1、高層建筑結構設計高層建筑結構設計 （電子教案）（電子教案）高等教育出版社高等教育出版社第第3 3章章結構設計的一般原則結構設計的一般原則本章內容本章內容3.1 3.1 基本假定基本假定3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合3.4 3.4 高層建筑結構水平位移限值高層建筑結構水平位移限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算3.6 3.6 結構抗震性能設計結構抗震性能設計3.7 3.7 結構抗連續倒塌設計基本要求結構抗連續倒塌設計基本要求3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策3.9 3.9 設計要點設計要點3.3

2、3.3 構件承載力計算、結構穩定驗算和構件承載力計算、結構穩定驗算和 抗傾覆驗算抗傾覆驗算3.1 3.1 基本假定基本假定彈性變形假定彈性變形假定 高層建筑結構的內力與位移采用彈性方法計算。考慮到實際結構中，某些構件體現了較為明顯的彈塑性性質， 因此， 在截面設計時需充分考慮材料的這種性質， 對框架梁及連梁等構件可考慮局部塑性變形引起的內力重分布。剛性樓板假定剛性樓板假定 高層建筑結構空間體能整體協同工作的原因是由于各抗側力結構之間通過樓板聯系， 進行高層建筑內力與位移計算時， 假定聯系各抗側力結構的樓板在其自身平面內有無限大的剛度， 而在其平面外的剛度很小， 可忽略不計。平面抗側力假定平面抗

3、側力假定 任何一片抗側力結構（一榀框架或一片剪力墻等） 在其平面外的剛度可忽略不計， 它只承受在其平面內的側向力。3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合荷載效應荷載效應 荷載效應是指由作用引起的結構或結構構件的反應，可體現為內力、變形及裂縫等，荷載效應組合是指按極限狀態設計時，為保證結構的可靠性而對同時出現的各種荷載效應設計值規定的組合。 3.1 3.1 基本假定基本假定3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合無地震作用效應組合時，無地震作用效應組合時， 荷載效應組合的設計值為荷載效應組合的設計值為式中 荷載效應組合的設計值；永久荷載分項系數；

4、考慮結構設計使用年限的荷載調整系數，設計使用年限為50年時取1.0，設計使用年限為100年時取1.1；樓面活荷載分項系數；風荷載的分項系數；永久荷載效應標準值；樓面活荷載效應標準值；風荷載效應標準值；3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合荷載分項系數 、 應按下列規定采用：永久荷載的分項系數 ：當其效應對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合應取1.2，對由永久荷載效應控制的組合應取1.35；當其效應對結構有利時，應取1.0。樓面活荷載的分項系數 ： 一般情況下應取1.4。風荷載的分項系數 應取1.4。承載力計算時：位移計算時，式中各分項系數均應取1.0。樓面活荷

5、載組合值系數和風荷載組合值系數， 當永久荷載效應起控制作用時分別取0.7和0.0；當可變荷載效應起控制作用時應分別取1.0和0.6 或0.7 和1.0，對書庫、檔案庫、通風機房和電梯機房，樓面活荷載組合系數取0.7 的場合應取為0.9。3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合有地震作用效應組合時，有地震作用效應組合時， 荷載效應和地震作用效應組荷載效應和地震作用效應組合的設計值應按下式確定合的設計值應按下式確定式中 S荷載效應和地震作用效應組合的設計值；重力荷載代表值的效應；水平地震作用標準值的效應， 尚應乘以相應 的增大系數或調整系數；豎向地震作用標準值的效應，

6、尚應乘以相應 的增大系數或調整系數；重力荷載分項系數；水平地震作用分項系數；風荷載分項系數；豎向地震作用分項系數；風荷載的組合值系數， 應取0.2。3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效應組合有地震作用效應組合時，有地震作用效應組合時， 荷載效應和地震作用效應組荷載效應和地震作用效應組合的設計值應按下式確定合的設計值應按下式確定位移計算時，式中各分項系數均應取1.0。 荷載效應和地震作用效應的分項系數應按下列規定采用：承載力計算時，分項系數應按下表采用。當重力荷載效應對結構承載力有利時，表中 不應大于1.0。3.2 3.2 荷載效應及地震作用效應組合荷載效應及地震作用效

