1、4.1高层建筑结构的计算分析高层建筑结构的计算分析4.2高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4.3高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求1第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求（1）随着高层的快速发展，）随着高层的快速发展，层数多，高度大层数多，高度大，平面布置和，平面布置和立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用立面体形复杂，结构计算分析越来越重要，采用计算机计算机进行进行计算分析已成为不可或缺的手段。计算分析已成为不可或缺的手段。（2）计算机技术和）计算机技术和结构分析软件结构分析软件的普及，一方面使精度提的普及，一方面使精
2、度提高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。高，另一方面为准确地了解结构的性能提供了技术手段。因此，合理地选择因此，合理地选择计算分析方法计算分析方法，确定，确定计算模型计算模型和和相关参相关参数数，正确使用，正确使用计算机分析软件计算机分析软件，检验和判断计算结果的可靠，检验和判断计算结果的可靠性等对高层建筑结构至关重要。性等对高层建筑结构至关重要。4.1 4.1 高层建筑结构的计算分析高层建筑结构的计算分析第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形式和高层建筑结构应根据不同材料的结构、不同的受力形
3、式和受力阶段，采用相应的计算方法。受力阶段，采用相应的计算方法。主要有：主要有：（1）线弹性分析方法；）线弹性分析方法；（2）考虑塑性内力重分布的分析方法；）考虑塑性内力重分布的分析方法；（3）非线性分析方法；）非线性分析方法；（4）模型试验分析方法。）模型试验分析方法。4.1.1 结构计算分析方法结构计算分析方法第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分析方法和模型实验方法。析方法和模型实验方法。框架梁及连梁框架梁及连梁等构件可考虑局部等构件可考虑局部塑性塑性引起
4、的内力重分引起的内力重分布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅调幅系数系数，装配整体式框架取，装配整体式框架取0.70.8，现浇式框架现浇式框架取取0.80.9；抗震设计的；抗震设计的框架框架-剪力墙剪力墙或或剪力墙结构剪力墙结构中的中的连梁刚度连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于可予以折减，折减系数不宜小于0.5。4.1.1 结构计算分析方法结构计算分析方法第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求（一）计算模型（一）计算模型高层建筑结构是复杂的高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系三维空间受力体系，应
5、根据实际选，应根据实际选取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。可选择：可选择：（1）平面协同工作模型）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架：平面和立面布置简单规则的框架结构、框架结构、框架-剪力墙结构；剪力墙结构；（2）空间协同工作模型）空间协同工作模型4.1.2 结构计算模型结构计算模型第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求（3）空间杆系模型：）空间杆系模型：剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的框架结构、框架框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间
6、分析模型剪力墙结构应采用空间分析模型（4）空间杆）空间杆-薄壁杆系模型薄壁杆系模型（5）空间杆）空间杆-墙板元模型墙板元模型（6）有限元计算模型。）有限元计算模型。针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。针对这些力学模型，目前我国均有相应的结构分析软件。4.1.2 结构计算模型结构计算模型第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求1、连梁刚度的折减、连梁刚度的折减2、楼盖平面内刚度为无限大、楼盖平面内刚度为无限大为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁深梁，具有很，具有很大的平面内刚度，可近似认为其平面内为
