风荷载和地震作用对高层钢结构建筑的影响及设计方法

高层建筑地震逃生方法

高层建筑地震逃生方法 高层建筑地震逃生方法中国国际救援队cisar队员、国家地震灾害紧急救援训练基地教官在救灾过程中分析，发现很多楼房的底层，尤其是一层和二层，受到的横向剪切力非常大，特别是在房屋窗户窗体特别多、门框比较多这种情况下，房屋会沿着窗子和窗子的对角线发生开裂。换言之，如果开发商建的房子质量不够合格，那么建筑物的一层就会被剪切破碎，二层可能会在一层倒塌过程中跌落到地下室，这种情况在灾害现场十分常见。 所以高层避险应以三层为一个界限，三层以上的住户不建议大家逃跑。三层以下，特别是一层和二层，建议大家快速地从楼里撤出。为什么三层以上的居民不建议逃跑?几年前上海发生过楼倒倒事件，当时发生倒塌的原因是地基的地面沉降，即便楼房整体倒塌，我们可以看到楼的内部空间还是有的。一旦楼内存在生存空间，我们就有可能在其中幸存下来。而三层以上的住户在从三层往下跑的过程中，大部分的时间花费在从楼道中往下撤离这一过程中，一旦发生余震，楼梯间是最最不稳定的地点。楼梯间只是一个逃跑的通道，并不是躲避的空间。如果往下撤离的时间过长，当余震来的时候，处在楼梯间的人很容易遇难。三层以上的住户在屋里就近躲避，三层以下的快速撤离，这是针对高层建筑物避震的一个建议。 下面给大家说一个高层逃生的真实案例，911时大部分人是怎

样逃生的?其实他们大多数都是通过电梯逃生的。(后文会讲到)在这里，先给大家说几个火灾中的高层逃生方法： 第一种方法是通过安全通道逃生。安全通道就是楼梯间的安全出口。在房屋设计的时候，安全通道的四周墙壁都是做过防火处理的，换言之，它是一个天然的隔烟通道。但是它的隔烟功能有一个前提，即每一层通往安全通道的门是防火门，并且平时都应该是关闭的。我们平时很少会把防火门关上，因为我们觉得它很碍事、很重，我们通常会拿一些绳子把它打开，或是拿一些木楔子让它保持敞开，这样的情况下，它就变成了一个烟可以到达的区域，换言之，如果我们在楼梯间里发现有烟进来了，那么它就已经不再是一个安全通道，而变成了一个死亡通道，那么我们在楼梯间往下走的过程就会觉得烟越来越大，很多人也是因为这个原因在楼梯间遇难。 第二种方法可以通过高层逃生滑道逃生。现在这种技术在国内普及率并不是很高，在发达国家的普及相对较高，但我相信在过几年之后，在我国这种高层逃生通道也会有的。逃生滑道跟滑梯一样，人可以从窗户里直接出来，从国际上普遍采用这种技术的国家来看，大概一分钟能跑出二十个人左右，所以这种方式非常受用。 第三种方法是通过高空直升机救援。如果是在大城市，高层逃生时一般建议顶层的人往楼顶上跑，因为楼房顶部可能会有直升机停机坪，这也就要求城市里救援系统中必须得有高空直升机救援，但并不是每个城市都能做到，所以这种方法有一定的局限性。

高层建筑抗震设计常见的问题

高层建筑抗震设计常见的问题 在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。 底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。

抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(gb50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值b1/b不满足≥0.75的要求。 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