7、應組合有地震作用效應組合時荷載和作用分項系數3.3 3.3 構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算構件承載力計算構件承載力計算 高層建筑結構構件承載力應按下列各式計算： 無地震作用組合： 有地震作用組合： 式中 結構重要性系數，對安全等級為一級的結構 構件，不應小于1.1，對安全等級為二級的結 構構件，不應小于1.0；作用組合效應的設計值；構件承載力設計值；構件承載力抗震調整系數。3.3 3.3 構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算結構穩定驗算和抗傾覆驗算結構穩定驗算和抗傾覆驗算結構穩定驗算 對剪力墻結構、框

8、架剪力墻結構、筒體結構為： H 房屋總高度；式中 結構一個主軸方向的彈性等效側向剛度，可 按倒三角形分布荷載作用下結構頂點位移相等的 原則，將結構的側向剛度折算為豎向懸臂受彎構 件的等效側向剛度；第i、j 樓層重力荷載設計值， 取1.2倍的永久 荷載標準值與1.4倍的樓面可變荷載標準值的 組合值；3.3 3.3 構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算構件承載力計算、結構穩定驗算和抗傾覆驗算 對框架結構應滿足： 結構抗傾覆驗算n 結構計算總層數。式中 第i 樓層層高； 第i 樓層的彈性等效側向剛度， 可取該 層剪力與層間位移的比值；式中 穩定力矩，計算時，永久荷載取90， 樓面活荷載取50；傾

9、覆力矩， 按風荷載或地震作用計算 其設計值。3.4 3.4 高層建筑結構水平位移限值高層建筑結構水平位移限值 高層建筑層數多、高度大， 為保證在正常使用條件中， 主體結構基本處于彈性受力狀態，控制裂縫的開展及控制其寬度在規范允許范圍內， 以及保證填充墻、隔墻及幕墻等非結構構件的完好， 要求高層建筑結構必須具有足夠的剛度， 且須對結構樓層層間最大位移與層高之比進行限值。 高層建筑結構是按彈性方法計算內力和變形的， 計算得到的變形是彈性階段的值， 比結構在大震作用下彈塑性階段的位移要小得多， 因而控制值較為嚴格。 按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比u h 應滿足：3.4 3.4 高層建筑結

10、構水平位移限值高層建筑結構水平位移限值高度不大于150 的高層建筑， 其樓層層間最大位移與層高之比u h 不宜大于下表的限值；高度不小于250 的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u h 不宜大于1/500；高度在150250 之間的高層建筑， 其樓層層間最大位移與層高之比u h 的限值按以上第 條和第 條的限值線性插入取用。樓層層間最大位移與層高之比的限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算應進行彈塑性變形驗算的結構應進行彈塑性變形驗算的結構高度大于150 的結構。甲類建筑和 度抗震設防的乙類建筑。采用隔震和消能減震設計的結構。下列結構宜進行彈

11、塑性變形驗算下列結構宜進行彈塑性變形驗算采用時程分析的房屋和豎向不規則類型的高層建筑結構。 度、類場地和 度抗震設防的乙類建筑。板柱剪力墻結構。 度時樓層屈服強度系數小于0.5的鋼筋混凝土框架結構。所謂樓層屈服強度系數 是指：3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算下列結構宜進行彈塑性變形驗算下列結構宜進行彈塑性變形驗算 結構薄弱層（部位） 層間彈塑性位移應符合： h 薄弱層層高。式中 層間彈塑性位移； 層間彈塑性位移角限值，按下表采用。彈塑性層間位移角限值3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算 結構薄弱層（部位

