第四章设计要求及荷载效应组合.ppt
《第四章设计要求及荷载效应组合.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章设计要求及荷载效应组合.ppt(58页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、,第四章 设计要求及荷载效应组合,设计高层建筑时,分别计算各种荷载作用下的内力和位移,然后从不同工况的荷载组合中找到最不利内力及位移,进行结构设计。 设计要求: 承载力验算; 侧移限制; 舒适度要求; 稳定和抗倾覆; 结构抗震性能设计(结构方案特殊,不符合 抗震概念设计,如特别不规则结构应进行抗震性能设计); 抗连续倒塌设计(安全性等级为一级的高层建筑)。,1/56,4.1承载力验算,高层建筑结构构件承载力验算的一般表达式为:,无地震作用组合:,有地震作用组合:,式中,Sd为荷载效应组合的设计值;Rd为构件承载力设计值; 为结构重要性系数,对安全等级为一级的结构构件,不应小于1.1;对安全等级
2、为二级的结构构件,不应小于1.0。,为承载力抗震调整系数,见表4-1。,2/56,4.1承载力验算,表4-1 承载力抗震调整系数,3/56,4.1承载力验算,对构件承载力进行抗震调整,是考虑到地震作用是一种偶然作用,作用时间短,材料性能与静力作用不同,因此可靠度可略微降低。当仅考虑竖向地震作用组合时,各类结构构件的承载力调整系数均应取1.0。,4/56,4.2 侧移限制,在正常使用条件下,高层建筑结构应具有足够的刚度,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。,4.2.1 使用阶段层间位移限制,弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比应满足下式:,正常使用状态下,的限制值见表4-
3、2。,正常使用条件下的结构水平位移按本第3章规定的风荷载、地震作用(多遇地震)和弹性方法计算。,5/56,4.2 侧移限制,表4-2 正常使用情况下 的限制值,注:高度在150250m之间的钢筋混凝土高层建筑,限制值按a、b两类限制值插入计算。,6/56,4.2 侧移限制,在正常使用状态下,限制侧向变形的主要原因:要防止主体结构开裂、损坏;防止填充墙及装修开裂、损坏;过大的侧向变形会使人有不舒适感,影响正常使用;过大的侧移会使结构产生附加内力( 效应)。,7/56,4.2 侧移限制,4.2.2 防止倒塌层间位移限制,为防止结构倒塌,规定罕遇地震作用下弹塑性层间位移 限值见表4-3。,表4-3,
4、8/56,4.2 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%。,9/56,4.3 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 。,表4-4 结构顶点最大加速度限值,10/56,4.3 舒适度要求,表 楼盖竖向振动加速
5、度限值,楼盖结构应具有适当的舒适度。楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz,竖向振动加速度峰值不宜超过下表的值。楼盖结构竖向振动加速度按高规附录A计算。,11/56,4.4 稳定和抗倾覆,高层建筑在重力荷载作用下一般都不会出现整体丧失稳定的问题。在水平荷载作用下,某些情况下的高层建筑结构计算要考虑二阶效应(P-效应),进行整体稳定计算。,12/56,4.4 稳定和抗倾覆,4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算,在水平力作用下,当高层建筑结构满足下列规定时,弹性计算分析时可不考虑重力二阶效应的不利影响。 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构:,框架结构:,式中, 为结构一个主
6、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,将结构的侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度。H为房屋高度; 为第i楼层的弹性等效侧向刚度。此公式使结构的二阶效应对结构内力、位移的增量控制在5%左右。,13/56,4.4 稳定和抗倾覆,4.4.1 高层钢筋混凝土结构的稳定验算,高层建筑结构的稳定应符合下列要求(强制性条文): 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求:,框架结构应符合下式要求:,从上式可以看出,刚重比对结构稳定性有决定性作用。,14/56,4.4 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。,
7、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:,式中,m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;,fy钢材屈服强度; Am柱截面面积的平均值。,15/56,4.4 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:,式中,u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;,16/56,4.4 稳定和抗倾覆,4.4.2 高
8、层钢结构的稳定验算,高钢规5.2.11条 对于不符合本规程第5.2.10条的高层建筑钢结构,可按下列要求验算整体稳定: (1) 对于有支撑的结构,且u/h1/1000,按有效长度法计算。柱的计算长度可按现行国家标准钢结构设计规范(GBJ17)附录四附表4.1采用。支撑体系可以是钢支撑、剪力墙和核心筒等。 (2) 对于无支撑的结构和u/h1/1000的有支撑的结构,应按能反应二阶效应的方法验算结构的整体稳定。,17/56,4.4 稳定和抗倾覆,4.4.3 高层建筑抗倾覆问题,当高层、超高层建筑高宽比较大,如果高层建筑的侧移很大,其重力作用点合力移至基底平面范围以外,则建筑可能发生倾覆问题。 通过
9、控制高层建筑的高宽比,同时在基础设计时,高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现零应力区;高宽比不大于4的高层建筑,基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。满足规范要求的正常设计的高层建筑不会出现倾覆问题。,18/56,4.5 结构抗震性能设计,3.11.1 结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的措施。 条文说明:分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求,确定结构设计是否需要采用抗震性能设计方法。 采用抗震性能设计的工程,一般表现为不能完全符合抗震概念设计的要求;
10、对特别不规则结构,应进行抗震性能设计,但需慎重选择抗震性能目标。,19/56,4.5 结构抗震性能设计,表 预期性能目标 (抗震规范3.10.3条文说明),20/56,4.5 结构抗震性能设计,3.11.1 每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。,21/56,4.5 结构抗震性能设计,3.11.2 结构抗震性能可按表3.11.2进行宏观判别。,注:“关键构件”是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏;“普通竖向构件”是指“关键构件”之外的竖向构件;“耗能构件”包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。,22/56,4.5 结构抗震性能设计,3.11.
