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《高层建筑混凝土结构技术规程》

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共 519 条公开条文 · 本页 50 条

4.2.7

    房屋高度大于200m或有下列情况之一时,宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载:
  1 平面形状或立面形状复杂;
  2 立面开洞或连体建筑;
  3 周围地形和环境较复杂。

条文说明

   4.2.7 对结构平面及立面形状复杂、开洞或连体建筑及周围地形环境复杂的结构,建议进行风洞试验。本次修订,对体型复杂、环境复杂的高层建筑,取消了02规程中房屋高度150m以上才考虑风洞试验的限制条件。对风洞试验的结果,当与按规范计算的风荷载存在较大差距时,设计人员应进行分析判断,合理确定建筑物的风荷载取值。因此本条规定“进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载”。

4.2.8

    檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件,计算局部上浮风荷载时,风荷载体型系数从不宜小于2.0。

条文说明

   4.2.8 高层建筑表面的风荷载压力分布很不均匀,在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位(如阳台、雨篷等外挑构件),局部风压会超过按本规程4.2.3条体型系数计算的平均风压。根据风洞实验资料和一些实测结果,并参考国外的风荷载规范,对水平外挑构件,取用局部体型系数为-2.0。

4.2.9

   设计高层建筑的幕墙结构时,风荷载应按国家现行标准《建筑结构荷载规范》GB 50009、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133的有关规定采用。
 

条文说明

4.2.9 建筑幕墙设计时的风荷载计算,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009以及行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102、《金属及石材幕墙工程技术规范》JGJ 133等的有关规定执行。

4.3 地震作用

4.3.1 已废止

    各抗震设防类别高层建筑的地震作用,应符合下列规定:
  1 甲类建筑:应按批准的地震安全性评价结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定;
  2 乙、丙类建筑:应按本地区抗震设防烈度计算。

条文说明

    4.3.1 本条是高层建筑混凝土结构考虑地震作用时的设防标准,与现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的规定一致。对甲类建筑的地震作用,改为“应按批准的地震安全性评价结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定”,明确规定如果地震安全性评价结果低于本地区的抗震设防烈度,计算地震作用时应按高于本地区设防烈度的要求进行。对于乙、丙类建筑,规定应按本地区抗震设防烈度计算,与02规程的规定一致。原规程JGJ 3-91曾规定,6度抗震设防时,除Ⅳ类场地上的较高建筑外,可不进行地震作用计算。鉴于高层建筑比较重要且结构计算分析软件应用已经较为普遍,因此02版规程规定6度抗震设防时也应进行地震作用计算,本次修订未作调整。通过地震作用效应计算,可与无地震作用组合的效应进行比较,并可采用有地震作用组合的柱轴压力设计值控制柱的轴压比。
 

4.3.2

   高层建筑结构的地震作用计算应符合下列规定:
  1 一般情况下,应至少在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用;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。
  2 质量与刚度分布明显不对称的结构,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。
  3 高层建筑中的大跨度、长悬臂结构,7度(0.15g)、8度抗震设计时应计入竖向地震作用。
  4 9度抗震设计时应计算竖向地震作用。

条文说明

  4.3.2 本条除第3款“7度(0.15g)”外,与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定一致。某一方向水平地震作用主要由该方向抗侧力构件承担,如该构件带有翼缘,尚应包括翼缘作用。有斜交抗侧力构件的结构,当交角大于15°时,应考虑斜交构件方向的地震作用计算。对质量和刚度明显不均匀、不对称的结构应考虑双向地震作用下的扭转影响。
大跨度指跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于8m的转换结构、悬挑长度大于2m的悬挑结构。大跨度、长悬臂结构应验算其自身及其支承部位结构的竖向地震效应。
除了8、9度外,本次修订增加了大跨度、长悬臂结构7度(0.15g)时也应计入竖向地震作用的影响。主要原因是:高层建筑由于高度较高,竖向地震作用效应放大比较明显。

4.3.3

   计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用:

条文说明

   4.3.3 本条规定主要是考虑结构地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动、结构实际的刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差,以及在弹塑性反应过程中各抗侧力结构刚度退化程度不同等原因引起的扭转反应增大;特别是目前对地面运动扭转分量的强震实测记录很少,地震作用计算中还不能考虑输入地面运动扭转分量。采用附加偶然偏心作用计算是一种实用方法。美国、新西兰和欧洲等抗震规范都规定计算地震作用时应考虑附加偶然偏心,偶然偏心距的取值多为0.05L。对于平面规则(包括对称)的建筑结构需附加偶然偏心;对于平面布置不规则的结构,除其自身已存在的偏心外,还需附加偶然偏心。
本条规定直接取各层质量偶然偏心为0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度)来计算单向水平地震作用。实际计算时,可将每层质心沿主轴的同一方向(正向或负向)偏移。