12、） 層間彈塑性位移的簡化計算須符合：結構薄弱層（部位） 的位置樓層屈服強度系數沿高度分布均勻的結構， 取底層。樓層屈服強度系數沿高度分布不均勻的結構， 取該系數最小的樓層（部位） 及相對較小的樓層， 一般不超過 處。在預估的罕遇地震作用下，薄弱層（部位）在預估的罕遇地震作用下，薄弱層（部位） 彈塑性變彈塑性變形形 的計算可采用以下方法：的計算可采用以下方法：不超過12層且層側向剛度無突變的框架結構， 可采用以下簡化方法求得 。3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算層間彈塑性位移計算式為： 樓層延性系數；式中 彈塑性層間位移；層間屈服位移；罕遇地震作用下

13、按彈性分析的層間位移。此時， 水平地震影響系數最大值按表3.4采用。彈塑性層間位移增大系數，當薄弱層（部位） 的屈服強度系數不小于相鄰層（部位） 該系數平均值的0.8時，可按表3.5采用， 當不大于該平均值的0.5時，可按表內相應數據的1.5倍采用；其余情況采用內插法取值。3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算表3.4水平地震影響系數最大值表3.5結構彈塑性層間位移增大系數3.5 3.5 罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算罕遇地震作用下薄弱層抗震變形驗算采用分步積分法時， 宜符合以下要求：應按建筑場地類別和所處地震動參數區劃的特征周期選用不少于兩條實際地

14、震波和一組人工模擬的地震波的加速度時程曲線。地震波延續時間不宜少于結構自振周期的5倍和15， 數值化時距可取為0.01 或0.02。輸入地震波的最大加速度， 按下表采用。在預估的罕遇地震作用下，薄弱層（部位）在預估的罕遇地震作用下，薄弱層（部位） 彈塑性變彈塑性變形形 的計算可采用以下方法：的計算可采用以下方法：時程分析時輸入地震加速度的最大值3.6 3.6 結構抗震性能設計結構抗震性能設計 結構抗震性能設計應分析結構方案不符合抗震概念設計的情況、選用適宜的結構抗震性能目標， 并分析論證結構設計與結構抗震性能目標的符合性。 結構抗震性能目標應綜合考慮抗震設防類別、設防烈度、場地條件、結構的特殊

15、性、建造費用、震后損失和修復難易程度等各項因素選定。結構抗震性能目標分為、 四個等級， 結構抗震性能分為、 五個水準（表.）。表3.7結構抗震性能目標3.6 3.6 結構抗震性能設計結構抗震性能設計 每個性能目標均與一組在指定地震地面運動下的結構抗震性能水準相對應。結構抗震性能水準可按表. 進行宏觀判別， 各種性能水準結構的樓板均不應出現受剪破壞。表3.8各性能水準結構預期的震后性能狀況3.6 3.6 結構抗震性能設計結構抗震性能設計 結構彈塑性計算分析應符合下列要求： 高度不超過150 的高層建筑可采用靜力彈塑性分析方法， 高度超過200 時應采用彈塑性時程分析法， 高度在150200 時可

16、視結構不規則程度選擇靜力或時程分析法。高度超過300 的結構或新型結構或特別復雜的結構， 應由兩個不同單位進行獨立的計算校核。 彈塑性計算分析應以混凝土構件的實際配筋、型鋼和鋼構件的實際截面規格為基礎，不應以估算的配筋和鋼構件替代。 復雜結構應進行施工模擬分析， 應以施工全過程完成后的內力為初始狀態。 彈塑性時程分析宜采用雙向或三向地震輸入， 計算結果宜取多組波計算結果的包絡值。 應對計算分析結果進行合理性判斷。3.7 3.7 結構抗連續倒塌設計基本要求結構抗連續倒塌設計基本要求高層建筑結構應符合下列規定高層建筑結構應符合下列規定安全等級為一、二級時， 應滿足抗連續倒塌概念設計的要求。安全等級

