高层建筑结构设计水平地震作用
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建筑技术开发Building Technology Development 建筑设计Architectural Design 第48卷第5期2021年3月(1 )髙度不超过40 m 且以剪切变形为主并且质点和刚度沿高度分布均匀的结构(2)近似于单质点体系的结构(1 >不满足底部剪力法适用条件(2)高层建筑(3)质M 和刚度不对称不均匀的结构、超过 100 m 的髙层应采用考虑扭转耦联振动影响的方法(CQC )(4) _度大于24m 的楼盖、跨度大于12 m 的转换与连抹结构、悬挑长度大于5 m 的悬挑结构,竖向地震作用效应标准值| (丨)特别不规则的结构(2)甲类建筑(3 ) 7-9度时,髙规所列高度的乙丙类建筑 | (4)不满足高规所列高度的竖向不规则结构)(8 )平面投影尺度很大的空间结构(跨度大于120m 或长度大于300m 或悬臂大于40m ),7度III 和IV 类场地和8、9度时,用此法计算i f f B 级高度高层、混合结构和复杂高层建筑竖向)[静力法1—取结构或构件重力的一定百分数作为竖向地震作用地震作用计算方法J 1反应谱法按阵型分解反应谱法计算竖向地震作用f 百分数法规定结构或构件所受到的竖向地震作用为水平地震作用的某一百分数图1地震作用计算方法2.4 反应谱不同振型分解法采用的是考虑了震动强度与平均频谱特性的 设计谱,时程分析法全面反映了地震动强度、谱特征与持续时间三要素。
|(5) B 级高度的高层、混合结构和复杂高层建筑||(6)结构顶层取消部分墙.柱形成的空旷房间时1(7 >跨度大于24m 的楼盖,跨度大于12tn 的转换与连体结构.悬桃长度大于5m 的悬挑结构,竖向地震作用效应标准值高层建筑地震作用计算方法包括底部剪力法、振型分解 反应谱法(以下简称反应谱法)、时程分析法(以下简称时程 法)、弹塑性静力或动力分析法、静力法及百分数法。
其中底部剪力法和反应谱法是基本方法,时程分析法则是高层建筑 地震作用计算中有效的补充计算方法。
第四节水平地震作用计算重力荷载代表值计算本设计建筑高度为23.95m,以剪切表形为主,且质量和高度均匀分布,故可采用底部剪力法计算水平地震作用。
首先需要计算重力荷载代表值。
屋面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构件自重取楼面上、下各半层高度范围内(屋面处取顶层1/2)的结构和构件自重。
计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构件自重和各可变荷载组合值之和。
设计时顶层重力荷载代表值包括:屋面恒载,纵、横梁自重,半层柱自重,女儿墙自重,半层墙体自重。
其他层重力荷载代表值包括:楼面恒载,50%楼面均布活荷载,纵、横梁自重,楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重。
一、楼层总量取6轴框架左侧3000mm宽度和右侧3000mm宽度的楼层的重量进行近似计算第9标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm线荷载:25×0.3×(0.6-0.12)+0.04×(0.6-0.12)×17=3.93KN/m=3.93×(4+3)=27.51 KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm线荷载:25×0.25×(0.5-0.12)+0.04×(0.5-0.12)×17=2.63KN/m=2.63×3×4 =31.56 KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm线荷载:25×0.2 ×(0.45-0.12)+0.04×(0.45-0.12)×17=1.87KN/m =1.87×6 =11.22 KNG3(4)截面尺寸:b×h=300mm×650mm线荷载:25×0.3 ×(0.65-0.12)+0.04×(0.65-0.12)×17=4.34KN/m =4.34×8 =34.72 KNG42.柱重量= (6.01×3)×(1.8/2-0.12)=27.18KNG53.板重量G=5.0×14×3 =210KN64.墙重量=6.3×(2×3+6)+3×2+5.1×1.15/2×8+5.1×0.6×4+5.1×G71.3/2×3=120.95KN5.活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求屋面板的活载组合值系数为0,故:=0G8则第9层楼面的重力荷载代表值为:G=27.51+31.56+11.22+34.72+27.18+210+120.95=508.14 KN 7第8标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm线荷载:25×0.3×(0.6-0.12)+0.04×(0.6-0.12)×17=3.93KN/m=3.93×8=31.44 KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm线荷载:25×0.25×(0.5-0.12)+0.04×(0.5-0.12)×17=2.63KN/m=2.63×(3×5+6+4)=65.75 KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm线荷载:25×0.2 ×(0.45-0.12)+0.04×(0.45-0.12)×17=1.87KN/m G=1.87×(3×5) =28.05 KN32.柱重量G= (6.01×3)×(2.0/2+1.8/2-0.12)+6.01×(1-0.12)=69.38KN43.板重量=5.0×3×(6+1.5+14)=322.5KNG54.墙重量G= (3+12)×5.1/2+(3+14)×6.1/2+3×10.5/2+3×1.1/2=107.5KN65. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求屋面板的活载组合值系数为0 ,故:= 0G7则第8层楼面的重力荷载代表值为:G=31.44+65.75+28.05+151.2+322.5+107.5 =624.62KN8第7标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mmG=4.2×8=33.6KN1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×4+6+4)=62.92KN2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×2+6) =24.72KNG32.柱重量G= 6.01×1×4+(8.35×2+13.25×2)×(3.6/2-0.1)=116.64KN43.板重量=3.4×(3×14)+3.6×(3×4)=220KNG54.墙重量=(3+18)×6.1/2+3×3/2+3×10.5/2+3×1.1×0.5+3×G6(4.5+9.7+10.5+10.5+6.1) ×0.5+10×12.2/2+6.5×10.3×0.5+5×12.4×0.5+6×9.7×0.5+2.5×10.4×0.5=315.48KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:G=〔2.0×(3.0×14)+ 2.5×(3×4)〕×0.5=32KN7则第7层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+62.92+24.72+116.64+220+315.48+32=805.36 KN7第6标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm=4.2×8=33.6KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×7+6+4)=88.66KN2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×3) =64.89KNG3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mm=1.21×1 =1.21KNG42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+3.6/2-0.1)=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×14+3×8+0.5×6)+3×(3×4)+3.4×2.5×3.5=314.15KN64.