抗震结构设计计算问题(2006.06)
黄警顽
(83201728, [1**********], E-mail:[email protected])
****高规1.0.5条 :高层建筑设计中应注重概念设计
重点: (1)抗震概念; (2)规范要求 说明:
1. 谨以本文作为深圳建筑设计研究总院2003年出版的《结构专业设计统一技术措施》第四章的补充与参考. 2. 本文有关程序应用的讨论以SATWE2005版为对象.
(3)程序处理方法
1． 抗震设计计算综述 1.1 抗震结构分析方法
分析方法
整体分析
弹性
静力分析
方法概述
1. 解结构自由振动方程; 2. 振型分解反应谱法求各
层地震力;
3. 将地震力作用于各层偏
心点, 解静力平衡方程求出地震反应.
动力时程分析
弹塑性
拟静力推覆分析
用振型迭加法求解强逼振动微分方程
1. 竖向荷载一次施加, 求出
结构弹性应力作为初始应力;
2. 分步施加侧向荷载, 用分
步积分法解结构静力平衡方程.
动力时程分析
动力时程分析对地震波要求
1. 用分步积分法解结构强逼振动方程.
1. 最少一条人工波+二条实测波; 2. 按场地类别或场地特征周期选波;
3. 基底剪力与反应谱法比, 每条波不少于65%,三波平均不少于80%; 4. 记录长度不少于12s. 且大于3～4倍自振周期.
局部分析
弹性应力分析通用有限元分析
2. 可选程序:SAP84, SAP2000, MIDAC,PMSAP等
3. 需分析部位:超限框支剪力墙, 连体结构连结体, 厚板转换层, 板柱墙结构楼面, 不连续楼板
应力集中区域
1. 刚度矩阵按每步出
现塑性破坏情况修正;
几何矩阵不变; 采用大变形假定时, 几何矩阵每步按位移修正. 方法特点
1. 刚度矩阵, 几何矩阵
不变(小变形假定) 2. 断面设计考虑塑
性.(梁调幅, 钢筋砼受压区应力均布假定, 板配筋的屈服线法等)
控制条件
1. 强度控制:截面承戴力设计2. 延性控制:轴压比, 剪压比,
受压区高度, 配筋率 3. 位移控制:位移比, 层位移角4. 扭转刚度控制:偶然偏心, 周
期比
5. 竖向规则性控制:层刚度比,
层抗剪承载力比 1. 弹塑性层位移角 2. 弹塑性破坏过程 3. 防倒塌控制
位
2. 采用小变形假定时, 4. 需加强的薄弱层或薄弱部
1.2 规范对抗震结构分析要求
地震作用 水平向地震作用
分析方法 底部剪力法 振型分解反应谱法
适用范围
高度不超过40m, 以剪切变形为主且质量与刚度沿高度分布比较均匀的建筑 所有多高层结构
说明
F EK =α1G eq ，G eq =0.85GE ; α1—相应于T 1=1.7ψT (uT ) 0.5的水平地震影响系数 单向地震考虑扭转耦连、偶然偏心 双向地震考虑扭转耦连、不考虑偶然偏心要求剪重比λ=VEki /∑G i ≥0.2αmax ; 对薄弱层要求λ≥1.15×0.2αmax
水平向或水平向+竖向地震作用
多遇地震弹性时程补充分析
1．甲类高层;
2．竖向层刚度比或层受剪承载力比超限(第4.4.2—4.4.5条);
8度III 、IV 类场地建筑高度＞80m ； 9度区建筑高＞60m
4．《高规》第10章规定的复杂高层； 5．质量沿竖向分布特别不均匀的高层。(文献[13]定义为质量平均分布密度为相邻层的1.5倍以上)
水平向地震作用
罕遇地震弹塑性动力或静力时程分析
+竖向地震作用
地震作用系数法 静力法
8、9度时的平板型网架和大于24m 跨的屋架
9度时的长悬挑结构、大跨度结构和上部外挑结构
1. B级高度的高层;
2. 《高规》第10章规定的复杂高层.
选择地震波的要求：
1．按场地类别（或特征周期）和设计地震分组选择不少于两组实测波+一组人工结构底部剪力不小于振型分解反应谱法的65%；多条时程曲线的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法的80%; 2．地震波的持续时间不小于3～4T 1≥12s ，地震波的时间间距取0.01或0.02s; 3．地震作用效应取弹性时程分析多波平均值与振型分解反应谱法比较取大值。 弹塑性静力时程分析： 1. 目标位移可取Δy =2Δu ; 2. 侧荷分布:倒Δ形或矩形; 3. 材料本构关系:按《砼规范》 地震作用取G e 的10%、20% G e --- 重力荷载代表值
F EVK =αvmax G eq , 各质点按基底剪力法分配G eq =0.75Ge , αvmax =0.65αmax
抗震构造措施
3． 8度I 、II 类场地和7度区建筑高＞100m ；波；弹性时程分程的每条时程曲线所得的
1.3 各类建筑的抗震设防类别和抗震要求(《高规》4.8节)
建筑设防类别 甲类建筑
据地震安全评估结果确定
乙类建筑
按本地烈度
按本地烈度提高一度, 9度时应适当提高；
按本地烈度提高一度, 9度时应适当提高； 7（0.15g ）、8（0.3g ）III 、IV 场地按8+、9+；6、按本地烈度提高一度（不含6度）,III 、IV 类
地震作用
抗震措施
8（0.3g ）III 、IV 场地按9+； 7度I 类场地不提高 按本地烈度提高一度（不含
6度）, 9度时应适当提高； 场地再适当提高；9度时应适当提高；
丙类建筑 按本地烈度（包括6度）
按本地烈度 按本地烈度
丁类建筑 按本地烈度 比本地烈度略降低（ 6度除外）
比本地烈度略降低（ 6度除外）； 8、9度I 类场地按本地烈度降1度； 7（0.15g ）、8（0.3g ）III 、IV 场地按本地烈度。
注:1.“抗震措施”指地震作用计算和抗力计算外的所有措施；包括避开不利地段，结构选型，结构布
置，抗震内力调整，抗震构造措施等。
2. “抗震构造措施”指根据抗震概念设计原则，一般不须计算而对结构和非结构构件必须采用的细部构造要求。
1.4.1 地震作用内力调整
调整项目
框剪结构梁柱内力调整 竖向不规则结构薄弱层内力调整 转换层梁柱内力调整(包括轴力)
构件抗震等级 梁内力放大系数
配筋时框支柱轴力放大系数 柱内力放大系数(10.2.7-2)
调整方法及放大系数
调整柱剪力∑Q=0.2Q0, 柱弯矩按相应比例调整 梁柱墙支撑地震内力放大1.15 特一级
一级
二级
备注
(10.2.6) 框支柱数10时,1,2层转换∑Q=0.2Q0; 其它层转换∑Q=0.3Q0框支柱剪力调整后弯矩按相应比例调整, 轴力不调
1.4.2 构件组合内力调整
(计算条件:钢筋超强系数=材料标准强度/设计强度=1.1,超配系数=实际配筋/计算配筋=1.1)
构件类型 框架梁剪力 连梁剪力 一般柱
其它 柱底
弯矩 剪力 弯矩 剪力
框支柱
柱顶、底面 其它
弯矩 剪力 弯矩 剪力
复杂高层 普通高层 短肢高层
加强区 弯矩 墙 非加强区
剪力 弯矩 剪力
特一级
9度一级
一级
二级
三级
备注
强剪弱弯(6.2.5)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁; 底部加强(6.2.2,6.2.3)(4.9.2)
强剪弱弯, 强柱弱梁 1.5*1.2 1.8*1.4*1.2 1. 4*1.2 1.68*1.4*1.2
— — — —
(6.2.1) (6.2.2)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁; 底部加强(6.2.2,6.2.3)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁 (6.2.1) (6.2.2)(4.9.2)
(10.2.14) 底部加强 (7.2.10) 强剪弱弯 (7.2.6)(4.9.2) (7.2.10) (4.9.2-4) 底部加强 (7.2.6)(4.9.2) 加强区 弯矩 墙 非加强区 加强区墙 非加强区
剪力 弯矩 剪力 弯矩 剪力 弯矩 剪力
(7.1.2) 强剪弱弯 (7.1.2) 强剪弱弯 注:角柱内力按上表系数再放大1.1倍。(“高规”10.2.12-5)
1.5.1 框架柱抗震构造表
项目
细 目
抗震设计
一级 9度,≤25m 8度,＞35m
二级 8度,≤35m 7度,＞35m
三级 7度,≤35m 6度,＞25m
四级 6度,≤35m
现 浇:≥C20 装配整体:≥C30
≤5MPa
室内≥25mm, 潮湿环境及地梁≥35mm
l a +5d l a 0.8 0.75
h c ≥400mm,b c ≥350mm,h cn /hc ≥4
0.9 0.9 0.85 0.85
Vc ≤0.25f c b c h c0
5% 0.4% 0.4% 非抗震设计 不分高度
适用条件 框
架
混凝土强
梁、柱 一
度等
般
级 梁柱强度差
要
净保护层厚度 求
钢筋锚固长度l al (laE )
构造要求
一般柱 截 轴压
比 短 柱 面 尺 寸 受剪要求
最大配筋率
最 中柱，边柱 小 角 柱 配
筋 特 殊 率
钢 筋 净 距 钢筋最大间距
连接方法
接 框 架 柱 设 计
头
搭接长度
≥C30
l a +10d 0.7 0.65
Vc ≤ （1/γRE ）(0.20fc b c h c0)
4%,搭接区段5%，一级抗震短柱每边≤1.2% 0.8% 0.7% 0.6% 0.5% 1.0% 0.9% 0.8% 0.7%
Ⅳ类场地上较高建筑，表中数值增大0.1%
≥50mm
≤200mm
底层应焊接
底层应焊接
其他宜焊接
应采用焊接 直径≥22mm
直径≥22mm
宜焊接
宜焊接
1.2l a +5d 1.2l a
纵
向 受 力 钢 筋
≤350mm
直径≥22mm 宜焊接
1.2l a
l a
1.在受力较小位置搭接，每次搭接一半；
接头位置 2.相邻接头位置间距，焊接≥500mm，搭接≥600mm；
3.距楼板至少为hc，宜为750mm。
l a +5d l a l a +10d 锚固长度
l a l a
1.柱端;hc或D、Hcn/6、500mm中的最大值；2.底层刚性地坪上、下
加密区范围 500mm；
3.短柱全高,(Hcn/hc＜4);4.角柱全高.
