多高层钢筋混凝土结构设计说明.docx

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1、多高层钢筋混凝土结构设计第1章：一般要求一、高度及高宽比1. 建筑高度自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架 等高度。2. 高层建筑10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及建筑高度大于24m的其 他高层民用建筑混凝土结构。3. 适用高度钢筋混凝土高层建筑分为A级高度和B级高度高层建筑，其中B级高度高层建 筑的最大适用高度比A级高度高层建筑的最大适用高度更高，因此B级高度高层建 筑的设计控制更为严格。A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度m抗震设防烈度结构体系非抗震设计6度7度8度.30g9度0.20g0框架7060504035框架-剪力墙150130

2、1201008050剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙1301201008050不应采用筒体框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墙11080705540不应采用B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度m结构体系框架-剪力墙非抗震设计170抗震设防烈度6度1607度1408度0.20g1200.30g100前为再全部落地剪力墙180170150130110剪力墙部分框支剪力墙15014012010080框架-核心筒220210180140140筒体筒中筒300280230170150平面和竖向不规则的结构，

3、或出现其它有规定的不利情况，建筑的最大适用高度应适当降低。具体限值应以现行有效的标准、规范包括地方标准为准。4. 适用的最大高宽比出于经济方面的考虑，高层建筑应对高宽比进行控制。钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比m抗震设防烈度结构体系非抗震设计6度、7度8度9度框架543板柱-剪力墙654框架-剪力墙、剪力墙7654框架-核心筒8764筒中筒8875二、高层建筑的特殊性1. 受力特点高层建筑高度大，自重大，对结构材料性能提出了更高要求；风荷载及地震作 用造成的侧移与高度成四次方关系，倾覆弯矩与高度成三次方关系，因此对结构体 系提出了更高要求。2. 工程造价高层建筑由于承载力安全要求、舒适性

4、要求、抗震防灾要求以及装饰效果等 要求,且建筑体量一般较大，工程造价高，因此对结构优化设计提出了更高要求。3. 环境影响高层建筑一般人流量大、功能复杂，人流组织和疏散、物资供应、交通布局、 污物处理、废气排放等与功能环境有关的问题对设计提出了更高要求。4. 灾害后果高层建筑在遭遇强烈地震、火灾、爆炸等偶然事件时可能引发灾难性后果，因 此高层建筑在抵御上述偶然事件方面对设计提出了更高的要求。三、高层钢筋混凝土结构竖向体系1. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：容易形成较大功能空间，且建筑空间布置灵活，易于分隔，便于使用功能 改造。但抗侧刚度较小，抗震性能较差，可建

5、高度不大。2. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好。但建筑空间较受限制，难于形成 通透性好的统一功能大空间。3. 框架-剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好,合理设计可以形成较大的功能空 间。4. 板柱-剪力墙结构：由无梁楼板和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖 向和水平作用的结构。特点：易于形成较大的功能空间，天棚结构平整美观，降低建筑层高，且建筑空 间布置灵活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗震性能相对较差，可建高度受到限 制。5. 筒体结构：由竖向筒体为主组成的承受竖向和

6、水平作用的建筑结构。筒体 结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。框架-核心筒体：由核心、筒和外围的稀柱框架组成的筒体结构；筒中筒结构：由核心筒与外围框筒组成的筒体结构；成束筒结构：由若干框筒组成的多筒结构。特点：各类筒体结构平面较规则，两个方向的几何尺寸较接近，抗侧刚度大，抗 震性能好，可建高度更大。 IL JL rL J-L J-L J-L J-J rL rITJ- dLJ-l-lL J-J rLJ- IL J IL JIIIIIIIIIIIII1 -I-IIIIIIIIIIII_|iL iri 连料IIIgI11111一 7- 一hhL r_|-_1 L,理厂1

7、1ii11iin11ii11L- _ II-I-IIiii_pji_nr11I3)延架一勇加音嘴构扫土- -!IIrI勺简枷钟 并、斑散邮 （域省略了简 体上髀口）nI架一笥体结构(6)简中筒赫四、高层钢筋混凝土结构水平体系楼盖和屋盖结构是高层建筑结构的水平结构体系。水平结构体系的作用：1. 承担竖向重力荷载，并传递至相关竖向结构单元；2. 协调各竖向抗侧结构的水平变形，迫使具有不同抗侧刚度的竖向抗侧结构 协同变形，共同受力。为达到协同受力的目的，楼、屋盖结构必须具有足够的平面内强度和刚度一 般称刚性楼盖假定，因此需要对楼盖结构平面的长度长宽比、凹进凸出、开 洞和最小楼板宽度等问题进行限制。五

8、、高层建筑结构概念设计要求建筑抗震概念设计：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，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性， 加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时, 应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。六、高层建筑结构体系的一般要求以下各条体现了概念设计要求1. 应具有必要的承载力、刚度和延性；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，应采取有效的加强措施；4.

