高层建筑结构设计规范.docx
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高层建筑结构设计规范
高层建筑结构设计资料
目录
1 总则 ……………………………………………………………………………………………………..1
2术语和符号………………………………………………………………………………………………..2
2.1 术语………………………………………………………………………………………………….2
2.2 符号………………………………………………………………………………………………….2
3 荷载和地震作用……………………………………………………………………………………………2
3.1 竖向荷载…………………………………………………………………………………………….2
3.2 风荷载……………………………………………………………………………………………….4
3.3 地震作用…………………………………………………………………………………………….5
4结构设计的基本规定………………………………………………………………………………………9
4.1 一般规定…………………………………………………………………………………………….9
4.2 房屋适用高度和高宽比……………………………………………………………………………11
4.3 结构平面布置………………………………………………………………………………………12
4.4 结构竖向布置………………………………………………………………………
4.5 楼盖结构……………………………………………………………………………………………
4.6 水平位移限值和舒适度要求………………………………………………………………………14
4.7 构件承载力设计圾表达式………………………………………………………………………
4.8 抗震等级……………………………………………………………………………………………15
4.9 构造要求……………………………………………………………………………………………
5 结构计算分析…………………………………………………………………………………………….17
5.1一般规定…………………………………………………………………………
5.2计算参数…………………………………………………………………………
5.3计算间图处理…………………………………………………………………………
5.4重力二阶效应及结构稳定…………………………………………………………………………
5.5薄弱层弹塑性变形计算…………………………………………………………………………
5.6荷载效应和地震作用效应的组合
6框架结构设计………………………………………………………………………………………………18
6.1一般规定…………………………………………………………………………………………….18
6.2截面设计…………………………………………………………………………
6.3框架梁构造要求…………………………………………………………………………………….18
6.4框架柱构造要求…………………………………………………………………………………….20
6.5钢筋的连接和锚固………………………………………………………………………………….24
7剪力墙结构设计…………………………………………………………………………
7.1一般规定…………………………………………………………………………
7.2截面设计及构造…………………………………………………………………………
8框架－剪力墙结构设计…………………………………………………………………………
8.1一般规定…………………………………………………………………………
8.2截面设计及构造…………………………………………………………………………
9 筒体结构设计…………………………………………………………………………
9.1一般规定…………………………………………………………………………
9.2框架－核心筒结构…………………………………………………………………………
9.3筒中筒结构…………………………………………………………………………
10 复杂高层建筑结构设计…………………………………………………………………………
10.1一般规定…………………………………………………………………………
10.1带转换层高层建筑结构…………………………………………………………………………
10.2带加强层高层建筑结构…………………………………………………………………………
10.3错层结构…………………………………………………………………………