7、无限刚性。可使自大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自由度数减小由度数减小，计算大为简化计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结。实践证明，对很多高层建筑结构可满足工程精度的要求。构可满足工程精度的要求。4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求3、框架梁端弯矩调幅、框架梁端弯矩调幅4、楼面梁的扭矩、楼面梁的扭矩采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上采用了刚性楼（屋）面板假定，设计上应采取措施应采取措施保证楼保证楼（屋）面的整体刚度。如（屋）面的整体刚度。如结构平面结构平面宜宜简单、规则、对称简单、规则、对
8、称，平，平面长度面长度不宜过长不宜过长，突出部分长度不宜过大突出部分长度不宜过大；宜采用现浇钢筋；宜采用现浇钢筋混凝土楼板；对混凝土楼板；对局部削弱局部削弱的楼面，可采取的楼面，可采取楼板局部加厚楼板局部加厚、设、设置边梁、加大楼板配筋置边梁、加大楼板配筋等措施。等措施。4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求 高层建筑高层建筑实际结构实际结构是复杂的是复杂的空间受力体系空间受力体系，它是由水平的，它是由水平的刚性楼板刚性楼板和和竖向的受力构件竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的（框架柱、剪力墙、筒体）组成
9、的空间结构空间结构。 实际荷载实际荷载也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈也是很复杂的，钢筋混凝土结构又会有开裂、屈服等现象，并服等现象，并不是弹性匀质材料不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算，。即便使用电子计算机计算，可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、高层建筑结构高层建筑结构作精确计算也是十分困难的作精确计算也是十分困难的。 尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行简化并做出基本假定简化并做出基本假定，得到合理的，得到合理的计算图形计算图形，以便，以
10、便简化计算简化计算。 4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求结构简化计算原则与计算简图处理结构简化计算原则与计算简图处理1弹性工作状态假定；弹性工作状态假定； 2水平荷载作用方向假定；水平荷载作用方向假定；3平面结构假定；平面结构假定； 4楼板在自身平面内刚度无限大的假定；楼板在自身平面内刚度无限大的假定； 5高层建筑结构底部嵌固假定；高层建筑结构底部嵌固假定；4.3 4.3 结构简化计算原则与计算简图处理结构简化计算原则与计算简图处理4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析
11、与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求计算要求计算要求:（1）对体形复杂、结构布置复杂如：结构平面不规则、竖）对体形复杂、结构布置复杂如：结构平面不规则、竖向不规则等，应采用至少向不规则等，应采用至少两个不同力学模型两个不同力学模型进行计算分析，进行计算分析，相互比较和校核，确保可靠性。相互比较和校核，确保可靠性。（2）带加强层或转换层、错层结构带加强层或转换层、错层结构、连体和立面开洞结构、连体和立面开洞结构、多塔楼结构等均属多塔楼结构等均属复杂高层建筑结构，复杂高层建筑结构，其竖向刚度变化大、其竖向刚度变化大、受力复杂、易形成薄弱部位，计算分析应从严要求。受力复杂、易形成薄弱部位，计算
12、分析应从严要求。应符合应符合下列要求：下列要求：4.3 4.3 结构简化计算原则与计算简图处理结构简化计算原则与计算简图处理4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求u采用至少采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行计算；两个不同力学模型的三维空间分析软件进行计算；u抗震计算时，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算扭转效应，振型数不应宜考虑平扭耦联计算扭转效应，振型数不应小于小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍；倍；u应采用弹性时程应采用弹性时程分析法进行补充计算；
13、分析法进行补充计算；u宜采用弹塑性静力宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。4.3 4.3 结构简化计算原则与计算简图处理结构简化计算原则与计算简图处理4 . 1.3 结构计算要求结构计算要求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求（3）对受力复杂的结构构件，）对受力复杂的结构构件，如复杂的剪力墙、加强层构如复杂的剪力墙、加强层构件、转换层构件、错层构件、连接体及其相关构件等，除整件、转换层构件、错层构件、连接体及其相关构件等，除整体分析外，尚应按体分析外，尚应按有限元等方法进行局部应力分析有限元等方法进