9、 结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因刚 度和承载力局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位。5. 抗震设计时宜具有多道防线。七、高层建筑结构平面布置结构平面布置应考虑规则性要求。不规则的结构平面可能导致地震作用下的 严重扭转，或因局部受力过大应力集中而产生严重震害。1. 平面规则性的一般要求：1平面宜简单、规则、对称、减少偏心；2平面长度不宜过长,长宽比L/B应进行控制，符合限值规定；3平面突出部分的长度l不宜过长，突出宽度b不宜过小，1/Bmax和 l/b宜符 合限值规定；X4建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。平面尺寸及突出部位尺寸的比值限制设防烈度L/BL/

10、Bmaxl / b6、7度6.00.352.08、9度5.00.30 Vi +1第i层和第i +1层的地震剪力标准值kN；A i、A i +1 第i层和第i +1层在地震作用标准值下的层间位移m。2. 框架一剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架一核心筒结构、筒 中筒结构,楼层与其相邻上层侧向刚度的比值y2不宜小于0.9；当本层层高大于相 邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于 1.5, y 2按下式计算：Vi Ai +1 hiy 2 =Vi +1A ihi +1式中：y 2 考虑层高修正的楼层侧向刚度比。三层间受剪承载力变化控制A级高度高层建筑的楼

11、层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一 层受剪承载力的80%,不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%； B级高度高层建筑 的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的75%。四内收外挑控制抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度Hi与房屋高度H之比 大于0.2时,上部楼层收进后的水平尺寸Bi不宜小于下部楼层水平尺寸B的75%； 当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，上部楼层的水平尺寸Bi不宜大于下部楼 层水平尺寸B的1.1倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。九、楼屋）盖结构虽然高规没有严格规定只能采用现浇楼盖详见规范条文，但实际工程 中高层建筑一般应采用现浇楼

12、盖结构。 一般楼层现浇板厚度不应小于80mm;板内预埋暗管时不宜小于100mm； 顶层楼板屋面板厚度不宜小于120mm，且宜双层双向配筋； 框支转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向配筋，且每层每方向配筋率不 宜小于0.25%；普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于 180mm，应采用双层双向配筋，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%后浇带：为减少混凝土早期收缩导致的受拉应力，可沿建筑平面长度方向每 3040m设置一条后浇混凝土带，带宽范围内纵筋尽量采用搭接，带宽 8001000mm实际上宽度越大效果越好。后浇带混凝土宜

13、在45天后浇筑。十、水平位移限制和舒适度要求一弹性层间位移验算风荷载、多遇地震作用下应进行弹性位移验算，以避免墙、柱开裂，避免隔墙等 非结构构件产生明显损伤，控制梁的裂缝宽度和数量，实现小震不坏”的目标。二弹塑性变形验算罕遇地震作用下应进行弹塑性变形验算，实现大震不坏”。三舒适度控制10年一遇风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度 应进行验算，以判断其是否满足舒适度要求。对住宅、公寓，。 a lim = 0.15m / s 2对办公楼、旅馆，aVmax斜截面三. 竖向活荷载的最不利布置2.8框架梁端弯矩调幅一调幅理由1由于梁端纵筋在节点内的滑移以及节点的剪切变形等，节点刚度

14、不为无穷大, 按弹性计算的梁端支座负弯矩比实际分布偏大；2适当调小梁端支座负弯矩，适当减小支座的配筋量,有利于保证施工质量。二.调幅对象竖向荷载作用下框架梁支座负弯矩。三. 调幅方法ma = 6 maomb = mbo要求MA + MB + m mo其中M0为竖向荷载作用下梁跨中截面的简支弯矩 2o2.9框架结构抗震设计一. 一般要求框架结构应按延性框架设计，即应按墙柱弱梁、强剪弱弯、更强节点的要求设 计。二. 截面设计1. 强柱弱梁要求抗震设计时，除顶层和柱轴压比小于0.15者外，框架的梁、柱节点处考虑地震 作用组合的柱端弯矩设计值应符合下列要求：(1) 一级框架结构及9度时的框架： Mc

15、= 1芝 Mbua(2) 其他情况： Mc = Mb式中：Mc 一节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和；上、 下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配； Mb 一节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和；当 抗震等级为一级且节点左、右梁端均为负弯矩时,绝对值较小的 弯矩应取零； Mbua 一节点左、右梁端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力 所对应的弯矩值之和，可以根据实际配筋面积计入受压钢筋和梁 有效翼缘宽度范围内的楼板钢筋和材料强度的标准值并考虑承 载力抗震调整系数计算；n c 一柱端弯矩增大系数；对框架结构，二、三级分别取1.5,1.3