10.4连体结构…………………………………………………………………………
10.5多塔楼结构…………………………………………………………………………
11 混合结构设计…………………………………………………………………………
11.1一般规定…………………………………………………………………………
11.2结构布置和结构设计…………………………………………………………………………
11.3型钢混凝土构件的构造要求
12 基础设计…………………………………………………………………………………………………27
12.1一般规定…………………………………………………………………………
12.2 筏形基础……………………………………………………………………………………….28
12.3箱形基础……………………………………………………………………………………….29
12.4 桩基础………………………………………………………………………………………….29
13 高层建筑结构施工…………………………………………………………………………
13.1一般规定…………………………………………………………………………
13.2施工测量…………………………………………………………………………
13.3模板工程…………………………………………………………………………
13.4钢筋工程…………………………………………………………………………
13.5混凝土工程…………………………………………………………………………
13.6预制构件安装…………………………………………………………………………
13.7深基础施工…………………………………………………………………………
13.8施工安全要求…………………………………………………………………………
高规1 总则
高规2 术语和符号
高规2.1 术语
序号
术语
涵义
1
高层建筑
10层及10层以上或房屋高度大于28M的建筑物。
2
房屋高度
自室外地面至房屋主要屋面的高度。
3
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。
4
剪力墙结构
由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。
5
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。
6
板柱-剪力墙结构
由无梁楼板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。
7
筒体结构
由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构。
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。
本规程涉及的筒体结构主要包含以下两种：
1框架-核心筒结构：
由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。
2筒中筒结构：
由核心筒与外围框筒组成的高层建筑结构。
8
混合结构
本规程涉及的混合结构是指由钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土筒体（或剪力墙）所组成的共同承受竖向和水平作用的高层建筑结构。
9
转换结构构件
完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。
10
转换层
转换结构构件所在的楼层。
11
加强层
设置连接内筒与外围结构的水平外伸臂（梁或桁架）结构的楼层，必要时还可沿该楼层外围结构周边设置带状水平梁或桁架。
高规2.2 符号
高规3 荷载和地震作用
高规3.1 竖向荷载
极限状态：
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，而不能满足设计规定的某一功能要求时，则称此特定状态为结构对该功能的极限状态。
设计中的极限状态往往以结构的某种荷载效应，如内力、应力、变形、裂缝等超过相应规定的标志为依据。
极限状态分类：
结构的极限状态在总体上可分为两大类，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。
对承载能力极限状态，一般是以结构的内力超过其承载能力为依据；对正常使用极限状态，一般是以结构的变形、裂缝、振动参数超过设计允许的限值为依据。
对正常使用极限状态在当前的设计中，有时也通过结构应力的控制来保证结构满足正常使用的要求，例如地基承载力的控制。
对正常使用极限状态的设计，当考虑短期效应时，可根据不同的设计要求，分别采用荷载的标准组合或频遇组合，当考虑长期效应时，可采用准永久组合。
