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1、高层来了-有孚盈缶前言:高层之所以复杂,在于其应力流的路线过于长,特别是在不规整的情况下会对结构产生很大的影响,甚至计算软件的结果会与实际情况相差很远,结果就是安全不可控,不可控的东西要避免。所以高层就是要把握主要概念,整体着眼,细部分析。高层的应力流因为高度很大,重力的应力流传给基础的路径就很长,最好的结构就是能够使应力尽快“入土为安”,并且过程中要尽量使应力不出现回转,就像流水要顺畅而不能出现漩涡。在高层中,带着应力流的概念去认识这些结构形式,对后面的分析有很大的帮助,所以首先要认识结构形式,什么是框架、框剪、剪力墙、筒体、部分框支剪力墙等等,要认清每个部位的名称和作用。认清事物的一般性和
2、特殊性,将会对把握高层有很好的帮助。大体思路就是,效应VS抗力。效应包括荷载和作用,效应和抗力之间通过应力架起桥梁,双方进行对抗,当然任务就是要使抗力干掉效应。效应和抗力的思维不只是适用于本规范,也适用于其他的规范,皆是如此,契合阴阳之说。高层的思路:1、效应标准值(恒荷载、活荷载、风荷载、地震作用及其调整);2、荷载组合,包括持久(使用中)、短暂(施工)、地震等;3、内力,组合后就有了内力;4、根据抗震等级调整内力;5、计算能提供抗力的配筋;6、最后依据构造作为底线,构造来源于灾难的总结,是一种慈悲。14为明确效应,56为明确抗力。一、标准值的确定1、恒荷载、活荷载(4.1、5.2.3)竖向
3、的,万法皆自重。恒、活荷载均来源于自重,恒荷载不必多说,活荷载也是重力,有一定的概率成分在里面,面积大了满布的概率就小,并且竖向的活荷载有一定的动力系数,就是放大系数。对于抗震来说,恒活荷载两者组成一个重力荷载代表值,是计算地震的基础。对于5.2.3条竖向荷载弯矩调幅,就是将端部(塑性)减小,中部加大,相当于弯矩图整体下沉。2、风荷载(4.2、3.7.6、5.1.105.4.2、附表B)风是横向的,所以其产生的应力流会打乱重力应力流,二者会形成一个漩涡,所以风是高层的天敌之一。高层风的计算主要是4.2.2条中的260m建筑的承载力计算时基本风压放大1.1倍。结合风在自然界中的实际发生状态,是四
4、面八方的,所以按照5.1.10正反方向取大。体型系数以附表B为主,体型就是平面形状,不同形状对风的阻力不同。考虑群体效应时也是一种体型系数,是一种放大。另外平时使用中,风荷载对高层也有一定的影响,3.7.6条就是一种舒适度验算,注意验算采用10年一遇荷载,可以理解为:10年一遇是平时大部分时间都在经历的,存在一个时间的问题,绝大部分时间都很舒适就行了,很大风来了可以忍一忍。因为风是横向的,当高层刚度较软时,会有大的水平位移,故而产生重力二阶效应,5.4.2条中的水平作用也有风的因素。3、地震作用(4.3)地震既有横向也有竖向,产生机理见地震来了。先明确一下地震的内容:地震部分二地震作用的计算+
5、抗震措施;地震作用的计算=标准值的计算+标准值的调整;抗震措施=构件内力调整+抗震构造措施。注:抗震措施是主动的,抗震构造措施是被动的,经验的。地震作用标准值的计算首先要明确的是方向问题,4.3.2中大体可以这么来理解,一个建筑是三维的,横、纵、竖。竖向的大跨度长悬臂的7度半和八度,9度均计算,纵横两个方向主要牵扯是耦联的问题。地震作用的起源还是重力代表值,不过首先应该根据4.3.8计算重力加速度和v计算过程中考虑周期折减等因素。4.3.13竖向地震作用按照计算构件分配后放大1.5倍。方法的对应使用4.3.41)底部剪力法。附录C,原理就是先计算总的底部剪力,然后按照每层的重力代表值和计算高度
