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方向分别计算 斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构件方向计算 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响,back,地震作用的计算方法及其适用范围,back,back,计算模型集中质量模型,多高层房屋 无扭转 有扭转 单层厂房 横向 纵向,back,基本计算数据,重力荷载代表值 结构自振周期 设计反应谱,重力荷载代表值,重力荷载代表值 永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼

9、面活荷载）组合值,back,永久荷载标准值,组合值系数,可变荷载标准值,设计反应谱,水平地震影响系数,水平地震影响系数曲线 水平地震影响系数曲线,水平地震影响系数最大值,T(s),max,0.45max,0,0.1,Tg（特征周期）,3.0,=(Tg/T)0.9 max =0.2 max,back,设计近远震,场地类别,场地类别的划分,back,场地覆盖 层厚度(m),场地土类型,0 3 9 80,坚硬 中硬 中软 软弱,III,III,IV,back,水平地震作用的计算,振型分解反应谱法 底部剪力法 时程分析法 楼层水平地震剪力的分配 扭转问题 地基结构动力相互作用,振型分解反应谱法,bac

10、k,计算振型,计算地震影响系数和振型参与系数,计算振型地震作用,计算振型地震效应,振型组合,xg(t),xi(t),a1i,aji,ani,两点注意： 计算步骤 塔楼,底部剪力法,计算方法 底部剪力的计算 地震作用沿高度的分配,mHi,Hi,Fi,FEk,Fn,顶部附加地震作用,突出屋面小建筑物 适用条件,back,Geq结构等效重力荷载代表值 SDOF：Geq=G1 MDOF： Geq=Sum(Gi)*0.85,楼层水平地震剪力的分配,现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配 木楼屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配 普通预

11、制板的装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼盖建筑，可取上述两种分配结果的平均值 考虑空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整,back,竖向地震作用的计算,高层房屋（9度） 地震作用标准值,Fvi,Hi,Fvi,FEvk,楼屋盖的竖向地震作用效应分配 按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配 平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架（8、9度）,长悬臂和其它大跨结构（8、9度）,back,back,结构抗震验算,一般规定 地震作用下的作用效应组合 截面抗震验算 抗震变形验算,结构抗震验算的一般规定,验算范围 除6度建筑（IV类场地上的较高层除外）和规定可不进行

12、验算的结构外，均应验算 验算内容 截面抗震验算 抗震变形验算 多遇地震作用下的弹性变形验算非结构构件的破坏 罕遇地震作用下的弹塑性变形验算抗倒塌,back,back,地震作用下的作用效应组合,back,截面抗震验算,内力基本组合设计值,抗震承载力设计值,承载力调整系数,抗震变形验算,弹性变形验算 目的：防止非结构构件出现过重破坏 范围：框架、框架抗震墙、框支抗震墙多高层钢筋砼房屋 表达式：,弹性层间位移,弹性层间位移角限值,层高,薄弱层弹塑性变形验算 目的：防止倒塌或严重破坏 范围： 薄弱层弹塑性变形计算方法 薄弱层位置的确定： 表达式：,弹塑性层间位移,弹塑性层间位移角限值,back,高层建

13、筑结构设计,1 高层建筑结构的受力与变形特点 2 高层建筑结构体系及其选择 3 高层建筑结构的布置原则与要求 4 高层建筑结构设计的基本要求 5 高层建筑结构计算原则与一般规定 6 各类高层建筑结构设计 7 高层建筑结构基础设计概要,back,1 高层建筑结构的受力与变形特点,虽则多层和高层建筑所受的荷载和作用无差别，但所产生的结构效应却有明显差别。,back,q u V M H,u=f(H4) M=f(H2) V=f(H),2 高层建筑结构体系及其选择,2.1 常用的结构体系 2.2 竖向结构体系（抗侧力体系）的选择 2.3 水平承重体系（楼盖体系）及其选择,back,2.1 常用的结构体系

