第4章 设计要求及荷载效应组合

1、第第4章章高层建筑结构设计要求高层建筑结构设计要求4.1 建筑体型和结构总体布置建筑体型和结构总体布置4.2 高层建筑结构的概念设计高层建筑结构的概念设计4.3楼层最小地震剪力系数及楼层地震剪力调整楼层最小地震剪力系数及楼层地震剪力调整4.4 荷载效应组合及最不利内力荷载效应组合及最不利内力4.5 承载力验算承载力验算4.6 侧移限值侧移限值4.7 舒适度要求舒适度要求4.8 稳定和抗倾覆稳定和抗倾覆4.9 抗震结构延性要求和抗震等级抗震结构延性要求和抗震等级4.10 结构抗震性能设计结构抗震性能设计*4.11 抗连续倒塌设计基本要求抗连续倒塌设计基本要求*4.1 4.1 建筑体型和结构总体布

2、置建筑体型和结构总体布置4.1.1 4.1.1 结构总体布置原则结构总体布置原则(1)(1)满足使用要求，便于施工满足使用要求，便于施工(2)(2)控制结构高宽比控制结构高宽比H/BH/B(3)(3)选择合理的结构平面形状选择合理的结构平面形状(4)(4)在地震区，尽可能采用对抗震有利的结构布置形式在地震区，尽可能采用对抗震有利的结构布置形式(5)(5)合理设缝合理设缝（6）高层建筑的结构体系尚宜符合下列规定：高层建筑的结构体系尚宜符合下列规定： v结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位；v抗震设计时宜具有多道防线。4.1

3、.2 4.1.2 结构平面布置要求结构平面布置要求(1)(1)平面布置简单、规则、对称对抗震有利。平面布置简单、规则、对称对抗震有利。(2)(2)要使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，以减少扭转，要使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，以减少扭转，通常偏心距通常偏心距e e不宜超过垂直于外力作用线边长的不宜超过垂直于外力作用线边长的5。(3)(3)刚度要均匀对称，要注意钢筋混凝土剪力墙的位置，也要刚度要均匀对称，要注意钢筋混凝土剪力墙的位置，也要注意砖填充墙的位置。注意砖填充墙的位置。(4)(4)凸出部分的尺寸不宜太大凸出部分的尺寸不宜太大（pp9495 图图4-4、表、表4-1）。(5)(5)

4、应避免在拐角、端部等处布置楼电梯间。应避免在拐角、端部等处布置楼电梯间。4.1.3 4.1.3 结构竖向布置要求结构竖向布置要求(1)(1)结构竖向布置应注意刚度均匀而连续，无突变。结构竖向布置应注意刚度均匀而连续，无突变。(2)(2)抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。通。(3)(3)抗震设防的高层建筑，竖向体型应力求规则、均匀，避免抗震设防的高层建筑，竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收有过大的外挑和内收（pp95图图4-5） 。(4)(4)结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化( (框架

5、结构框架结构当某当某楼层侧向刚度小于上层时，不宜小于相邻上部楼层的楼层侧向刚度小于上层时，不宜小于相邻上部楼层的70，不不宜小于相邻上部三层平均值的宜小于相邻上部三层平均值的80) )。(5) A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的小于其相邻上一层受剪承载力的80，不应小于其相邻上一层，不应小于其相邻上一层受剪承载力的受剪承载力的65；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75。(6)

6、高层建筑结构宜设置地下室。高层建筑结构宜设置地下室。(7)上下层结构轴线布置或者结构形式发生变化时，要设置结构上下层结构轴线布置或者结构形式发生变化时，要设置结构转换层。转换层。v高层建筑结构的概念设计是指结构设计人员运用所掌握的理高层建筑结构的概念设计是指结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段及初步设计阶段，从宏观上、论知识和工程经验，在方案阶段及初步设计阶段，从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本、最本质也是最关键的问题：本、最本质也是最关键的问题：4.2 4.2 高层建筑结构的概念设计高层建

7、筑结构的概念设计结构方案的选定和布置；结构方案的选定和布置；荷载和作用传递路径的设置；荷载和作用传递路径的设置；关键部位和薄弱环节的判定和加强；关键部位和薄弱环节的判定和加强；结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥；结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥；承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配；承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配；结构分析理论的基本假定结构分析理论的基本假定(如楼板平面内刚度无限大时的如楼板平面内刚度无限大时的工程实现，主体结构与连接结构的可靠连接，在地震作工程实现，主体结构与连接结构的可靠连接，在地震作用下整体结构能够发挥耗散能量作用，不会因极少数薄用下整体结构能够发挥耗

8、散能量作用，不会因极少数薄弱部位提早破坏而倒塌弱部位提早破坏而倒塌)等。等。v高层建筑结构的概念设计的要点高层建筑结构的概念设计的要点:(1)结构简单、规则、均匀；结构简单、规则、均匀；v高层建筑结构的概念设计是非常重要的。高层建筑结构的概念设计是非常重要的。(2)刚柔适度、延性好；刚柔适度、延性好；(3)加强连接，整体稳定性强；加强连接，整体稳定性强；(4)轻质高强、多道设防。轻质高强、多道设防。4.2.1 4.2.1 结构简单、规则、均匀结构简单、规则、均匀v结构简单包含有三方面的要求：结构简单包含有三方面的要求：1：结构的类别划分、计算模型清楚；：结构的类别划分、计算模型清楚；2：各结构