一、荷载与地震作用

附件：“PKPM上部结构设计软件常见问题释疑”研讨班授课大纲 一、荷载与地震作用 1、现浇板、悬挑板、组合楼板、斜板等在确定面荷载时有哪些注意事项？05与08版在处理上 有何不同？荷载方向如何确定，可否输入负值？ 2、08版新增梁上的荷载类型“无截面设计”是何意，如何正确应用？ 3、哪些节点上可以加节点荷载？对于一根梁上任加一点后，在此节点上加节点荷载05与08版 软件在处理上有何不同？ 4、楼面梁是如何进行活荷载折减的，程序的处理与规范有何不同？ 5、对于“柱、墙及基础活荷载折减”程序的处理05版及08版有哪些不同，结果如何查询？ 6、活荷载的输入对人防荷载的计算有何影响？08版有何改动？ 7、PK、SATWE进行活荷载不利布置计算时有何不同？应注意哪些相关参数？ 8、何为“互斥活荷载”？怎样通过此功能来实现规范中的相应条款？ 9、05及08版程序是如何进行“普通风荷载”计算的，其中与风荷载计算相关的参数该如何确定， 受风面面积及荷载作用点如何确定？“普通风荷载”计算后荷载如何分配，它作用的效应程序做了怎样的处理？ 10、05版特殊风荷载是如何计算的，有哪些不足？08版特殊风荷载是如何计算的，如何灵活应 用？ 11、广义层方式建立的模型是否均可以直接用软件自动计算的风荷载？ 12、05、08版吊车荷载输入方法有哪些异同？ 13、对于排架柱计算长度系数的计算不同模块有何不同，该如何选用？ 14、近期多层人防的计算程序做了哪些重大调整？不同版本为何结果会相差如此悬殊？ 15、局部有人防荷载时如何处理？ 16、如何确定地下室外墙平面外的受力？如何计算地下室外墙平面外的配筋？不同版本输出结果 有何不同？程序对于地下室外墙能否正确识别？ 17、如何实现人防构件的弹塑性设计？ 18、何时需要考虑“双向地震”及“偶然偏心”？如果两项同时选择程序如何处理？ 19、如何正确确定与地震力计算相关的一些参数？如：计算振型个数、周期折减系数。 20、如何理解“水平力与整体坐标夹角”与“斜交抗侧力构件方向附加地震数，相应角度”？ 21、“按中震（或大震）不屈服做结构设计”如何应用？ 22、0。2Q0调整，不同时期版本，程度处理有何不同，原来有哪些局限？如何解决？ 23、08版地下室信息中“土层水平抗力系数的比例系数”是何意，该如何取值？ 二、构件设计 1、对于层间的支撑在计算时05、08版软件的处理有何不同？ 2、越层支撑在与梁墙相交时05、08版在处理上有何不同？ 3、08版对于柱被层间支撑打断后是如何进行内力及配筋计算的？ 4、如何人为指定支撑是否参与导荷，它的导荷原则是如何定的？ 5、08版支撑的计算长度系数如何确定？ 6、支撑对于楼层指标的贡献05与08版在计算上有何异同？ 7、刚性梁有哪些具体应用？ 8、如何用两种方法输入连梁模型？两种方式输入的连梁在计算上有哪些不同？ 9、如何合理填取与连梁计算相关的参数信息，如连梁刚度折减系数、墙梁转框架梁控制跨高比？ 10、程序是如何实现“《抗震规范》(2008局部修订版)第3.6.6.1条” 的？ 11、在输入楼梯构件时应注意的事项有哪些？ 12、按主梁或次梁不同的方式输入时，在导荷、计算、施工图处理上有何不同？

第3章高层建筑结构的荷载和地震作用(精)

第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用 [例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m ，室外地面至檐口的高度为120m ，平面尺寸为m m 4030?，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m ，如图3.2.4(a)、(b)所示。已知基本风压为2045.0m kN w =，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。为简化计算，将建筑物沿高度划分为六 个区段，每个区段为20m ，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结 构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。 解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： s n T 90.13805.005.01=?== 222210m s kN 62.19.145.0T w ?=?= （2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得 80.01=s μ 57040120030480L H 03 04802s .....-=??? ? ? ?+-=??? ??+-=μ （3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B 类，由表3.2.2可查得脉动增大系数502.1=ξ。脉动影响系数ν根据H/B 和建筑总高度H 由表3.2.3确定，其中B 为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得=ν0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值，即H H i /z =?，i H 为第i 层标高；H 为建筑总高度。则由式（3.2.8）可求得风振系数为： H H 478050211H H 11i z i z ??+=?+=+=μμξνμ?νξβ.. z z z （4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为： ()z z z z ....)z (q βμβμ6624=40×570+80×450= 按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表3.2.4，如图3.2.4(c)所示。 表3.2.4 风荷载作用下各区段合力的计算 （a ） （b ） （c ） 图3.2.4 高层结构外形尺寸及计算简图

浅谈高层建筑抗震

浅谈高层建筑抗震 2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。 1.地震导致建筑破坏的原因 根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况： （1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害； （2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏； （3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏； 2.建筑的抗震概念设计 所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。 3.建筑抗震设计方法的发展过程 3.1、静力理论阶段 水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。 3.2、反应谱理论阶段 我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下： (1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。 (2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。 (3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。 3.3、动力理论阶段