增加的频遇组合系指永久荷载标准值、主导可变荷载的频遇值与伴随可变荷载的准永久值的效应组合。
结构上的作用：
可按随时间或空间的变异分类，还可按结构的反应性质分类，其中最基本的是按随时间的变异分类。
永久荷载：
即以往规范的恒荷载，它包括结构或非承重构件自重、土压力、预应力等；在建筑结构设计中，有时也会遇到有水压力的情况，水位不变的水压力按永久荷载考虑，而水位变化的水压力按可变荷载考虑。
可变荷载：
即以往规范的活荷载。
偶然荷载：
包括地震力、撞击、爆炸、火灾事故等。
荷载代表值：
规范给出荷载的四种代表值：
即标准值、组合值、频遇值和准永久值，荷载标准值是荷载的基本代表值，而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数得出。
荷载标准值：
是指其在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。
若荷载标准值不属于强制性条款，则应由业主认可后采用，并在设计文件中注明。
停车庫及车道的活载：
可直接按车轮局部荷载计算楼板内力，对小轿车、吉普车、小型旅行车（载人少于9人）的局部荷载取4.5KN，分布在0.2×0.2的局部面积上。
对于20～30t的消防车，可按最大轮压为60KN，作用在0.6×0.2的局部面积上的条件确定。
该局部荷载也可作为验算结构局部效应的依据（如抗冲切等）。
民用建筑楼面活荷载：
规范根据在楼面上活动的人和设施的不同状况，将其标准值的取值分成七个档次：
（1）活动的人较少 LK=2.0KN/mm2；
（2）活动的人较多且有设备 LK=2.5KN/mm2；
（3）活动的人很多且有较重的设备 LK=3.0KN/mm2；
（4）活动的人很集中，有时很挤或有较重的设备 LK=3.5KN/mm2；
（5）活动的性质比较剧烈 LK=4.0KN/mm2；
（6）储存物品的仓库 LK=5.0KN/mm2；
（7）有大型的机械设备 LK=6～7.5KN/mm2。
非固定隔墙的荷载：
应按活荷载考虑，可采用每延长米长度的墙重（KN/m2）的1/3作为楼面活荷载的附加值（KN/m2），该附加值建议不小于1.0KN/m2，但对于楼面活荷载大于4.0KN/m2的情况，不小于0.5KN/m2。
空气密度 ρ＝1.25kg/m3
高层分析（梁启智编著的高层建筑结构分析与设计简称，以下同） 高层建筑结构的竖向荷载包括结构自重和楼面活荷载两种。
高层建筑结构的楼面活荷载，以及楼面活荷载折减系数，一般均按荷载规范规定采用，该规范中无规定者，按下表采用。
高层民用建筑楼面活荷载及其准永久值系数的补 高层建筑结构的楼面活荷载
项目
活荷载标准值（kN/m2）
准永久值系数Ψq
附注
酒巴间、舞厅、展销厅
3.0～4.0
0.5
荷载较大时按实际情况
屋面花园
4.0～5.0
0.8
贮藏室
5.0～8.0
0.8
饭店厨房、洗衣房
4.0～5.0
0.5
健身房、娱乐室
3.0～4.5
0.5
目前我国钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量（恒载与活载）大约如下：
框架、框架-剪力墙结构体系12～14kN/m2
剪力墙、筒体结构体系13～16kN/m2
其中活荷载平均约2～3kN/m2，仅占全部竖向荷载的15%～20%。
因此，活载不利布置所产生的影响较小。
另一方面，高层建筑层数和跨数都很多，不利布置的方式繁多，难以一一计算，所以在工程设计中，一般将恒载与活载合并计算，按满跨考虑，不再逐一按活载不利布置计算。
如果活荷载较大，可将按满布荷载计算所得的框架梁跨中弯矩乘以1.1～1.2的系数加以放大，以考虑活荷载的不利分布所产生的影响。
高层建筑施工中采用附墙塔，爬塔等对结构受力有影响的起重机械或其他施工设备时，在结构设计中应根据具体情况验算施工荷载的影响。
楼面活荷载补充（见结构技术措施P13页）
序号
楼面用途
均布活荷载标准值（KN/m2）
准永久值
系数Ψq
组合值
系数ΨC
1
阶梯教室
3
0.6
0.7
2
微机电子计算机房
3
0.5
0.7
3
大中型电子计算机房
≥5，或按实际
0.7
0.7
4
银行金庫及票据仓库
10
0.9
0.9
5
制冷机房
8
0.9
0.7
6
水泵房
10
0.9
0.7
7
变配电房
10
0.9
0.7
8
发电机房
10
0.9
0.7
9
设浴缸、坐厕的卫生间
4
0.5
0.7
10
有分隔的蹲厕公共卫生间（包括填料、隔墙）
8
0.6
0.7
11
管道转换层
4
0.6
0.7
12
电梯井道下有人到达房间的顶板
≥5
0.5
0.7
13
通风机平台
≤5号通风机