采用底部剪力法计算地震作用时,也应考虑偶然偏心的不利影响。
当计算双向地震作用时,可不考虑偶然偏心的影响,但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较,取不利的情况进行设计。
关于各楼层垂直于地震作用方向的建筑物总长度Li的取值,当楼层平面有局部突出时,可按回转半径相等的原则,简化为无局部突出的规则平面,以近似确定垂直于地震计算方向的建筑物边长Li。如图3所示平面,当计算y向地震作用时,若b/B及h/H均不大于1/4,可认为是局部突出;此时用于确定偶然偏心的边长可近似按下式计算:

4.3.4

    高层建筑结构应根据不同情况,分别采用下列地震作用计算方法:
  1 高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法;对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
  2 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构,可采用底部剪力法。
  3 7~9度抗震设防的高层建筑,下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算:
  1)甲类高层建筑结构;
  2)表4.3.4所列的乙、丙类高层建筑结构;
  3)不满足本规程第3.5.2~3.5.6条规定的高层建筑结构;
  4)本规程第10章规定的复杂高层建筑结构。

注:场地类别应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定采用。

条文说明

    4.3.4 不同的结构采用不同的分析方法在各国抗震规范中均有体现,振型分解反应谱法和底部剪力法仍是基本方法。对高层建筑结构主要采用振型分解反应谱法(包括不考虑扭转耦联和考虑扭转耦联两种方式),底部剪力法的应用范围较小。弹性时程分析法作为补充计算方法,在高层建筑结构分析中已得到比较普遍的应用。
本条第3款对于需要采用弹性时程分析法进行补充计算的高层建筑结构作了具体规定,这些结构高度较高或刚度、承载力和质量沿竖向分布不规则或属于特别重要的甲类建筑。所谓“补充”,主要指对计算的底部剪力、楼层剪力和层间位移进行比较,当时程法分析结果大于振型分解反应谱法分析结果时,相关部位的构件内力和配筋作相应的调整。
质量沿竖向分布不均匀的结构一般指楼层质量大于相邻下部楼层质量1.5倍的情况,见本规程第3.5.6条。

4.3.5

   进行结构时程分析时,应符合下列要求:
  1 应按建筑场地类别和设计地震分组选取实际地震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际地震记录的数量不应少于总数量的2/3,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符;弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。
  2 地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的5倍和15s,地震波的时间间距可取0.01s或0.02s。
  3 输入地震加速度的最大值可按表4.3.5采用。

4 当取三组时程曲线进行计算时,结构地震作用效应宜取时程法计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值;当取七组及七组以上时程曲线进行计算时,结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

条文说明

   4.3.5 进行时程分析时,鉴于不同地震波输入进行时程分析的结果不同,本条规定一般可以根据小样本容量下的计算结果来估计地震效应值。通过大量地震加速度记录输入不同结构类型进行时程分析结果的统计分析,若选用不少于2组实际记录和1组人工模拟的加速度时程曲线作为输入,计算的平均地震效应值不小于大样本容量平均值的保证率在85%以上,而且一般也不会偏大很多。当选用数量较多的地震波,如5组实际记录和2组人工模拟时程曲线,则保证率更高。所谓“在统计意义上相符”是指,多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。计算结果的平均底部剪力一般不会小于振型分解反应谱法计算结果的80%,每条地震波输入的计算结果不会小于65%;从工程应用角度考虑,可以保证时程分析结果满足最低安全要求。但时程法计算结果也不必过大,每条地震波输入的计算结果不大于135%,多条地震波输入的计算结果平均值不大于120%,以体现安全性和经济性的平衡。
正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定;加速度的有效峰值按表4.3.5采用,即以地震影响系数最大值除以放大系数(约2.25)得到;输入地震加速度时程曲线的有效持续时间,一般从首次达到该时程曲线最大峰值的10%那一点算起,到最后一点达到最大峰值的10%为止,约为结构基本周期的5~10倍。 因为本次修订增加了结构抗震性能设计规定,因此本条第3款补充了设防地震(中震)和6度时的数值。

4.3.6

   计算地震作用时,建筑结构的重力荷载代表值应取永久荷载标准值和可变荷载组合值之和。可变荷载的组合值系数应按下列规定采用:
  1 雪荷载取0.5;
  2 楼面活荷载按实际情况计算时取1.0;按等效均布活荷载计算时,藏书库、档案库、库房取0.8,一般民用建筑取0.5。

4.3.7

      建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值。一应按表4.3.7—1采用;特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表4.3.7—2采用,计算罕遇地震作用时,特征周期应增力口0.05s。
  注:周期大于6.0s的高层建筑结构所采用的地震影响系数应作专门研究。

