高層建筑計(jì)算分析和設(shè)計(jì)要求_第1頁(yè)
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1、5.1 計(jì)算分析5.2 荷載效應(yīng)和地震作用組合5.3 設(shè)計(jì)要求5.4 概念設(shè)計(jì)5.5 超限高層建筑工程設(shè)計(jì),back,5.計(jì)算分析和設(shè)計(jì)要求,4.1 計(jì)算分析,5.1 計(jì)算分析(一)計(jì)算分析方法彈性與彈塑性假定平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)樓板平面內(nèi)無(wú)窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算構(gòu)件剛度與變形,back,彈性與彈塑性假定,彈性假定——豎向荷載、風(fēng)荷載及多遇地震作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算彈塑性假定——罕遇地震作用下的位移驗(yàn)算塑性內(nèi)力重分

2、布,back,塑性內(nèi)力重分布,考慮原因彈性內(nèi)力與實(shí)際不符(構(gòu)件內(nèi)力與剛度有關(guān),開(kāi)裂后則產(chǎn)生重分布);有意識(shí)地減少或增大某些部位配筋,以利于合理破壞機(jī)構(gòu)和施工考慮方法——內(nèi)力調(diào)幅(調(diào)整)彈性計(jì)算內(nèi)力乘以系數(shù)框架梁(連續(xù)梁)在豎向荷載下的調(diào)幅框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅彈性內(nèi)力計(jì)算時(shí)降低構(gòu)件剛度框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻間的連系梁的調(diào)幅聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅,back,平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)

3、,平面結(jié)構(gòu)假定A——結(jié)構(gòu)面外剛度為零(二維,每個(gè)節(jié)點(diǎn)3自由度)——平面框架、剪力墻空間結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)面外有相互傳力關(guān)系(三維,每個(gè)節(jié)點(diǎn)6自由度)——框筒角柱、空間框架、空間桁架,back,樓板平面內(nèi)無(wú)窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算,樓板平面內(nèi)無(wú)窮剛性假定B——多數(shù)情況下,樓板平面內(nèi)無(wú)窮剛性水平位移協(xié)調(diào)(豎向位移獨(dú)立)A+B:不考慮扭轉(zhuǎn)——平面協(xié)同計(jì)算(正交方向抗側(cè)力單元不參加工作)考慮扭轉(zhuǎn)——空間協(xié)同計(jì)算(正交方向抗側(cè)力單元參加

4、抵抗扭矩)樓板滿足一定要求——樓板不滿足要求,樓板有變形樓板有限剛性計(jì)算樓板剛性計(jì)算,適當(dāng)調(diào)整內(nèi)力空間計(jì)算空間計(jì)算,back,構(gòu)件剛度與變形,構(gòu)件剛度——彈性剛度構(gòu)件變形構(gòu)件的變形與剛度軸向——EA彎曲——EI剪切——GA構(gòu)件變形的考慮忽略梁的軸向變形高度>50m及H/B>4:考慮柱、墻的軸向變形長(zhǎng)細(xì)比>4:忽略剪切變形,back,5.2 水平力作用方向,只考慮兩個(gè)正交(主軸)方向的水平力

5、,各方向水平力全部由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)新修訂:某些結(jié)構(gòu)須考慮兩個(gè)正交(主軸)方向的水平力同時(shí)作用,back,5.3 分析方法,簡(jiǎn)化方法平面結(jié)構(gòu)協(xié)同分析程序方法桿件有限元方法空間協(xié)同分析方法廣泛用于框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)等由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成、布置較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)三維桿件—薄壁桿件空間分析方法應(yīng)用廣泛,特別是平面不規(guī)則、體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有限元或有限條方法,back,5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求,5.1 強(qiáng)度問(wèn)題——構(gòu)件截

6、面承載力驗(yàn)算?5.2 剛度問(wèn)題——正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平 位移驗(yàn)算?5.3 穩(wěn)定問(wèn)題——結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗(yàn)算?5.4 延性問(wèn)題——抗震結(jié)構(gòu)的延性要求?5.5 經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題——抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)要求?,back,5.1 強(qiáng)度問(wèn)題——構(gòu)件截面承載力驗(yàn)算,要求荷載效應(yīng)組合?構(gòu)件最不利內(nèi)力?承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式無(wú)地震作用組合 γ0S≤R有地震作用組合

