第3章高层建筑结构荷载作用与结构设计原则报告.ppt

刚度中心 抗侧力结构的某层层间在 x方向和 y 方向分别有相对侧移δx和δy 时，则在x方向的第 j 榀抗侧力结构中产生抗力Vxj ，在y 方第 k 榀抗侧力结构中产生抗力Vyk 。通常把结构平移时的合力作用线∑Vxj，∑Vyk的交点称为结构的刚度中心（任选xoy 坐标系） 框架结构 剪力墙结构 框剪结构 刚度中心 可以看成是不考虑扭转时各抗侧力结构单元层剪力的合力中心。 偏心距 质心（或风力合力作用线）和刚度中心之间的距离e0x 和e0y ，即为计算偏心距。 高层建筑结构抗震设计时，要考虑偶然偏心的影响， 将偏心距增大，得到设计偏心距。 Lx、Ly是与力作用方向垂直的建筑总长 考虑扭转作用的剪力修正 δ 平移与扭转叠加的层间位移： 与y轴平行的第i片结构沿y方向层间位移： 与x轴平行的第k片结构沿x方向层间位移： 由抗侧刚度定义可知： 由∑y＝0可知： 由∑M＝0可知： 整理后可得： 抗扭刚度 y方向作用偏心层剪力Vy ，y方向i片及x方向k片结构的剪力为： 同理，x方向在偏心层剪力作用下， x方向k片及y方向i片结构的剪力： 可将控制内力简写： 剪力修正系数 剪力修正系数 1 . 地震波从震源经过基岩传播到建筑场地后，地表土相当于一个放大器和一个滤波器，它一方面把基岩的加速度放大，对建筑物产生的震害越大；另一方面，由各种不同频率组成的地震波通过表土时，与场地土自振周期一致的成分得到放大，不一致的成分衰减，表土起了滤波器的作用，使地震波的主频率与场地卓越周期的频率一致，这样，当建筑物的自振周期与场地卓越周期一致或接近时，由于共振而使震害更加严重 。 2 . 地震所产生的地面运动有很大的随机性。 3.7 抗震设计的一般原则 (1)构件的抗震性能 构件破坏时的变形△v与屈服时的变形△y的比值称为延性μ： (2)结构整体的抗震性能 结构整体的抗震性能取决于如下因素： ①各构件的强度和变形性能； ②构件之间的连接构造； ③结构的稳定性； ④结构的整体性及空间工作能力； ⑤能有多道抗震设防系统； ⑥非主要构件的抗震能力。 钢筋混凝土结构的截面大、刚性大、延性较小，比 较适宜于采用刚性结构以提高抗震能力；钢结构与 之相反，比较适合于做成柔性结构。 （1）地震区不宜采用框架结构，应优先考虑设有部分剪力墙的框架- 剪力墙结构。 （2） 应当注意防震缝的设计。 （3）平面形状或刚度不对称，使建筑物产生显著的扭转，震害严重。 （4）凸出屋面的塔楼受鞭梢效应的影响，破坏相当严重。 （5） 楼、电梯间破坏一般都比较严重。 （6）高层部分与低层部分之间连接构造不合理造成严重震害。 （7）框架柱截面尺寸太小，箍筋不充分，柱的延性与抗剪能力不足而产生脆性的剪切破坏或柱头压碎。 （8）由于沿竖向楼层质量和刚度变化太大，使楼层变形过于集中而产生破坏。 1 . 抗震设计的基本要求 （1）选择有利的场地，避开不利场地，采取措施保证地基的稳定性； （2）选择合理的结构体系； （3）平面布置力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和收进；避免楼、电梯间偏置，尽量减少扭转的影响； （4）尽量避免建筑物竖向体型复杂、外挑内收变化过多，力求刚度均匀，不要刚度突变，避免产生变形集中； （5）结构布置要受力明确，传力途径直接简单； （6）加强结构空间整体性，增加超静定次数，组织多道设防； （7）保证构件的延性，避免脆性破坏(如锚固破坏、剪切破坏等)，也要采取措施防止结构在地震中失稳和倾覆； （8）尽量减轻结构自重，减少地基土压力，降低地震作用； （9）保证足够的刚度，满足高层建筑结构允许位移值的要求； （10） 调整平面形状与尺寸，采取构造措施和留临时性施工缝(后浇带)的方法，尽量不设防震缝，少设防震缝。 * * * * * ⑵ 由地震影响系数曲线，我们可以看到曲线可以分为四段：上升段AB、平台段BC、下降段CD和DE，这四段分别有不同的物理意义。 地震影响系数曲线 （1）起始点A是绝对刚性的点，既0.45αmax=a0/g,从点A开始到点B的整个上升段，结构的自振周期在0－0.1s内变化，随结构自振周期的变大，地震作用增大，如果结构的自振周期在此范围内，当地震作用下房屋发生震坏时，结构的刚度减小， 自振周期变大，地震作用也要增大，将会加剧结构的震坏，故结构的自振周期不应设计在此范围内。 2）BC平台段为共振区，B点开始影响系数达到最大