6、各自分配到每个层。精度低,不精细,使用范围窄。2)振型分解反应谱法。主流,耦联和不耦联问题;3)弹性时程小震。补充验算。计算完地震作用标准值后要对其进行调整,注意这是对标准值的调整,依旧属于抗震计算的内容,依旧属于确定地震作用标准值的部分。调整的顺序可以归结为“刚,二,时,弱,小,防”。记忆起来可以是,刚才他表现很二的时候,感觉很弱小,防备。1)刚。抗规5.2.7条中的刚性地基与上部结构相互影响,对于地震作用是一定的折减,可称为刚性地基折减系数。2)二。重力二阶效应。5.4条中的内容,刚重比太小的话说明,自身很沉又很软,外部稍微有点扰动(指的是风、震的水平力作用)产生位移,这样的话又在自身重量
7、下对结构产生一定的附加弯矩。整个5.4节就是将这个原理,5.4.4为最小刚重比底线不能突破。3)时。时程分析法:4.3.5条、551-6条(大震)、4.3.4-3(小震)、4.3.14竖向地震的时程分析(65%&第一组)。时程分析关键在于选波:自然波占加,每条底部剪力不小于振型分解的65%,多条平均不小于80%o4)弱。薄弱层:3.5.23.5.8条。3.5.2为侧向刚度比、3.5.3抗剪承载力之比、3.5.4抗侧力连续。不满足任意一条地震作用标准值剪力就放大L25倍。5)小。最小剪重比4.3.12o用重力荷载代表值来控制的最小剪力效应。本公式有个很特殊的地方:对于薄弱层来说,公式的左侧要乘1
8、.25,公式的右侧乘1.15,是与第4)的结合,二者取大作为最终的地震剪力,所以公式的取值不是对比关系,而是取大关系。6)防,对于框剪8.1.4、框筒9.1.11、部分框支10.2.17还有二道防线的调整。至此,地震作用标准值的调整完毕。以上对于荷载和作用部分的标准值确定结束,下面就会进入组合阶段。二、组合(5.6节)564表是个很关键的点。重力荷载有利时取1.0,如抗浮验算。其余按照表中数据填写:60m以上看做是对风敏感的建筑,此时要参与组合1.4*0.2*风;具体要对应到每个工况,一次来验算取大值,不能遗漏,遗漏了就不符合实际情况。地震工况时,是要验证地震和持久、短暂两者的不利情况的。三、
9、内力调整(属于抗震措施之一)1、确定抗震等级(3.9节)。本条贯穿整个高规,前提要先确定A、B高度类别(3.3.1)o有关抗震等级的确定,无论考试还是实操均是至关重要的,等级确定不对意味着满盘皆输。1)首先根据表3.9.3、3.9.4确定,其为丙类,当为甲乙类(391)是提高一度来确定,I类场地时可降低一度确定。与地震作用的计算应区分开来,计算是计算,定等级是定等级,两码事。2)地下室作为上部结构嵌固端时,地下一层同上部结构,以下无抗震等级,抗震构造措施逐层降低;地下室中超出主楼相关范围(外延L2跨)且无上部结构的等级三级或四级。3)裙房分离的自控;不分离的双控,牵扯相关范围(不少于三跨);裙
10、房顶上下层增加抗震构造措施。4)框架、框剪、框筒等利于应力传递的结构无特殊规定,而第十章的复杂结构,不利于应力传递的部位,将会有特殊规定,所以抗震等级也是反映结构重要性的。5) 10.2.6部分框支剪力墙结构转换层在3层及以上的框支柱+剪力墙底部加强部位抗震等级+1,特一级到顶。6) 10.3.3加强层及其相邻框架柱、核心筒抗震等级+1,特一级到顶。7) 10.4.4错层处框架柱抗震等级+1,特一级到顶。8) 10.5.6连接体高度范围内的连接体及与其相连的构件抗震等级+1,特一级到顶。9) 10.6.4悬挑结构管件构件以及相邻的主题结构构件抗震等级+1.,特一级到顶。10) 10.6.5体型