最大间距(取小
6d,100mm 8d,100mm 8d,150mm 8d,150mm
值)
加 最小间距(取大
值) 密
区 轴压比＜
0.4 最小
体积轴压比配筋0.4~0.6 箍
率 轴压比＞筋
非 加 密 区
d/4,10mm
d/4,8mm
d/4,8mm
d/4,6mm
无特殊加密要求
普通箍 0.8% 0.6～0.8% 0.4～0.6%
0.6% 0.4% 螺旋箍 0.8%
普通箍 1.2% 0.8～1.2% 0.6～0.8%
0.6% 螺旋箍 1.0% 0.8～1.0%
普通箍 1.6% 1.2～1.6% 0.8～1.2%
0.6 螺旋箍 1.2% 1.0～1.2% 0.8%
1.混凝土强度等级＞C40，IV类场地上较高建筑，最小配箍率取较大
其他要求 值。
2.局部错层、夹层、楼梯间等处的短柱，按轴压比大于0.6一项采用。
数 量 为加密区箍筋量的50% 间 距
≤10d
≤10d
≤15d
无 要 求
不大于b C , 不大于400mm
不大于15d(绑扎) 、20d(焊接)
封闭式箍
1.肢距不大于200mm，每隔一根纵筋要双向有箍筋约束； 2.有135°弯钩,直段长度大于10d
箍筋的其它要求 1.当纵向钢筋配筋率大于3%,直径不小于￠8mm,焊成封闭箍(焊缝长5d).
且间距不大于200mm,不大于10d.
2.纵向钢筋接头处间距,受拉时不大于5d,也不大于100mm;受压时不大于 10d,也不大于200mm.
1.5.2 框架梁抗震构造表
项目
一级 二级 三级 四级
构造要求 1.h b ≈(1/8～1/12)lb ; hb ≤1/4lbn; 2.bb ≥1/4hb ; bb ≥1/2bn ;b b ≥250mm 叠合梁 预制部分h b1≥l b /15 ; 后浇部分h b2≥100mm. 梁
截面一 受剪要求 v b ≤（1/γRE ）(0.20fc b b h bo ) v b ≤0.25f c b b h bo 尺寸 般 X≤ξb h bo 最大受压区高
x ≤0.35h bo x ≤0.25h bo 要 ξb =0.8 (1+fv/0.0033Es ) 度
求 梁柱尽量做到对中；
梁柱对中
有偏心时，e ≤h b /4或e ≤b b /4
2.5% 最大配筋率
0.4% 0.3% 0.25% 0.25% 支 座 最 小
配筋率 跨 中 0.3% 0.25% 0.2% 0.2%
1.不少于上部或下部 贯通全长的钢筋 较大面积的1/4
2.不少于2φ14
不小于2φ12
细 目
抗震设计
非抗震设计
无要求 0.25% 0.2%
框 架 梁 设 计
纵 向
上部钢筋切断
受 力
锚固长度 钢
筋 锚
构造要求 固
1.通长钢筋不允许切断后搭接;
2.非通长钢筋可在柱边外0.2Ln 处切断 l aE =la+10d
l aE =la+5d
l aE =la
1.跨中上部,至少 2φ12,可以搭接
2.支座下部,至少两根钢筋.1.距柱边至少.25Ln; 2.与上部跨中钢筋 搭接长度1.2La
la
接 头
梁端受压筋与
A`s/As≥0.5 A`s/As≥0.3
受拉筋面积比 加密距梁端2h b
加密区范围 距梁端1.5h b ; 不小于500mm 区 不小于500mm
≥d/4 ≥d/4 纵筋ρ≤≥d/4
2% φ10mm φ8mm φ8mm 最小
加密直径 纵筋ρ≥≥d/4 ≥d/4 ≥d/4 箍 区 2% φ12mm φ10mm φ10mm
最大间距(取最h b /4,8d
h b /4,6d, 100mm h b /4,8d, 150mm
100mm 小值)
筋
一般
箍筋间距 ≤h b /2,≤b b , ≤250mm
要求
1.一、二级梁纵向钢筋伸过边柱中心线; 1.屋面梁伸入 2.弯折锚固时,水平段≥0.45laE ;垂直段不小于10d,不小于22d; 边柱1.2la; 3.上部钢筋穿过中间节点;下部钢筋伸入中柱laE,过中轴线不小于2.标准层伸入 5d. 边柱la 应用焊接 宜用焊接 可 用 搭 接
不 限
无特殊加密要求
≥d/4
φ5mm ≥d/4 φ8mm h b /4,8d 150mm
h b (mm) ≤300 300~500 500~800 ＞800
≥0.020fc/fyv V b /fc b b h bo ＞0.07 150mm 200mm 250mm 300mm 无专门要求
≤0.07 200mm 300mm 350mm 500mm
节点区
箍 筋 纵 向 钢 筋 不少于柱端加密区实配箍筋 柱的纵向钢筋不在节点区内切断
1.5.3 剪力墙抗震构造表
项次 项目
细 目
抗震设计
一级
8度:80~100m 9度:≤60m
二级
8度:35~80m 7度:＞80m
三级 8度:＜35m 7度:≤80m 6度:＞60m ≥C20
四级 6度:≤60m
非抗震设计
适 用 范 围 混凝土强度等级 最 小 厚 度
全部高度
≥h/20; ≥160mm
≥h/25;≥140mm
剪 力 墙 设 计
截面尺寸要求 V w ≤1/γRE (0.20fc b w h w ) V w ≤0.25f c b w h w 一
墙肢最小宽度 ≥3b w , ≥500mm ，轴压比U m ≤0.6 ≥3b w , ≥500mm 般
要 错 一般错洞墙 不应采用 不宜采用, 采用时洞口错开不少于2.0m 求 洞 叠合错洞墙 不宜采有, 采用时要加暗框架
墙 底层局部错洞 底层洞口边暗柱延伸至二层, 二层洞口下设暗梁, 形成底层暗框架 墙 设备管道洞口 宜预埋套管, 配交叉补强钢筋; 直径较大时可配环形钢筋 小 H ≤50m 洞口每边不少于2￠8，伸入墙内锚固长度l a1
边长小于洞
0.8m H ＞50m 洞口每边配被截断钢筋量的一半, 伸入墙内锚固长度l a1 口
l a +10d l a +5d l a 钢筋锚固长度l a1(laE )
(1)顶层;(2)底部, 范围为H w /8,且不少于底层层高; (3)楼梯间电梯间;(4)山墙；(5)内外纵墙的端开间 所有部位均应 加强部位应采用双排,
对双排配筋的要求 加强部位宜用双排配筋
采用双排配筋 其余宜双排
拉结钢筋 直径≥￠6mm ，间距≤700mm, 底部加强区加密.
0.25% 0.25% 0.20% 0.20% 0.20% 加强部位 分布钢筋最小
配筋率 0.25% 0.20% 0.15% 0.15% 0.15% 一般部位
横向 300mm
300mm 300mm 300mm 300mm 分布钢筋最大间距
竖向 400mm 横向 ￠6mm
分布钢筋最小直径 ￠8mm ￠8mm ￠8mm ￠8mm
竖向 ￠8mm
加强部位
搭接长度为laE 搭接长度l a , 接头错开500mm 接头错开500mm
每次接头50%,接头加强部位每次接头
竖向分布钢筋连接 可以在同一截面搭接
错开500mm 50%,错开500mm 端部应设暗柱、翼缘或柱;
边缘构件要求 端部宜设翼缘或端柱,横墙宜设翼缘, 至少应配暗柱.
横向剪力墙端部宜设翼缘.
0.005A c 或2￠
0.015A c 0.012A c 底部加强部位 2￠12 2￠12
14(大值) 端部钢筋最小
配筋量 0.012A c 或4￠12的较0.005A c 或2￠14的
0.012A c 2￠12 2￠12 一般部位
大值 较大值
底部或加强部位 ￠8@100 ￠8@150 ￠8@150 ￠6@150 ￠6@150 箍筋
一般部位 ￠8@150 ￠8@200 ￠6@200 ￠6@200 ￠6@200
水平分布钢筋连接
纵筋搭接范围内 间距不大于5d, 也不大于100mm 要求
竖 向 钢 筋 底部加强区不少于0.015Ac; 一般地位不少于0.01Ac 不少于0.008Ac
最大间距 ≤6d, ≤100mm ≤8d, ≤100mm ≤8d, ≤150mm ≤8d, ≤150mm ≤8d, ≤150mm
箍 筋
最小直径 ￠10mm ￠8mm ￠8mm ￠6mm ￠6mm
跨高比大于2.5时:Vb ≤1/γRE (0.20fc b b h bo )
截面尺寸要求
跨高比小于2.5时:Vb ≤1/γRE (0.15fc b b h bo )
最大配筋率 ≤2.5% 纵向
钢筋 0.4% 0.30% 0.25% 0.25% 0.25% 最小配筋率 (单边) ≥600mm, ≥l a ≥600mm, ≥l a 锚固长度 ≥600mm, ≥l a +10d ≥600mm, ≥l a +5d ≥600mm, ≥l a
最大间距(取最小
150mm h b /4，6d ，100mmh b /4，6d ，100mmh b /4，8d，150mmh b /4，8d，150mm
值) 箍 筋
最小直径 ￠10mm ￠8mm ￠8mm ￠6mm ￠6mm
1.顶层楼层在纵向筋伸入墙体的部分应配箍,数量与跨中相同;一般楼层不必配置.
其它构造要求
2.跨高比＜2.5时,底部0.2hb-0.6hb 范围内,设配筋率不低于0.2%的水平分布筋.
