第4章高层建筑结构计算分析.ppt

第4章高层建筑结构计算分析第4章高层建筑结构计算分析对复杂的不规则结构或重要的结构，可考虑非线性分析方法和模型实验方法。
框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性引起的内力重分布，如在竖向荷载作用下，对框架梁端负弯矩乘以调幅系数，装配整体式框架取0.7—0.8，现浇式框架取0.8—0.9；抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5。（一）计算模型
高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系，应根据实际选取能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型。可选择：
（1）平面协同工作模型：平面和立面布置简单规则的框架结构、框架-剪力墙结构；
（2）空间协同工作模型back1、连梁刚度的折减
2、楼盖平面内刚度为无限大
为简化计算，可视楼（屋）面为水平放置的深梁，具有很大的平面内刚度，可近似认为其平面内为无限刚性。可使自由度数减小，计算大为简化。实践证明，对很多高层建筑结构可满足工程精度的要求。3、框架梁端弯矩调幅
4、楼面梁的扭矩4.3结构简化计算原则与计算简图处理4.3结构简化计算原则与计算简图处理线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安全。实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向，分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如图。在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。4.3.3平面结构假定楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002/J186—2002规定：当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍；嵌固部位楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜低于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%；地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。内力分析时要解决两个问题计算要求:
（1）对体形复杂、结构布置复杂如：结构平面不规则、竖向不规则等，应采用至少两个不同力学模型进行计算分析，相互比较和校核，确保可靠性。
（2）带加强层或转换层、错层结构、连体和立面开洞结构、多塔楼结构等均属复杂高层建筑结构，其竖向刚度变化大、受力复杂、易形成薄弱部位，计算分析应从严要求。应符合下列要求：采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行计算；
抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍；
应采用弹性时程分析法进行补充计算；
宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。（3）对受力复杂的结构构件，如复杂的剪力墙、加强层构件、转换层构件、错层构件、连接体及其相关构件等，除整体分析外，尚应按有限元等方法进行局部应力分析，并据此进行截面配筋设计校核。
（4）除选用可靠的结构分析软件外，还应对软件的计算结果从力学概念和工程经验等方面加以分析判断，确认其合理、有效后方可采用。如对结构整体位移、楼层剪力、振型和位移形态、自振周期、超筋情况等计算结果进行工程经验判断。4.4整体稳定和倾覆问题4.4整体稳定和倾覆问题4.5.1.弹性位移验算
高层建筑层数多、高度大，应对其层间位移加以控制。这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小控制的一个相对指标。
为了保证高层结构在多遇地震作用下基本处于弹性受力状态，以及填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件基本完好，应限制结构的层间位移；
考虑到层间位移控制是一个宏观的侧向刚度指标，为便于应用，可采用层间最大位移与层高之比△u/h，即层间位移角θ作为控制指标。4.5.1薄弱层弹塑性位移限值和验算
震害表明，如果存在薄弱层，结构薄弱部位将产生较大的弹塑性变形，导致结构构件严重破坏甚至引起房屋倒塌。结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求：结构类别应进行弹塑性变形验算。
（2）竖向不规则高层建筑结构；7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度抗震设防的乙类建筑结构；板柱-剪力墙结构等宜进行弹塑性变形验算：
楼层屈服强度系数ξy按下式计算：表