条文说明

4.3.7 本条规定了水平地震影响系数最大值和场地特征周期取值。现阶段仍采用抗震设防烈度所对应的水平地震影响系数最大值αmax,多遇地震烈度(小震)和预估罕遇地震烈度(大震)分别对应于50年设计基准期内超越概率为63%和2%~3%的地震烈度。为了与地震动参数区划图接口,表3.3.7—1中的αmax比89规范增加了7度0.15g和8度0.30g的地区数值。本次修订,与结构抗震性能设计要求相适应,增加了设防烈度地震(中震)和6度时的地震影响系数最大值规定。
根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将建筑的场地划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类,其中Ⅰ类分为Ⅰ0和Ⅰ1两个亚类,本规程中提及Ⅰ类场地而未专门注明Ⅰ0或Ⅰ1的,均包含这两个亚类。具体场地划分标准见现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

4.3.8

   高层建筑结构地震影响系数曲线(图4.3.8)的形状参数和阻尼调整应符合下列规定:

   1 除有专门规定外,钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05,此时阻尼调整系数η2应取1.0,形状参数应符合下列规定:  

1)直线上升段,周期小于0.1s的区段;
  2)水平段,自0.1s至特征周期Tg的区段,地震影响系数应取最大值amax;
  3)曲线下降段,自特征周期至5倍特征周期的区段,衰减指数γ应取0.9;
  4)直线下降段,自5倍特征周期至6.0s的区段,下降斜率调整系数η1应取0.02。
  2 当建筑结构的阻尼比不等于0.05时,地震影响系数曲线的分段情况与本条第1款相同,但其形状参数和阻尼调整系数η2应符合下列规定;

条文说明

   4.3.8 弹性反应谱理论仍是现阶段抗震设计的最基本理论,本规程的设计反应谱与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011一致。
1 同样烈度、同样场地条件的反应谱形状,随着震源机制、震级大小、震中距远近等的变化,有较大的差别,影响因素很多。在继续保留烈度概念的基础上,用设计地震分组的特征周期Tg予以反映。其中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的特征周期值,《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001(下称01规范)较89规范的取值增大了0.05s;本次修订,计算罕遇地震作用时,特征周期Tg值也增大0.05s。这些改进,适当提高结构的抗震安全性,也比较符合近年来得到的大量地震加速度资料的统计结果。
2 在T≤0.1s的范围内,各类场地的地震影响系数一律采用同样的斜线,使之符合T=0时(刚体)动力不放大的规律;在T≥Tg时,设计反应谱在理论上存在二个下降段,即速度控制段和位移控制段,在加速度反应谱中,前者衰减指数为1,后者衰减指数为2。设计反应谱是用来预估建筑结构在其设计基准期内可能经受的地震作用,通常根据大量实际地震记录的反应谱进行统计并结合工程经验判断加以规定。为保持延续性,地震影响系数在T≤5Tg范围内保持不变,各曲线的递减指数为非整数;在T>5Tg的范围为倾斜下降段,不同场地类别的最小值不同,较符合实际反应谱的统计规律。对于周期大于6s的结构,地震影响系数仍需专门研究。
3 考虑到不同结构类型的设计需要,提供了不同阻尼比(通常为0.02~0.30)地震影响系数曲线相对于标准的地震影响系数(阻尼比为0.05)的修正方法。根据实际强震记录的统计分析结果,这种修正可分二段进行:在反应谱平台段修正幅度最大;在反应谱上升段和下降段,修正幅度变小;在曲线两端(0s和6s),不同阻尼比下的地震影响系数趋向接近。
本次修订,保持01规范地震影响系数曲线的计算表达式不变,只对其参数进行调整,达到以下效果:
1)阻尼比为5%的地震影响系数维持不变,对于钢筋混凝土结构的抗震设计,同01规范的水平。
2)基本解决了01规范在长周期段,不同阻尼比地震影响系数曲线交叉、大阻尼曲线值高于小阻尼曲线值的不合理现象。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的地震影响系数曲线在周期接近6s时,基本交汇在一点上,符合理论和统计规律。
3)降低了小阻尼(0.02~0.035)的地震影响系数值,最大降低幅度达18%。略微提高了阻尼比0.06~0.10范围的地震影响系数值,长周期部分最大增幅约5%。
4)适当降低了大阻尼(0.20~0.30)的地震影响系数值,在5Tg周期以内,基本不变;长周期部分最大降幅约10%,扩大了消能减震技术的应用范围。
对应于不同阻尼比计算地震影响系数曲线的衰减指数和调整系数见表4。  

4.3.9

   采用振型分解反应谱方法时,对于不考虑扭转藕联震动影响的结构,应按下列规定进行地震作用和作用效应的计算:
  1 结构第j振型i层的水平地震作用的标准应按下列公式确定:

2 水平地震作用效应,当相邻振型的周期比小于0.85时,可按下式计算:

 式中:S——水平地震作用标准值的效应;
   S
j——j振型的水平地震作用标准值的效应(弯矩、剪力、轴向力和位移等)。

4.3.10.