分 布 钢 筋
端 部 钢 筋
小墙肢配筋
连 梁 设 计
1.6建筑结构计算步骤及控制点[14]
计算步骤 1. 建模
步骤目标 几何及荷载模型 整体参数的正确确定
建模或计算条件 控制条件及处理
整体建模符合原结构传力关系;
2. 符合原结构边界条件; 3. 等合采用程序的假定条件
1. 振型组合数→有效质量参予系数>0.9吗? →否则增加 1. 地震方向角θ0=0;
2. 单向地震+平扭耦连; 2. 最大地震力作用方向角→θ0-θm >15? →是, 输入θ0=θm ，附加方向角θ0=0. 3. 不考虑偶然偏心; 3. 结构自振周期, 输入值与计算值相差>10%时, 按计算值改输入值
. 4. 不强制全楼刚性楼板; 4. 查看三维振型图, 确定裙房参予整体计算范围→修正计算简图 5. 按总刚分析; 5. 短肢墙墙承担的抗倾覆力矩比例50%?→是, 规范不许, 修改设计 墙结构 6. 框剪结构框架承担抗倾覆力矩>50%?→是, 框架抗震等级按框架结构定；若为
多层结构，可定义为框架结构定义抗震等级和计算，抗震墙作为次要抗侧力构件，其抗震等级可降一级。[11]
1. 周期比控制;T θ/T1≤0.9(0.85)? →否, 修改结构布置, 强化外围削弱中间 1. 地震方向角θ0=0,θm ;
2. 单(双) 向地震+平扭耦2. 层位移比控制; [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]≤1.2→否, 按双向地震重算 连; 3. 侧向刚度比控制; 要求见后; 不满足时程序自动定义为薄弱层
. 3.(不) 考虑偶然偏心; 4. 层受剪承载力控制; Q i /Qi+1＜[0.65(0.75)]?否, 修改结构布置 4. 强制全楼刚性楼板; 0.65(0.75)≤Q i /Qi+1＜0.8? →否, 强制指定为薄弱层;(注:括号中数据B 级高层) 5. 按侧刚分析; 5. 整体稳定控制; 刚重比≥[10(框架),1.4(其它)]
6. 按计算一的结果确定6. 最小地震剪力控制; 剪重比≥0.2αmax ? →否, 增加振型数或加大地震剪力系数 结构类型和抗震等级 7. 层位角控制; ΔU ei /hi ≤[1/550(框架),1/800(框剪),1/1000(其它)]
ΔU pi /hi ≤[1/50(框架),1/100(框剪),1/120(其它)]
1. 按计算一、二确定的模1. 构件构造最小断面控制和截面抗剪承载力验算; 型和参数; 2. 构件斜截面承载力验算(剪压比控制); 2. 取消全楼强制刚性板; 3. 构件正截面承载力验算 定义需要的弹性板; 4. 构件最大配筋率控制 3. 按总刚分析 5. 纯弯和偏心构件受压区高度限制 4. 对特殊构件人工指定 6. 竖向构件轴压比比控制
7. 剪力墙的局部稳定控制
8. 梁柱节点核心区抗剪承载力验算
抗震构造措施 1. 钢筋最大最小直径限制
2. 镐筋最大最小间距要求 3. 最小配筋配箍率要求
4重要部位的加强和明显不合理部份局部调整。
2. 计算一 (一次或多次)
2. 计算二 (一次或多次)
判定整结构的合理性(平面和竖向规则性控制)
3. 计算三 (一次或多次)
构件优化设计(构件超筋超限控制)
4. 绘制施工图
结构构造
2. 计算模型问题
2.1 计算模型应满足条件
2.1.1 基本反映原结构的受力特征和传力关系; 2.1.2 基本符合原结构的边界条件;
2.1.3 2.2 框支墙输入模型
框支墙偏心处理方法：（见图） 2.2.1在墙支两端点垂直框支梁轴线设相对刚度较大的辅助短梁，力求正确反映墙与梁间的偏心传力关系。 梁偏轴布置 双框支梁布置 2.2.2 框支梁偏轴布置 2.2.3 双框支梁布置 2.2.4 三种布置方法比较表(框支梁偏轴布置方法较好)
框支墙偏心处理方法
考虑墙梁偏心扭矩对梁影响
墙偏梁轴布置, 墙端加刚梁连结 框支梁偏轴布置, 与墙轴重合 双框支梁布置, 梁间加刚梁连结
是 未直接考虑 是
考虑墙刚度对梁弯矩影响 未, 是 是
墙段内弯矩不对; 若无刚梁连接传力错误 简便; 梁柱偏心弯矩对梁扭转效应能体现 双梁组合刚度偏小, 影响上部结构内力; 双梁间楼板厚和荷载要输0. 两梁不能平分
优缺点
2.3 大截面柱梁输入模型
, 荷载没传至柱.
楼板模型
弹性板6 弹性板3 弹性膜 刚性板
刚度设定
面内面外均按实际刚度. 面内无限刚, 面外按实际刚度. 面内按实际刚度, 面外刚度为0. 面内无限刚, 面外刚度为0
适用情况
板-柱, 板-柱墙结构楼板 厚板转换层楼板 一般梁板楼面楼板 位移及刚度控制计算
2.4.2下述情况宜用弹性膜楼板模型(结果供强度设计用)
2.4.2.1 刚性楼板假定不成立
2.4.2.2 转换层、裙房屋面层、嵌固层楼板—竖向刚度突变层；
2.4.2.3 两结构单元间只有簿弱的水平构件联结时—水平刚度突变部位； 2.4.2.4 需作楼板局部变形验算楼板.
2.4.2.5复杂结构有关层面:连体结构的连结体及连结体两端上下各两层; 错层结构咬合部位两侧的楼板。
2.5 地下室的输入模型
2.5.1 地下室边墙宜按开低洞联肢墙或墙柱加深梁输入, 不宜按连续剪力墙输入; 否则易造成内力分配失真. 2.5.2 嵌固层设定[9]
2.5.2.1 地下室顶板作为嵌固端条件
1) 地下室顶板与室外地坪高差不超过3级台阶; （不超过1/3层高）
2) 地下室顶板为梁板结构(不是无梁楼盖), 且满足《抗规》第6.1.14条关于地下室梁柱受弯承载力要求;
3) 地下室侧壁有良好侧限, 且地下室侧壁离塔楼边不超过3倍地下负一层层高. 2.5.2.2 无地下室时嵌固端设定
1) 当基础面纵横方向设置刚度较大基础梁时, 以基础面为嵌固端;
2) 当基础面离地面有一定距离时, 若地面处设置刚性地面时, 嵌固端设在刚性地面. 2.5.2.3有地下室时嵌固端设定
1) 单层地下室, 宜取基础面作嵌固端, 可避开规范对”地下负一层的抗震等级与部结构一致”
及”嵌固层楼板厚度不小于160”的要求, 可能反而经济合理;
2) 当地下一层为抗爆级别较高的防空地下室时, 顶板较厚, 可取顶板为嵌固层;
3) 塔楼与地下室顶板投影面积比
2.5.3 基础埋深不在同一标高时处理方法 2.5.3.1 利用程序处理基础不等高功能；
2.5.4 基础埋深不单与H 有关, 还应与H/B有关, 当H/B较大时从严,H/B较小时可适当放宽. 2.6 单塔与多塔楼的输入模型
2.6.1 裙房连结薄弱, 塔间净距≥3倍塔宽(或3倍裙房高) 可按单塔计算. 2.6.2 单塔带裙房范围≤2倍地下一层层高(沪高规)
2.6.3 周期比验算时, 目前只能按单塔楼计算; 多塔时周期耦合在一起分不开。 2.6.4
2.7 异型柱的输入
2.7.1 一般异型柱不宜按墙输入; 以框架结构为例比较如下:
构件类型 矩形柱
单元模型 杆件单元
抗震等级 按高规表4.8.2
异形柱
杆件单元
与矩形柱相同
短肢墙
板壳单元
较一般墙高一级
单向偏压, 考虑分布筋作用 配筋计算方法
单向偏压, 不考虑分布筋作用 双向偏压, 考虑分布筋作用 双向偏压, 考虑分布筋作用
1/500 位移角限值
轴压比(7度)
(二级) 0.4～0.55 (二级)
(二级)
2.7.2 Z形异型柱双向偏压试验说明, 破坏大多出现在翼缘肢端部, 偏心距较小时也可能出现在翼缘与腹板交接处外角部, 抗弯内力矩力臂具不确定性. 考虑Z 形柱数量不多, 为便于设计,Z 形柱按短肢墙输入计算, 按柱构造设置. (江苏省地方标准《:钢筋砼异型柱框架结构技术规程》DB32/512-2002)；或按两个L 形异型柱输入，两柱间用刚性梁连结（全国规范）。 2.7.3 文献[13]规定, 异形柱肢宽不小于200, 肢高宽比不大于4, 不小于2. 2.8 长柱或短单肢墙输入问题
2.8.1短单肢墙和柱都是竖向构件, 但其力学模型、受力特性、配筋计算、抗震要求等不同, 一
般情况下, 可由构件截面长宽比区别按墙或柱输入（h w /bw ≤3柱, 3＜h w /bw
2.8.3由于两种构件的构造要求和抗震内力调整系数不同，在实际配筋时宜根据构件实际情况人为修正：
2.8.3.1长宽比≤4的墙肢宜按柱要求配筋; 长宽比>4时按墙要求配筋。(文献[13]规定, 当剪力墙厚度不小于层高1/15,且不小于300时, 长宽比>4时仍属一般剪力墙.)
2.8.3.2规范对框支柱的抗震构造要求严格, 抗震内力调整系数较大，支承框支梁的厚墙，原则上宜按柱输入；当多柱连成墙断面较长或异型时，建议在直接支承框支梁处输入明柱，再用薄墙肢把柱连起来，这样受力较明确且配筋经济合理(见下图) 。
柱、墙的主要特性及要求表（未包括抗震内力放大要求）
2.9次梁不同输入方式比较
比较内容 \ 方法
导荷模式
①在菜单1当主梁输入梁、墙围合房间作导荷单元
②在菜单1当次梁输入 次梁铰支在房间周边, 荷载先对次梁作交叉梁系分析, 得出次梁支座反力传至主梁
计算模式
空间整体计算, 交点弹性支承, 边支座可指定铰支
梁交点连接 负弯矩调幅 施工图修正 不利活荷布置单元
楼板配筋 刚接, 传递弯、扭、剪力 全调
主、次梁程序按刚度认定各梁、墙围合房间 房数多而密，宜通长布筋
次梁不参予整体分析, 次梁交点弹性支承, 房内连续, 端铰支与主梁铰接，只传剪力 次梁为不调幅梁 主次梁输入时已确定 主梁、墙围合房间 宜遂间布筋或或自动布筋
次梁不参予整体分析; 二维连续梁, 边支座铰结只传剪力 连续支座调幅 主次梁输入时已确定 主梁、墙围合房间 宜遂间布或自动布筋
③在菜单2当次梁输入以主梁、墙为边界导荷
3. 层刚度问题 3.1 层刚度计算
3.1.1 层刚度中心计算
3.1.1.1 取出一层结构, 下端固定, 建立单层模型.
3.1.1.2 在假定刚度中心上沿主轴方向各作用单位水平力, 通过试算, 当层θz ≈0时, 该点即为层的刚度中心.
3.1.2 在层的刚度中心分别作用 P x =1,Py =1,mz =1, 分别算出层位移δx , δy , θz ;
相应得 K x =1/δx ,K y =1/δy ,K θ=1/θz
3.2 层刚度计算方法和适用范围（见下表）层侧刚算法一览表
序号 1
侧刚算法 剪切刚度
计算公式
特点
只与构件的面积有关, 与构件位置和形状无关; 层抗扭刚度不为0。
2
剪弯刚度
适用条件
首层转换上下层刚度比和嵌固层上下层刚度比; 无斜撑框架结构
K i = Gi A i , A i =Awi +Ci A ci ; K i =1/Δi Δi =1/ Ki K i =Vi /ΔU i
《抗规》公式
只与构件的面积和形状有关, 与构件位置无关; 层抗扭刚度不为0。
转换层在二层或以上时必须用
3 地震剪位移比刚度
与结构整体刚度及层与嵌固端距离有关, 越近刚度越大; 层抗扭刚度为0。
一定程度上反映结构的整体效应，较易满足规范要求。规范无明确要求时宜首先采用.