地震对建筑的影响

地震对建筑的影响 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8

第九组 组员：陈耀铭、黄伟鹏、江信贤 地震与民用建筑 一、民用建筑在地震中的震害特点 （一）砌体结构房屋的震害及分析 1）震害现象 （1）墙角的破坏：房屋的四角墙面上开裂以至于局部倒塌的现象。 （2）楼梯间的破坏：楼梯间两侧承重墙出现严重的斜裂缝。

（3）内外墙连接的破坏：内外墙连接处出现竖向裂缝，严重时纵横墙拉脱。造成纵墙外闪倒 房屋丧失整体性。 （4）突出屋面的屋顶间等附属结构的破坏：地震时，平面突出部位出现局部破坏现象。相邻的刚度差异较大时尤为严重。突出屋面的屋顶间、烟囱、女儿墙等附属结构，由于地震鞘效应”的影响，一般较下部主体结构破坏严重，而且突出部分面积和房屋面积相差越 震害越严重，如图所示。 （5）墙体的破坏：墙体出现水平裂缝、斜裂缝、X形裂缝，严重的则出现歪斜以致倒塌现象，所示。方向平行的墙体，在水平地震作用下，墙体首先出现斜裂缝，如果墙体高宽比接1，则墙体出现X形交叉裂缝；如果墙体的高宽比较小，则在墙体中间部位出现水平裂缝

（6）其他部位常见破坏：由于楼盖缺乏足够的拉结或施工中楼板搁置长度过小，会造成楼板落；由于伸缩缝过窄，不能起到防震缝的作用，地震时缝两侧墙体放生碰撞而造成破坏 2）分析：历次大地震，如1963年前南斯拉夫地震，1972年美国费尔南多斯地震，1976年罗亚地震，1975年营口海城地震，1976年唐山地震以及2008年汶川地震中，都证明底部框架砌体结房屋震害是相当严重的。 在地震作用下，底部框架—抗震墙结构房屋的底层承受着上不砖房倾覆力矩的作用，其外侧柱现受拉的状况；底层为内框架时，外侧的砖壁柱则会因砖柱受拉承载力低而开裂，甚至严重破坏； 层为半框架时会出现底层横墙开裂，而后由于内力重分布，加重了层半框架的破坏；底层商店住宅由于需要大空间，横墙较少，因底层的抗震能力弱形成特别的薄弱楼层，造成破坏特别严重。 （二）钢结构房屋的震害及分析 1）钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。 2）分析：历次地震表明，在同等场地、地震烈度（seismic intensity）条件下，钢结房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震（里氏级的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。 1、节点连接的破坏 （1）框架梁柱节点区的破坏 由于节点集中力、构造复杂、施工难度较大，极易造成应力集中，因此节点破 坏时发生最多的一种破坏形式。1994年美国诺斯里奇（Northridge）地震和 1995年日本阪神地震均造成了很多梁柱刚性节点的破坏。2008年汶川地震也造成 钢结构网架节点破坏。 诺斯里奇地震时，H形截面的梁柱节点的典型破坏形式。由图中可见，大多数 节点破坏发生在梁端下翼缘处的柱中，这可能是由于混凝土楼板与钢梁共同作用，

浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景

浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景 （中国矿业大学建筑工程学院土木11-5班马绪文） 摘要:对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念、方法,采取必要的抗震措施并简述其发展前景。 关键词:高层建筑;抗震;结构设计 现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。 1 高层建筑抗震设计特点 第一，控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下，建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位，所以建筑物会产生明显的侧移，随建筑结构的高度不断曾加，结构的侧向位移迅速增大，但该变形要在一定限度之内，这样才能保证结构安全以及使用功能。 第二，地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩，并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力，这些都与建筑物高度的两次方成正比，故随建筑结构高度的曾加，水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本上是不变的，但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同，水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。 第三，要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加，刚度减小，显得更柔，在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力，使结构进入塑性变形阶段仍然安全，需要在结构构造上采取有利的措施，使得建筑结构具有足够的延性。 2 建筑抗震的理论分析 2.1 建筑结构抗震规范简介 建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。 2.2 抗震设计的理论 拟静力理论：拟静力理论是20世纪10～40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于

