高層混凝土設(shè)計第一講

1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2020.05.27結(jié)構(gòu)設(shè)計概述高層建筑混凝土概述剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計概述特點任務(wù)重：建模+繪圖時間緊：提資較晚+出圖最早（基礎(chǔ)先出）責(zé)任大：終身制要求高：伴隨土建施工過程、設(shè)計變更多、現(xiàn)場問題、圖紙問題繁復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計概述流程建筑提資概念設(shè)計建模計算結(jié)果分析施工圖繪制在收到建筑提資后，確定結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人編寫結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)統(tǒng)一措施。結(jié)構(gòu)設(shè)計概述設(shè)計準(zhǔn)備1）規(guī)范規(guī)程建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2012）建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010(2016)） 簡稱抗規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010(2015)）高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JG

2、J3-2010) 簡稱高規(guī)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2011）.2）結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)統(tǒng)一措施設(shè)計依據(jù)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；建筑物主要部位的使用荷載及風(fēng)荷載；結(jié)構(gòu)體系及抗震設(shè)防；計算軟件及輸入?yún)?shù)；主要結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的控制項目及指標(biāo)；主要結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件規(guī)格結(jié)構(gòu)設(shè)計概述設(shè)計準(zhǔn)備3）當(dāng)?shù)氐囊?guī)定性文件地勘報告地震安評報告其他如裂縫控制、質(zhì)量通病防治手冊等等二.高層建筑混凝土概述定義高規(guī)定義坡屋面二.高層建筑混凝土概述定義民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50352-2019） 建筑設(shè)計防火規(guī)范GB 500162014（2018年版）二.高層建筑混凝土概述結(jié)構(gòu)高度適用高度：高規(guī)3.3.1樓蓋體系：高規(guī)3.6

3、.1、3.6.2（50m）層間位移角：高規(guī)3.7.3（150m）彈塑性變形驗算：高規(guī)3.7.4（150m）風(fēng)振舒適度要求：高規(guī)3.7.6（150m）抗震等級高度劃分：高規(guī)3.9.3風(fēng)敏感性：高規(guī)4.2.2（60m）風(fēng)洞試驗：高規(guī)4.2.7（200m）地震作用計算方法：高規(guī)4.3.4（100m）考慮施工過程的影響：高規(guī)5.1.9（150m）荷載組合：高規(guī)5.6.4（60m）二.高層建筑混凝土概述結(jié)構(gòu)體系高層建筑最常用的：框架、剪力墻、框剪住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)展改革委發(fā)布關(guān)于進一步加強城市與建筑風(fēng)貌管理的通知（2020年04月27日）二.高層建筑混凝土概述特點1）水平作用（地震作用、風(fēng)荷載）為

4、關(guān)鍵作用豎向荷載在結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生的總重與總高度（總層數(shù)）成正比；均布水平作用在結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生的傾復(fù)彎矩與樓層總高度 （總層數(shù)）的平方成正比；倒三角形水平作用在結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生的傾復(fù)彎矩與樓層總高度 （總層數(shù)）的三次方成正比；結(jié)構(gòu)頂部位移與樓層總高度 （總層數(shù)）的四次方成正比。二.高層建筑混凝土概述特點2）增大豎向構(gòu)件側(cè)向剛度是改善結(jié)構(gòu)受力性能的重要措施3）抗震設(shè)計下對結(jié)構(gòu)的延性有更嚴(yán)格要求三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)布置樓板承受豎向荷載，傳遞水平荷載；梁承受由梁、板傳來的豎向荷載、自重；承受和傳遞水平荷載；剪力墻承受由梁板傳來的豎向荷載和水平作用、自重。豎向荷載的傳遞路徑： 樓面荷載樓板梁剪力墻基礎(chǔ)地基

5、。 剪力墻應(yīng)雙向布置，均勻?qū)ΨQ地布置在建筑物的周邊、樓電梯間三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點（經(jīng)典力學(xué)）1）計算基本假定平面結(jié)構(gòu)假設(shè)一片剪力墻在其自身平面外的剛度為零。任何一個建筑物都是空間結(jié)構(gòu)，都應(yīng)該能承受來自不同方向的力的作用，因此每個構(gòu)件都與不在同一平面內(nèi)的其它構(gòu)件相聯(lián)系，形成三維傳力體系。但是，經(jīng)常將結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)分析，平面結(jié)構(gòu)是一種簡化假定，假定結(jié)構(gòu)只能在它自身平面內(nèi)具有有限剛度樓板平面內(nèi)無限剛性假設(shè)大多數(shù)情況下，都可假定樓板在其自身平面內(nèi)無限剛性(不變形)，在平面外則剛度為零。根據(jù)這個假定，樓板經(jīng)常作為若干個平面結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，使這些平面結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下同一樓層處的側(cè)移都