墙重量=3×(10.5+10.5+6.1)+12.2×10+9.7×6+12.4×2.5×2+9.7×3G7×0.5+10.4×2.5×0.5+3×(2+6.3) ×0.5+10.3×6.5×0.5+8.1×1+11.8×6×0.5+3×4.5×0.5+3×8.5×0.5+5.5×6×0.5+10.5×6×0.5+10.8×3×0.5=524.18KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:=〔2.0×(3×4+2.5×3.5+3×14)+2.5×(3×11.5+0.5×6)〕×0.5=109.63KN G8则第6层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+88.66+64.89+1.21+151.2+314.15+524.18+109.63=1287.5KN 6第5标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm=4.2×8=33.6KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×7+6+4)=88.66KN2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) =59.74KNG3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mmG=1.21×1 =1.21KN42.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+3.6/2-0.1)=151.2KN53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量G=5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.17×1+12.2×10+11.8×6+9.7×6=544.6KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:G=〔2.0×(3×19.5+2.5×3.5 )+2.5×(3×8+0.5×6)〕×0.5=101KN10则第5层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+88.66+59.74+1.21+151.2+325.85+544.6+101=1305.86KN 5第4标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm=4.2×8=33.6KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)=88.66KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mmG=2.06×(3×6+6+2.5×2) =59.74KN3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mm=1.21×1 =1.21KNG42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+3.6/2-0.1)=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量=(5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2 G7×10+11.8×6+9.7×6) ×0.5+(5.5×6+10.5×12+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2×4+11.8×6+9.7×6+12.4×6) ×0.5=491.8KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:G=〔2.0×(3×19.5+2.5×3.5 )+2.5×(3×8+0.5×6)〕×0.5=101KN 10则第4层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+88.66+59.74+1.21+151.2+325.85+491.8+101=1253.06KN 4第3标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm=4.2×8=33.6KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm=2.86×(3×6+6+4)=80.08KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) =59.74KNG3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mmG=1.21×1 =1.21KN4(5)截面尺寸:b×h=250mm×550mm=3.44×3 =10.32KNG52.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+3.6/2-0.1)=151.2KN63.板重量=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85KNG74.墙重量=(5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2 G8×10+11.8×6+9.7×6) ×0.5+(5.5×6+10.5×12+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2×4+11.8×6+9.7×6+12.4×6) ×0.5=491.8KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:=〔2.0×(3×19.5+2.5×3.5 )+2.5×(3×8+0.5×6)〕×0.5=101KN G9则第1层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+80.08+59.74+1.21+10.32+151.2+325.85+491.8+101=1254.8KN 3第2标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mmG=4.2×8=33.6KN1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)=88.66KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) =59.74KNG3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mmG=1.21×1 =1.21KN42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+3.6/2-0.1)=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量=5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1G7×1+12.2×10+11.8×6+9.7×6=544.6KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:=〔2.0×(3×19.5+2.5×3.5 )+2.5×(3×8+0.5×6)〕×0.5=101KNG8则第2层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+88.66+59.74+1.21+151.2+325.85+544.6+101=1305.86KN 2第1标准层:1.