6
0.85
0.7
8号通风机
8
表2.1.2－2 商业仓库库房楼（地）面均布活荷载
项次
类别
标准值
（KN/m2）
准永久值
系数Ψq
组合值
系数ΨC
备注
1
储存容重较大商品的楼面
20
0.8
考虑起重量1000kg以内的叉车作业
2
储存容重较轻商品的楼面
15
0.8
3
储存轻泡商品的楼面
8～10
0.8
－
4
综合商品仓库的楼面
15
0.8
0.9
考虑起重量1000kg以内的叉车作业
5
各类庫房的底层地面
20～30
0.8
6
单层五金原材料庫的庫房地面
60～80
0.8
考虑载货汽车入
7
单层包装糖庫的庫房地面
40～45
0.8
8
穿堂、走道、收发整理间楼面
10
0.5
0.7
－
15
0.5
考虑起重量1000kg以内的叉车作业
9
楼梯
3.5
0.5
0.7
－
储存商品的商品包装容重可按以下分类：
①笨重商品（大于1000kg/m3）：
如五金原材料、工具、圆钉、铁丝等；
②容重较大商品（500～1000kg/m3）：
如小五金、纸张、包装食糖、肥皀、食品罐头、电线、电工器材等；
③容重较轻商品（200～500kg/m3）：
如针棉织品、纺织品、文化用品、搪瓷玻璃制品、塑料制品等；
④轻泡商品（小于200kg/m3）：
如胶鞋、铝制品、灯泡、电视机、洗衣机、电冰箱等；
⑤综合仓库儲存商品的包装容重一般可采用400～500kg/m3。
活荷载的不利布置（见结构技术措施P14页）
2.8.1对楼面活荷载标准值大于2.0KN/m2或跨度相差较大的房屋建筑，按弹性方法计算框架的連续梁（板）的内力时，应考虑活荷载的不利布置。
2.8.2考虑活荷载不利组合的房屋，不应将連续梁支座左右剪力的最大值相加传至主梁，又将主梁支座左右剪力的最大值相加传至框架柱，致使主梁、柱、桩基荷载不必要的增大。
高规3.2 风荷载
高层分析 高层建筑的抗风设计要考虑多方面的因素，主要在下列五个方面：
（1）承重结构构件的承载能力和变形能力；
（2）非承重构件和管道设备的正常工作；
（3）精密仪表（例如电子计算机等）的正常运行；
（4）居住和使用者的舒适感；
（5）建筑物四周的风候环境。
第
（1）
（2）两个方面，一般把风的动力效应通过风振系数转化成结构的拟静力计算。
第（3）（4）两个方面则往往需要进行结构动力分析，以便设计时对建筑物的最大振幅、振动速度和振动加速度等控制在容许范围内。
第（5）方面通常通过模型的风洞试验或专门计算给予校核。
一、风的动力特性及其拟静力计算
1风压沿高度的变化规律一一风压高度变化系数μZ
在离地球表面很高的地方，风和地面间的摩擦影响可忽略不计，空气受到大气层中压力梯度的驱动。
而压力梯度则是地球受热不均的热动力后果。
这种高空风速称为梯度风速。
在接近地面处，风速受到空气和区域地面间的摩擦的影响。
风速在地面处几乎为零，向上逐渐增大，到达所谓“梯度高度”时，风速达到梯度风速。
由地面到梯度高度这一范围的大气层，称为边界层。
边界层的厚度，取决于该区域地球表面的状况，在500～3000m范围内变动，在大城市中心区域，其梯度高度比海面上的梯度高度大得多。
这是因为前者的地面粗糙程度远大于后者所致。
2基本风压ω0
3风载体型系数μS
4风振与风振系数βZ
建筑物所受的风力，可分解为两个分量：
一为不随时间变化的平均风压ω0，二为随时间变化的动力分量ωd（t）。
建筑物在ωd（t）作用下产生风振。
任意一层楼盖的风载动力反应，与下列三方面因素有关：
（1）风载的大小、随时间变动的规律及其沿高度分布的情况（受地面粗糙程度的影响）；
（2）建筑结构的动力特性，包括自振频率、阻尼等；（3）所论楼盖无量纲高度坐标ξi＝zi/H。
将楼层的动力反应加上平均风压所引起的静力反应，便得到风载的总反应。
5风的等效静力荷载 通过分析设计计算时可把风载视作静力荷载，其荷载集度ω就是风的等效静力荷载，或简称风荷载。
二、风载作用下高层建筑的振幅、振动速度和振动加速度的控制
人对振动的不舒适感觉程度
加速度（%g）
〈0.5
0.5至1.5
1.5至5
5至15
〉15
不舒适程度
无感觉
开始感觉
感觉烦恼
很烦恼
不可忍受
三、建筑物四周的风候环境
建筑物和建筑群对其周围气流的特性产生影响。
路上行人易感受到这种影响，特别是这种影响降低了环境的舒适程度。
风速越大，对行人舒适性的损害越严重。
为了从定量方面描述这种影响的程度，引入舒适参数ψ。
ψ＝1则表示开始有不适感受。
ψ值越大，不舒适感受越强烈。
高层建筑由于高度大，对气流产生障碍从而恶化周围的风候环境比较严重，规划设计时对此应给予足夠的考虑。
建筑物对周围风候环境的影响及其参数ψ值
现象
描述
不适位置
ψ
障碍效应
气流被迫越过长建筑物（长约等于8倍高度）
在背风处