14、,back,2.2 竖向结构体系（抗侧力体系）的选择,建筑使用功能 建筑平面 建筑高度 抗震等级 地质条件 施工技术 ,back,适用的房屋最大高度（m）,注： （表内数据分别引自高规JGJ3-91和建筑抗震设计规范（修订） 1 房屋高度指室外地面至檐口获屋面顶板的高度（不计局部突出）； 2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 部分框支抗震墙结构指底层获底部两层框支抗震墙结构； 4 超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。,back,2.3 水平承重体系（楼盖体系）及其选择,楼（屋）盖体系的作用 承受竖向荷载 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力 选择原则

15、 结构整体性、面内刚度 结构高度小、质量轻 建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等 常用楼盖体系及其适用性 现浇楼盖 预制板楼盖 预应力叠合板楼盖 组合楼盖,back,常用楼盖体系及其适用性,现浇楼盖 肋梁楼盖 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 宽扁梁（用于层高受限时） 密肋楼盖省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理 无梁楼盖适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题 非预应力平板楼盖广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整； 跨度大时自重大、不经济现浇非预应力空心板楼盖 无粘结预应力平板楼盖适用于大

16、跨且梁高受限时、平面布置灵活 预制板楼盖 预应力空心板楼盖适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接） 预应力大楼板楼盖与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题 预应力叠合板楼盖 预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好 组合楼盖 压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大,back,3 高层建筑结构的布置原则与要求,3.1 高层建筑结构平面布置 原则：有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，减少扭转 宜：简单、规则、对称、均匀；避免过大内收和外伸（凹角处应力集中）； 质心于刚心宜接近 平面不规则结构：类

17、型、内力计算调整、构造措施 3.2 高层建筑结构立面布置 高宽比H/B限值 宜：沿高度之刚度、强度、质量分布均匀、连续；避免薄弱层 立面不规则结构：类型、内力计算调整、构造措施 3.3 变形缝设置,back,适用的房屋最大高宽比,注：（表内数据分别引自高规JGJ3-91和建筑抗震设计规范（修订） 1 当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘顶部算起； 2 超过表内高宽比和体型复杂的房屋，应进行专门研究。,back,3.3 变形缝设置,原则 考虑到立面效果、防水处理、施工难度、结构复杂程度、使用方便性等，宜： 尽量调整平面尺寸和结构布置，采取构造和施工措施而不设缝； 必须设时，则应彻底。（切忌：“

18、分不彻底，连而不牢”、“藕断丝连”） 伸缩缝 一般不计算温度或收缩应力（温度场、收缩参数；混凝土非弹性） 采取构造措施： 满足间距要求 提高温度影响较大部位（如顶层、底层、山墙等）的配筋 采用有效隔热措施（如保温层、架空层等） 使用混凝土添加剂减小收缩 局部（如屋顶）设缝 设置施工后浇带 沉降缝 三种处理方法： 放设缝 抗端承桩或刚度大的基础 调（不同基础形式）调压力差、（施工顺序）调时间差、（计算预留）调标高差 防震缝 尽量采取加强措施而不设缝。 必须设时，满足最小缝宽要求（另详）,back,4 高层建筑结构设计的基本要求,4.1 强度问题构件截面承载力验算 4.2 刚度问题正常使用条件下结

19、构水平 位移验算 4.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算 4.4 延性问题抗震结构的延性要求 4.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,back,4.1 强度问题构件截面承载力验算,要求 荷载效应组合构件最不利内力承载力极限状态设计 表达式 无地震作用组合 0SR 有地震作用组合 SR/RE 关于S 抗震结构与有无地震作用组合 高层建筑结构荷载组合表达式 关于R 抗震结构抗弯承载能力 = 非抗震结构抗弯承载能力 抗震结构抗剪承载能力 = 非抗震结构抗剪承载能力*80%,back,多高层建筑结构承载能力极限状态设计荷载组合表达式,注：1 、仅8、9度时的大跨和长悬臂结构及9度抗震结构考虑； 2 仅6

20、0m以上的高层结构考虑； 3 仅60m以上的9度抗震结构和60m以上8、9度时的长悬臂结构考虑。,back,4.2 刚度问题正常使用条件下结构水平位移验算,目的 防止主要结构开裂、损坏 防止填充、装修开裂、损坏 防止过大侧移，以引发人的不适、影响正常使用、产生附加内力 表达式双控（弹性位移） 层间位移 u/hu/h 顶点位移 u/H u/H 荷载组合 不考虑重力荷载引起的侧移 各水平荷载单独作用 荷载分项系数取1.0 位移限值 地震作用下的位移限值略宽松 新规范的两点修正 取消与“装修标准”有关的提法 限值略偏严格,back,4.3 稳定问题结构稳定与抗倾覆验算,一般不需验算 H/B5时宜验算