3.2.1 层抗扭刚度, 按剪切刚度和按剪弯刚度计算结果一样; 按地震剪力位移比刚度计算时, 因规范没有给出扭转反应谱, 算不出与扭转相应的地震反应, 因此层抗扭刚度不能按上式计算. 3.2.2 采用不同的层刚度计算方法, 只影响层刚度比结果, 对内力、位移等其它计算结果无影响. (因为其它计算是按有限元模型计算, 不是按层模型计算的) 3.2.3下上层刚度比γ=Ki / Ki+1 ;
3.3结构竖向规则性控制—层刚度比控制
3.3.1层刚度比控制主要找出薄弱层位置, 并按规范要求作出处理;
当K i H i+1/Ki+1H i
按《抗规》3.4.3条和《高规》5.1.14条, 该楼层地震剪力应放大1.15倍.(SATWE能自动处理) 3.3.2 层抗剪承载力比按《高规》4.4.3条要求不宜Q i /Qi+11.3或3θi /(θi+1+θi+2+θi+3)>1.2时, 层侧向刚度不规则; 3.4 转换层刚度比计算 3.4.1 规范要求
3.4.1.1 当转换层在一层时, 层刚度按层平均剪切刚度（竖向构件等效断面积比刚度）计算; 3.4.1.2当转换层在二层或以上时, 下上结构侧向刚度比=下部结构位移角/上部结构位移角 γe =Δ1H ’2/Δ2H ’1≤1.3 H’2≈≤H ’1, H’1=hi +…+hi-m , H’2=hi+1+…+hi+n 上部结构侧移:Δ2=1/K’2=1/Ki+1+…+1/Ki+n,
下部结构侧移:Δ1=1/K’1=1/Ki +…+1/Ki-m
3.4.1.3当转换层在三层或以上时, 还应满足上下层侧向刚度比要求:
下层层平均刚度/上层层平均刚度=γe =Ki /Ki+1>0.6; K i 、K i+1可按地震剪力位移比计算.
3.4.2 目前SATWE 计算的转换层上下结构刚度比, 下层结构算至基础面, 与规范要求算至嵌固层不符, 不能直接引用, 应另行手算.
3.5 大底盘多塔楼刚度比的控制
按文献[13]及广东省超限审查细则第三条规定, 多塔楼结构, 各塔楼与大底盘的侧向刚度比, 可采用层间位移角比计算; 当θi /θi+1>1.3或3θi /(θi+1+θi+2+θi+3)>1.2时, 层侧向刚度不规则; 3.6 层位移角控制与计算
3.6.1 层位移角控制是对结构整体平动刚度的控制;
规范要求: [θ]=ΔU max /h≤[1/550～1/1000],计算模型不考虑偶然偏心影响; 规范实质上在此规定了允许的层间极限位移:ΔU max ≤[θ]h. 3.6.2 控制层间变形参数的三种表达与计算方法:
3.6.2.1 层间位移角θ=ΔU imax /hi =(Ui -U i-1)/hi ; 不扣除整体弯曲产生的侧移, 即包括下层转角 θi-1产生的对本层无害的层间刚体位移;
3.6.2.2有害层间位移角ΔU=θi -θi-1=(Ui -U i-1)/hi -(Ui-1-U i-2)/hi-1, 扣除整体弯曲产生的侧移; 有害层间位移ΔU i ’=ΔU imax -θi-1h i , 文献[13]给出当ΔU i ’/ΔU i
L j 为区格ij 宽度; θi 、θi-1为区格ij 的i 点在本、下层层间位移角; zi 、z ,j 为本层区格端点i 、j 的竖向位移. 计算真实反映构件的变形状态. 文献[12]给出相应的控制指标如下表可作参考: 构件方向 竖向 水平
构件类型 剪力墙 柱(短柱) 框架梁 连梁
正常使用状态
γij 限值γU
最大值出现部位
不开裂底部加强层附近不开裂开裂(不开裂与最大层间位
开裂(不开裂移角部位相同
4. 刚度控制问题
4.1位移比控制是层扭转刚度控制; 位移角控制是整体平动刚度控制; 周期比控制是整体扭转刚度的控制;
4.1.1 刚度控制及相应计算条件如下表(参考王亚勇有关论述)
刚度控制 位移比
[ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]≤1.2 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]= 1.2～1.3 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ] = 1.3～1.5 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]>1.5(1.4)
位移角 周期比
θE =ΔU m /h≤[γ]=1/550～1/1000 T t /T1≤[0.9,0.85]
规则 不规则 严重不规则 特别不规则 整体平动刚度控制 整体扭转刚度控制
规范要求
规则性定义
刚性楼板
计算条件
地震方向
平扭耦连
偶然偏心
√ √ √ 不允许
单向 单向 双向
× √ √
√(3.3.3)√(3.3.3)×(3.3.3)
与位移比计算同 ×(4.6.3)
按单塔楼计算, 其它与位移比计算同
备注地震作用效应=[考虑偶然偏心, 考虑平扭耦连]max , 两者不迭加.
2. 双向地震作用时地震效应计算可不考虑偶然偏心; 但计算位移比限值时要考虑偶然偏心.(文献[6]) 3. 位移控制计算采用水平荷载单一工况的标准组合; 当θE 接近限值时, 应考虑可能的组合.(文献[6])
4.1.2周期比T t /T1反映结构整体的扭转刚度与平动刚度的某种比例关系;
当不满足规范要求的Tt /T1≤[0.9,0.85]时,不要急意加大剪力墙截面,要查出关键所在,采取相应措施,才能有效解决问题。
4.1.2.1扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小有关,与全楼平均扭转刚度及楼层扭转刚度关系大;
4.1.2.2 剪力墙全部按主轴正交布置时,较易满足;周边墙与核心筒墙成斜交布置时较难满足;
4.1.2.3 当不满足扭转周期限制时,若层位移角控制潜力较大,宜减小结构上部竖向构件刚度,增大平动周期;
4.1.2.4当不满足扭转周期限制,且层位移角控制潜力不大时,应检查是否存在扭转刚度特别小的层,若存在应加强该层的抗扭刚度;
4.1.2.5当上述措施均无效时,说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小,应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚,增大核心筒的抗扭刚度;或在结构边缘加斜撑.
4.1.2.6竖向构件断面及布置的改变,同时影响平动刚度和扭转刚度,改变应控制向有利周期比方向发展;加强周边竖向构件,减弱中间竖向构件,对改变周期比有利. 4.1.2.7当和要求相差不多时,可适当加大周边梁的刚度。 4.2 位移比控制讨论
4.2.1 规范规定位移比控制是个相对值, 对扭转刚度较弱的对称均匀结构可能过严; 对平动刚度较弱的不对称不均匀结构可能不安全.
4.2.2 当层间位移角不大于位移角限值的1/3时[6], 根据建设部超限审查要点[10], “当计算的最大水平位移、层间位移值很小时, 扭转位移比可略有放宽. ”
4.2.3 文献[7]对A 级高度扭转不规则程度作了细分, 如下表(只列出A 级高度)
结构类型
不考虑偶然偏心的地震层位移角θE
框架
θE ≤1/1100 1/550≥θE ＞1/1100
框架—剪力墙, 板柱—筒 框支层, 筒中筒, 剪力墙
1/800≥θE ≤1/1600 θE ＞1/1600 θE ≤1/2000 1/1000≥θE ＞1/2000
[ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]扭转不规则指标范围 1.2～1.35不规则I
1.35～1. 5 不规则I 不规则II 不规则I 不规则II 不规则I 不规则II
1.5～1.8 不规则II 不允许 不规则II 不规则II 不规则II 不允许
>1.8 不允许
注:当弹性层间位移角小于规范限值的1/2时, 适当放宽扭转不规则限值.
4.2.4 文献[3][4]认为对所有结构用同一指标不合理, 引入层位移限值概念, 并按平均位移与位移限值比ζ的不同, 给出相应位移比要求, 供设计参考.
Δa =(Δmin+Δmax )/2 --------------- Δa 层平均位移 Δmax =Δa +Δtmax ≤Δu; Δu=[Δu/h]×h,--------------- Δu 层位移限值
Δmax /Δa =1+Δtmax /Δa ≤Δu/Δa ; 令Δa =ζΔu ---------ζ平均位移与位移限值比 μt *=1+μt ≤1/ζ;
μt *=Δmax /Δa ; μt =Δtmax /Δa ; ζ=1/(1+μt ); μt =1/ζ-1; μt *=1+μt
随ζ变化, 理论的扭转位移比要求: 当ζ≥0.8时为规则结构, 否则为不规则结构. ζ μt *μt ζ μt *μt
≤0.80
高规规定
≥～1.5 ≥～0.5 ≤高规规定 ≥～1.5 ≥～0.5
考虑罕遇地震变形加大, 从严控制, 建议随ζ变化的扭转位移比要求如下表:
5. 偶然偏心问题(参考文献[1][2]) 5.1 偶然偏心考虑方法
5.1.1偶然偏心各层同向, 大小为e i =±0.05L i ; Li 为层i 垂直于地震方向的建筑总长.
5.1.2满足e i =±0.05L i 的质量分布不是唯一的, 且无扭转振动地震影响系数αt （T ）; 因此由于
偶然偏心产生的扭转振动不能由自由振动方程直接求出.
5.1.3实用计算方法:先不考虑偶然偏心, 按平扭耦连方法求出结构各层地震作用, 然后将它施加在偏心位置处进行计算, 求出结构扭转影响.
5.2 偶然偏心e i =±0.05, 是对矩形平面给出, 其它形状平面宜修正, 规范没给出修正办法; 文献[13]给出, 对其它形式平面, 可取e i =±0.1732R i , Ri 为第i 层楼层平面平行地震方向的回转半径. 5.3考虑偶然偏心, 相当于人为地赋以结构一个最低限度的抗扭能力, 即结构能抵抗不大于偏心距为e i 的附加地震扭转作用.
6. 构件抗震等级
6.1 构件抗震等级, 反映抗震的综合要求, 是抗震概念设计最重要的指标, 由结构类型、场地烈度、结构高度、构件类别、构件位置按规范查取；构件抗震等级决定地震内力调整系数和组合内力调整系数的大小，决定抗震构造措施要求。
6.2 转换层结构中的非转换构件可不按框支框架设计, 但与框支框架相连的邻跨非框支框架的抗震构造应加强.