14、行局部应力分析，并据此，并据此进行截面配筋设计校核。进行截面配筋设计校核。（4）除选用可靠的结构分析软件外）除选用可靠的结构分析软件外，还应对软件的计算结，还应对软件的计算结果从力学概念和工程经验等方面加以果从力学概念和工程经验等方面加以分析判断分析判断，确认其合理、，确认其合理、有效后方可采用。如对结构有效后方可采用。如对结构整体位移整体位移、楼层剪力楼层剪力、振型和位振型和位移形态移形态、自振周期自振周期、超筋情况超筋情况等计算结果进行工程经验判断。等计算结果进行工程经验判断。4.3 4.3 结构简化计算原则与计算简图处理结构简化计算原则与计算简图处理4 . 1.3 结构计算要求结构计算要
15、求第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求无地震作用效应组合：无地震作用效应组合：有地震作用效应组合：有地震作用效应组合：dd0RS RERS/ddwkwwQkQQGkGSSSSLdwkwwEvkEvEhKEhGEGSSSSSd4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4 . 2.1 承载力计算承载力计算4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4 . 2.1 承载力计算承载力计算表表4.1 高层建筑结构构件承载力抗震调整系数高层建筑结构构件承载力抗震调整系数RERS/ 材料材料 结构构件结构构件受力状态受力状态 钢钢
16、柱、梁柱、梁支撑支撑节点板件、连接螺栓节点板件、连接螺栓连接焊缝连接焊缝0.750.800.850.90 砌体砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 其他抗震墙其他抗震墙受剪受剪受剪受剪0.91.0混凝土混凝土 梁梁梁轴压比小于梁轴压比小于0.15柱柱梁轴压比不小于梁轴压比不小于0.15柱柱 抗震墙抗震墙各类构件各类构件受弯受弯偏压偏压偏压偏压偏压偏压受剪、偏拉受剪、偏拉0.750.750.800.850.854.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4 .2.2 侧移限值侧移限值 （1） 按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值 作用下的变形验算 按弹性
17、方法计算得到的框架层间水平位移u除以层高h，得弹性层间位移角e的正切。框架的弹性层间位移角e过大将导致框架中的隔墙等非承重的填充构件等开裂，故规范规定了框架的最大弹性层间位移与层高之比不能超过其限值。 楼层内最大弹性层间位移应符合下式楼层内最大弹性层间位移应符合下式huee-多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；eu-计算楼层层高；计算楼层层高；he-弹性层间位移角限值，按下表采用。弹性层间位移角限值，按下表采用。1/300多、高层钢结构多、高层钢结构1/1000钢筋混凝土框支层钢筋混凝土框支层1/1000钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢
18、筋混凝土抗震墙、筒中筒1/800钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心核心筒筒1/550钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架 结构类型结构类型e4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4 . 2.2 侧移限值侧移限值(a)(a)下列结构下列结构应应进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 1）8 8度度、类场地和类场地和9 9度时度时, ,高大的单层钢筋混凝土柱高大的单层钢筋混凝土柱 厂房的横向排架厂房的横向排架; ;2 2）7-97-9度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.50.5的钢筋混凝土框的钢筋混凝土框 架结构；架
19、结构；3 3）高度大于）高度大于150m150m的钢结构；的钢结构；4 4）甲类建筑和）甲类建筑和9 9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢 结构；结构；5 5）采用隔震和消能减震设计的结构。）采用隔震和消能减震设计的结构。4 .2.2 侧移限值侧移限值 （2） 高层建筑结构在罕遇地震作用下的薄弱层 弹塑性变形验算 4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求(b)(b)下列结构下列结构宜宜进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 1）下表所列高度范围且属于下表所列不规则类型的高层建筑结构；）下表所列高度范围且属于下表所列不规则类型的高层建筑结构；