      考虑扭转影响的平面、竖向不规则结构,按扭转藕联振型分解法计算时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角位移共三个自由度,并应按下列规定计算地震作用和作用效应。确有依据时,可采用简化计算方法确定地震作用。
  1 j振型i层的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:

  当仅考虑x方向地震作用时:

当仅考虑y方向地震作用时:

当考虑与x方向夹角为θ的地震作用时:

2 单向水平地震作用下,考虑扭转藕联的地震作用效应,应按下列公式确定:

3 考虑双向水平地震作用下的扭转地震作用效应,应按下列公式中的较大值确定:

条文说明

   4.3.10 引用现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011。
增加了考虑双向水平地震作用下的地震效应组合方法。根据强震观测记录的统计分析,两个方向水平地震加速度的最大值不相等,二者之比约为1:0.85;而且两个方向的最大值不一定发生在同一时刻,因此采用平方和开平方计算两个方向地震作用效应的组合。条文中的Sx和Sy是指在两个正交的X和Y方向地震作用下,在每个构件的同一局部坐标方向上的地震作用效应,如X方向地震作用下在局部坐标x方向的弯矩Mxx和Y方向地震作用下在局部坐标x方向的弯矩Mxy。 作用效应包括楼层剪力、弯矩和位移,也包括构件内力(弯矩、剪力、轴力、扭矩等)和变形。
本规程建议的振型数是对质量和刚度分布比较均匀的结构而言的。对于质量和刚度分布很不均匀的结构,振型分解反应谱法所需的振型数一般可取为振型参与质量达到总质量的90%时所需的振型数。

4.3.11

   采用底部剪力法计算结构的水平地震作用时,可按本规程附录C执行。

条文说明

 4.3.11 底部剪力法在高层建筑水平地震作用计算中应用较少,但作为一种方法,本规程仍予以保留,因此列于附录中。对于规则结构,采用本条方法计算水平地震作用时,仍应考虑偶然偏心的不利影响。

4.3.12 已废止

   多遇地震水平地震作用计算时,结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求:

条文说明

   4.3.12 由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3s的结构,由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能过小。而对于长周期结构,地震地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出合理估计。出于结构安全的考虑,增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定了不同设防烈度下的楼层最小地震剪力系数(即剪重比),当不满足时,结构水平地震总剪力和各楼层的水平地震剪力均需要进行相应的调整或改变结构刚度使之达到规定的要求。本次修订补充了6度时的最小地震剪力系数规定。
对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力,本规程第3.5.8条规定应乘以1.25的增大系数,该层剪力放大1.25倍后仍需要满足本条的规定,即该层的地震剪力系数不应小于表4.3.12中数值的1.15倍。
表4.3.12中所说的扭转效应明显的结构,是指楼层最大水平位移(或层间位移)大于楼层平均水平位移(或层间位移)1.2倍的结构。

4.3.13

 结构竖向地震作用标准值可采用时程分析方法或振型分解反应谱方法计算,也可按下列规定计算(图4.3.13):
  1 结构总竖向地震作用标准值可按下列公式计算:

2 结构质点i的竖向地震作用标准值可按下式计算:

3 楼层各构件的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值比例分配,并宜乘以增大系数1.5.


条文说明

 4.3.13 结构的竖向地震作用的精确计算比较繁杂,本规程保留了原规程JGJ 3—91的简化计算方法。

4.3.14

  跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于12m的转换结构和连体结构、悬挑长度大于5m的悬挑结构,结构竖向地震作用效应标准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱方法进行计算。时程分析计算时输入的地震加速度最大值可按规定的水平输入最大值的65%采用,反应谱分析时结构竖向地震影响系数最大值可按水平地震影响系数最大值的65%采用,但设计地震分组可按第一组采用。

条文说明

  4.3.14 本条为新增条文,主要考虑目前高层建筑中较多采用大跨度和长悬挑结构,需要采用时程分析方法或反应谱方法进行竖向地震的分析,给出了反应谱和时程分析计算时需要的数据。
反应谱采用水平反应谱的65%,包括最大值和形状参数,但认为竖向反应谱的特征周期与水平反应谱相比,尤其在远震中距时,明显小于水平反应谱,故本条规定,设计特征周期均按第一组采用。对处于发震断裂10km以内的场地,其最大值可能接近于水平谱,特征周期小于水平谱。

4.3.15

 高层建筑中,大跨度结构、悬挑结构、转换结构、连体结构的连接体的竖向地震作用标准值,不宜小于结构或构件承受的重力荷载代表值与表4.3.15所规定的竖向地震作用系数的乘积。

条文说明

  4.3.15 高层建筑中的大跨度、悬挑、转换、连体结构的竖向 地震作用大小与其所处的位置以及支承结构的刚度都有一定关系,因此对于跨度较大、所处位置较高的情况,建议采用本规程第4.3.13、4.3.14条的规定进行竖向地震作用计算,并且计算结果不宜小于本条规定。
为了简化计算,跨度或悬挑长度不大于本规程第4.3.14条规定的大跨结构和悬挑结构,可直接按本条规定的地震作用系数乘以相应的重力荷载代表值作为竖向地震作用标准值。