1..4
文杜里管效应
气流经过低建筑物间的风筒，风筒宽为建筑物高的2至3倍
在通风筒内
1.3至2.0
压力連通效应
气流正交地冲击平行排列的建筑物，部分气流在建筑物间流向低压区
建筑物之间；当间距小于建筑物高度
1.2至1.6，对塔式建筑可达1.8
缝隙效应
气流必须通过突然缩窄的断面（地道、走廊等）
在断面收窄处
1.2至1.5，与向风面和断面积之比有关
角效应
气流正交向风面，在压力区和吸力区间的角部产生的效应
建筑物角部或间距l≤2d的建筑物之间，d为建筑物沿风向尺寸
1.2，对塔式建筑可达2.2
尾流效应
跟着建筑物后面的气流
类分离点及其下游
1.4至2.2，随建筑高度而增加
向下冲刷效应
气流冲击高层建筑的向风面，部分气流沿向风面下冲至街道水平并形成向下冲刷旋涡，特别当高层建筑前面有一平行布置的低建筑物时
在高层建筑底部附近
1.5至1.8，竖向气流增加不愉快感觉
高规3.3 地震作用
地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，房屋振动时产生的惯性力就是地震荷载。
地震波可能使房屋产生垂直振动与水平振动，但一般对房屋的破坏主要是由水平振动引起，因此，设计中主要考虑水平地震力。
地震荷载是惯性力，因此它的大小除了和结构的质量有关外，还和结构的运动状态有关，通常把结构的运动状态（各质点的位移、速度、加速度）称为地震反应。
地面运动情况可以由地面加速度波形来描述，不同的地震、不同的场地、不同的震中距都会产生不同的地面运动。
据观测，在岩石等坚硬地基中，地震波的卓越周期大约是0.1∽0.3秒左右，而在深层软土地基中，其卓越周期可能达到1.5∽2秒。
这样的周期与一般的建筑物周期（0.3∽3秒）相当接近，因而一般建筑物的地震反应比较明显，在达到一定震动强度时，很容易引起震害。
一般情况下，结构较柔，周期加长时，地震力减小。
高层建筑具有较长的自振周期，容易跟地震波中的长周期分量发生共振。
且地震波在土中传播时，短周期分量衰减迅速，长周期分量则传播较远。
大量震害表明：
与低层建筑相比，高层建筑受地震影响的范围更广一些，振害后果也更严重一些，特别在软土地基上，更是如此。
所以较确切地估计高层建筑的地震作用，是十分必要的。
当根据动力学理论计算结构自振周期时，由于所取的计算简图及结构刚度很难与实际完全相符，如平面布置、质量分布、材料实际性能、施工质量、空间整体工作、地基基础情况等都难以准确确定，而它们对自振周期都有影响，特别是在框架结构中，一般不计算填充墙的刚度，但实际上影响很大。
忽略填充墙的刚度影响，常常使计算周期偏长。
高层建筑结构设计中用于计算地震作用的方法，有底部剪力法、反应谱振型分析法和时程分析法三种。
底部剪力法是上述三种方法中最简单的一种实用方法。
当高度不超过40m，以剪切变形为主且刚度和质量沿高度分布比较均匀的建筑，可采用底部剪力法计算地震作用。
高规3.3.1条 各抗震设防类别的高层建筑地震作用的计算，应符合下列规定：
1 甲类建筑：
应按高于本地区抗震设防烈度计算，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；
2 乙、丙类建筑：
应按本地区抗震设防烈度计算。
高规3.3.2条高层建筑结构应按下列原则考虑地震作用：
1一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于150时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；
2质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构，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；
38度、9度抗震设计时，高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考虑竖向地震作用；
49度抗震设计时应计算竖向地震作用。
高规3.3.3条 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：
ei=＋0.05ɑLi
式中 ei――第i层质心偏移值（m），各楼层质心偏移方向相同；
Li――第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度（m）。
高规3.3.4条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
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