17、為一級且有特殊要求時， 可采用拆除構件方法進行抗連續倒塌設計。抗連續倒塌概念設計應符合下列要求抗連續倒塌概念設計應符合下列要求通過必要的結構連接措施增強結構的整體性， 不允許采用摩擦連接傳遞重力荷載。主體結構宜采用多跨規則的超靜定結構。結構構件應具有適宜的延性， 避免剪切破壞、壓潰破壞、錨固破壞、節點先于構件破壞。結構構件應具有一定的反向承載能力。周邊及邊跨框架的柱距不宜過大。3.7 3.7 結構抗連續倒塌設計基本要求結構抗連續倒塌設計基本要求抗連續倒塌概念設計應符合下列要求抗連續倒塌概念設計應符合下列要求轉換結構應具有整體多重傳遞重力荷載途徑。鋼筋混凝土結構梁柱宜剛接， 梁板頂、底鋼筋在支座

18、處宜按受拉要求連續貫通。鋼結構框架梁柱宜剛接。獨立基礎之間宜采用拉梁連接。抗連續倒塌的拆除構件方法應符合下列基本要求抗連續倒塌的拆除構件方法應符合下列基本要求逐個分別拆除結構周邊的豎向構件、底層內部豎向構件以及轉換桁架的腹桿等重要構件。可采用彈性靜力方法分析剩余結構的內力與變形。3.7 3.7 結構抗連續倒塌設計基本要求結構抗連續倒塌設計基本要求抗連續倒塌的拆除構件方法應符合下列基本要求抗連續倒塌的拆除構件方法應符合下列基本要求剩余結構構件承載力應滿足RS 的要求。其中： S 為剩余結構構件內力設計值，可按JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程第4.12.4條計算； R 為剩余結構構件承

19、載力設計值，可按JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程第4.12.5條采用； 為效應折減系數，對中部水平構件取0.67， 對角部和懸挑水平構件取1.0，其他構件取1.0。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策 結構的最優設防水平決策是抗災結構優化的兩個層中的第一個層次。工程結構優化理論在國際上發展了多年， 國際標準ISO2394-1996結構可靠性總原則已推薦采用優化方法來制定工程結構設計標準。 工程結構優化設計在工程中不能普遍應用的原因： 現行設計規范或規程沒有明確要求采用優化設計方法。 大多數設計人員不熟悉結構優化設計的理論和方法。 土木工程的管理體制及習慣做法， 缺乏追求

20、優化設計方案的動力。隨著規程或規范的修訂及設計人員業務水平的提高， 抗震結構優化設計方法必將為設計人員所采納和應用。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策優化的策略和方法優化的策略和方法結構的優化設計可分為兩個階段： 第一階段是決策結構的最優設防水平， 在此階段不僅要考慮結構的近期投資， 而且要考慮其長遠效益（結構遇災的損失期望）。 第二階段是按最優設防烈度進行優化設計， 也即對結構進行最小造價設計， 以期用最小造價實現為結構所規定的最優設防能力， 從而以十分合理的方式大大簡化抗震結構的優化設計。第一階段： 抗災結構最優設防水平決策。抗災結構的設防水平有兩種表達方式， 即設防荷載參數

21、和設防可靠度。設防荷載參數也即設防烈度， 它是設計地震加速度的反映， 主要取決于地面運動加速度峰值和場地特征周期， 而可靠度既是安全指標也是經濟指標。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策工程優化是一個多目標規劃問題， 包括內容繁多， 如經濟效益、社會效益、施工方案、使用功能等， 這些目標只能在工程不同的進程階段予以實現。結構的變量設計階段， 即在工程結構的建筑方案、結構拓撲和材料已決定后， 結構的設計方案（設計向量x） 可以表示為設防烈度I 的函數x(I)。此階段的目標函數包括：結構的造價（近期投資） C(x) 和長遠的經濟和社會效益L(x)， 優化目的是使目標函數W(x)達到：W