4.3.16 已废止

 计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。

条文说明

  4.3.16 高层建筑结构整体计算分析时,只考虑了主要结构构件(梁、柱、剪力墙和筒体等)的刚度,没有考虑非承重结构构件的刚度,因而计算的自振周期较实际的偏长,按这一周期计算的地震力偏小。为此,本条规定应考虑非承重墙体的刚度影响,对计算的自振周期予以折减。

4.3.17

    当非承重墙体为砌体墙时,高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值:
  1 框架结构可取0.6~0.7;
  2 框架-剪力墙结构可取0.7~0.8;
  3 框架-核心筒结构可取0.8~0.9;
  4 剪力墙结构可取0.8~1.0。
  对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时,可根据工程情况确定周期折减系数。

条文说明

  4.3.17 大量工程实测周期表明:实际建筑物自振周期短于计算的周期。尤其是有实心砖填充墙的框架结构,由于实心砖填充墙的刚度大于框架柱的刚度,其影响更为显著,实测周期约为计算周期的50%~60%;剪力墙结构中,由于砖墙数量少,其刚度又远小于钢筋混凝土墙的刚度,实测周期与计算周期比较接近。本次修订,考虑到目前黏土砖被限制使用,而其他类型的砌体墙越来越多,把“填充砖墙”改为“砌体墙”,但不包括采用柔性连接的填充墙或刚度很小的轻质砌体填充墙;增加了框架-核心筒结构周期折减系数的规定;目前有些剪力墙结构布置的填充墙较多,其周期折减系数可能小于0.9,故将剪力墙结构的周期折减系数调整为0.8~1.0。

5结构计算分析


5.1 一般规定

5.1.1 -5.1.2

5.1.1 高层建筑结构的荷载和地震作用应按本规程第4章的有关规定进行计算。
5.1.2 复杂结构和混合结构高层建筑的计算分析,除应符合本章规定外,尚应符合本规程第10章和第11章的有关规定。

5.1.3

  高层建筑结构的变形和内力可按弹性方法计算。框架梁及连梁等构件可考虑塑性变形引起的内力重分布。

条文说明

   5.1.3 目前国内规范体系是采用弹性方法计算内力,在截面设计时考虑材料的弹塑性性质。因此,高层建筑结构的内力与位移仍按弹性方法计算,框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布,即本规程第5.2.1条和5.2.3条的规定。

5.1.4

高层建筑结构分析模型应根据结构实际情况确定。所选取的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况。
高层建筑结构分析,可选择平面结构空间协同、空间杆系、空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板元及其他组合有限元等计算模型。

条文说明

   5.1.4 高层建筑结构是复杂的三维空间受力体系,计算分析时应根据结构实际情况,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。对于平面和立面布置简单规则的框架结构、框架-剪力墙结构宜采用空间分析模型,可采用平面框架空间协同模型;对剪力墙结构、筒体结构和复杂布置的框架结构、框架-剪力墙结构应采用空间分析模型。目前国内商品化的结构分析软件所采用的力学模型主要有:空间杆系模型、空间杆-薄壁杆系模型、空间杆-墙板元模型及其他组合有限元模型。
目前,国内计算机和结构分析软件应用十分普及,原规程JGJ 3—91第4.1.4条和4.1.6条规定的简化方法和手算方法未再列入本规程。如需要采用简化方法或手算方法,设计人员可参考有关设计手册或书籍。

5.1.5

  进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚性,设计时应采取相应的措施保证楼板平面内的整体刚度。
当楼板可能产生较明显的面内变形时,计算时应考虑楼板的面内变形影响或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整。

条文说明

   5.1.5 高层建筑的楼屋面绝大多数为现浇钢筋混凝土楼板和有现浇面层的预制装配式楼板,进行高层建筑内力与位移计算时,可视其为水平放置的深梁,具有很大的面内刚度,可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。采用这一假设后,结构分析的自由度数目大大减少,可能减小由于庞大自由度系统而带来的计算误差,使计算过程和计算结果的分析大为简化。计算分析和工程实践证明,刚性楼板假定对绝大多数高层建筑的分析具有足够的工程精度。采用刚性楼板假定进行结构计算时,设计上应采取必要措施保证楼面的整体刚度。比如,平面体型宜符合本规程4.3.3条的规定;宜采用现浇钢筋混凝土楼板和有现浇面层的装配整体式楼板;局部削弱的楼面,可采取楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施。
楼板有效宽度较窄的环形楼面或其他有大开洞楼面、有狭长外伸段楼面、局部变窄产生薄弱连接的楼面、连体结构的狭长连接体楼面等场合,楼板面内刚度有较大削弱且不均匀,楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的位移和受力加大(相对刚性楼板假定而言),计算时应考虑楼板面内变形的影响。根据楼面结构的实际情况,楼板面内变形可全楼考虑、仅部分楼层考虑或仅部分楼层的部分区域考虑。考虑楼板的实际刚度可以采用将楼板等效为剪弯水平梁的简化方法,也可采用有限单元法进行计算。
当需要考虑楼板面内变形而计算中采用楼板面内无限刚性假定时,应对所得的计算结果进行适当调整。具体的调整方法和调整幅度与结构体系、构件平面布置、楼板削弱情况等密切相关,不便在条文中具体化。一般可对楼板削弱部位的抗侧刚度相对较小的结构构件,适当增大计算内力,加强配筋和构造措施。