21、 抗倾覆验算 表达式 MM M稳定力矩=竖向荷载（ 50%楼面活载+90%恒载）对基础边缘取矩 M倾覆力矩=由风荷载或地震作用（或二者组合）计算的基础顶面 处的最大倾覆力矩 整体稳定性验算 表达式 GteEIeq/(8H2) Gte顶端等效重力荷载设计值= GiHi2 /H2 EIeq验算方向的抗侧力构件等效刚度和 Gi第i层重力荷载设计值,Gte H Gi EIeq Hi,back,4.4 延性问题抗震结构的延性要求,结构抗震等级 确定方法 根据确定抗震等级的设防烈度、结构类型、结构高度确定 延性结构设计原则 四项措施 提高构件延性 强柱（墙）弱梁 强剪弱弯 强节点（锚固）弱构件 罕遇地震作

22、用下的弹塑性变形验算 一般不验算，但须采取构造措施 验算 需验算结构的界定（范围） 表达式单控（弹塑性）up/hup/h 验算方法简化方法或时程分析法,back,4.5 经验问题抗震结构的概念设计要求,概念设计 要点 选择有利场地和地基 选择延性好结构体系与材料 规则结构 延性结构 减轻自重 避开地震动反应谱特征周期 避免薄弱层 减少扭转 协调承载能力与延性的关系 设置多道抗震防线 实现合理屈服耗能机制 提高整体性,back,概念设计,意义 “计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题 地震作用的不确定性 结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼变化等） 经验总结、定性判

23、断 含义 在进行结构设计时，首先着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的抗震能力；有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。,back,5 高层建筑结构 计算原则与一般规定,5.1 计算基本假定 5.2 水平力作用方向 5.3 分析方法,back,5.1 计算基本假定,弹性与弹塑性假定 平面结构假定与空间结构 楼板平面内无穷刚性假定与协同计算 构件刚度与变形,back,弹性与弹塑性假定,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 弹塑性假定罕

24、遇地震作用下的位移验算 塑性内力重分布,back,塑性内力重分布,考虑原因 弹性内力与实际不符（构件内力与刚度有关，开裂后则产生重分布）； 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） 弹性计算内力乘以系数 框架梁（连续梁）在竖向荷载下的调幅 框架-剪力墙结构中框架的内力调整 联肢剪力墙中连梁的调幅 弹性内力计算时降低构件刚度 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙间的连系梁的调幅 联肢剪力墙中连梁的调幅,back,平面结构假定与空间结构,平面结构假定A 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

25、6自由度） 框筒角柱、空间框架、空间桁架,back,楼板平面内无穷刚性假定与协同计算,楼板平面内无穷刚性假定B 多数情况下，楼板平面内无穷刚性 水平位移协调（竖向位移独立） A+B： 不考虑扭转平面协同计算（正交方向抗侧力单元不参加工作） 考虑扭转空间协同计算（正交方向抗侧力单元参加抵抗扭矩） 楼板满足一定要求 楼板不满足要求，楼板有变形 楼板有限刚性计算 楼板刚性计算，适当调整内力 空间计算 空间计算,back,构件刚度与变形,构件刚度弹性刚度 构件变形 构件的变形与刚度 轴向EA 弯曲EI 剪切GA 构件变形的考虑 忽略梁的轴向变形 高度50m及H/B4：考虑柱、墙的轴向变形 长细比4：忽

26、略剪切变形,back,5.2 水平力作用方向,只考虑两个正交（主轴）方向的水平力，各方向水平力全部由该方向抗侧力构件承担 新修订：某些结构须考虑两个正交（主轴）方向的水平力同时作用,back,5.3 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,back,6 各类高层建筑结构设计,6.1 框架结构 6.2 剪力墙结构 6.3 框架-剪力墙结构 6.4 筒体结构,back,6.1 框架结构,ba