22、(x) C(x) L(x) min如設防烈度為I， 上式可表示為：Wx(I)Cx(I)Lx(I) min3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策優化目標函數：式中x(I)代表在設防烈度為I 時結構的最小造價設 計方案； 調整參數 是考慮對近期投資C 和損失期望L 的不 同重視程度而設置的參數， 對特別重要 的結構， 可取 1.0， 無特別要求時， 取 1.0， 如只考慮利息因素， 可取 1.0。Wx(I)= x(I)+ Lx(I) minx(I)其相應造價；3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策針對每個設防烈度I， 結構的最小造價設計方案x(I)是唯一的， 故目標函數式可簡化

23、為W(I) (I) L(I) min圖3.1 最優設防烈度決策圖 造價 (I)是設防烈度I 的增函數， 而損失期望L(I)是設防烈度I 的減函數， 因而兩者之和W(I)的曲線必定有一個最低點， 與該點相應的設防烈度就是決策所需的最優設防烈度 。即給出若干不同的I， 分別求出相應的最小造價 ，即可求得函數 (I)曲線的若干點， 圖3.1中給出了這種曲線上的一個例子。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策第二階段： 按最優設防烈度進行優化設計。 在第一階段求得最優設防烈度 后，就可以進行設防烈度為 時的最小造價設計， 求設計方案x( )，使結構造價Cx( ) min 并滿足規范的要求和條

24、件。這樣得到的就是考慮了損失期望L(x) 的抗震結構最優設計方案。由于在決策最優設防烈度 時已考慮了損失期望，在此只需以最小造價的設計方案使結構具有抗抵所決策的最優設防烈度 的抗力即可。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策造價曲線造價曲線C CI I 的計算的計算 對被優化的抗震結構， 給出若干不同的 （i 1，2，3，），分別求出相應的最小造價 （ ）， 即可得出函數 （I） 曲線上的若干點。 在實際工程中， 同一設計小組， 針對同一個設計對象和不同的設防烈度 （i ，）， 可以分別得出一個設計方案x( )和相應的造價Cx(I) 。 為了減小工作量， 可用C I 曲線近似地代替

25、I 曲線。因為在求 x(I)時須將結構造價表達為設計向量的函數C（x） 才能進行迭代計算， 此函數C（x）難以全面體現結構真正的造價。 簡化方法得出設計方案x 后， 即可按常規辦法計算結構真正的造價C（I）， 這樣更符合實際情況。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策損失期望曲線損失期望曲線L LI I 的計算的計算災害荷載都具有“強度大的發生頻率低， 強度小的發生頻率高” 的特點， 因而抗災結構在服役期間能經常遇到小強度的災害， 遇到很大強度災害的概率較小。對不同等級的災害不能同等對待， 應該有不同的設防標準， 也即抗災結構多級設防的概念。目前， 我國GB50011-2010建筑抗

26、震設計規范提出的是抗震設防三個水準的要求， 即“小震不壞，中震可修， 大震不倒”。三個水準烈度的相對關系如附表8.15所示。3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策附表8.15三個水準烈度3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策 我國規范還規定了 個破壞等級和與其相應破壞狀態的定性描述。若 代表I 級破壞，則有（ ， ， ， ， ）（基本完好， 輕微破壞， 中等破壞， 嚴重破壞， 倒塌）。 與“不壞， 可修， 不倒”3個等級相比，5個等級分級較細， 計算時較為方便， 它們與三個等級劃分的大致關系如附表8.15所示， 不壞相當于基本完好 ，可修相當于中等破壞 ，不倒相當于嚴重破壞

27、 。 采用以下符號：x( ) 按 烈度設防（滿足規范的一切要 求） 的設計方案； 大于發生 級破壞的概率； 發生 級破壞的概率；3.8 3.8 最優設防水平決策最優設防水平決策 按烈度I 設防并按規范設計的結構方案x(I)的總損失期望值為式中 結構受到 級破壞時的損失值， 它包括結構 破壞本身的直接損失和由于結構破壞而引發的 間接損失， 它考慮了抗震設計規范所規定的 多級失效準則。這樣， 即可針對具體問題求 得圖3.1 所示的Cx(I)I 曲線。 在遇到烈度S 地震時發生大于 級 破壞的概率。 我們稱 為地震烈度為S 時的條件失效概率。按照附表8.15設計準則的規定， 可得相應三個等級的條件失