11、3 第1性能水准的结构,应满足弹性设计要求。在多遇地震作用下,其承载能力和变形应符合本规程的有关规定;在设防烈度地震作用下,结构构件的抗震承载力应符合下式规定:,SGE:重力荷载代表值的效应;S*Ehk:水平地震作用标准值的构件内力,不需考虑与抗震等级有关的增大系数;S*Evk:竖向地震作用标准值的构件内力,不需考虑与抗震等级有关的系数。,23/56,4.6 抗连续倒塌设计基本要求,3.12.1 安全等级为一级的高层建筑结构应满足抗连续倒塌概念设计要求,有特殊要求时,可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。 3.12.2 抗连续倒塌概念设计应符合如下规定: 主体结构宜采用多跨规则的超静定结构;
12、结构构件应具有一定的反向承载能力; 周边及边跨框架的柱距不宜过大; 钢结构框架梁柱宜刚接; 钢筋混凝土结构梁柱宜刚接,梁顶、底钢筋在支座处宜按受拉要求连续贯通; 独立基础之间宜采用拉梁连接。,24/56,4.7 抗震结构延性要求和抗震等级,抗震结构要满足延性要求和具有良好的耗能性能,这是实现“中震可修、大震不倒”的基本措施。,4.7.1 延性结构的概念,延性是指构件和结构屈服后,具有承载能力不降低或基本不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。一般用延性比表示延性。,25/56,4.7 抗震结构延性要求和抗震等级,4.7.1 延性结构的概念,当设计成延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构
13、变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此,具有延性的结构可降低对结构的承载力要求。如果延性不好,则必须要有足够大的承载力抵抗地震,这样会多用材料。对于地震发生概率极少的抗震结构,延性结构是一种经济的设计对策。,26/56,4.7.2 抗震等级,我国抗震规范采用了对钢筋混凝土结构区分抗震等级的办法,不同抗震等级的构造措施不同,从宏观上区别对结构的不同延性要求。 根据设防烈度、结构类型和房屋高度区分为不同的抗震等级, 采用相应的计算和构造措施, 抗震等级的高低,体现了对结构抗震性能要求的严格程度。 抗震等级分:特一级(最高)、一级、二级、三级、四级。,27/56,4
14、.7.2 概念设计及抗震等级,表4-4列出了乙、丙类抗震钢筋混凝土结构在不同设防烈度下确定抗震等级的对应烈度,表4-5、表4-6分别给出了A级高度和B级高度高层钢筋混凝土结构对应的抗震等级。,确定高层建筑结构抗震等级时的对应烈度,28/56,4.7.2 概念设计及抗震等级,3.9.1 各抗震设防类别的高层建筑结构,其抗震措施应符合下列要求: (1) 甲类、乙类建筑:应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施(含构造措施和内力调整措施等),但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;当建筑场地为I类时,应允许扔按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。 (2) 丙类建筑:应
15、按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施;当建筑场地为I类时,除6度外,应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。 3.9.2 当建筑场地为III、IV类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,宜分别按抗震设防烈度为8度(0.20g)和9度(0.40g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。,29/56,4.7.2 概念设计及抗震等级,30/56,4.7.2 概念设计及抗震等级,新旧规范框架-剪力墙结构的抗震等级基本一致,框架结构的抗震等级略有提高。下表给出新规范的A级高度的框架和框剪结构的抗震等级。,31/56,4.7.2 概念设计及抗震等级,32/56,4.7.2 概
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 设计 要求 荷载 效应 组合
链接地址:https://www.31doc.com/p-2970734.html