5.1.6

高层建筑结构按空间整体工作计算分析时,应考虑下列变形:
1 梁的弯曲、剪切、扭转变形,必要时考虑轴向变形;
2 柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形;
3 墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。

条文说明

  5.1.6 高层建筑按空间整体工作计算时,不同计算模型的梁、柱自由度是相同的。梁的弯曲、剪切、扭转变形,当考虑楼板面内变形时还有轴向变形;柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。当采用空间杆-薄壁杆系模型时,剪力墙自由度考虑弯曲、剪切、轴向、扭转变形和翘曲变形;当采用其他有限元模型分析剪力墙时,剪力墙自由度考虑弯曲、剪切、轴向、扭转变形。
高层建筑层数多、重量大,墙、柱的轴向变形影响显著,计算时应考虑。
构件内力是与位移向量对应的,与截面设计对应的分别为弯矩、剪力、轴力、扭矩等。

5.1.7

   高层建筑结构应根据实际情况.进行重力荷载、风荷载和(或)地震作用效应分析,并应按本规程第5.6节的规定进行荷载效应和作用效应计算。

5.1.8

高层建筑结构内力计算中,当楼面活荷载大于4kN/m2时,应考虑楼面活荷载不利布置引起的结构内力的增大;当整体计算中未考虑楼面活荷载不利布置时,应适当增大楼面梁的计算弯矩。

条文说明

   5.1.8 目前国内钢筋混凝土结构高层建筑由恒载和活载引起的单位面积重力,框架与框架-剪力墙结构约为12kN/m2~14kN/m2,剪力墙和筒体结构约为13kN/m2~16kN/m2,而其中活荷载部分约为2kN/m2~3kN/m2,只占全部重力的15%~20%,活载不利分布的影响较小。另一方面,高层建筑结构层数很多,每层的房间也很多,活载在各层间的分布情况极其繁多,难以一一计算。 如果活荷载较大,其不利分布对梁弯矩的影响会比较明显,计算时应予考虑。除进行活荷载不利分布的详细计算分析外,也可将未考虑活荷载不利分布计算的框架梁弯矩乘以放大系数予以近似考虑,该放大系数通常可取为1.1~1.3,活载大时可选用较大数值。近似考虑活荷载不利分布影响时,梁正、负弯矩应同时予以放大。

5.1.9

    高层建筑结构在进行重力荷载作用效应分析时,柱、墙、斜撑等构件的轴向变形宜采用适当的计算模型考虑施工过程的影响;复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层建筑结构,应考虑施工过程的影响。

条文说明

  5.1.9 高层建筑结构是逐层施工完成的,其竖向刚度和竖向荷载(如自重和施工荷载)也是逐层形成的。这种情况与结构刚度一次形成、竖向荷载一次施加的计算方法存在较大差异。因此对于层数较多的高层建筑,其重力荷载作用效应分析时,柱、墙轴向变形宜考虑施工过程的影响。施工过程的模拟可根据需要采用适当的方法考虑,如结构竖向刚度和竖向荷载逐层形成、逐层计算的方法等。 本次修订,增加了复杂结构及150m以上高层建筑应考虑施工过程的影响,因为这类结构是否考虑施工过程的模拟计算,对设计有较大影响。

5.1.10

    高层建筑结构进行风作用效应计算时,正反两个方向的风作用效应宜按两个方向计算的较大值采用;体型复杂的高层建筑,应考虑风向角的不利影响。

条文说明

   5.1.10 高层建筑结构进行水平风荷载作用效应分析时,除对称结构外,结构构件在正反两个方向的风荷载作用下效应一般是不相同的,按两个方向风效应的较大值采用,是为了保证安全的前提下简化计算:体型复杂的高层建筑,应考虑多方向风荷载作用,进行风效应对比分析,增加结构抗风安全性。

5.1.11

    结构整体内力与位移计算中,型钢混凝土和钢管混凝土构件宜按实际情况直接参与计算,并应按本规程第11章的有关规定进行截面设计。

条文说明

    5.1.11 在结构整体计算分析中,型钢混凝土和钢管混凝土构件宜按实际情况直接参与计算。随着结构分析软件技术的进步,已经可以较容易地实现在整体模型中直接考虑型钢混凝土和钢管混凝土构件,因此本次修订取消了将型钢混凝土和钢管混凝土构件等效为混凝土构件进行计算的规定。