6.3 裙房的抗震等级[6] (程序不能自动处理, 要人工指定) 6.3.1 裙房与主楼分开时, 各自决构件抗震等级; 6.3.2 裙房与主楼连成整体时
6.3.2.1 裙房构件抗震等级不应低于主楼的抗震等级;
6.3.2.2 主楼为纯剪力墙结构, 裙房为纯框架结构时, 裙房框架抗震等级不应低于主楼剪力墙抗震等级; 当裙房柱高与柱截面长边之比不小于6时, 裙房按本身高度定义抗震等级, 但与主楼的抗震等级相差不应超过一等级[13];
6.3.2.3 主楼为部分框支墙结构时, 其框支框架按部分框支墙结构确定抗震等级; 裙房按框架剪力墙结构确定抗震等级, 若低于主楼框支框架抗震等级, 则按本节6.2条处理; 6.4 地下室抗震等级:主楼地下一层与地上一层同;
其它可放宽, 但不低于4级.(地下室地震作用明显衰减, 一般也不要求核算最小地震剪力系数); 9度抗震时不低于2级.(程序不能自动处理, 要人工指定). 6.5 短肢墙抗震等级
6.5.1若短肢剪力墙承受的倾覆力矩大于结构底部总倾覆力矩的40%时应定义为短肢剪力墙结构;
6.5.2指定为短肢墙结构后, 程序能搜索出短肢墙, 并将其抗震等级提高一级; 即此时在输入信息中应按一般剪力墙的抗震等级输入.
6.6剪力墙承担的倾覆力矩≤总倾覆力矩20%的少剪力墙框剪结构, 结构分析按框架剪力墙体系计算, 框架抗震等级按框架定义, 剪力墙抗震等级按框架剪力墙定义[13].
6.7 8度区高度>80m建筑, 可用框支剪力墙结构; 抗震等级加强区特一级, 非加强区一级[13]. 6.8 竖向构件的轴压比限值, 按《高规》10.3.3,10.4.4,10.5.5条要求抗震等级提高一级后取值.
7. 构件的抗震设计和超限处理 7.1 连梁的抗震设计 7.1.1连梁最大配筋率
抗剪超限按最大受剪承载力配筋计算方法:(以跨高比≤2.5连梁为例) 连梁最大受剪承载力 V b =0.15fc b c h co /γRE
由最大受剪承载力求弯矩 M b r =0.9Vb l n /2/1.27 =0.354 Vb l n 一级 (ln 为连梁净跨) M b r =0.9Vb l n /2/1.05=0.429 Vb l n 二级
其中系数1.27和谈.05是强剪弱弯要求,0.9是考虑剪力部分由竖向荷载产生。 由弯矩按对称配筋公式求出最大纵筋面积 A s = Mb r /fy /（h bo -a ）
由规范给出公式求箍筋：V b =（0.049f c b b h bo +0.7fyv h bo A sv /S）/γRE
7.1.2若按上述计算较整体计算结果小较多时, 宜适当加大墙肢刚度, 吸收连梁释放的内力; 7.1.3连梁最小配筋率与连梁跨高比砼强度等级钢筋等级有关。
《高规》7.2.23条规定, 连梁剪压比 α≥V/βc f c bh o /γRE 非抗震设计时, α=0.25;
抗震设计, 当跨高比大于2.5时 α=0.2/γRE =0.2/0.85=0.2353
当跨高比不大于2.5时 α=0.1/γRE =0.1/0.85=0.1765
不同跨高比连梁纵向钢筋构造配筋率按下表取用:
设防状态 剪压比限值 连梁跨高比 构造纵筋配筋率
非抗震设计
任何跨高比 按框架梁要求
抗震设计
0.2353≤α≤α (规范要求) 跨高比≥＞跨高比≥1.5
1.5＞跨高比≥＞跨高比≥0.5
0.25%
按框架梁要求～～0.30%
注:跨高比大取大值。
7.1.4连梁刚度折减系数
7.1.4.1连梁受力特性:受水平荷载控制; 连梁不宜承受较大的竖向荷载。
7.1.4.2连梁一般跨度小，截面大, 与之相连的墙体刚度也大。在水平荷载作用下，连梁往往超筋超限，设计时要根据具体情况，采取相应的调整措施。
7.1.4.3在水平荷载作用下，连梁刚度可以折减，当风荷控制时，折减系数不宜小于 0.8 ；当地震荷载控制时，折减系数不应小于 0.55 。 7.1.4.4由风荷载控制时，若连梁刚度折减后仍出现超筋超限，宜增加剪力墙刚度或降低连梁刚度，重新计算，不宜采用内力调整方法解决。 7.1.5 连梁的超限处理
7.1.5.1若结构刚度较大，且超筋超限的连梁较多时, 可加高洞口，减小连梁高度，以减小连梁内力。
7.1.5.2若只部分连梁超筋超限，则可用调整连梁内力的方法解决。
7.1.5.3若结构刚度较小，则不应对连梁内力进行调整，应增加剪力墙刚度，以减小连梁的内力。
7.1.5.4若经上述调整，仍有部分连梁不合乎要求时，可按连梁截面的最大剪压比限值确定剪力，然后按“强剪弱弯”的要求配置相应的纵筋。 7.1.5.5当连梁高度较高时，可将连梁用构造缝分成等高的两根或三根连梁，连梁的总剪切刚度不变，但抗弯刚度只有原来的1/4~1/9，可有效地解决连梁的超筋超限问题。输入时可将连梁高按其1/2或1/3输入，梁宽按其2或3倍输入。(注意梁端要加配两道整体箍) 7.1.6楼面主梁支承于墙间连梁时, 应按简支梁校核连梁的截面承载力[13]. 7.2 框支梁的抗震设计
7.2.1 框支梁是偏心受拉构件, 应按拉弯构件设计, 不能按纯弯构件设计; 转换层楼面应设为弹性板, 程序才能计算梁的轴力.
7.2.2 框支梁应定义为非调幅梁. 调幅是在内力计算完成后进行的, 若框支梁调幅, 相当梁端放松, 产生一个附加转角, 上部各相关构件内力全变. 7.2.3 框支梁构造要求
7.2.3.1 上部主筋至少50%贯通全梁; 间距不大于200, 不小于80; 下部主筋全部入柱受拉锚固; 7.2.3.2 箍筋加密区距柱边[0.2梁净跨,1.5h b ]max , 箍筋间距不大于100, 直径不小于10; 上部剪力墙门洞下方(门洞+2 hb ) 范围内应密箍.
7.2.3.3 沿梁高布腰筋, 不少于2φ16@200,入柱受拉锚固;
7.2.3.4 抬墙或抬柱的框支梁, 应按冲切计算附加吊筋及加密箍筋;(冲切力简化取0.6Af c ,A 为
墙柱截面积.)
7.2.4 框支梁的剪压比应γRE V/βc f c bh 0≤0.15, 不满足时宜优先采用水平加腋加大抗剪断面; 避免采用竖向加腋, 以免产生超短柱或强梁弱柱
7.2.5 框支主梁支承框支次梁情况应尽可能避免; 不可避免时应进行有效的局部有限元分析. 7.2.6 框支梁不准出现超限; 若出现可根据情况采用相应措施:
1) 当支座抗剪断面不足时, 宜优先采用水平加腋;2) 当剪扭断面不足超限时, 宜优先采用加大梁宽, 可采用宽扁梁;3) 当断面弯曲配筋超限时, 宜优先采用竖向加腋;4) 改变梁系布置, 改变传力关系.
7.3 短肢墙(包括异型柱) 的抗震设计[11]
短肢剪力墙结构, 墙截面高厚比h w /bw =3～8 (上海地区称为宽肢异型柱) ，h w /bw ≤3时按 柱设计，截面形状为T 、L 、十、Z 型. 7.3.1上海专题研究结果和各地经验汇总：
7.3.1.1由于截面不对称导致延性不对称, 是此类构件的最大缺陷。当翼椽受拉时，产生小偏压脆性破坏；当翼椽受压时，产生大偏压延性破坏；
7.3.1.2在沿工程轴向荷载作用下，自由柱处于双偏压状态，约束柱处于单偏压状态；前者按双偏压进行计算正截面配筋，设计存在上述第一款的不安全隐患，后者按单偏压构件设计，不会产生安全隐患；(即短肢墙按单偏压配筋较安全) 7.3.1.3暗柱不仅能减少配筋的不对称影响，增加构件的延性，且暗柱能抑制斜裂缝的生成和发展。
梁铰破坏机制实现的设计步骤和内容：表7.3.1
步骤 1
主要内容 控制墙梁刚度比
公式参数 ∑i c ≥λ∑i b
参数说明
∑i c 、∑i b 分别为同一节点处柱和梁的线刚度之和。计算时取层高和梁净跨，λ≥3
2
控制墙梁承载能力比（强度比）
∑M cu ≥1.25∑M bu ∑M cu /∑M c ≥ ∑M bu /∑M b
3
控制梁跨高比和强剪弱弯系数ηb
L b /hb ≥4 ηb ≥1.25
考虑因素
墙梁线刚度如果存在一定级差，可以控制梁先开裂，较易保证整体结构达理想的破坏形态。
∑M cu （∑M c ），∑M bu （∑M b ）保证节点处梁的屈服先于竖向分别为同一节点处柱端和梁端实配（计算）承载力之和。L b ：梁净跨 h b ：梁高 电梯井连梁L b /hb ≤4时进行刚度折减
保证梁发生弯曲破坏（延性破坏），避免梁剪切破坏（脆性破坏）。
为保证梁铰充分发挥耗能作用，必须延迟底层墙柱根部的屈服时间，因此必须提高底层墙柱的承载能力。
构件的屈服，让水平构件耗能。
4 底层柱内力增大 1． 弯矩增大系数
ηcm
2． 剪力增大系数
ηcv
ηcm ≥1.25 ηcv ≥1.4
ηcv 是在考虑弯矩增大实配后再按放大剪力实配抗剪箍筋
5 控制梁铰出现次序 理想屈服顺序是先支座，后跨中跨中；先底部后中上部。
6 构造要求 梁墙柱节点，暗柱配筋等。
7.3.1.4设计的关键是保证墙柱在地震力作用下处于梁铰破坏机制。因为钢筋砼构件的性能不
仅取决于单构件的性能，更重要取决于各构件之间的组合关系；
7.3.1.5梁铰破坏机制实现的关键是梁墙刚度比和强度比均要控制在一定级差范围内（即双控）；台湾震害调查说明，单纯的强度级差不能保证梁铰破坏机制的出现； 7.3.2短肢剪力墙延性构造要求：
7.3.2.1保证梁端有效宽度不削弱，即端部梁箍的宽度不能因梁纵筋转入墙竖筋内侧而减少；
7.3.2.2墙柱腹板水平筋两端应锚固于暗柱核心区内；
7.3.2.3暗柱箍筋的弯钩应设置在柱的内侧，不宜设置在柱的外侧； 7.3.6.4墙肢轴压比控制在0.5以下。 7.3.3短肢剪力墙配筋
7.3.3.1短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值λV 宜按相同轴压比的框架柱提高一级取对轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙, 其构造边缘构件的构造设置应较一般剪力墙高, 宜按下表配置:
表3.2短肢剪力墙构造边缘构件最小配箍特征值λV
抗震 等级 一级 二级 三级
墙轴压比 ≤0.3
7.3.3.2短肢剪力墙的截面高度一般在1200～2000之间, 其约束边缘构件长度L C 可统一取450；
7.3.3.3短肢剪力墙的边缘构件的纵向配筋除满足规范要求外，其纵向钢筋最小配筋率宜按框架柱要求设置；
7.3.3.4短肢剪力墙的水平竖向分布筋，除按计算确定外，其构造最小配筋宜按下表要求;
短肢剪力墙分布筋要求
抗震 等级 一二级 三四级 非抗震
最小配筋率(%) 竖筋
水平筋
最大间距(mm) 竖筋 200 250 300
水平筋
200 250 300
最小直径(mm) 竖筋 φ12 φ10 φ10
水平筋 φ10 φ8 φ8
7.3.3.5短肢剪力墙应采用双排布筋, 水平筋在外, 竖向筋在内, 两排筋间拉结, 控筋梅花形布置, 间距不宜大于400×400, 每根竖筋均有拉筋连结;
7.3.3.6肢长大于3倍小于等于4倍墙厚的墙肢按柱要求配筋，其外套箍兼作水平筋。
7.3.4短肢剪力墙体系的楼板设计
7.3.4.1考虑弹性楼板，侧向位移较刚性楼板减少10%左右； 7.3.4.2结构单元与核心筒间，应尽量加大楼板连结尺寸，加大板厚，加强配筋，拉通正负筋； 7.3.4.3注意竖向构件的不均匀的温差变形造成向阳角楼板开裂; 和由于刚性角板存在, 板负弯矩范围外移, 而负筋过短造成开裂。向阳角开间的楼板宜双层双向配筋, 且负筋伸出长度应从刚性角板边(虚线所示) 算起.