梁重量⑴截面尺寸:b×h=300mm×600mm=4.2×8=33.6KNG1⑵截面尺寸:b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)=88.66KNG2(3)截面尺寸:b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) =59.74KNG3(4)截面尺寸:b×h=200mm×300mm=1.21×1 =1.21KNG42.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×(3.6/2+5.2 -0.1)=298.08KN53.板重量=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85KG64.墙重量=(5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1G7×1+12.2×13+11.8×6+9.7×6)×0.5+(7.9×6+14.5×10+12.9×6+6.8×3+14.7×2.5×2+12.8×2.5+8.6×3+12.1×6+14.1×6+10×1)×0.5=584.95KN5. 活载:根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5,故:=〔2.0×(3×19.5+2.5×3.5 )+2.5×(3×8+0.5×6)〕×0.5=101KNG8则第1层楼面的重力荷载代表值为:G=33.6+88.66+59.74+1.21+185.76+325.85+584.95+101=1493.09KN 1二、荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括:屋面恒载,纵、横梁自重,半层柱自重,半层墙体自重。
高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件一、规范条文抗规5.1.1条规定:质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
抗规5.2.3条规定:规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数。
一般情况下,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用;当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用。
5.2.3条文说明中提到:对于平面规则的建筑结构,国外的多数抗震设计规范也考虑由于施工、使用等原因所产生的偶然偏心引起的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量的影响。
本次修订要求,规则结构不考虑扭转耦联计算时,应采用增大边榀结构地震内力的简化处理方法。
高规JGJ3-2002第3.3.2条(强制性条文)规定,质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响。
高规JGJ3-2002第3.3.3条规定,计算单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第 4.6.3按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h 之注:楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形。
抗震设计时,本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
5 地震作用和结构抗震验算5.1 一般规定5.1.1各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定:1一般情况下,应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
2有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其它情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
48、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用5平面投影尺度很大的空间结构,应视结构形式和支承条件,分别按单点一致、多点、多向或多向多点输入计算地震作用。
注:8、9度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向地震作用。
【说明】本次修订,拟明确大跨空间结构地震作用的计算要求。
1、平面投影尺度很大的空间结构指,跨度大于120m、或长度大于300m、或悬臂大于40m的结构。
2、关于结构形式和支承条件(1)周边支承空间结构,如:网架、单、双层网壳、索穹顶、弦支穹顶屋盖和下部圈梁-框架结构,当下部支承结构为一个整体、且与上部空间结构侧向刚度比大于等于2时,应允许采用三向(水平两向加竖向)单点一致输入计算地震作用;当下部支承结构由结构缝分开、且每个独立的支承结构单元与上部空间结构侧向刚度比小于2时,应采用三向多点输入计算地震作用;(2)两线边支承空间结构,如:拱,拱桁架;门式刚架,门式桁架;圆柱面网壳等结构,当支承于独立基础时,应采用三向多点输入计算地震作用。
(3)长悬臂空间结构,应视其支承结构特点,采用多向单点一致输入、或多向多点输入计算地震作用。
3、关于单点一致输入仅对基础底部输入一致的加速度反应谱或加速度时程进行结构计算。
4、关于多向输入沿空间结构基础底部,三向同时输入,其地震动参数(加速度峰值或反应谱峰值)比例取:水平主向:水平次向:竖向= 1.00:0.85:0.65。
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汇总了较为宏观的与总体建筑方案、结构布置以及与结构控制有关的概念设计的重要内容,并针对性地将震害原因与相关概念设计联系起来。
本文工作为多高层建筑结构设计中进一步提高对概念设计清晰的认识,并减少引起震害的因素等方面提供了一定的参考价值。
关键词:震害情况;原因分类;概念设计;联系中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号:作者简介:周森(1986~),河南南阳人,从事于岩土工程地下结构设计方法与风险评估的研究。
E-mail:beihai_1986@Conceptual design in high-rise building structure from the perspective of seismic damageZhou Sen(College of Civil Engineering & Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract:The earthquakes which had happened since the 1920s imposing major damage on high-rise building structure were collected and the characteristics of the seismic damage were classified.The conceptual design concerning with building program,arrangement of structures and components was presented in details in correspondance with the factors of seismic damage.The contents of study may provide a reference for those who are engaged in structual design.Key words:seismic damage;classified reasons;conceptualdesign;correspondance0 引言地震是一种自然现象,世界上的地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带和海岭地震带等三大地震带。