型钢混凝土构件、钢管混凝土构件的截面设计应按本规程第11章的有关规定执行。

5.1.12

  体型复杂、结构布置复杂以及B级高度高层建筑结构,应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。

条文说明

 5.1.12 体型复杂、结构布置复杂的高层建筑结构的受力情况复杂,B级高度高层建筑属于超限高层建筑,采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算分析,可以相互比较和分析,以保证力学分析结构的可靠性。对B级高度高层建筑的要求是本次修订增加的内容。

5.1.13

  抗震设计时,B级高度的高层建筑结构、混合结构和本规程第10章规定的复杂高层建筑结构,尚应符合下列规定:
1 宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应,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,且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%;
2 应采用弹性时程分析法进行补充计算;
3 宜采用弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算。

条文说明

   5.1.13 带加强层的高层建筑结构、带转换层的高层建筑结构、错层结构、连体和立面开洞结构、多塔楼结构、立面较大收进结构等,属于体形复杂的高层建筑结构,其竖向刚度和承载力变化大、受力复杂,易形成薄弱部位;混合结构以及B级高度的高层建筑结构的房屋高度大、工程经验不多,因此整体计算分析时应从严要求。本条第4款的要求主要针对重要建筑以及相邻层侧向刚度或承载力相差悬殊的竖向不规则高层建筑结构。本次修订补充了对混合结构的计算要求。

5.1.14

  对多塔楼结构,宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算,并采用较不利的结果进行结构设计。当塔楼周边的裙楼超过两跨时,分塔楼模型宜至少附带两跨的裙楼结构。

条文说明

  5.1.14 本条为新增条文,对多塔楼结构提出了分塔楼模型计算要求。多塔楼结构振动形态复杂,整体模型计算有时不容易判断结果的合理性;辅以分塔楼模型计算分析,取二者的不利结果进行设计较为妥当。

5.1.15

   对受力复杂的结构构件,宜按应力分析的结果校核配筋设计。

   

条文说明

5.1.15 对受力复杂的结构构件,如竖向布置复杂的剪力墙、加强层构件、转换层构件、错层构件、连接体及其相关构件等,除结构整体分析外,尚应按有限元等方法进行更加仔细的局部应力分析,并可根据需要,按应力分析结果进行截面配筋设计校核。按应力进行截面配筋计算的方法,可按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。

5.1.16

   对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。

条文说明

 5.1.16 在计算机和计算机软件广泛应用的条件下,除了要选择使用可靠的计算软件外,还应对软件产生的计算结果从力学概念和工程经验等方面加以分析判断,确认其合理性和可靠性。

5.2 计算参数

5.2.1

   高层建筑结构地震作用效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不宜小于0.5。

条文说明

   5.2.1 高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂(降低刚度)而把内力转移到墙体上。通常,设防烈度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7),设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5)。折减系数不宜小于0.5,以保证连梁承受竖向荷载的能力。
对框架-剪力墙结构中一端与柱连接、一端与墙连接的梁以及剪力墙结构中的某些连梁,如果跨高比较大(比如大于5)、重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更为明显,此时应慎重考虑梁刚度的折减问题,必要时可不进行梁刚度折减,以控制正常使用阶段梁裂缝的发生和发展。
本次修订进一步明确了仅在计算地震作用效应时可以对连梁刚度进行折减,对如重力荷载、风荷载作用效应计算不宜考虑连梁刚度折减。有地震作用效应组合工况,均可按考虑连梁刚度折减后计算的地震作用效应参与组合。

5.2.2

   在结构内力与位移计算中,现浇楼盖和装配整体式楼盖中,梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。近似考虑时,楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3~2.0。
对于无现浇面层的装配式楼盖,不宜考虑楼面梁刚度的增大。

条文说明

   5.2.2 现浇楼面和装配整体式楼面的楼板作为梁的有效翼缘形成T形截面,提高了楼面梁的刚度,结构计算时应予考虑。当近似其影响时,应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例关系确定增大系数的取值。通常现浇楼面的边框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有现浇面层的装配式楼面梁的刚度增大系数可适当减小。当框架梁截面较小而楼板较厚或者梁截面较大而楼板较薄时,梁刚度增大系数可能会超出1.5~2.0的范围,因此规定增大系数可取1.3~2.0。

5.2.3

   在竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅,并应符合下列规定:
1 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7~0.8,现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8~0.9;
2 框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大;
3 应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅,再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合;
4 截面设计时,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。

条文说明

  5.2.3 在竖向荷载作用下,框架梁端负弯矩往往较大,配筋困难,不便于施工和保证施工质量。因此允许考虑塑性变形内力重分布对梁端负弯矩进行适当调幅。钢筋混凝土的塑性变形能力有限,调幅的幅度应该加以限制。框架梁端负弯矩减小后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。
截面设计时,为保证框架梁跨中截面底钢筋不至于过少,其正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩之半。