,
7.3.5 一般短肢墙不许超筋超限. 若超筋超限较小时可按柱构造要求配足或加配竖向交叉斜筋;(后者目前只有试验成果, 无计算方法和规范)
[15]
7.3.6 关于短肢剪力墙补充说明
● 短肢剪力墙是一个构件概念.SATWE程序将单肢或两肢墙且2肢均符合5≤hw /dw ≤8时定义为短肢墙;
● 短肢剪力墙结构是一个结构概念.(必须带墙筒或一般剪力) 1. 规范规定:
1) 短肢剪力墙结构必须带一般剪力墙或墙筒;不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑. 2) 短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩应≥40%且＜50%的地震底部总倾覆力矩.
2. 《北京市建筑设计技术细则—结构专业》规定：高层中短肢墙受荷面积与总楼面面积之比大于50%，多层中短肢墙受荷面积与总楼面面积之比大于60%时，定为短肢墙结构。 3. 高规7.1.2条的2～8款,只对定义为短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙执行. 4. 对非短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙,按一般剪力墙处理.
[16]
5. 3≤断面长宽比≤5的弱短肢剪力墙配筋问题
1) 对断面长宽比＜3的短墙,SATWE依规范规定按柱要求对称配筋, 受压筋中心至近边距离aa=40;
2) 断面长宽比=3的短肢剪力墙,SATWE的配筋结果有时出现异常,原因是长厚比处于柱、墙的临界状态,程序采用的受压筋中心至近边距离aa=40(柱)或b(墙),造成受力相同断面相同的构件配筋相差甚远;约束边椽构件长度=受压区长度更合理。 3) 3≤断面长宽比≤5的弱短肢剪力墙,去掉暗柱后已无竖向分布筋布置范围,配筋计算仍计入竖向配筋率的影响不合理；宜按柱验算和调整配筋.
7.4 转角窗的抗震设计[11]
7.4.1 不能用剪力墙开边洞方法输入转角窗, 应按梁输入; 7.4.2 转角窗梁配筋验算:
负弯矩=0.5qL2 (q为窗过梁竖向线荷载设计值, 考虑地震时再乘1.3～1.5)
正弯矩=0.091 qL2 (L为角窗过梁跨度, 过梁角点简支失效, 靠墙端固结调幅) 构造筋底筋不少于2φ20, 腰筋间距不大于@200;
7.4.3 转角窗板厚宜≥150, 且设置斜向拉结暗梁;
7.4.4 斜向拉结暗梁截面不小于500×板厚, 主筋上下各4φ16, 均锚入角窗相连墙的暗柱内45d, 箍筋φ10@200,暗梁底筋在板底筋下; 当板厚小于150不能形成暗梁时，应在暗梁位置设置构造拉梁，配置不少于4φ16的拉结底筋，锚入角窗相连墙的暗柱内45d ；
7.4.5角窗相连的墙肢厚度宜按1/12层高控制；暗柱设计：暗柱截面高应≥600; 小于30层的剪力墙结构，当角窗墙肢截面高度≥2000时, 其暗柱可按下表配筋:
加强区范围内角窗墙肢暗柱配筋表
暗柱主筋 墙厚(mm)
全部主筋
200～φ22 300～φ22 400～φ22
暗柱箍筋 抗震等级 一级 二级 三级
φ8@100 φ8@150 φ8@200
7.4.6设置转角窗的高层住宅剪力墙结构，不宜再设置跃层单元；
7.4.7转角窗应上下对齐，相关墙肢不宜采用一字墙，且不论在加强区与否，均应设置约束边缘构件；
7.4.8 转角窗梁不能调幅.
7.5 大底盘多塔楼的抗扭设计(参考文献[3][4])
7.5.1 《高规》第10.6.1条规定“多塔楼建筑结构各塔楼的层数、平面和刚度宜接近；塔楼对底盘宜对称布置。塔楼结构与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20％。” 7.5.2《高规》第10.6.3条规定“底盘屋面楼板厚度不宜小于150mm，并应加强配筋构造；底盘屋面上、下层结构的楼板也应加强构造措施。当底盘屋面为结构转换层时，应符合本规程第10.2.20条的规定。”
7.5.3《高规》第10.6.4条规定“抗震设计时，多塔楼之间裙房连接体的屋面梁应加强；塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密，剪力墙宜按本规程第7.2.16 条的规定设置约束边缘构件。”
7.5.4《高规》第10.1.5条规定“复杂高层建筑结构中的受力复杂部位，宜进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。”
7.5.5 多塔楼位置布置宜使底盘结构具有足够的抗扭刚度。
7.5.6 各塔楼在底盘屋顶的底层为层抗扭刚度突变楼层，设计时应采取措施适当加强。 7.5.7 底盘屋面楼层是连接各塔楼在地震作用下协同工作的主要构件，对于明显不对称的多塔楼结构，应采用有限元分析程序分析楼层平面内的应力分布，找出应力较集中的部位及量值，采取相应的加强构造措施。
8. 柱轴压比问题[17]
8.1轴压比限值是钢筋砼柱在偏心受压界限破坏状态下的轴压比值. 界限破坏状态受截面延
性影响, 截面延性受下述五大因素影响:
1) 体积配箍率和箍筋强度及构造形式; 2) 核心区砼的强度;
3) 按核心区计算的轴压比;(保护层削落) 4) 柱纵筋配筋率和强度;
(新西兰规范当柱纵筋配筋率ρ≥0. 15/(f y /f c −0. 85) 时, 轴压比不限制. f c 为砼圆柱体抗压强度)
5) 柱的截面形状. 圆形截面柱的承载能力与变形能力优于矩形柱
8.2五大因素是互相影响的. 目前规范只对轴压比提出要求, 并只考虑箍筋和芯柱纵筋对轴压比影响, 导致柱断面按轴压比决定, 纵向筋按规范构造配筋, 柱截面过大反而降低截面延性的不合理现象. 试验结果说明, 柱周边纵筋配筋率和强度及柱断面形状对轴压比影响不能忽视.
表1-3 考虑纵筋作用的界限破坏轴压比提高值
纵筋种类 砼强度等级 纵向配
I 级级(d≤级
'
'
筋率(%) 表1-4 矩形和园形截面柱界限破坏时的轴压比
纵筋种类
I 级
II 级(d≤25) d ≤～40
轴压比
矩形截面圆形截面
III 级
表1-5 ρs -ρmin =1%的界限破坏轴压比提高值:
纵筋种类 砼强度等级 提高值
I 级级(d≤级
0.05
9. 现浇梁板结构梁负筋配置问题[17]
9.1 震害调查说明, 现浇梁板结构梁很少出现梁端塑性铰破坏. 原因是梁板共同作用, T形梁的负屈服弯矩比矩形梁提高达30%,导致强梁弱柱. 即按矩形梁计算的负筋配筋过大. 9.2 应考虑T 形翼板筋对负弯矩的承载力的影响(负筋面积增加, 内力臂加大)
梁断面内负筋=(矩形梁计算配筋-每侧6倍板厚范围内平行梁轴的板内上下筋面积;) 美国ACI 规范: [翼板宽每侧8倍板厚或梁跨1/10]min 10. 楼盖设计优化问题[17]
10.1 降低楼盖重量和楼盖结构高度有重大的技术经济效益; 10.2 楼盖体系的优化估算汇总表
楼盖体系 平板体系
不带平托板 均布面荷w 带平托板 托板厚h ≥2δ, 托板宽Δb ≥2h 非预应力～7.2 预应力～10.5 非预应力～9.0 预应力～13.5
δ=1/30～1/36 δ=1/45 δ=1/40～1/46 δ=1/50
M c0=2/3×（15wL 2）/8 M cm =1/3×（15wL 2）/8 M 0=2/3×（05wL 2）/8 M m =1/3×（05wL 2）/8
楼盖分体系
适用跨度(m)
初设板厚跨比
估算公式
梁板体 系
单向板梁 L 长/L短≥1.5
非预应力 L 长=7.5～10.5 L 短=4.5～6.0
δ=1/36～1/45
常规梁h b =(1/16～1/22) L长;b b ≥0.5h b 宽扁梁 h b =(1/20～1/25) L长;b b ≤2.5h b
b b ≤b c +hb
预应力 L 长=12～21.0 L 短=6.0～9.0
双向梁板 L 长/L短＜1.5
梁板共同作用:(1)按板边梁无变形的简化法计算板的结果应修正;(2)初设可取梁承受该方向2/3弯矩, 跨中2/3板宽承受1/3弯矩;(3)梁断面内负筋=计算配筋-每侧6倍板厚范围内平行梁轴的板内上下筋面积; 否则梁的负屈服弯矩将提高30%,导致强梁弱柱.