16、；对其他结构中的框架，一、二、三、四级分别取1.4,1.2,1.1,1.1。2. 强剪弱弯要求框架柱抗震设计的框架柱、框支柱端部截面的剪力设计值，一、二、三、四级时应按 下列公式计算： 一级框架结构及9度时的框架：V = L2( Mfcua + Mbua)/ Hn(2)其他情况：V =n Vc(Mc + Mb)/Hn式中：mC、Mb 一分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值, Mlua、M侦一分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向实际的正截面抗震受弯承 载力所对应的弯矩值，可根据实配钢筋面积、材料强度标准值 和重力荷载代表值产生的轴向压力设计值并考虑承载力抗震调 整系数计算；Hn

17、柱的净高；n化一柱端剪力增大系数。对框架结构，二、三级分别取1.3,1.2 ；对 其他结构类型的框架，一、二级分别取1.4,1.2,、三、四级均取1.1。框架梁抗震设计时，框架梁端部截面组合的剪力设计值，一、二、三级时应按下列公 式计算；四级时直接取考虑地震作用组合的剪力设计值。 一级框架结构及9度时的框架：7 T1(Mbua + M bua)VGb(3) 其他情况：V =n vb(Mlb + Mb)/ln + VGb式中：Mlb、Mb 一分别为梁左、右端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值, 当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的 一端的弯矩应取零。Mlbua、Mrua 一

18、分别为梁左、右端顺时针或逆时针方向实际的正截面抗震受弯 承载力所对应的弯矩值，可根据实配钢筋面积计入受压钢筋，包 括有效翼缘宽度范围内的楼板钢筋和材料强度标准值并考虑承 载力抗震调整系数计算；ln 一梁的净跨；VGb 一梁在重力荷载代表值9度时还应包括竖向地震作用标准值作 用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；nvb梁端剪力增大系数。一、二、三级分别取1.3、1.2和1.1。三. 构造要求一框架梁1. 梁端截面受压区高度限制为确保梁端截面延性,抗震设计时，计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压 区高度与有效高度之比值,一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。2. 梁端截面底面和顶向纵向

19、钢筋面积比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3；3. 纵向受拉钢筋最小百分率纵向受拉钢筋的最小配筋百分率Pmin，非抗震设计时，不应小于0.2和45ft/fy二者的较大值；抗震设计时，不应小于下表规定的数值；表：梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率.(%)抗震等级mn位置支座取较大值跨中取较大值一级0.40 和 80ft/fy0.30 和 65ft/fy二级0.30 和 65ft/fy0.25 和 55ft/fy三、四级0.25 和 55ft/fy0.20 和 45ft/fy4.梁端箍筋的加密要求表：梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级加密区长度取较大值mm箍

20、筋最大间距取最小值 箍筋最小直径一2.0 hb ,500hb /4,6 d ,10010二1.5hb ,500hb/4,8 d ,1008三1.5h ,500 bh /4,8d,150 b8四1.5hb ,500hb/4,8 d ,1506注：1. d为纵向钢筋直径,hb为梁截面高度2. 一、二级抗震等级框架梁，当箍筋直径大于12mm、肢数不少于4肢且肢距不大于150mm时，箍筋加密区最大间距应允许适当放松，但不应大于150mm。5.贯通中柱梁纵筋直径的限制一、二、三级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，对矩形截 面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20 ；对圆形截面柱,不宜大于

21、纵向钢筋所 在位置柱截面弦长的1/20。二框架柱1.最小截面尺寸要求矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时，四级不宜小于 300mm，一、二、三级时不宜小于400mm；圆柱直径，非抗震和四级抗震设计时不宜 小于350mm，一、二、三级时不宜小于450mm。2柱的轴压比限值考虑地震作用组合的柱子轴压力设计值N与 fcA的比值，该项值与结构类型 和抗震等级有关。表：柱轴压比限值3. 柱子纵向钢筋配筋率柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于下表的规定值，且柱截面每一侧纵向钢筋配 筋率不应小于0.2%，抗震设计时，对类场地上的较高建筑，表中数值应增加0.1。结构类型抗震等级一二三四框架结

22、构0.650.750.85板柱-剪力墙、框架-剪力 墙、框架-核心筒、筒中筒 结构0.750.850.90.95部分框支剪力墙0.60.7注：1.表中括号内数值适用于框架结构;框支柱1.10.90.72. 采用335MPa级、400MPa级纵向受力钢筋时，应分别按表中数值增加0.1和0.05；3. 当混凝土强度等级高于C60时，上述数值应增加0.1采用。表：柱纵向受力钢筋最小配筋百分率柱类型抗震等级非抗震一级二级三级四级中柱、边柱0.91.00.70.80.60.70.50.60.5角柱1.10.90.80.70.54. 柱子箍筋加密区构造要求依抗震等级对加密区最大箍筋间距和最小箍筋直径做出限