27、ck,结构布置,计算模型,荷载分析,内力计算,截面设计,构造要求,变形验算,框架结构的布置,框架结构类型 按材料划分：RC、钢、型钢、组合 按施工方法划分：全现浇、半现浇、装配式、装配整体式 结构布置原则 柱网布置建筑（功能）、结构（合理）、施工（方便） 框架承重方案横向、纵向、纵横向 梁柱尺寸估算 梁 刚度要求：承重（1/8-1/12）；非承重（1/12-1/16） 柱 非抗震框架：A=N/fc，N=1.05-1.10Nv（Nv自重+活荷载效应） 抗震框架： A=N/(afc) ，N=1.1-1.2Nv（a轴压比）,back,计算模型的确定,空间模型 平面模型 计算单元的确定 节点处理 计算

28、跨度 层高 抗弯刚度,back,Wk,荷载分析,竖向荷载 恒载Gk 可变荷载（活载） Qk 考虑负荷面积的折减问题 最不利布置 水平荷载 风载Wk 地震作用（偶然作用） Ek,back,Gk,Qk,Qk,Ek,平面框架结构内力和位移的简化计算方法,竖向荷载作用下的内力分析方法 水平荷载作用下的内力分析方法,back,平面框架竖向荷载作用下的内力分析方法,基本假定 无侧移框架 相邻层弯矩分配 方法 两点修正 柱刚度（1.0;0.9） 弯矩传递系数（1/2;1/3） 步骤,back,分层法,梁固端弯矩,节点分配,弯矩传递,弯矩叠加,节点平衡,构件平衡,梁柱剪力,节点平衡柱轴力,平面框架水平荷载作用

29、下的内力分析方法,定性分析,back,反弯点法 修正反弯点法D值法,反弯点法,基本假定 梁柱线刚度比无穷大(=3) 不考虑梁轴向变形，同层柱顶位移相等 柱上下端转角相等(底层除外) 中间层：反弯点居中 底 层：反弯点2/3h 梁端弯矩由节点平衡确定且按刚度分配,back,方法及步骤,水平力平衡,刚度分配柱剪力,柱平衡求柱端弯矩,节点平衡求梁端弯矩,节点平衡柱轴力,梁平衡求梁剪力,例子,Vi1 Vi2 Vi3,u=1,K=12i/h2,Sum(Fi-n)=Sum(Vij),Vi1/Ki1=Vi2/Ki2 =,Vij=Sum(Fi-n) Kij / Sum(Kij),修正反弯点法D值法,D值,ba

30、ck,反弯点高度,与梁柱刚度比有关的系数,标准反弯点高度（梁柱线刚度比、总层数、层次、侧向荷载形式）,上、下层梁柱线刚度不同时的反弯点高度修正值,上层层高与本层不同时的反弯点高度修正值,下层层高与本层不同时的反弯点高度修正值,框架结构构件截面设计,back,设计表达式,荷载效应组合 组合前竖向荷载调幅,内力组合 控制截面（梁、柱） 最不利内力组合,截面设计 柱计算高度 控制内力确定 内力调整（抗震框架） 节点抗剪验算（约束梁问题）,抗震框架构件内力调整,back,强柱弱梁,梁,柱,弯,剪,弯,剪,强剪弱弯,1.1,1.05,底层调整1.5/1.25,角柱调整1.3,剪,1.05,1.1,强节点

31、 弱构件,节点,框架结构构造要求,back,延性问题 截面延性,构件延性 结构延性,提高构件延性 梁：与截面延性有关,与构件延性有关,剪压比、跨高比、配箍率,柱：剪跨比、轴压比、纵筋配筋率、配箍率 节点：轴压比、梁筋粘结、配箍率,6.2 剪力墙结构,剪力墙结构的布置 剪力墙结构内力和位移的简化计算方法 剪力墙截面设计 剪力墙构造要求,back,剪力墙结构的布置,平面布置 正交 刚度不宜过大（？） 间距 6-8m 长度 H/L=2, L=8m 立面布置 门窗洞口宜上下对齐，成列布置 刚度避免突变，上下连续 楼板与墙连接,back,剪力墙结构内力和位移的简化计算方法,剪力墙的类型 计算原则与假定