主次梁体系 矩形平面, 短跨主梁,L 主/L次≥0.65～0.7适宜
非预应力 L 主=6～8.1 L 次=9～12 取L 边=0.85L内或 L 悬=(0.25～0.3)L 内
δ≥1/36L次
h b 主=(1/18～1/12); hb 次≈ h b 主b b 主≥b c ; bb 次=(1/3～2/3) hb 次次梁@2.4 ～4.2m
预应力 L 主=9～12 L 次=13.5～18 强边支时(21～36)
双向密肋; 近似方形柱网; 柱顶板加厚同肋高
桁架组合楼 盖
空间桁架 平面桁架
非预应力～12 预应力～21
桁架跨高比12～20
桁架跨高比20～40
δ=80～120mm 方形板2.1～3.6
肋梁高=(1/22～1/30)L 肋梁宽=200～400mm
有边支承梁时, 边梁要抗扭弯刚度大
正交网架两向跨度为L 1(短跨) 和L 2(长跨), 交点变形相等W 1L 13=W2L 23; W1=W2(L2/L1) 3
刚度大, 自重轻, 适用大跨度
附注: 1.φ15.24的f ptk =1860低松弛钢绞线, 由7根φ5线绞成, 名义直径φ15.24; 截面积=7×0.785×52=139mm2; 每米重=1.1kN/m.;.当张拉控制预应力=0.6fptk 时， 略大于于一根φ25的II 钢筋的承载力. 2. 后张法的结构自重荷载应全部由非预应力钢筋承受;
3. 每吨φ15.24的1860低松弛钢绞线综合价1.5万元/吨
11. 关于高位转换剪力墙结构的几点结论[17]:
1) 转换层升高使结构周期和振型略有变化, 但变化不大. 但当转换位置刚好与高振型最大振幅位置重合时，高振型影响加大。
2) 转换层升高对顶点位移、总层剪力和总倾覆力矩的影响不大；但在框支剪力墙和落地剪力墙之间的剪力分配有较大变化；转换层附近楼层的剪力传递会出现突变，楼板受较大剪力； 3）转换层上一层可能出现层间位移角突变；但转换层升高不会使突变加重；调整相对的上下刚度是关键。
4）加强转换层以下的结构刚度，有利于减小框支部分层间位移的绝对值，也有利于减小和缓和剪力分配的突变程度。
5）高位转换结构，减小上部结构的重量和刚度，减小转换层本身的重量和刚度，对改善内力变化影响明显。
6) 强度设计时, 转换层上、下三层宜按弹性膜楼板计算。 7) 框支柱的最上层和最低层应全层密箍。
12. 高层建筑基础设计问题[17]
12.1 基础方案选择要考虑的问题:
12.1.1 上部结构竖向分体系的荷载传递特征及地下室使用功能要求;
12.1.2 地基承载力和(或) 桩承载力应满足基底附加压力要求;
12.1.3 地基土持力层及其下卧层的整体稳定性(尤其在地震作用时); 12.1.4 基础总沉降量和差异沉降量的控制; 12.1.5 地下水位及其防水抗浮要求；
12.1.6 施工可能对周边现有建筑物的不利影响;
12.1.7 基础工程造价、施工难度与工期等因素对综合经济效益的影响. 12.2 桩筏基设计中的桩土共同作用
12.2.1 上部结构整体刚度形成前(地面上4～5层完工前), 传至基础面荷载按支承面积分配; 形成后按刚度分配.
12.2.2 桩土联合工作是可能的; 即令是嵌岩桩, 当桩长较长和土的摩阻力较大时, 由于桩的压缩变形, 仍可考虑桩土联合工作.
12.2.3 基底附加压力=(上部全部结构荷载重-基底以上挖去的土重)
12.2.4 满堂桩筏基础, 由于上部结构整体刚度影响, 不宜均匀布桩, 应考虑到P 角>P边>P内的客观事实, 不均匀布桩. P角=(1.6～1.8)P 均, P边=(1.1～1.3)P 均, P内=(0.8～0.9)P 均, 12.2.5 适当加大桩距可提高桩间土作用: 当桩距≤3D 时, 桩间土作用很小;
当3.5D ≤桩距＜5D 时, 桩土联合工作;
当桩距≥6D 时, 相当单桩工作, 桩间土作用很小; 12.2.6 我国常规的单桩极限承载力设计值=Pu /1.8;
布桩平均单桩极限承载力设计值=Pu /(2.5～3.5) 桩数=（22～25kN/m2）×建筑结构总面积/布桩平均单桩极限承载力设计值
12.2.7 天然地基筏板厚度估算:h=(50～70mm) ×层数. 12.3 上部结构-地下室-地基基础的相互作用 12.3.1 基础底板实测内力远小于计算内力原因:
1) 底板砼硬化时无上部构件约束, 其收缩应变使砼产生预压应力;(当量收缩温度150, 预压应力=31.5N/mm2.)
2) 基础底面摩擦力产生反弯曲作用;
3) 与上部结构和地下室形成整体刚度, 形成拱作用效应, 减小底板的挠曲和内力; 4) 有效的水浮力相当于卸荷作用. 12.3.2 地下室的潜在功能和作用
1) 深基坑开挖, 对天然地基或复合地基的基础起卸载和补偿作用, 减小地基附加应力;
2) 地下室回填土形成有效侧限, 当埋深>(1/12～1/10)H时, 可克服和限制偏压引起的整体倾覆问题, 使基础底板的压力分布平缓化; 同时地下室侧墙与回填土间摩擦力对地基基础起卸载和补偿作用;
3) 地下室本身刚度加侧土压作用, 其层侧向刚度很大, 基本无层间位移; 其作用反过来对上部结构刚度作出补偿贡献(从计算自振周期比较可知). 但其计算自振周期比在地下室顶板嵌固模型计算结果大, 即固端在顶板时, 高估了地下室刚度.. 4) 日本桩基工程地下室侧壁承担水平荷载表:
地下室层数 \ 侧土标贯数
参考文献：
1． 魏琏，王森：论水平地震作用下对称和规则结构的抗扭设计，《建筑结构》2005，5
2． 魏琏，王森，韦承基：水平地震作用下不对称不规则结构的抗扭设计方法研究，《建筑结构》2005，8 3． 魏琏：高层建筑结构位移控制研讨，《建筑结构》2000，6 4． 魏琏，王森：水平地震作用下多塔楼结构的抗扭设计方法,(待发) 5． 李云贵，苑麒：建筑结构层刚度中心的迭代计算
6． 黄小坤：《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）若干问题解说，土木工程学报 2004，3 7． 广东省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会：超限高层建筑工程抗震设防审查细则
8． 黄警顽：SATWE 应用的一些问题，第18届全国高层建筑结构学术交流会论文集，重庆,2004年10月 9． 张元坤:高层建筑嵌固端的选取及相关技术问题, 广东土木与建筑, 2004年2月第2期 10．建设部: 《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，建质[2003]46号 11．第17届全国高层建筑结构学术交流会论文集，杭州,2002年11月
12．蒋利学:用广义剪切变形参数分析超高层混凝土结构的层间位移, 《建筑结构》2001，1
13．广东省建设厅：广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）补充规定，DBJ/T-46-2005 14．杨 星、赵 兵：建筑结构计算步骤探讨 建筑结构 2005年11月
15．网上热点讨论和专家答疑：关于4肢剪力墙讨论 建筑结构 2006年1月（随刊增阅） 16．刘惠振等:SATWE软件计算剪力墙结构中不同长厚比墙肢的设计 建筑结构 2006年2月 17．高立人等：高层建筑结构概念设计 中国计划出版社 2005年11月
抗震结构设计计算问题(2006.06)
黄警顽
(83201728, [1**********], E-mail:[email protected])
****高规1.0.5条 :高层建筑设计中应注重概念设计
重点: (1)抗震概念; (2)规范要求 说明:
1. 谨以本文作为深圳建筑设计研究总院2003年出版的《结构专业设计统一技术措施》第四章的补充与参考. 2. 本文有关程序应用的讨论以SATWE2005版为对象.
(3)程序处理方法
1． 抗震设计计算综述 1.1 抗震结构分析方法
分析方法
整体分析
弹性
静力分析
方法概述
1. 解结构自由振动方程; 2. 振型分解反应谱法求各
层地震力;
3. 将地震力作用于各层偏
心点, 解静力平衡方程求出地震反应.
动力时程分析
弹塑性
拟静力推覆分析
用振型迭加法求解强逼振动微分方程
1. 竖向荷载一次施加, 求出
结构弹性应力作为初始应力;
2. 分步施加侧向荷载, 用分
步积分法解结构静力平衡方程.
动力时程分析
动力时程分析对地震波要求
1. 用分步积分法解结构强逼振动方程.
1. 最少一条人工波+二条实测波; 2. 按场地类别或场地特征周期选波;
3. 基底剪力与反应谱法比, 每条波不少于65%,三波平均不少于80%; 4. 记录长度不少于12s. 且大于3～4倍自振周期.
局部分析
弹性应力分析通用有限元分析
2. 可选程序:SAP84, SAP2000, MIDAC,PMSAP等
3. 需分析部位:超限框支剪力墙, 连体结构连结体, 厚板转换层, 板柱墙结构楼面, 不连续楼板
应力集中区域
1. 刚度矩阵按每步出
现塑性破坏情况修正;
几何矩阵不变; 采用大变形假定时, 几何矩阵每步按位移修正. 方法特点
1. 刚度矩阵, 几何矩阵
不变(小变形假定) 2. 断面设计考虑塑
性.(梁调幅, 钢筋砼受压区应力均布假定, 板配筋的屈服线法等)
控制条件
1. 强度控制:截面承戴力设计2. 延性控制:轴压比, 剪压比,
受压区高度, 配筋率 3. 位移控制:位移比, 层位移角4. 扭转刚度控制:偶然偏心, 周
期比
5. 竖向规则性控制:层刚度比,
层抗剪承载力比 1. 弹塑性层位移角 2. 弹塑性破坏过程 3. 防倒塌控制
位
2. 采用小变形假定时, 4. 需加强的薄弱层或薄弱部
1.2 规范对抗震结构分析要求
地震作用 水平向地震作用
分析方法 底部剪力法 振型分解反应谱法
适用范围
高度不超过40m, 以剪切变形为主且质量与刚度沿高度分布比较均匀的建筑 所有多高层结构
说明
F EK =α1G eq ，G eq =0.85GE ; α1—相应于T 1=1.7ψT (uT ) 0.5的水平地震影响系数 单向地震考虑扭转耦连、偶然偏心 双向地震考虑扭转耦连、不考虑偶然偏心要求剪重比λ=VEki /∑G i ≥0.2αmax ; 对薄弱层要求λ≥1.15×0.2αmax
水平向或水平向+竖向地震作用
多遇地震弹性时程补充分析
1．甲类高层;
2．竖向层刚度比或层受剪承载力比超限(第4.4.2—4.4.5条);
8度III 、IV 类场地建筑高度＞80m ； 9度区建筑高＞60m
4．《高规》第10章规定的复杂高层； 5．质量沿竖向分布特别不均匀的高层。(文献[13]定义为质量平均分布密度为相邻层的1.5倍以上)
水平向地震作用
罕遇地震弹塑性动力或静力时程分析
+竖向地震作用
地震作用系数法 静力法
8、9度时的平板型网架和大于24m 跨的屋架
9度时的长悬挑结构、大跨度结构和上部外挑结构
1. B级高度的高层;
2. 《高规》第10章规定的复杂高层.