9、构件力学功能分工，在荷载和作用下传力路径：各结构构件力学功能分工，在荷载和作用下传力路径直接、明确；直接、明确；3：结构受力、薄弱环节及抗震性能估计把握容易，精细：结构受力、薄弱环节及抗震性能估计把握容易，精细分析程序可靠。分析程序可靠。v结构规则、均匀要求含平面和立面两部分，包括刚结构规则、均匀要求含平面和立面两部分，包括刚度、承载力和传力途径三个方面。度、承载力和传力途径三个方面。1：在竖向建筑造型和结构布置上均匀，刚度、承载力和在竖向建筑造型和结构布置上均匀，刚度、承载力和传力途径均无突变，从而限制应力集中、过大变形和敏感传力途径均无突变，从而限制应力集中、过大变形和敏感薄弱部位的出现。

10、薄弱部位的出现。2：建筑平面布置须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，建筑平面布置须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，做到受力明确，传力集中，尽可能减少扭转影响。宜选择做到受力明确，传力集中，尽可能减少扭转影响。宜选择简单、规则、对称、长宽比不大、平面外伸长度小的平面简单、规则、对称、长宽比不大、平面外伸长度小的平面形式；形式；4.2.2 4.2.2 刚柔适度、延性好刚柔适度、延性好v对高层建筑结构来说，通常是地震或风等水平作用控制着结对高层建筑结构来说，通常是地震或风等水平作用控制着结构构件截面尺寸和配筋大小；构构件截面尺寸和配筋大小；v高层建筑结构的结构性能主要指其抗震抗风能力；高层建筑结构

11、的结构性能主要指其抗震抗风能力；v要求承载力足够、刚柔适度和延性好三个方面。要求承载力足够、刚柔适度和延性好三个方面。(1) 高层建筑结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度、高层建筑结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度、结构承载力和结构延性。结构承载力和结构延性。(2) 结构刚柔适度指结构刚度选择既要考虑场地特征、错开结构刚柔适度指结构刚度选择既要考虑场地特征、错开结构自振周期和地震动卓越周期，减少地震作用效应；又结构自振周期和地震动卓越周期，减少地震作用效应；又要考虑要考虑p一一效应，控制结构变形；同时更要注重结构刚度效应，控制结构变形；同时更要注重结构刚度的合理配置，以保证高层建筑结构有

12、足够的抗扭转振动的的合理配置，以保证高层建筑结构有足够的抗扭转振动的能力能力需要限制结构扭转为主的第一振型周期与平动为需要限制结构扭转为主的第一振型周期与平动为主的第一周期之比值，。主的第一周期之比值，。(3) 结构的延性是指保证结构承载力条件下的结构变形性能，结构的延性是指保证结构承载力条件下的结构变形性能，反映结构吸收地震能量后的变形能力。延性好的结构能吸反映结构吸收地震能量后的变形能力。延性好的结构能吸收较多的地震能量并能经受住较大的变形。收较多的地震能量并能经受住较大的变形。4.2.3 4.2.3 加强连接，整体稳定性强加强连接，整体稳定性强v高层建筑结构的整体稳定性，主要取决于楼盖、

13、结构节点、高层建筑结构的整体稳定性，主要取决于楼盖、结构节点、结构与基础连接的可靠性等。结构与基础连接的可靠性等。(1) 楼板是保证高层建筑结构整体性最重要的构件楼板是保证高层建筑结构整体性最重要的构件提供提供足够的平面内刚度和抗力，协同各抗侧力子结构共同工作。足够的平面内刚度和抗力，协同各抗侧力子结构共同工作。 大多数高层建筑结构计算程序都假定楼板在平面内刚度大多数高层建筑结构计算程序都假定楼板在平面内刚度无限大，因此楼盖设计应采用现浇形式，尽量避免平面狭长、无限大，因此楼盖设计应采用现浇形式，尽量避免平面狭长、跨度或外伸长度较大，平面不规则，楼盖开大洞等情况。跨度或外伸长度较大，平面不规则

14、，楼盖开大洞等情况。(2) 高层建筑应满足强节点弱构件的要求，确保在地震作用高层建筑应满足强节点弱构件的要求，确保在地震作用下，节点承载力大于相连接构件的承载力。下，节点承载力大于相连接构件的承载力。 高层建筑结构最好采取加强连接而不是分离的方法，尽高层建筑结构最好采取加强连接而不是分离的方法，尽量避免似分不分，似连不连的结构方案，防止因振动不同步量避免似分不分，似连不连的结构方案，防止因振动不同步产生震害。产生震害。(3) 基础不仅要有足够的整体性，而且与上部结构也要有可基础不仅要有足够的整体性，而且与上部结构也要有可靠的连接，同时还必须有足够的埋置深度。靠的连接，同时还必须有足够的埋置深度

15、。4.2.4 4.2.4 建筑结构的规则性建筑结构的规则性v1 1 规则结构规则结构体型体型(平面和立面平面和立面)规则；规则；结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀、结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀、无突变。无突变。l实际工程设计中，要使结构方案规则往往比较困难，有时会实际工程设计中，要使结构方案规则往往比较困难，有时会出现出现平面不规则平面不规则或或竖向不规则竖向不规则的情况。的情况。v2 2 不规则结构不规则结构混凝土房屋、钢结构房屋和钢混凝土房屋、钢结构房屋和钢-混凝土