7、 S≤R/γRE關(guān)于S抗震結(jié)構(gòu)與有無(wú)地震作用組合高層建筑結(jié)構(gòu)荷載組合表達(dá)式關(guān)于R抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力 = 非抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力 = 非抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力*80%,back,多高層建筑結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)荷載組合表達(dá)式,注:1 ⑥、⑦僅8、9度時(shí)的大跨和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)及9度抗震結(jié)構(gòu)考慮; 2 ⑧僅60m以上的高層結(jié)構(gòu)考慮; 3 ⑨僅60m以上的9

8、度抗震結(jié)構(gòu)和60m以上8、9度時(shí)的長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)考慮。,back,5.2 剛度問(wèn)題——正常使用條件下結(jié)構(gòu)水平位移驗(yàn)算,目的防止主要結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、損壞防止填充、裝修開(kāi)裂、損壞防止過(guò)大側(cè)移,以引發(fā)人的不適、影響正常使用、產(chǎn)生附加內(nèi)力表達(dá)式——雙控(彈性位移)層間位移 Δu/h≤[Δu/h]頂點(diǎn)位移 u/H≤[ u/H]荷載組合不考慮重力荷載引起的側(cè)移各水平荷載單獨(dú)作用荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0位移限值地震作用下的位移

9、限值略寬松新規(guī)范的兩點(diǎn)修正取消與“裝修標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)的提法限值略偏嚴(yán)格,back,5.3 穩(wěn)定問(wèn)題——結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與抗傾覆驗(yàn)算,一般不需驗(yàn)算H/B>5時(shí)宜驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算表達(dá)式 M≤[M][M]——穩(wěn)定力矩=豎向荷載( 50%樓面活載+90%恒載)對(duì)基礎(chǔ)邊緣取矩M——傾覆力矩=由風(fēng)荷載或地震作用(或二者組合)計(jì)算的基礎(chǔ)頂面 處的最大傾覆力矩整體穩(wěn)定性驗(yàn)算表達(dá)式 Gt

10、e≤ΣEIeq/(8H2)Gte——頂端等效重力荷載設(shè)計(jì)值= ΣGiHi2 /H2ΣEIeq——驗(yàn)算方向的抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度和Gi——第i層重力荷載設(shè)計(jì)值,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Gte HGi ΣEIeqHi,back,5.4 延性問(wèn)題——抗震結(jié)構(gòu)的延性要求,結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)確定方法根據(jù)確定抗震等級(jí)的設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)高度確定延性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則四項(xiàng)措施

11、提高構(gòu)件延性強(qiáng)柱(墻)弱梁強(qiáng)剪弱彎強(qiáng)節(jié)點(diǎn)(錨固)弱構(gòu)件罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算一般不驗(yàn)算,但須采取構(gòu)造措施驗(yàn)算需驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的界定(范圍)表達(dá)式——單控(彈塑性)Δup/h≤[Δup/h] 驗(yàn)算方法——簡(jiǎn)化方法或時(shí)程分析法,back,5.5 經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題——抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)要求,概念設(shè)計(jì)要點(diǎn)選擇有利場(chǎng)地和地基選擇延性好結(jié)構(gòu)體系與材料規(guī)則結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu)減輕自重避開(kāi)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期避免薄弱層減少扭轉(zhuǎn)

12、協(xié)調(diào)承載能力與延性的關(guān)系設(shè)置多道抗震防線實(shí)現(xiàn)合理屈服耗能機(jī)制提高整體性,back,概念設(shè)計(jì),意義“計(jì)算設(shè)計(jì)”很難有效控制結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),不能完全解決問(wèn)題地震作用的不確定性結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異(計(jì)算模型、材料、阻尼變化等)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、定性判斷含義在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),首先著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng),按照結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和破壞過(guò)程,靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題,既注意總體布置上的大原則,又顧及到

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