20、2 2）7 7度度、类场地和类场地和8 8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3 3）板柱）板柱- -抗震墙结构和底部框架砖房；抗震墙结构和底部框架砖房；4 4）高度不大于）高度不大于150m150m的其它高层钢结构。的其它高层钢结构。烈度、场地类别烈度、场地类别房屋高度范围（房屋高度范围（m）8度度、 类场地和类场地和7 7度度 1008度度、 场地场地 809度度 60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%，或小于其上相邻三个，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均
21、值的楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续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、桁架等向下传递构件（梁、桁架等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%竖向不规则的类型竖向不规则的类型采用时程分析法的房屋高度范围采用时程分析法的房屋高度范围薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：h
22、upp-弹塑性层间位移角限值，按下表采用；弹塑性层间位移角限值，按下表采用；h-薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。p1/50多、高层钢结构多、高层钢结构1/120钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/100钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心筒核心筒1/100底部框架砖房中的框架底部框架砖房中的框架-抗震墙抗震墙1/50钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架1/30单层混凝土柱排架单层混凝土柱排架结构类型结构类型p4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求表表4. 6 舒适度与风振加速度关
23、系舒适度与风振加速度关系4.2.3 舒适度要求舒适度要求高层建筑在风荷载作用下将产生振动，过大的振动加速度将高层建筑在风荷载作用下将产生振动，过大的振动加速度将使在高层建筑内居住的人们感觉不舒服，甚至不能忍受，表使在高层建筑内居住的人们感觉不舒服，甚至不能忍受，表4. 6为两者之间的关系。为两者之间的关系。不舒适的程度不舒适的程度建筑物的加速度建筑物的加速度无感觉无感觉有感觉有感觉扰扰 人人十分扰人十分扰人不能忍受不能忍受0.15g4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4.2.3 舒适度要求舒适度要求 参照国外研究成果，参照国外研究成果，高层规程高层规程规定，高度超过规定
24、，高度超过150m的高层建筑结构的高层建筑结构，按，按10年年一遇的风荷载取值计算的顺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风向与横风向结构顶点最大加速度不应超过表4.7的限值。的限值。 必要时，可通过必要时，可通过专门风洞试验专门风洞试验结果计算确定顺风向与横结果计算确定顺风向与横风向结构风向结构顶点最大加速度顶点最大加速度。4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求表表4. 7 结构顶点最大加速度限值结构顶点最大加速度限值maxa2sm使用功能使用功能住宅、公寓住宅、公寓0.15办公、旅馆办公、旅馆0.254.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高
25、层建筑结构的设计要求4 . 2.4 稳定和抗倾覆稳定和抗倾覆二阶效应由两部分组成：p-效应和P-效应。P-效应是指由于构件在轴向压力作用下，自身发生挠曲引起的附加效应，可称之为构件挠曲二阶效应，通常指轴向压力在产生了挠曲变形的构件中引起的附加弯矩，附加弯矩与构件的挠曲形态有关，一般中间大，两端部小。P-效应是指由于结构的水平变形而引起的重力附加效应，可称之为重力二阶效应，结构在水平力（风荷载或水平地震力）作用下发生水平变形后，重力荷载因该水平变形而引起附加效应，结构发生的水平侧移绝对值越大，P-效应越显著，若结构的水平变形过大，可能因重力二阶效应而导致结构失稳。4.2 4.2 高层建筑结构的设
26、计要求高层建筑结构的设计要求 由于高层钢筋混凝土结构的等效抗侧刚度大小不等，需进行P-效应的计算。同时，尽可能减轻建筑物自重，对于减小地震反应、降低P-效应产生的破坏有重要意义。4 . 2.4 稳定和抗倾覆稳定和抗倾覆4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求 控制P-效应的方法： （1）结构抗侧刚度不能太小： a.弹性层间位移角限值；抗规5.5.1条及3.6.3条文说明 b.钢结构柱长细比的规定。抗规8.3.1条 （2）刚重比上下限值；高规5.4.1条不考虑P-二阶效应的情况 212.7ndiiEJHG20/nijij iDGh剪力墙、框-剪、板柱-剪力墙、筒体结构：框架结