16、混凝土混合结构房屋存在表混合结构房屋存在表4.2.4-1所列举的某项平面不规则类型或所列举的某项平面不规则类型或表表4.2.4-2所列举的某项竖向不规则类型以及类似的不规则类所列举的某项竖向不规则类型以及类似的不规则类型，应属于不规则的建筑。型，应属于不规则的建筑。l对不规则建筑，应按不规则的类型和程度，采取不同的抗震对不规则建筑，应按不规则的类型和程度，采取不同的抗震措施。措施。 v3 3 不规则程度的三种划分方法：不规则程度的三种划分方法：不规则不规则指的是超过表指的是超过表4.2.4-1和表和表4.2.4-2中不多中不多于两项的不规则指标；于两项的不规则指标；特别不规则特别不规则指具有较

17、明显的抗震薄弱部位，指具有较明显的抗震薄弱部位，可能引起不良后果者。通常有三类：可能引起不良后果者。通常有三类：其一，同时具有表其一，同时具有表4.2.4-1和表和表4.2.4-2所列六个主要不规所列六个主要不规则类型的三个或三个以上；则类型的三个或三个以上；其二，具有表其二，具有表4.2.4-3所列的一项不规则；所列的一项不规则；其三，具有表其三，具有表4.2.4-1和表和表4.2.4-2所列两个方面的基本不所列两个方面的基本不规则且其中有一项接近表规则且其中有一项接近表4.2.4-3的不规则指标。的不规则指标。严重不规则严重不规则指的是形体复杂，多项不规则指标指的是形体复杂，多项不规则指标

18、超过上限值或某一项大大超过规定值，具有现有超过上限值或某一项大大超过规定值，具有现有技术和经济条件不能克服的严重的抗震薄弱环节，技术和经济条件不能克服的严重的抗震薄弱环节，可能导致地震破坏的严重后果者。可能导致地震破坏的严重后果者。v4 4 不规则结构的设计要求不规则结构的设计要求l不规则的建筑应采用空间结构计算模型；不规则的建筑应采用空间结构计算模型；l平面不规则平面不规则而竖向规则的建筑，应计入扭转影响，而竖向规则的建筑，应计入扭转影响，或计入楼板局部变形的影响等；或计入楼板局部变形的影响等；l平面规则而平面规则而竖向不规则竖向不规则的建筑，刚度小的楼层的的建筑，刚度小的楼层的水平地震剪力

19、应乘以不小于水平地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数，提的增大系数，提高构件的承载能力；高构件的承载能力；l平面不规则且竖向不规则平面不规则且竖向不规则的建筑，应根据不规则的建筑，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低于前两类型的数量和程度，有针对性地采取不低于前两条要求的各项抗震措施。条要求的各项抗震措施。l特别不规则特别不规则的建筑，应经专门研究，采取更有效的建筑，应经专门研究，采取更有效的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震性能化的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计方法。设计方法。4.34.3楼层最小地震剪力系数及楼层地震剪力调整楼层最小地震剪力系数及楼层地震剪力调整

20、4.3.14.3.1楼层最小地震剪力系数楼层最小地震剪力系数v楼层水平地震剪力系数楼层水平地震剪力系数多遇地震时，高层建筑任一楼层多遇地震时，高层建筑任一楼层的水平地震剪力标准值与该层及以上各层重力荷载代表值之和的水平地震剪力标准值与该层及以上各层重力荷载代表值之和的比值（也称为剪重比）。的比值（也称为剪重比）。v抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：nijjEkiGV 楼层水平地震剪力系数，不应小于表楼层水平地震剪力系数，不应小于表4.3.1(pp100表表4-2)规定规定的值。的值。4.3.2 楼层地震剪力调整楼层地震剪

21、力调整u钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架剪力墙中框架剪力调整：剪力墙中框架剪力调整：(1)(1)框架内力一般要比弹性计算值大，在于：框架内力一般要比弹性计算值大，在于：v楼板在水平力作用下会有变形；楼板在水平力作用下会有变形；v在地震作用下，剪力墙会出现塑性变形而刚度降低。在地震作用下，剪力墙会出现塑性变形而刚度降低。(2)(2)框架地震层剪力调整方法框架地震层剪力调整方法(pp101)(pp101)：vVFi0.2V0的楼层，不调整。的楼层，不调整。vVFi 0.2V0的楼层，的楼层，按下两式按下两式中的较小值调整中的较小值调整Vfi。0max2 . 05 . 1VVVVFiFFi见图见图4-6

22、4-6u钢框架钢框架支撑结构的框架地震层剪力调整支撑结构的框架地震层剪力调整(pp101)(pp101)：vVFi0.25V0的楼层，不调整。的楼层，不调整。vVFi 0.25V0的楼层，的楼层，按下两按下两式中的较小值调整式中的较小值调整Vfi。0max25. 08 . 1VVVVFiFFi4.4 4.4 荷载效应组合及最不利内力荷载效应组合及最不利内力1、无地震作用组合：、无地震作用组合：4.4.1 4.4.1 荷载效应组合荷载效应组合Sd= GSGK + LQ QSQK + W WSWk L考虑结构使用年限的荷载调整系数。考虑结构使用年限的荷载调整系数。50年时取年时取1.0；100年时