6、相等(無扭轉(zhuǎn)時)，或側(cè)移分布成直線關(guān)系(有扭轉(zhuǎn)時) 。樓板的這種作用稱為“水平位移協(xié)調(diào)“注意：這些平面結(jié)構(gòu)的豎向變形獨立，互不相關(guān)。三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點2）剪力墻受力性能的兩個主要指標(biāo)整體性系數(shù)a衡量連梁與剪力墻墻肢相對強弱的系數(shù)，它用連梁總的轉(zhuǎn)角剛度和剪力墻墻肢總線剛度比值來表達。整體性系數(shù)大時，連梁剛度相對大，對墻肢約束也大、整體性強。 整體性系數(shù)小時，連梁剛度相對小，對墻肢約束也小、整體性差。(連梁)(墻肢1)(墻肢2)三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點2）剪力墻受力性能的兩個主要指標(biāo)肢強系數(shù)式中， 為組合截面慣性矩， ， 為各墻肢截面慣性矩之和洞口寬度大，墻肢越弱，肢強系

7、數(shù)大；洞口寬度小，墻肢越強，肢強系數(shù)小。在水平力作用下，大多數(shù)樓層墻肢是否出現(xiàn)反彎點是剪力墻與框架的判別標(biāo)準(zhǔn)。判別方法為肢強系數(shù)小于某一限值時，為剪力墻；大于時為壁式框架或框架三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點3）近似計算方法1、根據(jù)動力計算模型得到每層的外力2、各片墻承受的外力按剛度分配3、按計算假定的結(jié)果分片計算各墻的內(nèi)力。各片墻剪力之和就是層間剪力上部全部側(cè)向外力之和。計算內(nèi)容包括：各墻肢的彎矩、剪力和軸力。整截面墻和整體小開口墻材料力學(xué)方法聯(lián)肢墻(雙肢墻)連續(xù)化方法壁式框架帶剛域D值法三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點4）內(nèi)力變形特征整截面墻和整體小開口墻整體小開口墻接近于整截面剪力墻

8、，墻肢洞口高度方向沒有反彎點出現(xiàn)；截面受力后基本上保持為平面，正應(yīng)力大體按直線分布，各墻肢中僅有少量的局部彎矩。彎曲型變形三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點4）內(nèi)力變形特征聯(lián)肢剪力墻整體性系數(shù)越大，墻的剛度越大，側(cè)移越小。剪力最大的連梁不在最底層，隨整體性系數(shù)加大，連梁剪力增大，最大剪力的連梁下移；墻肢軸力隨整體性系數(shù)增大而增大；墻肢的彎矩隨整體性系數(shù)增大而減小。彎曲型變形為主。三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點4）內(nèi)力變形特征雙肢剪力墻內(nèi)力任意截面彎矩M由墻肢局部彎矩(M1+M2)和整體彎矩Nx2c兩部分組成,整體性系數(shù)越大，墻肢洞口小，整體性越好，局部彎矩所占比重越小，整體彎矩越大。N的大

9、小與其上各層連梁剪力之和相同，剪力墻整體性越好，連梁中剪力越大，N值越大。任一截面整體彎矩大小Nx2c與其上各層連梁約束彎矩之和相同，所以整體彎曲是由連梁提供的。三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點4）內(nèi)力變形特征多肢剪力墻內(nèi)力剪力墻肢中應(yīng)力(C)是由局部彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力(e)和整體彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力(d)兩部分組成三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理受力分析要點4）內(nèi)力變形特征大開口剪力墻（壁式框架）當(dāng)剪力墻的洞口尺寸很大且連系梁的線剛度接近墻肢的線剛度時，墻肢的彎矩圖除在連系梁處有突變外，幾乎所有的連系梁之間的墻肢都有反彎點出現(xiàn),節(jié)點剛度大，連梁剪切變形不容忽視。剪切型變形。三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理截面設(shè)計與構(gòu)造要求為了實現(xiàn)延性剪力墻，剪力墻的抗震設(shè)計應(yīng)符合下述原則：強墻弱梁強剪弱彎限制墻肢的軸壓比墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件加強重點部位設(shè)置底部加強區(qū)詳見高規(guī)7.2節(jié)三.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理截面設(shè)計與構(gòu)造要求1）剪力墻墻肢