地震对市政建设的影响

摘要：地震是一种危害极大的自然现象，即使能够做出有效的地震短临预报，市政工程建设本身的破坏仍无法避免。地震灾害的实例表明，破坏性地震造成的人员伤亡和经济损失，主要是由于建筑物、工程设施的破坏倒塌、以及伴随的次生灾害造成的。本文的目的是探讨如何使市政建设建筑物能够有效抵御强烈地震的袭击，以及其他国家和地区在这方面成熟的经验。 地震在我国的分布 中国地处世界上两个最大地震集中发生地带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育。在中国发生的地震又多又强，其绝大多数又是发生在大陆的浅源地震，震源深度大都在20公里以内。因此，中国是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害最为深重的国家之一。影响中国的是环太平洋地震带和欧亚地震带，台湾地区是环太平洋地震带影响地区的主要代表，而四川、西藏、云南等中国西部地区受欧亚地震带影响较多，这些地区成为地震频发区。 2004年6月，国家重大科学工程项目“中国地震活动断层探测技术系统大城市活动断层探测与地震危险性评价”开始实施，中国地震局地质研究所研究员徐锡伟是该项目首席专家。项目选择在北京、上海、天津、福州、沈阳等内地的21个大城市进行了探测研究。该项目于2008年4月顺利完成，已基本查明了21个城市及其邻区的主要断层的分布、最新活动性和发震危险性，特别是排除了上海、天津、广州、沈阳、银川、青岛等城市的其中80条断层的活动性。 地震对城市建筑物的破坏 地震波分为体波和面波两种,体波包括横波和纵波.一般纵波先到达地表对建筑物造成影响，给人上下抖动的感觉，横波比纵波稍晚，给人前后摇摆不定的感觉。而最后到达的是面波，沿着地表蛇行前进，往往对建筑物施加较大的剪切力，大多数建筑物倒塌是由于面波的作用。地震对建筑物的破坏作用是通过地基和基础传递给上部结构的。地震时地基和基础起着传播地震波河支承上部的双重作用。在地震的作用下，引起地基承载力降低或使地基产生不均匀沉降，从而导致建筑的破坏。地震的震害现象主要有砂土地基的振动液化、滑坡、地裂及震陷等。另外，由于地震产生的惯性力使建筑物受到水平方向的作用力，也会引起建筑物主体结构的破坏。 地震对建筑物的影响不仅与地震烈度有关，还与建筑物场地效应、地基土动力特性有关。对同一类土，因地形不同，可以出现不同的场地效应，房屋的震害因而不同。在同样的场地条件下，粘土地基和砂土地基、饱和土和非饱和土地基上房屋的震害差别也很大。地震对建筑物的破坏还与基础形式、上部结构的体型、结构形式及刚度有关。 全球处于地震带上的城市防震措施 日本是一个地震频发的国家，每年发生有感地震约1000多次，全球10％的地震均发生在日本及其周边地区。其中6级以上的地震每年至少发生1次，据不完全统计，世界范围内发生的里氏6级以上的地震，大约有20％发生在日本。然而，地震并没有给日本带来巨大人员伤亡等损失，绝大部分建筑保持完好。是什么原因造成如此大的反差呢？这与日本房屋建筑防震措施是密不可分的。 早在1923年关东大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋时必须计算防震程度，1995年颁布了建筑防震标准——《建筑基准法》。《基准法》规定，高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。抗震报告书的主要内容包括，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格

第3章高层建筑结构的荷载和地震作用.

第3章高层建筑结构的荷载和地震作用 [例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为30m?40m，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m，如图3.2.4(a)、(b)所示。已知基本风压为 w0=0.45kNm，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN。为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段，每个区段为20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。 2 解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： T1=0.05n=0.05?38=1.90s w0T12=0.45?1.92=1.62kN?s2m2 （2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得 μs1=0.80 H?120??? ?=- 0.48+0.03??=-0.57 L40???? （3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B类，由表3.2.2可查得脉动增大系数ξ=1.502。脉动影响系数ν根据H/B和建筑总高度H由表3.2.3确定，其中B 为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得ν=0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z与房屋高度H的比值，即?z=Hi/H，Hi为第i层标高；H为建筑总高度。则由式（3.2.8）可求得风振系数为： ξ ν ?zξνHi1.502?0.478Hi βz=1+=1+?=1+? μzμzHμzH （4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为： q(z)=0.45×(0.8+0.57)×40μzβz=24.66μzβz μs2=- 0.48+0.03 按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表3.2.4，如图3.2.4(c)所示。 表3.2.4 风荷载作用下各区段合力的计算