23、取年时取1.12、有地震作用组合：、有地震作用组合：Sd= GSGEGE+ + EhEhS SEhkEhk+ + EvEvS SEvkEvk+ +WW WWS SWkWk注：抗震设计时，应同时考虑无地震作用组合和有地震作用注：抗震设计时，应同时考虑无地震作用组合和有地震作用组合。组合。4.4.2 4.4.2 竖向活荷载的布置竖向活荷载的布置2 2、活载布置活载布置v高层民用建筑一般满布计算内力高层民用建筑一般满布计算内力(图图4-4(d)，为了安，为了安全起见，可以把框架梁的弯矩乘以全起见，可以把框架梁的弯矩乘以1.11.2的放大系数的放大系数.v在贮藏、书库或其他有很重使用荷载在贮藏、书库或

24、其他有很重使用荷载(q4kNm2)的的结构中，应考虑最不利荷载布置结构中，应考虑最不利荷载布置(图图4-4(a)、(b)、 (c) 。1 1、恒载布置恒载布置全部作用在结构上全部作用在结构上。4.4.3 4.4.3 水平荷载的作用方向水平荷载的作用方向2 2、在结构计算中常在结构计算中常假设水平力作用于结构平面的假设水平力作用于结构平面的主轴方向主轴方向, ,且沿正且沿正( (左左) )、反、反( (右右) )两个方向两个方向。体型复杂的高层建筑，应考虑风向角的不利影响体型复杂的高层建筑，应考虑风向角的不利影响。3 3、不同结构体系不同结构体系水平荷载作用下的内力和侧移计水平荷载作用下的内力和

25、侧移计算见教材。算见教材。1 1、风荷载及水平地震作用的方向是随意的、风荷载及水平地震作用的方向是随意的、不定的。不定的。4.4.4 4.4.4 控制截面及最不利内力控制截面及最不利内力1、梁、梁(1)(1)两端支座截面两端支座截面v最大负弯矩及最大剪力；最大负弯矩及最大剪力；v在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩；在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩；v组合前应经过换算求得柱边截面的弯矩和剪力。组合前应经过换算求得柱边截面的弯矩和剪力。(2)(2)跨中截面跨中截面最大正弯矩。最大正弯矩。2、柱、柱v控制截面为上、下两个端截面控制截面为上、下两个端截面，柱子多设计成，柱子多设计成对称配筋。要考虑下

26、述四种可能组合：对称配筋。要考虑下述四种可能组合：|M|max及相应的及相应的N；Nmax及相应的及相应的M；Nmin及相应的及相应的M。|M|比较大（不是绝对最大），但比较大（不是绝对最大），但N比较小或比较小或N比较大比较大（不是绝对最小或绝对最大）。（不是绝对最小或绝对最大）。柱子还要组合最大剪力柱子还要组合最大剪力Vmax。4.4.5 4.4.5 内力调整内力调整1、竖向荷载下框架梁弯矩塑性调幅、竖向荷载下框架梁弯矩塑性调幅(pp121)(1)(1)降低支座负弯矩，以减少配筋面积。降低支座负弯矩，以减少配筋面积。 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可

27、取为0.70.8；现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.80.9； (2)(2)框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应相应增大；框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应相应增大；跨中弯矩乘以跨中弯矩乘以1.11.11.21.2增大系数；增大系数；调幅后各弯矩满足以下要求：调幅后各弯矩满足以下要求： M 00.5M 及及 0.5(M 1+M 2)+M 0M M按简支梁计算的跨中弯矩。按简支梁计算的跨中弯矩。见图见图4-54-5v由弹性静力计算得到的内力需要由弹性静力计算得到的内力需要先进行局部调整，先进行局部调整，然后进行内力组合然后进行内力组合2、水平力作用下框、水平力作用

28、下框-剪结构中框架内力调整剪结构中框架内力调整(1)(1)框架内力一般要比弹性计算值大，在于：框架内力一般要比弹性计算值大，在于：v楼板在水平力作用下会有变形；楼板在水平力作用下会有变形；v在地震作用下，剪力墙会出现塑性变形而刚度降低。在地震作用下，剪力墙会出现塑性变形而刚度降低。(2)(2)框架内力一般按下列方法调整框架内力一般按下列方法调整(pp101)：vVFi0.2V0的楼层，不调整。的楼层，不调整。vVFi 0.2V0的楼层，的楼层，按下两式按下两式中的较小值调整中的较小值调整Vfi。0max2 . 05 . 1VVVVFiFFi见图见图4-64-64.5 4.5 承载力计算承载力计

29、算(1)(1)按极限状态设计要求，构件承载力计算表达式为：按极限状态设计要求，构件承载力计算表达式为：v不考虑地震作用的组合时：不考虑地震作用的组合时：0SdRdv考虑地震作用的组合时：考虑地震作用的组合时： SdRd/ RE或：或： RESdRd(2)(2)地震作用下，构件承受反复作用力及变形，承载地震作用下，构件承受反复作用力及变形，承载力力RE要降低，用承载力抗震调整系数考虑要降低，用承载力抗震调整系数考虑(pp103表表4-3)(见表见表4-1)；(3)(3)抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。(4.5-1)(4.5-2)注：抗震设计时，应同