32、各类剪力墙的简化计算方法 剪力墙内力及变形规律,back,剪力墙的类型,剪力墙的受力特点 剪力墙的类型 分类原则（指标） 整体性系数连梁总抗弯线刚度与墙肢总抗弯线刚度比 净惯性矩/总惯性矩墙肢截面与洞口宽窄的关系 洞口面积、位置 分类 整截面剪力墙 整体小开口剪力墙 联肢剪力墙 壁式框架 不规则开洞剪力墙,back,计算原则与假定,假定 楼板刚度 墙刚度 翼缘宽度min6*厚度，墙间距/2，总高度/20 总原则 荷载在各片剪力墙之间的分配 竖向荷载按受荷面积 水平荷载按等效抗弯刚度 各片剪力墙在分配得的荷载作用下的内力和位移计算,back,各类剪力墙的简化计算方法,整截面墙和整体小开口墙材料力

33、学方法 联肢墙（双肢墙）连续化方法 壁式框架带刚域D值法,back,整截面墙和整体小开口墙材料力学方法,内力计算 弯矩 Mj=0.85MpIj/I+0.15MpIj/(sumIj) 轴力 Nj=0.85MpAjyj/I 剪力 Vj=VpAj/(sumAj)+Ij/(sumIj)/2 侧移计算 总侧移=弯曲部分+剪切部分=弯曲部分(1+a) 不同荷载： 均布 V0H3/(8EIW)+ uV0H/(GAW) 倒三角 11V0H3/(60EIW)+ uV0H/(2GAW) 顶点集中力 V0H3/(3EIW) + 2uV0H/(3GAW),Mp,Nj,V0,=uV0H/GAW,back,联肢墙（双肢墙

34、）连续化方法,基本假定 楼盖平面内刚度无穷大 连梁连续化假定 连梁反弯点位于跨中 构件沿竖向分布均匀 方法概要 基本思路位移协调 连梁跨中位移=墙肢弯曲变形部分+墙肢轴向变形部分+连梁弯曲和剪切变形部分=0 二阶常系数微分方程 内力计算 位移计算,back,壁式框架带刚域D值法,刚域及其长度 原因 刚臂长度 带刚域D值法 带刚域杆件的抗侧刚度 转角位移方程 梁：k12=ci，k21=ci，i=EIe/l 柱：kc= (c+c)i/2 柱抗侧刚度 D值 D=(Alpha*12i/h2)= Alpha*12i/h2*(c+c)/2 带刚域杆件的反弯点高度 y=a+sy0+y1+y2+y3,back

35、,剪力墙内力及变形规律,整截面墙 整体小开口墙 联肢墙 壁式框架,back,弯矩沿高度分布、水平截面正应力分布、连梁反弯点,剪力墙截面设计,墙肢截面设计 连梁截面设计 延性问题,back,墙肢截面设计,墙肢正截面（受弯）承载力计算 平面外承载力验算（小偏压情况） N=phi*(fcbwhw+fyAs) 墙肢斜截面（受剪）承载力计算,back,墙肢正截面（受弯）承载力计算,墙肢的配筋特点、计算假定 分布钢筋 计算假定 大偏压情况 小偏压情况 大偏拉情况,back,大偏压情况,判定 基本公式 N= Ne= e=e0+hw/2-as 设计表达式 无地震作用组合 有地震作用组合,As Asw As,N

36、,e,e,fywAsw(hw0-1.5x)/hw0 fcmbwx,fyAs,fyAs,x,1.5x,back,小偏压情况,判定 基本公式 N= Ne= e=e0+hw/2-as fs=(ksi-0.8)fy/(ksib-0.8) 设计表达式 无地震作用组合 有地震作用组合,As Asw As,N,e,e,fcmbwx,fsAs,fyAs,x,back,大偏拉情况,As Asw As,N,e,e,fcmbwx fywAsw(hw0-1.5x)/hw0,fyAs,fyAs,x,1.5x,判定 基本公式 N= Ne= e=e0-hw/2+as 设计表达式 无地震作用组合 有地震作用组合,back,墙