28、效概率曲線。3.9 3.9 設計要點設計要點結構設計方案的選取結構設計方案的選取一個優秀的結構設計方案， 能使結構的受力特性良好， 并且具有較好的經濟性及長遠的效益。對于同一建筑設計方案， 可有多個不同的結構設計方案， 如選用不同的結構形式， 不同的建筑材料， 不同結構單元體的劃分； 伸縮縫、沉降縫和防震縫的不同設置位置和處理方式； 抗側力結構的不同布置方式和位置， 主樓與裙房的關系， 轉換層的布置及采用的形式等。一個優秀的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案， 即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系， 在結構的可靠性與經濟性之間取得最佳平衡。3.9 3.9 設計要點設計要點結構設計方案的選取

29、結構設計方案的選取一個成功的方案， 應做到結構受力體系明確， 傳力簡捷， 并力求平面和立面規則， 這一點在地震區尤為重要。設計者必須對工程的設計要求有深刻的理解， 應對地理環境、材料供應及施工條件等情況進行綜合分析， 并充分注重與建筑、水、電、暖等相關專業的協調。在此基礎上進行結構的選型和結構方案的確定。對較為復雜的工程， 宜進行多方案的比較， 擇優選用。在方案的選擇及確定過程中， 光靠規范是遠遠不夠的， 必須充分發揮結構工程師的智慧與大量的實踐經驗。3.9 3.9 設計要點設計要點結構計算結構計算 結構計算包括計算模型的采用、荷載的取值、內力計算和特殊構件及結構特殊部位的計算等。計算模型的采

30、用： 所謂計算模型， 就是指將實際結構簡化成理論計算模型， 計算模型不僅要反映結構的真實受力性能， 與結構實際受力情況一致， 而且又要盡可能地簡化， 以便于計算。結構計算是在計算模型的基礎上進行的， 計算模型選用不當而導致結構安全事故的情況屢有發生， 因此選擇恰當的計算模型是保證結構安全的重要條件。對體型復雜、結構布置復雜的高層建筑應至少用兩個不同力學模型的結構分析軟件進行整體計算。3.9 3.9 設計要點設計要點對JG3-2010高層建筑混凝土結構技術規程規定的復雜高層建筑結構， 應采用彈性時程分析法進行補充計算，并宜采用彈塑性靜力或動力分析方法驗算薄弱層彈塑性變形。計算模型還應有相應的構造

31、措施來保證， 實際結構的節點不可能是純粹的剛接或鉸接點，但與計算模型的誤差應在設計允許范圍之內。荷載取值： 荷載取值的大小， 直接影響計算結果的準確與否， 所以不能馬虎， 如建筑師決定的樓面、屋面的做法， 結構工程師必須在計算樓、屋面荷載時與之統一。高層建筑結構的荷載應按國家標準GB50009-2001建筑結構荷載規范采用。3.9 3.9 設計要點設計要點計算軟件的選取：在計算模型及荷載取值確定后， 就可進行結構的計算。當前， 對多數建筑而言， 均有程序進行結構計算。在采用軟件時， 須特別注意軟件的適用范圍及通用性，輸入數據間的相互協調。計算完畢后， 還要校核結果的真實性。如大多數程序在計算梁

32、構件時， 一般都未考慮軸力對其性能的影響， 但如果其軸向拉力達到一定值時， 拉力對其性能的影響可能起主要作用， 如梁構件上方為一拱結構就是使梁承受拉力的一典型實例， 框支剪力墻的托梁也屬此情形。當進行結構時程分析時， 還須明確地震波的特性， 并盡可能采用與場地性能一致的地震波。3.9 3.9 設計要點設計要點對計算結果，不能采用一味認同的態度，須對電算成果進行認真分析與判斷，如結構的自振周期、振型、位移曲線、層間位移值、頂點位移值、底部總剪力與總質量的比值等參數都是進行結果校核的參數。特殊構件的計算： 任何軟件有其適用性，在結構整體計算中，對結構中一些重要的、較特殊的構件計算，一般不可能全面反