5.2.4

     高层建筑结构楼面梁受扭计算时应考虑现浇楼盖对梁的约束作用。当计算中未考虑现浇楼盖对梁扭转的约束作用时,可对梁的计算扭矩予以折减。梁扭矩折减系数应根据梁周围楼盖的约束情况确定。

条文说明

    5.2.4 高层建筑结构楼面梁受楼板(有时还有次梁)的约束作用,无约束的独立梁极少。当结构计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时,梁的扭转变形和扭矩计算值过大,与实际情况不符,抗扭设计也比较困难,因此可对梁的计算扭矩予以适当折减。计算分析表明,扭矩折减系数与楼盖(楼板和梁)的约束作用和梁的位置密切相关,折减系数的变化幅度较大,本规程不便给出具体的折减系数,应由设计人员根据具体情况进行确定。

5.3 计算简图处理

5.3.1

高层建筑结构分析计算时宜对结构进行力学上的简化处理,使其既能反映结构的受力性能,又适应于所选用的计算分析软件的力学模型。

条文说明

  5.3.1 高层建筑是三维空间结构,构件多,受力复杂;结构计算分析软件都有其适用条件,使用不当,可能导致结构设计的不合理甚至不安全。因此,结构计算分析时,应结合结构的实际情况和所采用的计算软件的力学模型要求,对结构进行力学上的适当简化处理,使其既能比较正确地反映结构的受力性能,又适应于所选用的计算分析软件的力学模型,从根本上保证结构分析结果的可靠性。

5.3.2

   楼面梁与竖向构件的偏心以及上、下层竖向构件之间的偏心宜按实际情况计入结构的整体计算。当结构整体计算中未考虑上述偏心时,应采用柱、墙端附加弯矩的方法予以近似考虑。

5.3.3

   在结构整体计算中,密肋板楼盖宜按实际情况进行计算。
当不能按实际情况计算时,可按等刚度原则对密肋梁进行适当简化后再行计算。
对平板无梁楼盖,在计算中应考虑板的面外刚度影响,其面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为框架梁计算。

条文说明

     5.3.3 密肋板楼盖简化计算时,可将密肋梁均匀等效为柱上框架梁,其截面宽度可取被等效的密肋梁截面宽度之和。

平板无梁楼盖的面外刚度由楼板提供,计算时必须考虑。当采用近似方法考虑时,其柱上板带可等效为框架梁计算,等效框架梁的截面宽度可取等代框架方向板跨的3/4及垂直于等代框架方向板跨的1/2两者的较小值。

5.3.4

     在结构整体计算中,宜考虑框架或壁式框架梁、柱节点区的刚域(图5.3.4)影响,

梁端截面弯矩可取刚域端截面的弯矩计算值。刚域的长度可按下列公式计算:

当计算的刚域长度为负值时,应取为零。

条文说明

   5.3.4 当构件截面相对其跨度较大时,构件交点处会形成相对的刚性节点区域。刚域尺寸的合理确定,会在一定程度上影响结构的整体分析结果,本条给出的计算公式是近似公式,但在实际工程中已有多年应用,有一定的代表性。确定计算模型时,壁式框架梁、柱轴线可取为剪力墙连梁和墙肢的形心线。
本条规定,考虑刚域后梁端截面计算弯矩可以取刚域端截面的弯矩值,而不再取轴线截面的弯矩值,在保证安全的前提下,可以适当减小梁端截面的弯矩值,从而减少配筋量。

5.3.5 -5.3.6

    5.3.5 在结构整体计算中,转换层结构、加强层结构、连体结构、竖向收进结构(含多塔楼结构),应选用合适的计算模型进行分析。在整体计算中对转换层、加强层、连接体等做简化处理的,宜对其局部进行更细致的补充计算分析。

   5.3.6 复杂平面和立面的剪力墙结构,应采用合适的计算模型进行分析。当采用有限元模型时,应在截面变化处合理地选择和划分单元;当采用杆系模型计算时,对错洞墙、叠合错洞墙可采取适当的模型化处理,并应在整体计算的基础上对结构局部进行更细致的补充计算分析。

条文说明

   5.3.5、5.3.6 对复杂高层建筑结构、立面错洞剪力墙结构,在结构内力与位移整体计算中,可对其局部作适当的和必要的简化处理,但不应改变结构的整体变形和受力特点。整体计算作了简化处理的,应对作简化处理的局部结构或结构构件进行更精细的补充计算分析(比如有限元分析),以保证局部构件计算分析结果的可靠性。

5.3.7

    高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。

条文说明

   5.3.7 本条给出作为结构分析模型嵌固部位的刚度要求。计算地下室结构楼层侧向刚度时,可考虑地上结构以外的地下室相关部位的结构,“相关部位”一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。楼层侧向刚度比可按本规程附录E.0.1条公式计算。

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