27、构：4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求 当高层建筑结构不满足上式时应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力和位移的不利影响。考虑P-二阶效应的情况 剪力墙、框-剪、板柱-剪力墙、筒体结构：框架结构：4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求位移增大系数：2111/1 0.14/()nidiFHGEJ内力增大系数：2211/1 0.28/()nidiFHGEJ位移增大系数 ：11/1/()nijiij iFGDh内力增大系数：21/12/()nijiij iFGDhn一般不需验算一般不需验算nH/B5时宜验算时宜验算抗倾覆验算抗倾覆验算表达式表达式 M
28、MM稳定力矩稳定力矩=竖向荷载（竖向荷载（ 50%楼面活载楼面活载+90%恒载）恒载）对对基础边缘取矩基础边缘取矩M倾覆力矩倾覆力矩=由风荷载或地震作用（或二者组合）计算的由风荷载或地震作用（或二者组合）计算的基础顶面基础顶面 处的最大倾覆力矩处的最大倾覆力矩 Gte HGi EIeqHi 稳定问题稳定问题结构稳定与抗倾覆验算结构稳定与抗倾覆验算4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求整体稳定性验算整体稳定性验算表达式表达式 GteEIeq/(8H2)Gte顶端等效重力荷载设计值顶端等效重力荷载设计值= GiHi2 /H2EIeq验算方向的抗侧力构件等效刚度和验算方向的抗侧
29、力构件等效刚度和Gi第第i层重力荷载设计值层重力荷载设计值 Gte HGi EIeqHi稳定问题稳定问题结构稳定与抗倾覆验算结构稳定与抗倾覆验算4.6 高层建筑结构设计的基本要求高层建筑结构设计的基本要求4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求4 . 2.5 高层建筑结构的整体稳定性验算高层建筑结构的整体稳定性验算4.2 4.2 高层建筑结构的设计要求高层建筑结构的设计要求重力二阶效应下限值 剪力墙、框-剪、筒体结构： 211.4ndiiEJHG框架结构：10/nijij iDGh4 . 3.1 抗震等级抗震等级4.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设
30、计要求 抗震设计时，高层建筑结构构件应根据抗震设计时，高层建筑结构构件应根据根根据设防类别、结构类型、烈度和房屋高度据设防类别、结构类型、烈度和房屋高度四个四个因素确定，而采用不同抗震等级进行的具体设因素确定，而采用不同抗震等级进行的具体设计。计。抗震次要建筑抗震次要建筑丁类丁类（适度设防类）（适度设防类） 除除甲乙丁类以外的一般建筑甲乙丁类以外的一般建筑 丙类丙类（标准设防类）（标准设防类） 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑 乙类乙类（重点设防类）（重点设防类） 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害
31、的建筑 甲类甲类（特殊设防类）（特殊设防类） 设设防防分分类类结构类型结构类型非抗震非抗震6度度7度度8度度9度度框架框架7060554525框架框架-剪力墙剪力墙14013012010050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙150部分框支剪力墙部分框支剪力墙130不应采用不应采用筒体筒体160筒中筒筒中筒20070A级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（m）注：注：1 .房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）； 2 .框架框架
32、-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 .部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构； 4 .9度抗震设防、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。度抗震设防、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。4.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求4 . 3.1 抗震等级抗震等级B级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（m）结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度