30、时按式注：抗震设计时，应同时按式(4.5-1)、(4.5-2)进行承载力计算。进行承载力计算。4.6 4.6 侧移限值侧移限值4.6.1 4.6.1 使用阶段层间位移限制使用阶段层间位移限制(pp103表表4-3) )(1)(1)正常使用条件下的结构水平位移，考虑风荷载和地震作正常使用条件下的结构水平位移，考虑风荷载和地震作用用( (见图见图4-1)4-1)，用弹性方法计算。，用弹性方法计算。(2)(2)以楼层层间最大位移以楼层层间最大位移与层高与层高h之比作为限制条件，即：之比作为限制条件，即：(3)(3)为什么限制结构侧向位移？为什么限制结构侧向位移？/h/h / h/ h见表见表4-24

31、-24.6.2 4.6.2 罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形限制限制(1)(1)验算范围：验算范围：v 7 79 9度设防的、楼层屈服强度系数度设防的、楼层屈服强度系数y y小于小于0.50.5的框架结构；的框架结构；v 采用隔震和消能减震技术的建筑结构；采用隔震和消能减震技术的建筑结构；v 7 79 9度时的甲类建筑和度时的甲类建筑和9 9度时的乙类建筑结构；度时的乙类建筑结构；v 房屋高度大于房屋高度大于150m的结构。的结构。(2)(2)要求要求： up p hp = / h 见表见表4-3 (pp104表表4-5)(3)(3)结构层间弹塑性变形的计算结构

32、层间弹塑性变形的计算v不超过不超过1212层且刚度无突变的框架结构、填充墙框架结构层且刚度无突变的框架结构、填充墙框架结构可以采用下述简化方法验算：可以采用下述简化方法验算：计算罕遇地震时楼层的层剪力计算罕遇地震时楼层的层剪力Ve；确定结构的薄弱层；确定结构的薄弱层；楼层屈服强度系数楼层屈服强度系数y y定义为定义为：y y=V=Vyaya/V/Ve e计算薄弱层的层间弹塑性位移：计算薄弱层的层间弹塑性位移： up =p p ue 或或 up =uy = uyp p/y yv除除上述情况以外的上述情况以外的高层建筑结构，可采用静力弹塑性或动高层建筑结构，可采用静力弹塑性或动力弹塑性分析方法计算

33、结构的层间位移，力弹塑性分析方法计算结构的层间位移，时程分析方法时程分析方法是一是一种直接动力法。种直接动力法。4.7 4.7 舒适度要求舒适度要求使用功能使用功能amaxmax(m(ms s2 2) ) 住宅、公寓住宅、公寓 0.150.15 办公、旅馆办公、旅馆 0.250.25(1)(1)高度超过高度超过150m150m的高层建筑结构应满足风振舒适度的要求。的高层建筑结构应满足风振舒适度的要求。(2)(2)顶点最大加速度顶点最大加速度amaxmax，可按，可按荷载规范荷载规范规定的规定的1010年一遇年一遇的风荷载标准值计算，或通过风洞试验确定。的风荷载标准值计算，或通过风洞试验确定。(

34、3)(3)顺风向与横风向结构顶点最大加速度顺风向与横风向结构顶点最大加速度amaxmax不应超过下表的不应超过下表的限值限值(pp118)(pp118)。过大的侧向位移会使结构产生附加内力。过大的侧向位移会使结构产生附加内力。n1、水平向风振舒适度、水平向风振舒适度钢筋混凝土结构高层钢筋混凝土结构高层使用功能使用功能amaxmax(m(ms s2 2) ) 公寓建筑公寓建筑 0.200.20 公共建筑公共建筑 0.280.28钢结构高层钢结构高层n2、楼盖舒适度、楼盖舒适度 楼盖结构应具有适宜的舒适度；楼盖结构应具有适宜的舒适度； 楼盖结构的竖向振动频率不宜小于楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3

35、Hz； 竖向振动加速度峰值不应超过下表的限值竖向振动加速度峰值不应超过下表的限值(pp119)。4.8 4.8 稳定和抗倾覆稳定和抗倾覆4.8.1 4.8.1 稳定验算稳定验算高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整体失高层建筑混凝土结构仅在竖向重力荷载作用下产生整体失稳的可能性很小。稳的可能性很小。高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应作用下，重力荷载产生的二阶效应(重力重力 p-效应效应)不致过不致过大，以致引起结构的失稳倒塌。大，以致引起结构的失稳倒塌。只考虑结构的刚度与重力荷载之比只考虑结

36、构的刚度与重力荷载之比(刚重比刚重比)对二阶效应的对二阶效应的影响。影响。高层建筑结构的稳定应满足：高层建筑结构的稳定应满足：l对剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒体结构：对剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒体结构：niidGHEJ124 . 1），nihGDnjiji21(/101l对框架结构：对框架结构：式中式中 EJd结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可按倒三结构一个主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；

37、向刚度； H房屋总高度；房屋总高度； Gi、Gj第第i、j楼层重力荷载设计值，取楼层重力荷载设计值，取1.2倍的永久荷载倍的永久荷载 标准值与标准值与1.4倍的楼面可变荷载标准值的组合值；倍的楼面可变荷载标准值的组合值； hi第第i楼层层高；楼层层高； Di第第i楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间楼层的弹性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间 位移的比值；位移的比值； n结构计算总层数。结构计算总层数。(1)(1)高层钢筋混凝土构件的稳定验算高层钢筋混凝土构件的稳定验算计算柱的承载计算柱的承载力时考虑偏心距增大系数力时考虑偏心距增大系数 ，可不再计算，可不再计算P-P- 效应。效应。(2)