风荷载特点

高层建筑横向承载力 摘要：随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。一般而言，高层建筑物占地面积少，建筑面积大，造型独特，相对集中。这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。但是高层建筑物上风荷载也越来越大，导致水平荷载不断增大。因此，高层建筑物需要较大的承载力和刚度来解决水平荷载的问题。关键词：风载荷高层建筑物影响 在高层建筑中，竖向荷载对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比；另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。对一些较柔的高层建筑，风荷载是结构设计的控制因素，随着建筑物高度的增高，风荷载的影响越来越大。高层建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的侧向荷载是风荷载，在荷载组合时往往起控制作用。因此，高层建筑在风荷载作用下的结构分析与设计引起了研究人员和工程师们的重视。 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，应符合下列要求：1、应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；

2、应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力； 3、对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。 高层建筑的结构体系尚宜符合要求：结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。风荷载是结构的重要设计荷载，特别对于高耸结构(如烟囱、塔架、桅杆等)、高层建筑、大跨度桥梁、冷却塔、屋盖等，有时甚至起到决定性的作用，因而抗风设计是工程结构中的重要课题。 近二十年来，国内外建造了超高层建筑和大跨度结构。对这些限高层建筑结构风荷载和风震响应的计算分析，确保高层建筑物的质量是十分必要的。 参考文献： [1]黄本才，结构抗风分析原理及应用[M]，天津：同济大学出版社，2001，1-7 [2]张向庭.工程抗风设计计算手册[M]，北京：中国建筑工业出版社，1998 [3]GB50009)2001建筑结构荷载规范[S]，2001，北京：中国建筑工业出版社，2002

高层建筑抗震设计原则及应注意的问题

高层建筑抗震设计原则及应注意的问题 摘要：高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点，概述高层建筑的发展，对建筑抗震进行必要的理论分析，从而来探索高层建筑的设计理念、方法，从而采取必须的抗震措施。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，笔者认为，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。 关键词：高层建筑抗震设计措施 0引言 结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。 1高层建筑抗震结构设计的基本原则 1.1结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。②对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。 1.2尽可能设置多道抗震防线①一个抗震结构体系应由若干个延性较

好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架

—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。④在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。 1.3对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力①构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。 2高层建筑抗震设计常见的问题

高层建筑结构设计思考题答案 (2)

第二章 2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建 筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。 答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。 2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？ 答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。 2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别? 答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。 2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些 类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？ 答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。偏心支撑框架的特点是支撑连接位置偏离梁柱节点。偏心支撑框架的基本形式有单斜杆、人字形和V形。偏心支撑框架的刚度与中心支撑框架接近，消能梁段越短，其刚度越大。经过合理设计的偏心支撑框架，在大震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板塑性变形耗能地震能量；支撑斜杆保持弹性，不会出现受拉屈服和受压屈曲的现象；偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁，也保持弹性。研究表明，消能梁段的腹板剪切屈服，具有塑性变形大、屈服后承载力继续提高、滞回耗能稳定等特点。偏心支撑框架的抗震性能明显优于中心支撑框架。 2.6为什么规范对每一种结构体系规定最大的适用高度？实际工程是否允许超过规范规定 的最大适用高度？ 答：要根据房屋建筑的高度、是否需要抗震设防、抗震设防烈度等因素，确定一个与其匹配的、经济的结构体系，使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用。而每一种结构体系，也有其最佳的适用高度范围。 实际工程允许超过规范规定的最大适用高度，但结构设计应采取有效的加强措施，并且有可靠依据，或进行专门的研究和论证。 2.7什么样的建筑体形对结构抗震有利？为什么？为什么结构平面布置对称、均匀及沿竖向布置连续、无突变有利于抗震？ 答：对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。结构构件的平面布置与建筑平面有关。平面简单、规则、对称的建筑，容易实现有利于抗震的结构平面布置，