33、8度框架剪力墙170160140120剪力墙全部落地剪力墙180170150130部分框支剪力墙150140120100筒体框架核心筒220210180140筒中筒300280230170注：注：1 .房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；度）； 2 .部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构； 3 .平面和竖向均不规则的建筑或位于平面和竖向均不规则的建筑或位于类场地的建筑，表中数值应适当降低；类场地的建筑，表中数值应适当
34、降低； 4 .当房屋高度超过表内数值时，结构设计应有可靠依据，采取有效的加强措施。当房屋高度超过表内数值时，结构设计应有可靠依据，采取有效的加强措施。4.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求4 . 3.1 抗震等级抗震等级cccfhbNu实验表明：随着轴压比的增大，柱的极限抗弯承载力提高，但是极限变形能力、耗散地震能量的能力都降低。柱的破坏由大偏心受压变成小偏心受压破坏。轴压比对短柱的影响更大。N 为组合轴压力设计值(最大轴力)4 . 3.2 轴压比轴压比4.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求n为了保证柱的延性，在抗震设计时，钢筋混凝土
35、柱轴压比不宜超过下表的规定；对于类场地上较高的高层建筑，其轴压比值应适当减少。n柱轴压比限值 结构类型抗震等级一二三框架0.650.75 0.85框-剪、板柱剪力墙、框架核心筒、筒中筒0.750.85 0.90部分框支剪力墙0.600.704.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求表 4.12 剪力墙轴压比限值抗震等级或烈度一级（9度）一级（6、7、8度）二级三级各类剪力墙及筒体0.400.500.60短肢剪力墙0.45（0.35） 0.50（0.40）0.55（0.45）注：括号中数值用于无端柱或翼墙的短肢剪力墙。剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱
36、子的不一样，不需要考虑地震组合。 4.3 4.3 高层建筑结构的抗震设计要求高层建筑结构的抗震设计要求4.3.3 延性要求n 结构延性含义 结构总体延性：一般用结构的“顶点侧移比”或结构的 “平均层间侧移比”来表达； 结构楼层延性：以一个楼层的层间侧移比来表达； 构件延性：指整个结构中某一构件（一榀框架或一片墙体）的延性； 杆件延性：指一个构件中某一杆件（框架中的梁或柱，墙片中的连梁或墙肢）的延性。1）结构不同部位的延性要求 在结构抗震设计中，对结构中重要构件的延性要求，高于对结构总体的延性要求；对构件中关键杆件或部的延性要求，又高于对整个构件的延性要求。 实际工程中比较经济有效的办法是，有选
37、择地重点提高结构中的重要构件以及某些构件中关键杆件或关键部位的延性。4.3.3 延性要求 其原则是： 在结构的竖向，应该重点提高楼房中可能出现塑性变形集中的相对柔弱楼层的构件延性。n对于大底盘的高层建筑，应该着重提高主楼与裙房顶面向衔接的楼层中构件的延性； n对于其他不规则立面高层建筑，应着重加强体型突变处楼层构件延性；n对于刚度沿高度均匀分布的简单体型建筑，应着重提高底层构件延性；n对于框托墙体系、框支墙体系，应着重提高底层或底部几层框架延性。4.3.3 延性要求 在平面位置上，应该着重提高房屋周边转角处、平面突变处以及复杂平面各翼相接处的构件延性。对于偏心结构，应加大房屋周边特别是 刚度较
38、弱一端构件的延性。 对于具有多道抗震防线的抗侧力体系，应着重提高第一道防线中构件的延性。在框架-剪力墙体系中，应重点提高抗震墙的延性；n在筒中筒体系中，应重点提高实墙内筒的延性。n在框架-剪力墙体系中，应重点提高抗震墙的延性； n在筒中筒体系中，应重点提高实墙内筒的延性。 4.3.3 延性要求 在同一构件中，应着重提高关键杆件的延性。n对于框架和框架筒体，应优先提高柱的延性； n对于联肢墙，应特别注意加大各层连梁的延性；n对于全墙体系中满布窗洞的外墙（壁式框架）、应着重加 强提高窗间墙的延性； 在同一杆件中，重点提高延性的部位应该是预期该构件地震时首先屈服的部位：例如梁的两端、柱的上、下端、抗
39、震墙墙肢的根部等。4.3.3 延性要求2） 改善构件延性的途径 n（1）控制构件的破坏形态 弯曲构件的延性远大于剪切构件的延性，所以争取更多的构件实现弯曲破坏强剪弱弯设计原则；控制框架结构的破坏机制，使梁的弯曲破坏先于柱的弯曲破坏，称为：“强柱弱梁”设计原则。n（2）减小构件的轴压比 确定截面尺寸时应控制轴压比，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降；在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱延性比不再发挥作用。n（3）高强混凝土的应用：当高层建筑超过40层时，为了保证框架柱具有良好的延性，降低轴压比，宜采用高强混凝土。不过设计中应该注意，采用高强混凝土时，还应适当降低剪压比。4.3.3 延性要
