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高层建筑结构概念设计(广东省注册工程师培训讲座) 华南理工大学土木工程系教授、博导 华南理工大学建筑设计研究院一级注册结构工程师 英联邦结构工程师学会会员、特许注册结构工程师 香港工程师学会会员 结构工程是这样一种艺术: 使用材料 这些材料属性只能估算 建立真实的结构 这些真实的结构只能近似分析 来承受外力 这些外力不能准确得知 以满足我们对公众安全职责的要求 1. 荷载 竖向荷载 美国规范规定混凝土容重取24kN/m3，而常用的计算软件没有考虑扣除梁板重叠、竖向构件和水平构件重叠引起的重复荷载，故为了考虑剪力墙结构的墙面装修荷载而取混凝土容重为27kN/m3是不合理的。 水平荷载 风荷载： 10年一遇基本风压：舒适度验算 50年一遇基本风压：刚度验算 100年一遇基本风压：强度验算 地震作用： 小震(重现期50年)：弹性 中震(重现期475年)：基本弹性 大震(重现期2475年)：弹塑性 2. 结构设计的荷载组合与荷载效应组合 3. 结构稳定、倾覆与基础埋深 4. 结构抗扭 5. 框筒与筒中筒结构 剪力滞后现象: 6. 结构抗弯刚度与抗扭刚度的关系 结构的抗弯刚度和与抗扭刚度应相匹配，基本原则是结构振型为平平扭。若抗弯刚度太大，抗扭刚度相对较弱，可能产生第一振型就是扭转，扭转第一周期与平动周期之比以及平面最大位移与平均位移不能满足规范要求，这时可采用以下两个方法： 1）增加抗扭刚度，有时很困难 最好采用：在不增加竖向构件的前提下，增加连梁的作用 2）在层间位移有富余的情况下，可减小抗弯刚度 7.《高规》建议的高层建筑结构分析模型 空间协同 空间杆系 空间杆—薄壁杆 空间杆—墙板元 有限元 8. 梁板结构、宽扁梁结构和  无梁楼盖的传力路径 9. 对规范要求钢筋混凝土框架 结构“大震不倒”的思考 10. 中国高规的发展 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定(JGJ3-79) 1979 高层建筑结构设计建议(体选择与构造措施) 上海科学技术出版社，1984 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定(JGJ3-91) 中国建筑工业出版社， 1991 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002) 中国建筑工业出版社， 2002 11. 结构竖向规则性 12. 超高层建筑的风洞试验 地形地貌模型试验 高频动态天平刚体模型测力风洞试验 刚体模型测压风洞试验 气弹全模型风致振动响应风洞试验 广州西塔效果图(432m): 13. 结构计算均假设结构处于 弹性状态，实际结构是处于  弹塑性状态 14. 强柱弱梁、强剪弱弯、强墙弱连梁 15. 美国规范要求无粘结预应力 结构中，非预应力筋必须能 抵抗100﹪恒载及25﹪活载 16. 带地下室的结构计算假设嵌  固在±0.000时，±0.000应 设计成强梁弱柱 17. 带地下室的结构计算假设嵌固 在±0.000时，结构刚度大为 增大，计算出的结构刚度偏大， 位移偏小，地震作用偏大 18. 无地下室的结构，计算模型 为首层嵌固，这是有条件 的，应设计成强梁弱柱。 19. 性能的设计方法：强度 + 延性 20. 弹性与弹塑性时程分析的选波及其概率性定义 1)现行规范的弹性反应谱的来由 ——体现了概率的统计意义 2)弹塑性反应谱 ——可变参数多，无法用 单一谱反应 3)用大量的涵盖各种情况的地震波进行弹塑性时程分析，符合概率统计的思想，是“ 可 靠”的，是解决问题的一个正确方法。 4)如何选波，如何进行概率统计是下一步需要解决的问题。 21. 振动台试验介绍 1)地震实测数据和振动台试验数据 是检验弹塑性分析软件的重要标准。 2)振动台试验的模型设计及其重力相似比。 3)存在的几点问题：附加重量的滑动阻尼、台面加速度与电脑输入加速度的差异等 4)振动台试验实例 a、华标三期 b、日本阪神地震之一 之二 c、框架结构与剪力墙结构 d、美国PEER振动台试验 5)从振动台试验及弹塑性分析得到的启示： 3～20层的较为刚性的结构是比较敏感的，高柔结构、超高层结构反应不敏感。 22. 重要结构的抗震加固方法 1)强度+构