38、(2)高层钢结构的稳定验算高层钢结构的稳定验算各楼层柱子平均长细比和平均轴压比满足一定要求；各楼层柱子平均长细比和平均轴压比满足一定要求；/ h满足一定要求时可不考虑满足一定要求时可不考虑P- 效应。效应。4.8.2 4.8.2 抗倾覆问题抗倾覆问题(1)(1)控制高宽比控制高宽比(2)(2)基底零应力区满足一定要求时不需要进行抗倾基底零应力区满足一定要求时不需要进行抗倾覆验算。覆验算。（3）高层建筑高度较大，基底面积较小，在水平风高层建筑高度较大，基底面积较小，在水平风荷载和水平地震作用下，必须满足：荷载和水平地震作用下，必须满足： MsM01.0式中式中 Ms稳定力矩，计算时，永久荷载取稳

39、定力矩，计算时，永久荷载取90，楼，楼 面活荷载取面活荷载取50； M0倾覆力矩，按风荷载或地震作用计算其设倾覆力矩，按风荷载或地震作用计算其设 计值。计值。4.9 4.9 抗震结构延性要求和抗震等级抗震结构延性要求和抗震等级(1)(1)延性的概念延性的概念v延性延性结构结构( (截面截面) )能维持承载能力而又具有较大的能维持承载能力而又具有较大的塑性变形的能力。塑性变形的能力。如图如图4- -2：截面开始屈服截面开始屈服My、 y、fy、 y截面破坏截面破坏Mu、 u、fu、 u v截面和构件的塑性变形能力常常用构件延性比截面和构件的塑性变形能力常常用构件延性比来衡量：来衡量：构件位移延性

40、比：构件位移延性比： f=fu / fy截面曲率延性比：截面曲率延性比： = u/ y顶点位移延性比顶点位移延性比: = u/ y4.9.1 4.9.1 延性结构的概念延性结构的概念v延性延性比越大，延性越好。比越大，延性越好。(2)(2)延性结构设计基本措施延性结构设计基本措施v钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的“塑性铰控制塑性铰控制”理论基本要点理论基本要点：允许某些截面出现塑性铰，吸收、耗散地震能量；允许某些截面出现塑性铰，吸收、耗散地震能量；控制塑性铰出现部位控制塑性铰出现部位选择合理截面形式及配筋构造；选择合理截面形式及配筋构造；塑性铰本身有较好的塑性变形能力和吸收耗散能量的能力；塑性

41、铰本身有较好的塑性变形能力和吸收耗散能量的能力；塑性铰能使结构具有较大的延性。塑性铰能使结构具有较大的延性。v实现抗震高层建筑延性的措施：实现抗震高层建筑延性的措施：合理选择结构体系合理选择结构体系；合理布置结构合理布置结构；对构件及其连接采取各种构造措施；对构件及其连接采取各种构造措施；控制施工质量。控制施工质量。( (见图见图4- -3) )4.9.2 4.9.2 抗震等级抗震等级v抗震等级抗震等级是结构是结构抗震计算抗震计算( (指内力调整指内力调整) )和和采取抗震措施采取抗震措施的依据的依据，与设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及与设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件的重

42、要性等有关。构件的重要性等有关。v抗震等级共分为特一及一、二、三、四级抗震等级共分为特一及一、二、三、四级(PP110(PP110表表4-74-7表表4-10)4-10)，其划分考虑了技术要求和经济条件及科技和经济水，其划分考虑了技术要求和经济条件及科技和经济水平的提高。平的提高。v房屋结构的建筑类别按其重要性分为甲、乙、丙三类，房屋结构的建筑类别按其重要性分为甲、乙、丙三类，其其抗震等级与设防烈度有关抗震等级与设防烈度有关。v决定抗震等级时考虑的设防烈度可以不同于计算地震作用决定抗震等级时考虑的设防烈度可以不同于计算地震作用时的设防烈度时的设防烈度, ,见表见表4-44-4。在同等的设防烈度

43、和房屋高度的情。在同等的设防烈度和房屋高度的情况下，重要性不同的构件，抗震要求可不相同。况下，重要性不同的构件，抗震要求可不相同。4.10 4.10 结构抗震性能设计（跳过）结构抗震性能设计（跳过） 4.10.1 4.10.1 概述概述v结构抗震性能设计结构抗震性能设计对不能完全符合抗震概念设计的要求对不能完全符合抗震概念设计的要求的高层建筑，的高层建筑，分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性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。能目标，并采取满足预期的抗震性能目标的措施。v结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场结构抗震性能目标

44、应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。等各项因素选定。 v结构抗震性能目标分为结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，结构抗震性四个等级，结构抗震性能分为能分为1、2、3、4、5五个水准（见表五个水准（见表4-8） ；v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。能水准相对应。 v各性能水准结构预期的震后性能状况见表各性能水准结构预期的震后性能状况见表4-9。 v对不同抗震性能水准的结构应按不同要