5.6荷载效应和地震作用组合的效应

〈〈高层建筑混凝土结构技术规程》 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5. 6荷载效应和地震作用组合的效应 5.6.1 持久设计状况和短暂设计状况下，当荷载与荷载效应按线形关系考虑时，荷载基本组合的效应设计值应按下式确定： S =Y G&k +Y L Q Y Q&k w Y w S wk ( 5.6.1 ) 式中：S――荷载组合的效应设计值；Y G永久荷载分项系数；Y Q――楼面活荷载分项系数； Y w――风荷载的分项系数；Y L――考虑结构设计使用年限的荷载调整系数，设计使用年限为50年时取1.0，设计使 用年限为100年时取1.1 ；S3k 永久荷载效应标准值；S Qk 楼面活荷载效应标准值； S-――风荷载效应标准值；》Q、》w――分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0 ;当可变荷载效应起控制作用时应分别取 1.0和0.6或0.7和1.0。 注：对书库、档案室、储藏室、通风机房和电梯机房，本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.9。 5.6.2 持久设计状况和短暂设计状况下，荷载基本组合的分项系数应按下列规定采用： 1永久荷载的分项系数Y G当其效应对结构承载力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取 1.2，对由永久荷载控 制的组合应取1.35 ;当其效应对结构有利时，应取 1.0 ； 2楼面活荷载的分项系数Y Q：—般情况下应取1.4 ； 3风荷载的分项系数Y w应取1.4。 2位移计算时，本规程公式(5.6.1 )中个分项系数均应取1.0。 5.6.3 地震设计状况下，当作用与作用效应按线形关系考虑时，荷载和短暂作用基本组合的的效应设计值应按下式确定： S d S=Y °&E + Y Eh Shk + Y Ev Svk +书w Y Sk (5.6.3 ) 式中：S――荷载和地震作用组合的效应设计值；S GE――重力荷载代表值的效应； S Ehk――水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； S Evk ――竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数、调整系数； Y G――重力荷载分项系数；Y w――风荷载分项系数；Y Eh――水平地震作用分项系数；Y E ------------- 竖向地震作用分项系数； 屮w――风荷载组合值系数，应取0.2。 5.6.4 地震设计状况下，荷载和地震作用基本组合的分项系数应按表 5.6.4 采用。当重力荷载效应对结构的承载力有利时， 表5.6.4 中Y G不应大于1.0。 2 "―"表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。 5.6.5 非抗震设计时，应按本规程第5.6.1 条的规定进行荷载组合的效应计算。抗震设计时，应同时按本规程第 5.6.1条 和5.6.3 条的规定进行荷载和地震作用的效应计算；按本规程第 5.6.3 条计算的组合内力设计值，尚应按本规程的有关规定 进行调整。

华东院周建龙总工讲超限高层建筑抗震

华东院周建龙总工讲超限高层建筑抗震设计重点与难点 编制依据 《建筑抗震设计规范》送审稿 《高层建筑混凝土结构技术规程》 （征求意见稿） 《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》 （建设部令第111号） 《上海市超限高层建筑设防管理实施细则》 （沪健 【2003】702号） 广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》 （jgj3‐2002）补充规定 江苏省《房屋建筑工程抗震设防审查细则》 《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质【2006】220号） 《关于加强超限高层建筑抗震设防审查工作的建议》 （2007年工作会议） 《关于加强超限高层建筑工程抗震设防审查技术把关的建议》 （2009年2月6号） 《超限高层建筑抗震工程抗震设计指南》 （第二版吕西林主编） 超限的认定 《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》 建质【2006】220号 新抗震规范及高层混凝土结构规范推出后，其划分范围作相应调整 将大跨结构纳入审查 将市政工程纳入审查 CECS如与抗规及高规矛盾，以高规及抗规为主 上海工程还需满足《上海市超限高层建筑设防管理实施细则》 （沪建建【2003】702号） 计算分析总体要求 总体判断，根据受力特点建模 计算参数选取要合理 计算假定要符合实际受力 计算结果应进行分析判断 计算参数的选取 连梁的单元形式（杆单元或壳单元） 巨柱采用杆或壳单元 墙单元最大单元尺寸 楼板单元是否合理 阻尼比的选择 连梁刚度的折减 周期折减系数 最不利地震方向（正方形增加45°） 最不利风荷载方向 施工模拟的方式 嵌固端的选取 特殊构件的定义 足够的振型数量 是否考虑p‐△效应

高层建筑抗震结构设计探讨

高层建筑抗震结构设计探讨 发表时间：2013-01-05T15:41:19.170Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年11月供稿作者：满勇冯艳娜 [导读] 对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。 满勇单位：黄河勘测规划设计有限公司 冯艳娜单位：黄河勘测规划设计有限公司工程设计院 【摘要】:对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念、方法,采取必要的抗震措施。 【关键词】:高层建筑;结构设计;抗震;探讨 引言 现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。 1、高层建筑发展概况 80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。 2、建筑抗震的理论分析 2.1 建筑结构抗震规范 建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。 2.2 抗震设计的理论 拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年代发展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。 3、高层建筑结构抗震设计 3.1 抗震措施 在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。 3.2 高层建筑的抗震设计理念 我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。 三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。 对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