11、收进上下个2层竖向构件抗震等级+1。抗震等级,损有余补不足,加强薄弱环节。2、抗震等级是一个宏观的概念,具体操作要用微观或者说构件的方式体现。影响抗震等级的高度、结构形式、地震烈度等,均要反馈到各自结构形式的构件中,各自有各自的具体规定,但是无论哪种形式都是内力的调整,这是一个补不足的环节。1)框架结构:包括框架柱、框架梁。框架梁弯矩不调整,剪力按照6.2.5的强剪弱弯。框架柱6.2.1弯矩的强柱弱梁,纯框架的6.2.2强柱根,框架柱6.2.3的强剪弱弯,最终的6.2.4的强柱根。另:特一级时按照3.10.23调整,增大的基础均为一级,调整的项目为强柱弱梁和强剪弱弯。2)剪力墙结构:一提到剪力
12、墙,首先必须明确的有两点:7.1.8是否是短肢剪力墙?7.1.4底部加强部位在哪里?这两者对内力调整的影响很大。首先来看底部加强部位,其弯矩不调整,剪力按照726条调整,而7.2.5底部加强以上部位的弯矩和剪力只有一级才有调整,即弯矩*1.3,剪力*1.2。这个放这里再说短肢剪力墙,底部加强同样按照7.2.6调整剪力,以上部位就按照722-3来调整了。以上啊两种情况完毕后,再采用7.2.4的调整,一个墙肢大偏拉,另外一个的剪力和弯矩均放大1.25o特一级时按照3.10.5调整,即加强部位的M*l.l,其他部位的*1.3,底部的V*L9,其他的V*L40抗震等殁调夔J数掘今美欣目特-一三叨彼-我
13、队M/3/21.0八。/14八3八。vM3)、)八。八O八D.八种,214八2.2八。lllMIJ八。八。八。八。hoVA?h6/2ho.74-2MN八0八。八。八。“O八,八474-八屋钝后奔掘如其捅物网人23)框-剪:第8章,本章的关键是根据倾覆力矩(规定水平力计算的)来区分框剪的占比,8.1.3条来确定构件的抗震等级。再根据6、7章进行各个构件的调整。4)框-筒:第9章的9.1.11第2条墙体有构造措施的调整。5)复杂高层之转换:10.2.6条,3层及以上转换时,框支柱、剪力墙底部加强部位抗震等级提高一级。10.2.5条特一、一、二转换构件水平地震作用提高1.9、1.6、1.3;10.2
14、.11转换柱的轴力一、二级提高.15、1.2;与转换构件相连的一、二级转换柱,上端及底层下端弯矩增大1.5、1.3,即一级时上下增大1.5,二级时上下增大1.3。转换角柱的MV增大1.1(也有角柱增大效应)。10.2.18部分框支的落地剪力墙底部加强部位的弯矩组合设计值,为地震组合的增大,特一、一、二、三分别增大1.8、1.5、1.3、l.lo6)复杂高层之加强层、错层、连体、悬挑、收进根据抗震等级进行内力的相关调整。从组合得到内力,再根据抗震等级调整得到的就是最终的效应,也就是按照此效应来计算要用什么抗力去对付,截面、钢筋、碎等级等因素。而抗力的计算就牵扯到NMTV(具体也可见磴来了),或者
15、按照高规的相关章节内容进行计算。总之找好了敌人,才能知道派多少兵力去消灭。四、抗力。就是计算选择合适的截面,进行配筋计算的过程。同样可以从构件分类和内力分类两种路径去看。3.8节就统揽一切了,重点还有承载力抗震调整系数。1、框架结构:6.2.6截面要求,6.2.7节点核心,6.2.86.2.9受剪承载力控制,其他按照碎计算;2、剪力墙:7.2.7截面要求,7.2.8偏心受压,7.2.9截面受拉,7.2.10偏压受剪承载力,7.2.11偏拉受剪承载力,7.2.12一级(特一级也需要)水平施工缝受剪。7222连梁截面,7.2.23连梁受剪承载力。3、框-剪:依据第6、7章来分别计算,关键在于区分。4、筒体:9.3.6截面控制,9.3.8暗撑计算。5、复杂:10.2.8转换梁截面,10.2.11柱截面,10.2.22部分框支剪力墙框支梁上墙体,10.2.24转换层楼板截面尺寸。结构形式也是分成各个构件,所以第6、7章的计算内容是核心基础,其他所有的均来源于此。五、构造(抗震构造措施)。构造来源于震后灾难的总结,是血泪的教训和经