23、制，柱子箍筋加密区 范围应符合下列规定：底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸或圆形截面柱之直径、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围； 底层柱刚性地面上、下各500mm的范围底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；剪跨比不大于2的柱和因填充墙等形成的柱净高与截面高度之比不大于4 的柱全高范围； 一、二级框架角柱的全高范围；需要提高变形能力柱的全高范围。第三章剪力墙结构3.1剪力墙的类型1按开洞情况分整体墙、整体小开产墙、关肢墙、多肢墙、壁式框架 口口 口 V ? 口口口48! Il ii.1整体小开口瑞, JI i12按高宽比分高剪力墙、中等高度剪力墙、低剪力墙H / B

24、31 H / B 3H / B 84 l / b 83.2剪力墙的内力和水平位移计算一、整体截面剪力墙按一般悬臂构件计算内力和位移，并考虑剪切变形的影响。二、整体小开口剪力墙1.基本假定1墙体截面承担的弯矩M P可拆分成整体弯矩Y M P和局部弯矩(1-Y )M P ;2在整体弯矩作用下，截面应变保持平截面。2. 内力计算需要计算各墙肢的弯矩、剪力aO 口 C27 - 48 O口口 口口口整体弯矩在第j墙肢形成的应力状态为：七=四勺；叽=也x2J1 IJ1J2I j 2因此整体弯矩产生的第j墙肢轴力Vj和弯矩Mjp为N 建 J1 +。J 2 人:Mp (xji + 匀2_Y MpXjAjj2

25、一 广T2)JI一局部弯矩(1-y )Mp在各墙肢中的分配为：Mjj 寻I)MP因此各墙肢弯矩和轴力分别为：M . = M . + M . = L润 +2(1 -y)Mj jpJjI I p ZI.Py MFPx jA j墙肢剪力取为按惯性矩分配和按截面面积分配的平均值:-) i1,VJ= 2 VpL +3. 位移计算按悬臂构件计算，但考虑剪切变形的影响和洞口影响。三、联肢剪力墙的内力和位移计算：1. 基本假定1楼盖、屋盖在自身平面内的刚度无穷大；2连系梁的连续化假定，即离散的连系梁可在层高内均匀连续化;3两个墙肢在同一高度处的水平位移和转角相同；4假定各连梁的反弯点在于跨中5假定连系梁、墙肢

26、的几何参数和力学参数沿高度保持不变。2.联肢剪力墙的模型化刚域：梁柱节点区可近似认为不变形的区域。a/ = ln + hb/23.微分方程的建立力法方程，以跨中切口处位移协调思路：连系梁跨中弯矩为0,跨中切口处只存在剪力和轴力 条件建立微分方程。1由墙肢弯曲变形引起的切口竖向相对位移5 11EazH J Jt dzdz 2 0 z81 = -a。2由墙肢轴向变形引起的切口竖向相对位移5 2Z高度处墙肢产生的向上位移为： fe dz = J-dz = j Jtdzdz010 冽EA10 zZ高度处墙肢产生的向下位移为:Je 2dz = f-dz = 00 EA2因此竖向相对位移为:z z111

27、zH=J e idz + J e 2dz = e( A AF dzdz3连系梁弯曲剪切作用产生的竖向相对位移5 3连续化后单位高度连梁切口剪力为：V =T连续化后单位高度连梁切口惯性矩为：I =如 h连续化后单位高度连梁切口截面积为：A = Ab h8 = 2(J2 MMdx + J2、30 EI 0 GA=2( J 2 旦x + J 2 巴dx)0 EI 0 GA=爻 J 2 x 2dx + 业 J 2 dxEI 0GA 0T1331_ 12 EI GAT hl 312 EIb0phT 1GAbT hl3Lb0i+12EIb.GAJ 2变形协调方程：81 + 82 + 83 = 0,即1 1

28、1aB- 土 （土 + 上E A1 A2 0 z 微分二次后可得：zHThl3)J JT dzdz -=012 EIb111 hl21其中b为连系梁轴力*_ 土 (土 + ；_ 仞 寸=0 E A1 A212 EIb墙肢1在Z高度处的弯矩为： Mi = M p -f H adz-f H b zdz 墙肢2在Z高度处的弯矩为： M 2 =-f H a 2dz + f H b zdz 弯矩曲率关系为：M 1 = El1eM 2 = EI 2。M1 + M 2 = E (I1 +12)0即 E (I1 +12)0 = M p - f ad2其中 a = a + a2根据1、2可以求解出们04. 内力计算求的连续梁分布剪力T (z)后，可求得剪力墙的内力(1) 第j层连系梁剪力：Vbj =t(zj)h(2) 第j层连系梁端弯矩：Mbj = jn(3) 第j层墙肢轴力：Nj = Vbkk=J(4) 第j层墙肢弯矩：墙肢总弯矩:M1 j + M2j = Mpj - N