45、求进行设计：对不同抗震性能水准的结构应按不同要求进行设计：第第1性能水准性能水准的结构，应满足弹性设计要求。的结构，应满足弹性设计要求。l在多遇地震作用下，其承载力和变形应符合在多遇地震作用下，其承载力和变形应符合高层规程高层规程的有关规定；的有关规定；l在设防烈度地震作用下，结构构件的抗震承载力应符合在设防烈度地震作用下，结构构件的抗震承载力应符合（4.10-1）式要求：）式要求： GSGE+ EhS*Ehk+ EvS*EvkRd/ RE (4.10-1)S*Ehk水平地震作用标准值的构件内力，不考虑与抗震水平地震作用标准值的构件内力，不考虑与抗震 等级有关的增大系数；等级有关的增大系数；

46、S*Evk竖向地震作用标准值的构件内力，不考虑与抗竖向地震作用标准值的构件内力，不考虑与抗 震等级有关的增大系数；震等级有关的增大系数；4.10.2 4.10.2 抗震性能设计要求抗震性能设计要求第第2性能水准性能水准的结构，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用的结构，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下：下：l关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜符合式关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜符合式(4.10-1)的规定；的规定；l耗能构件的受剪承载力宜符合式耗能构件的受剪承载力宜符合式(4.10-1)的规定；的规定；l耗能构件的正截面承载力应符合耗能构件的正截面承载力应符合(4.10-2)式规定：

47、式规定： SGE+S*Ehk+0.4S*EvkRk (4.10-2)Rk截面承载力标准值，按材料强度标准值计算。截面承载力标准值，按材料强度标准值计算。第第3性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度地震的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下：或预估的罕遇地震作用下：l关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合式关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合式(4.10-2)的规定；的规定；l水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力尚应符合式尚应符合式(4.10-3)的规定，其受剪承载力宜符合式的规定

48、，其受剪承载力宜符合式(4.10-1)的规定；的规定； SGE+0.4S*Ehk+S*EvkRk (4.10-3)l部分耗能构件进入屈服阶段，但其受剪承载力应符合式部分耗能构件进入屈服阶段，但其受剪承载力应符合式(4.10-2)的规定。的规定。l在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应满足满足高层规程高层规程的要求。的要求。 第第4性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度或预的结构应进行弹塑性计算分析，在设防烈度或预估的罕遇地震作用下：估的罕遇地震作用下：l关键构件的抗震承载力应符合式关键构件的抗震承载力应符合式(4.1

49、0-2)的规定；的规定；l水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力尚应符合式尚应符合式(4.10-3)的规定；的规定；l部分竖向构件以及大部分耗能构件进入屈服阶段，但钢筋部分竖向构件以及大部分耗能构件进入屈服阶段，但钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式混凝土竖向构件的受剪截面应符合式(4.10-4)的规定；的规定；l钢钢-混凝土组合剪力墙的受剪截面应符合式混凝土组合剪力墙的受剪截面应符合式(4.10-5)的规定的规定l在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应在预估的罕遇地震作用下，结构薄弱部位的层间位移角应符符高层规程高层规

50、程的规定。的规定。 VGE+V*Ek0.15fckbh0 (4.10-4)(VGE+V*Ek)-(0.25fakAa+0.5fspkAsp)0.15fckbh0 (4.10-5)n VGE重力荷载代表值作用下的构件剪力；重力荷载代表值作用下的构件剪力；n V*Ek地震作用标准值的构件剪力，不需考虑与抗震地震作用标准值的构件剪力，不需考虑与抗震等级有关的增大系数；等级有关的增大系数；n fak剪力墙端部暗柱中型钢的强度标准值；剪力墙端部暗柱中型钢的强度标准值；n Aa剪力墙端部暗柱中型钢的截面面积；剪力墙端部暗柱中型钢的截面面积；n fspk剪力墙端部暗柱中钢板的强度标准值；剪力墙端部暗柱中钢板

51、的强度标准值；n Asp剪力墙端部暗柱中钢板的截面面积；剪力墙端部暗柱中钢板的截面面积；第第5性能水准性能水准的结构应进行弹塑性计算分析，在预估的罕遇地的结构应进行弹塑性计算分析，在预估的罕遇地震作用下：震作用下：l关键构件的抗震承载力宜符合式关键构件的抗震承载力宜符合式(4.10-2)的规定；的规定；l较多的竖向构件进入屈服阶段，但同一楼层的竖向构件不较多的竖向构件进入屈服阶段，但同一楼层的竖向构件不宜全部屈服；宜全部屈服；l竖向构件的受剪截面应符合式竖向构件的受剪截面应符合式(4.10-4)或或(4.10-5)的规定；的规定；l允许部分耗能构件发生比较严重的破坏；允许部分耗能构件发生比较严

52、重的破坏；l结构薄弱部位的层间位移角应符合结构薄弱部位的层间位移角应符合高层规程高层规程的规定。的规定。v 抗震概念设计是决定结构抗震性能的重要因素。多数情况下，抗震概念设计是决定结构抗震性能的重要因素。多数情况下，需要按本节要求采用抗震性能设计的工程，一般表现为不能需要按本节要求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。完全符合抗震概念设计的要求。v 结构工程师应根据本规程有关抗震概念设计的规定，与建筑结构工程师应根据本规程有关抗震概念设计的规定，与建筑师协调，改进结构方案，尽量减少结构不符合概念设计的情师协调，改进结构方案，尽量减少结构不符合概念设计的情况和程度，不