37、肢斜截面（受剪）承载力计算,墙肢的剪切破坏形式 剪力设计值的确定强剪弱弯 偏压情况 偏拉情况,back,连梁截面设计,连梁正截面（受弯）计算 对称配筋受压区小 连梁斜截面（受剪）计算（剪切破坏严重） 剪力设计值的确定强剪弱弯（同一般框架梁） 设计表达式增大配箍 无地震作用组合 跨高比2.5 Vb2.5 Vb=0.20fcbbhb0/GamaRE 跨高比=2.5 Vb= 0.15fcbbhb0/GamaRE,back,延性问题,剪力墙 剪力墙的破坏形态与剪跨比有关（中）高墙 强墙弱梁（破坏机制） 尽可能大偏压 连梁 强剪弱弯 抗剪配筋 配筋形式交叉斜筋 大配筋量 连梁尺寸,back,剪力墙构造要

38、求,剪力墙 材料：混凝土（C20），钢筋（分布筋、箍筋一级，其它二级） 截面尺寸（厚度）： 稳定要求一级(=max(h/20，160);其它(=max(h/25，140) 抗剪要求（剪压比）V=a*fcbwhw0/GamaRE, a=0.25(0.20),0.20(0.15) 配筋： 竖向钢筋：端部筋（明柱、暗柱、翼柱）、分布筋 水平钢筋：端部附加筋、分布筋 洞口加强筋 连梁 截面尺寸： 抗剪要求（剪压比）V=a*fcbbhb0/GamaRE, a=0.25,0.20(0.15) 配筋： 纵筋：锚固 抗剪钢筋：,back,6.3 框架-剪力墙结构,框架-剪力墙结构的受力与变形特点 框架-剪力墙

39、结构的布置 框架-剪力墙结构内力和位移的简化计算方法 框架-剪力墙结构构件截面设计 框架-剪力墙结构构造要求 底部大空间剪力墙结构,back,框架-剪力墙结构的受力与变形特点,back,框架,剪力墙,框架-剪力墙,变形特点,荷载分配,剪力分布,back,框架-剪力墙结构的剪力分布,Vp,Vw,Vf,框架-剪力墙结构的布置,剪力墙形状与布置 剪力墙数量 足够数量 刚度要求 剪力墙抵抗矩=50%总倾覆力矩 不宜过多 Lamda=（1-2.4） 楼板 剪力墙间距 框架外伸长度,back,框架-剪力墙结构内力和位移的简化计算方法,基本假定 基本思路协同工作分析 集成平面化连续化分配 几个问题： 框架-

40、剪力墙协同工作体系（刚接、铰接） 方程 刚度特征值 计算步骤 确定计算简图计算刚度特征值（查表）计算总剪力墙的弯矩、层剪力总框架层剪力=总层剪力-总剪力墙层剪力(广义剪力再分配)内力计算,back,刚度特征值,抗推刚度与抗侧刚度 综合框架抗推刚度 Cf=hD 综合剪力墙抗弯刚度 EIw= EIw 综合连梁抗弯刚度 Cb=m/h= 6ci/h 刚度特征值,back,框架-剪力墙结构构件截面设计,内力调整 连梁塑性内力重分布降低刚度(0.55) VF=0.2V0 时，VF=min0.2V0,1.5VF,max V0底部总地震剪力 VF,max框架各层楼层剪力中的最大值 屋面突出部分为框剪结构， V

41、F取计算层剪力1.5 框架 结构侧移小延性要求略低 剪力墙 带边框剪力墙,back,底部大空间剪力墙结构,底层和底部多层 结构布置 落地剪力墙数量（30%，50%）、净距和位置 上下层刚度比 过渡层楼板 内力计算及调整 转换层以上：总剪力按等效刚度分配 转换层以下：落地墙承受总层剪力并按等效刚度分配 框支柱：=20%总层剪力 局部平面有限元计算 构件截面设计,back,6.4 筒体结构,筒体结构的受力与变形特点 筒体结构的布置 筒体结构内力和位移的计算方法 筒体结构构件截面设计 筒体结构构造要求,back,筒体结构的受力与变形特点,框筒的受力特点（空间整体受力）剪力滞后 剪力腹板框架（通常内筒