40、求n（4）钢纤维混凝土的应用 钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入少量（体掺率为12）乱向短钢纤维形成的一种复合材料。钢纤维混凝土具有较高的抗拉、抗裂和抗剪强度，良好的抗冲击韧性和抗地震延性。n（3）高强混凝土的应用 当高层建筑超过40层时，为了保证框架柱具有良好的延性，降低轴压比，宜采用高强混凝土。不过设计中应该注意，采用高强混凝土时，还应适当降低剪压比。4.3.3 延性要求n（5）型钢混凝土的应用 型钢钢筋混凝土（SRC）结构是把型钢（S）置入钢筋混凝土（RC）中，使型钢、钢筋（纵筋和箍筋）、混凝土三种材料元件协同工作以抵抗各种外部作用效应的一种结构。SRC结构具有较大的强度、刚度、延性和抗震
41、性能。4.3.3 延性要求n（1） 多道抗震防线的必要性： 多道抗震防线对抗震结构是必要的。强烈地震往往有一定的持续时间（几秒几十秒），并且往往伴随多次余震，结构在首次破坏后再遭余震，将会引起损伤累积，当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。 适当处理构件的强弱关系，将使其在强震作用下形成多道防线、是提高结构抗震性能、避免倒塌的有效措施。4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线n 地震的往复水平作用使结构遭到严重破坏、但结构的最后倒塌是因为结构丧失了承受竖向荷载的能力
42、，即倒塌主要取决于竖向荷载。因此，n1、应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙、实体筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件；一般情况，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。不会发生结构倒塌。 n（2）第一道防线的构件的选择4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线2、如因条件有限，只能采用单一的框架体系，框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型延性框架（即梁为第一道，柱为第二道）。 （2）第一道防线的构件的选择 框架破坏机制n 强柱型框架如下图左，在水平地震作用下，梁端首先出现塑性铰，梁的屈服先于柱的屈服，
43、行成梁铰破坏机制。弱柱型框架如下图右，在水平地震作用下，柱端首先出现塑性铰，柱的屈服先于柱的屈服，行成柱铰破坏机制。4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线n框架破坏机制n 强柱型框架如下图左，在水平地震作用下，梁端首先出现塑性铰，梁的屈服先于柱的屈服，行成梁铰破坏机制。弱柱型框架如下图右，在水平地震作用下，柱端首先出现塑性铰，柱的屈服先于柱的屈服，行成柱铰破坏机制。4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线n“强柱弱梁”延性框架n由于梁只承受一层或局部重力荷载，柱承受其上多层的总重力荷载；钢筋端部锚固使梁具有悬索作用，只要钢筋端部锚固未失效，悬索作用能维持楼面不立即坍塌。n故在强烈
44、地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载能力而免于倒塌，要求实现梁铰破坏机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在破坏后危害更大的柱上出现塑性铰，实现“强柱弱梁”延性框架的抗震设计，利用梁的变形、破坏来消耗地震能量。4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线赘余构件的作用利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量； 利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应；对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，经济。但要注意：太被动、而且不一
45、定有效。4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线n一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，即分体系间的连接部件应有适当强度、较好延性和稳定的滞回性能。n框架抗震墙体系：由延性框架n和抗震墙两个系统组成；n双肢或多肢抗震墙体系：由若干n个单肢墙分系统组成； n框架体系：框架梁和框架柱；n（3）利用赘余构件增多抗震防线4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度（相当于超静定次数，利用塑性变形的前提），有意识地建立起一系列分布的屈服区（塑性铰区），以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。带赘余杆件的耗能结构带赘余杆件的耗能结构(a)(a)双肢墙；双肢墙；(b)(b)墙和框架；墙和框架；(c)(c)并列斜撑；并列斜撑；(d)(d)芯筒和框架柱芯筒和框架柱 n（3）利用赘余构件增多抗震防线4.3.44.3.4 多道抗震防线多道抗震防线第第4 4章章 高层建筑结构的计算分析与设计要求高层建筑结构的计算分析与设计要求