53、应采用严重不规则的结构方案。况和程度，不应采用严重不规则的结构方案。v 对于特别不规则结构，可按本节规定进行抗震性能设计，对于特别不规则结构，可按本节规定进行抗震性能设计，但需慎重选用抗震性能目标，并通过深入的分析论证。但需慎重选用抗震性能目标，并通过深入的分析论证。v结构抗震性能分析论证的重点是深入的计算分析和工程判断，结构抗震性能分析论证的重点是深入的计算分析和工程判断，找出结构有可能出现的薄弱部位，提出有针对性的抗震加强找出结构有可能出现的薄弱部位，提出有针对性的抗震加强措施，必要的试验验证，分析论证结构可达到预期的抗震性措施，必要的试验验证，分析论证结构可达到预期的抗震性能目标。能目标

54、。4.10.3 4.10.3 本节小结本节小结v结构抗震性能分析一般需要进行如下工作：结构抗震性能分析一般需要进行如下工作：分析确定结构超过本规程适用范围及不规则性的情况和分析确定结构超过本规程适用范围及不规则性的情况和程度；程度； 认定场地条件、抗震设防类别和地震动参数；认定场地条件、抗震设防类别和地震动参数； 深入的弹性和弹塑性计算分析深入的弹性和弹塑性计算分析(静力分析及时程分析静力分析及时程分析)并判并判断计算结果的合理性；断计算结果的合理性；找出结构有可能出现的薄弱部位以及需要加强的关键部找出结构有可能出现的薄弱部位以及需要加强的关键部位，提出有针对性的抗震加强措施；位，提出有针对性

55、的抗震加强措施；必要时还需进行构件、节点或整体模型的抗震试验，补必要时还需进行构件、节点或整体模型的抗震试验，补充提供论证依据；充提供论证依据； 论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。4.11 4.11 抗连续倒塌设计基本要求（跳过）抗连续倒塌设计基本要求（跳过） v 结构的连续倒塌是由于偶然事件造成的局部破坏的扩展和蔓结构的连续倒塌是由于偶然事件造成的局部破坏的扩展和蔓延而导致整个结构或其大部分倒塌延而导致整个结构或其大部分倒塌(图图4-7)。v 由于结构的连续倒塌将导致大规模的破坏，造成大量的人身由于结构的连续倒塌将导致大规模的破坏，造成大量的

56、人身伤亡和财产损失，所以有些国家的设计规范增加了防止连续伤亡和财产损失，所以有些国家的设计规范增加了防止连续倒塌的规定。倒塌的规定。v 我国规范考虑到计算这种极限状态还缺乏必需的统计资料和我国规范考虑到计算这种极限状态还缺乏必需的统计资料和实践经验，因此未作为一个独立的极限状态提出。仅修订实践经验，因此未作为一个独立的极限状态提出。仅修订2010版版规范时，在承载能力极限状态中补充了防止连续倒塌规范时，在承载能力极限状态中补充了防止连续倒塌的设计原则。的设计原则。4.11.1 4.11.1 基本规定基本规定v 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安全等级为一级的高层建筑结构应满

57、足抗连续倒塌概念设计要求；要求；v 安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计抗连续倒塌设计4.11.2 4.11.2 抗连续倒塌概念设计的规定抗连续倒塌概念设计的规定 v1 应采取必要的结构连接措施，增强结构的整体性。不允许应采取必要的结构连接措施，增强结构的整体性。不允许采用摩擦连接传递重力荷载采用摩擦连接传递重力荷载v2 主体结构宜采用多跨规则的超静定结构。主体结构宜采用多跨规则的超静定结构。 v3 结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、结构构件应具有适宜的延性，避免剪切破坏、压溃破坏、锚固破坏、节点

58、先于构件破坏。锚固破坏、节点先于构件破坏。v4 结构构件应具有一定的反向承载能力。结构构件应具有一定的反向承载能力。v5 周边及边跨框架的柱距不宜过大。周边及边跨框架的柱距不宜过大。v6 转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径。转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径。v7 钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底钢筋在支座处宜钢筋混凝土结构梁柱宜刚接，梁板顶、底钢筋在支座处宜按受拉要求连续贯通。按受拉要求连续贯通。v8 钢结构框架梁柱宜刚接。钢结构框架梁柱宜刚接。v 独立基础之间宜采用拉梁连接。独立基础之间宜采用拉梁连接。v1 逐个分别拆除结构周边柱、底层内部柱以及转换桁架腹杆逐个分别拆除结构周边

59、柱、底层内部柱以及转换桁架腹杆等重要构件。等重要构件。v2 可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变形。可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变形。4.11.3 4.11.3 抗连续倒塌的拆除构件方法规定：抗连续倒塌的拆除构件方法规定：v3 剩余结构构件承载力应符合下式要求：剩余结构构件承载力应符合下式要求： Rd Sd (4.11-1)式中：式中：Rd剩余结构构件承载力设计值。计算时，混凝土强度剩余结构构件承载力设计值。计算时，混凝土强度 可取标准值；钢材强度，正截面承载力验算时，可可取标准值；钢材强度，正截面承载力验算时，可 取标准值的取标准值的1.25倍，受剪承载力验算时可取标准值。倍，受剪承载力验算时可取标准值。 效应折减系数。对中部水平构件取效应折减系数。对中部水平构件取0.67；对其它构；对其它构 件取件取1.0 Sd剩余结构构件效应设计值。按剩余结构构件效应设计值。按(4.11-2)式计算。式计算。v 4 剩余结构构件效应设计值按下式计算：剩余结构构件效应设计值按下式计算： Sd= d(SGK+QiSQ