42、承担大部分） 弯矩翼缘框架（外筒大） 变形特点剪弯型,back,剪力滞后影响因素及规律,窗裙梁剪切刚度与柱轴向刚度比 比值越大，剪力滞后越小 框筒平面形状 翼缘框架越长，剪力滞后越大 所处高度 底部大，顶部小（负）,back,筒体结构的布置,平面、构件及楼盖 原则：规则、对称；尽量减小剪力滞后 框筒： 密柱（1-3m）深梁（l/h=3-4,窗洞面积3 内筒：面积不宜过小（H/B=10，内外筒边长比=1/2-1/3） 楼盖： （作用）尽量减少其弯矩传递（铰接、平板式、密肋） 宜使角柱承受较大竖向荷载以平衡角柱中较大拉力（斜梁） 转换层,back,筒体结构内力和位移的计算方法,空间杆系-薄壁柱矩阵

43、位移法 等效槽形截面估算法 等代角柱法 图表法 平面展开矩阵位移法（翼缘展开法） 等效弹性连续体能量法 有限条法,back,筒体结构构件截面设计,外框筒 柱： 角柱和弯矩较大柱双向偏压 其它柱框架平面单向偏压 窗裙梁 按连梁计算 l/h1时，可交叉斜筋、水平开缝 核心筒 剪力墙墙肢（同剪力墙结构） 正截面：宜考虑翼缘 斜截面：不考虑翼缘 连梁（同剪力墙结构）,back,7 高层建筑结构基础设计概要,7.1 箱形基础 7.2 桩基础,back,7.1 箱形基础,箱形基础布置 地基验算 箱形基础结构计算 箱形基础构件设计 箱形基础构造要求,back,箱形基础布置,平面尺寸（涉及地基土承载力、上部结

44、构布置、荷载分布等） 偏心距控制：基底形心宜与结构长期竖向荷载重心重合 恒载+活载：e1/16-1/18基础长度；3m 埋深（满足地基强度要求、稳定性要求） 1/12-1/15建筑高度 墙体布置 外墙：沿建筑四周布置 内墙：沿上部结构柱网或剪力墙布置纵横向均匀布置 墙体长度/m20.4m，墙体截面积1/10A 墙体开洞：尽量少开洞（40%）,居跨中,边距1.2m,back,地基验算,地基承载力验算 无地震作用组合（同一般浅基础） 平均压力 p=(F+G)/A=0 有地震作用组合 平均压力 p=(F+G)/A=fsE 最大压力 pmax=(F+G)/A+M/W=1.2fsE 地基变形验算 地基沉

45、降量按分层法计算（350mm） 基础倾斜按角点法计算（1/100-1/200B/H）,back,箱形基础结构计算,基底反力计算 基底反力分布 基底反力计算 链杆法 基床系数法 基底反力系数法（5*8）,back,箱形基础内力计算 基础上部结构共同工作 分析方法（取决于上部结构的整体刚度） 框架结构：箱基内力=整体弯曲+局部弯曲 剪力墙结构：箱基内力=局部弯曲 框剪结构：箱基内力=局部弯曲,箱形基础构件设计,顶板和底板 正截面 框架结构：偏压、偏拉 剪力墙结构、框剪结构：双向受弯 斜截面抗剪 抗冲切验算 墙体 上下对齐者：不算 其它： 内墙：抗剪 外墙：抗剪、平面外抗弯,back,箱形基础构造要

46、求,混凝土 内外墙 顶板、底板 连接部位（节点）,back,7.2 桩基础,桩的类型 桩基础布置 桩基础结构计算与构件设计 桩基础构造要求,back,桩的类型,按受力状态分 端承桩 摩擦桩 按材料分 木桩、灰土桩、碎石桩 混凝土桩 预制桩 方桩、预应力管桩 灌注桩 钻孔、冲孔、沉管、挖孔、大直径扩底 钢桩,back,桩基础布置,两种方式 群桩 单桩,back,桩基础结构计算与构件设计,单桩竖向承载力设计值 桩基沉降计算分层法 承台内力计算 承台类型 计算方法 桩身设计 承台设计 桩基（承台）拉梁设计,back,桩基础构造要求,back,高耸结构设计 高耸结构设计规范（GBJ135-90） 构筑物抗震设计规范 （GBJ50191-93）,1 电视塔 2 烟囱 3 水塔,back,1 电视塔,极限状态