33、映其真實情況，為確保這些構件的設計安全，有必要對這些構件單獨取出，并模擬邊界受力后重新進行復算。如中庭中的柱、框支剪力墻的托梁、大跨度梁的撓度和裂縫的寬度、不規則開洞的剪力墻等構件均屬此類。3.9 3.9 設計要點設計要點協同工作性能： 在框架剪力墻結構計算中， 應考慮剪力墻和框架兩種結構類型的不同受力特點， 并按協同工作條件進行內力、位移分析。框架結構中設置了電梯井、樓梯間或其他剪力墻的抗側結構后， 應按框架剪力墻結構計算。有時雖然剪力墻的數量不多，但計算中若按純框架計算，不考慮設置的剪力墻所受的剪力，則框架結構的上部計算剪力將小于實際承受的剪力，使框架計算偏不安全。 結構計算完成并確認輸出

34、結果無誤后，即可進行結構的承載力的計算、側移限制及變形驗算。3.9 3.9 設計要點設計要點抗震措施抗震措施抗震等級的劃分 抗震等級的不同，體現在對結構抗震性能要求嚴格與否的程度，等級越高，結構抗震性能要求就嚴格，當有特殊要求時則提升到特一級，其計算和構造措施比一級更加嚴格。相反，如抗震等級較低，則抗震要求較低。對各類不同的高層建筑結構，其抗震措施應符合以下要求：甲類、乙類建筑： 應按本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施； 當設防烈度為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求采取抗震措施。當建筑場地為類時，應允許仍按本地區抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施。3.9 3.9 設計要點設計

35、要點丙類建筑： 應按本地區抗震設防烈度確定其抗震措施。 當建筑場地為類時， 除度外， 應允許按抗震設防烈度降低一度的要求采取抗震構造措施。抗震設計時， 高層建筑鋼筋混凝土結構構件應根據設防烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級， 并應符合相應的計算和構造措施要求。 級高度丙類建筑鋼筋混凝土結構的抗震等級應按附表8.16確定。 當本地區的設防烈度為 度時， 級高度乙類建筑的抗震等級應按特一級采用， 甲類建筑應采取更有效的抗震措施。 級高度丙類建筑鋼筋混凝土結構的抗震等級應按附表8.17確定。3.9 3.9 設計要點設計要點附表8.16A 級高度的高層建筑結構抗震等級3.9 3.9 設計要點設

36、計要點附表8.17 級高度的高層建筑結構抗震等級3.9 3.9 設計要點設計要點高層建筑地下室位置與抗震等級 當利用地下室頂層作為上部結構的嵌固端時， 地下一層的抗震等級應按上部結構采用， 地下一層以下結構的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級， 地下室柱截面每側的縱向鋼筋面積除應符合計算要求外， 不應少于地上一層對應柱每側縱向鋼筋面積的1.1倍。 地下室中超出上部主樓范圍且無上部結構的部分， 其抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。 度抗震設計時，地下室結構的抗震等級不應低于二級。抗震設計時， 與主樓連為整體的裙房的抗震等級不應低于主樓的抗震等級， 主樓結構在裙房頂部上、下各一層應適當加強抗

37、震構造措施。3.9 3.9 設計要點設計要點抗震等級是根據高層建筑震害、工程設計經驗及研究成果劃分的。 不同的結構類型進行組合后， 其抗震等級一般不予降低， 個別情況要求更加嚴格。 如框架核心筒結構與框架剪力墻結構基本上是一致的， 盡管框架核心筒結構由于剪力墻組成筒體而大大提高了抗側力能力， 但周邊稀柱框架較弱， 設計上的處理與框架剪力墻結構仍基本相同。框架剪力墻結構中， 由于剪力墻部分剛度遠大于框架部分的剛度， 因此對框架部分的抗震能力要求比純框架結構可以適當降低。 當剪力墻部分的剛度相對較少時， 則框架部分的設計仍應按普通框架考慮， 不應降低要求。3.9 3.9 設計要點設計要點 級高度的

38、高層建筑結構， 按附表8.16確定其抗震等級。 乙類建筑 度設防時， 抗震等級提升到特一級。 級高度的高層建筑， 其抗震等級應有更嚴格的要求， 即按附表8.17采用。 特一級構件除符合一級抗震要求外， 框架柱、框架梁、框支柱和筒體、剪力墻的內力及配筋等均比一級抗震有更嚴格的要求。多道抗震防線多道抗震防線含有兩個方面的意義： 一是指一個抗震結構體系， 應由若干個延性較好的分體系組成， 并由延性較好的結構構件將各分體系聯系起來協同工作。 3.9 3.9 設計要點設計要點 二是指抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部贅余度， 有意識地建立起一系列分布的屈服區， 以使結構能吸收和消耗大量的地震能量，

39、 一旦遭受破壞也易于修復。抗震設防中存在的問題 一是震后修復集中體現在單一體系的結構構件， 修復困難， 且工作量巨大。 二是構件的性能兼承重構件和耗能構件于一身， 給結構設計帶來許多困難， 尤其是在構造處理方面。 三是抗震體系的不明確導致結構中耗能部位和結構的破壞形式不能預先確定， 設計帶有一定的盲目性。3.9 3.9 設計要點設計要點多道抗震防線的目的 通過合理的設計， 在結構的適當部位（或構件） 設置屈服區， 在地震作用下， 這些部位或構件首先屈服， 形成塑性鉸耗散大量的地震能量。 減少主要承重構件的損壞程度， 利用次要構件的耗能來保護主要承重構件。 地震后， 結構的修復主要在次要的構件上

40、， 這樣的修復位置明確， 修復費用也降低。 交叉的耗能支撐、耗能阻尼器等均屬于多道抗震防線體系。3.9 3.9 設計要點設計要點實際建筑結構體系中的多道抗震防線 框架剪力墻體系由延性框架和剪力墻兩個系統組成， 剪力墻為第一道防線， 框架為第二道防線； 框架筒體體系由延性框架和筒體組成， 筒體為第一道防線， 框架為第二道防線； 筒中筒體系由內實腹筒及外空腹筒組成， 內實腹筒為第一道防線， 外空腹筒為第二道防線； 在交叉支撐及耗能器的結構中， 交叉耗能支撐和耗能阻尼器為第一道防線， 結構本身為第二道防線。3.9 3.9 設計要點設計要點延性延性延性的概念 延性是結構屈服后變形能力大小的一種性質，是

41、結構吸收能量能力的一種體現，常用延性系數來表示，所謂延性系數是結構最大變形與屈服變形的比值，即承載力與延性的區別承載力是強度的體現， 延性則是變形能力的體現。式中延性系數， 表示結構延性的大小；u結構最大變形；結構屈服變形。3.9 3.9 設計要點設計要點 一個結構， 如果承載力較低， 延性較好， 雖然破壞較早， 但變形能力較好， 可能不至于倒塌； 相反， 如果承載力較高， 延性差， 盡管破壞較晚， 但因變形能力差， 可能導致倒塌。 增大延性能增大結構變形能力， 消耗地震動的能量， 從而提高結構的抗震能力。 合理的抗震設計應使結構成為延性結構， 所謂延性結構是指隨著塑性鉸數量的增多， 結構將出現屈服現象， 在承受的地震作用不大的情況下， 結構變形性能增加較快。結構構件的延性與縱筋配筋率、鋼筋種類、混凝土的極限壓應變及軸壓比等因素有關， 要使結構具有較好延性， 歸納起來有以下四個要點值得注意：3.9 3.9 設計要點設計要點強柱弱梁 目的是控制塑性鉸出現的位置在梁端， 盡可能避免塑性鉸在柱中出現。 試驗及理論分析表明， 梁先屈服， 可使整個框架有較大的內力重分布和能量的耗散能力， 極限層間位移增大， 抗