选择地震波的要求：
1．按场地类别（或特征周期）和设计地震分组选择不少于两组实测波+一组人工结构底部剪力不小于振型分解反应谱法的65%；多条时程曲线的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法的80%; 2．地震波的持续时间不小于3～4T 1≥12s ，地震波的时间间距取0.01或0.02s; 3．地震作用效应取弹性时程分析多波平均值与振型分解反应谱法比较取大值。 弹塑性静力时程分析： 1. 目标位移可取Δy =2Δu ; 2. 侧荷分布:倒Δ形或矩形; 3. 材料本构关系:按《砼规范》 地震作用取G e 的10%、20% G e --- 重力荷载代表值
F EVK =αvmax G eq , 各质点按基底剪力法分配G eq =0.75Ge , αvmax =0.65αmax
抗震构造措施
3． 8度I 、II 类场地和7度区建筑高＞100m ；波；弹性时程分程的每条时程曲线所得的
1.3 各类建筑的抗震设防类别和抗震要求(《高规》4.8节)
建筑设防类别 甲类建筑
据地震安全评估结果确定
乙类建筑
按本地烈度
按本地烈度提高一度, 9度时应适当提高；
按本地烈度提高一度, 9度时应适当提高； 7（0.15g ）、8（0.3g ）III 、IV 场地按8+、9+；6、按本地烈度提高一度（不含6度）,III 、IV 类
地震作用
抗震措施
8（0.3g ）III 、IV 场地按9+； 7度I 类场地不提高 按本地烈度提高一度（不含
6度）, 9度时应适当提高； 场地再适当提高；9度时应适当提高；
丙类建筑 按本地烈度（包括6度）
按本地烈度 按本地烈度
丁类建筑 按本地烈度 比本地烈度略降低（ 6度除外）
比本地烈度略降低（ 6度除外）； 8、9度I 类场地按本地烈度降1度； 7（0.15g ）、8（0.3g ）III 、IV 场地按本地烈度。
注:1.“抗震措施”指地震作用计算和抗力计算外的所有措施；包括避开不利地段，结构选型，结构布
置，抗震内力调整，抗震构造措施等。
2. “抗震构造措施”指根据抗震概念设计原则，一般不须计算而对结构和非结构构件必须采用的细部构造要求。
1.4.1 地震作用内力调整
调整项目
框剪结构梁柱内力调整 竖向不规则结构薄弱层内力调整 转换层梁柱内力调整(包括轴力)
构件抗震等级 梁内力放大系数
配筋时框支柱轴力放大系数 柱内力放大系数(10.2.7-2)
调整方法及放大系数
调整柱剪力∑Q=0.2Q0, 柱弯矩按相应比例调整 梁柱墙支撑地震内力放大1.15 特一级
一级
二级
备注
(10.2.6) 框支柱数10时,1,2层转换∑Q=0.2Q0; 其它层转换∑Q=0.3Q0框支柱剪力调整后弯矩按相应比例调整, 轴力不调
1.4.2 构件组合内力调整
(计算条件:钢筋超强系数=材料标准强度/设计强度=1.1,超配系数=实际配筋/计算配筋=1.1)
构件类型 框架梁剪力 连梁剪力 一般柱
其它 柱底
弯矩 剪力 弯矩 剪力
框支柱
柱顶、底面 其它
弯矩 剪力 弯矩 剪力
复杂高层 普通高层 短肢高层
加强区 弯矩 墙 非加强区
剪力 弯矩 剪力
特一级
9度一级
一级
二级
三级
备注
强剪弱弯(6.2.5)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁; 底部加强(6.2.2,6.2.3)(4.9.2)
强剪弱弯, 强柱弱梁 1.5*1.2 1.8*1.4*1.2 1. 4*1.2 1.68*1.4*1.2
— — — —
(6.2.1) (6.2.2)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁; 底部加强(6.2.2,6.2.3)(4.9.2) 强剪弱弯, 强柱弱梁 (6.2.1) (6.2.2)(4.9.2)
(10.2.14) 底部加强 (7.2.10) 强剪弱弯 (7.2.6)(4.9.2) (7.2.10) (4.9.2-4) 底部加强 (7.2.6)(4.9.2) 加强区 弯矩 墙 非加强区 加强区墙 非加强区
剪力 弯矩 剪力 弯矩 剪力 弯矩 剪力
(7.1.2) 强剪弱弯 (7.1.2) 强剪弱弯 注:角柱内力按上表系数再放大1.1倍。(“高规”10.2.12-5)
1.5.1 框架柱抗震构造表
项目
细 目
抗震设计
一级 9度,≤25m 8度,＞35m
二级 8度,≤35m 7度,＞35m
三级 7度,≤35m 6度,＞25m
四级 6度,≤35m
现 浇:≥C20 装配整体:≥C30
≤5MPa
室内≥25mm, 潮湿环境及地梁≥35mm
l a +5d l a 0.8 0.75
h c ≥400mm,b c ≥350mm,h cn /hc ≥4
0.9 0.9 0.85 0.85
Vc ≤0.25f c b c h c0
5% 0.4% 0.4% 非抗震设计 不分高度
适用条件 框
架
混凝土强
梁、柱 一
度等
般
级 梁柱强度差
要
净保护层厚度 求
钢筋锚固长度l al (laE )
构造要求
一般柱 截 轴压
比 短 柱 面 尺 寸 受剪要求
最大配筋率
最 中柱，边柱 小 角 柱 配
筋 特 殊 率
钢 筋 净 距 钢筋最大间距
连接方法
接 框 架 柱 设 计
头
搭接长度
≥C30
l a +10d 0.7 0.65
Vc ≤ （1/γRE ）(0.20fc b c h c0)
4%,搭接区段5%，一级抗震短柱每边≤1.2% 0.8% 0.7% 0.6% 0.5% 1.0% 0.9% 0.8% 0.7%
Ⅳ类场地上较高建筑，表中数值增大0.1%
≥50mm
≤200mm
底层应焊接
底层应焊接
其他宜焊接
应采用焊接 直径≥22mm
直径≥22mm
宜焊接
宜焊接
1.2l a +5d 1.2l a
纵
向 受 力 钢 筋
≤350mm
直径≥22mm 宜焊接
1.2l a
l a
1.在受力较小位置搭接，每次搭接一半；
接头位置 2.相邻接头位置间距，焊接≥500mm，搭接≥600mm；
3.距楼板至少为hc，宜为750mm。
l a +5d l a l a +10d 锚固长度
l a l a
1.柱端;hc或D、Hcn/6、500mm中的最大值；2.底层刚性地坪上、下
加密区范围 500mm；
3.短柱全高,(Hcn/hc＜4);4.角柱全高.
最大间距(取小
6d,100mm 8d,100mm 8d,150mm 8d,150mm
值)
加 最小间距(取大
值) 密
区 轴压比＜
0.4 最小
体积轴压比配筋0.4~0.6 箍
率 轴压比＞筋
非 加 密 区
d/4,10mm
d/4,8mm
d/4,8mm
d/4,6mm
无特殊加密要求
普通箍 0.8% 0.6～0.8% 0.4～0.6%
0.6% 0.4% 螺旋箍 0.8%
普通箍 1.2% 0.8～1.2% 0.6～0.8%
0.6% 螺旋箍 1.0% 0.8～1.0%
普通箍 1.6% 1.2～1.6% 0.8～1.2%
0.6 螺旋箍 1.2% 1.0～1.2% 0.8%
1.混凝土强度等级＞C40，IV类场地上较高建筑，最小配箍率取较大
其他要求 值。
2.局部错层、夹层、楼梯间等处的短柱，按轴压比大于0.6一项采用。
数 量 为加密区箍筋量的50% 间 距
≤10d
≤10d
≤15d
无 要 求
不大于b C , 不大于400mm
不大于15d(绑扎) 、20d(焊接)
封闭式箍
1.肢距不大于200mm，每隔一根纵筋要双向有箍筋约束； 2.有135°弯钩,直段长度大于10d
箍筋的其它要求 1.当纵向钢筋配筋率大于3%,直径不小于￠8mm,焊成封闭箍(焊缝长5d).
且间距不大于200mm,不大于10d.
2.纵向钢筋接头处间距,受拉时不大于5d,也不大于100mm;受压时不大于 10d,也不大于200mm.
1.5.2 框架梁抗震构造表
项目
一级 二级 三级 四级
构造要求 1.h b ≈(1/8～1/12)lb ; hb ≤1/4lbn; 2.bb ≥1/4hb ; bb ≥1/2bn ;b b ≥250mm 叠合梁 预制部分h b1≥l b /15 ; 后浇部分h b2≥100mm. 梁
截面一 受剪要求 v b ≤（1/γRE ）(0.20fc b b h bo ) v b ≤0.25f c b b h bo 尺寸 般 X≤ξb h bo 最大受压区高
x ≤0.35h bo x ≤0.25h bo 要 ξb =0.8 (1+fv/0.0033Es ) 度
求 梁柱尽量做到对中；
梁柱对中
有偏心时，e ≤h b /4或e ≤b b /4
2.5% 最大配筋率
0.4% 0.3% 0.25% 0.25% 支 座 最 小
配筋率 跨 中 0.3% 0.25% 0.2% 0.2%
1.不少于上部或下部 贯通全长的钢筋 较大面积的1/4
2.不少于2φ14
不小于2φ12
细 目
抗震设计
非抗震设计
无要求 0.25% 0.2%
框 架 梁 设 计
纵 向
上部钢筋切断
受 力
锚固长度 钢
筋 锚
构造要求 固
1.通长钢筋不允许切断后搭接;
2.非通长钢筋可在柱边外0.2Ln 处切断 l aE =la+10d
l aE =la+5d
l aE =la
1.跨中上部,至少 2φ12,可以搭接
2.支座下部,至少两根钢筋.1.距柱边至少.25Ln; 2.与上部跨中钢筋 搭接长度1.2La
la
接 头
梁端受压筋与
A`s/As≥0.5 A`s/As≥0.3
受拉筋面积比 加密距梁端2h b
加密区范围 距梁端1.5h b ; 不小于500mm 区 不小于500mm
≥d/4 ≥d/4 纵筋ρ≤≥d/4
2% φ10mm φ8mm φ8mm 最小
加密直径 纵筋ρ≥≥d/4 ≥d/4 ≥d/4 箍 区 2% φ12mm φ10mm φ10mm
最大间距(取最h b /4,8d
h b /4,6d, 100mm h b /4,8d, 150mm
100mm 小值)
筋
一般
箍筋间距 ≤h b /2,≤b b , ≤250mm
要求
1.一、二级梁纵向钢筋伸过边柱中心线; 1.屋面梁伸入 2.弯折锚固时,水平段≥0.45laE ;垂直段不小于10d,不小于22d; 边柱1.2la; 3.上部钢筋穿过中间节点;下部钢筋伸入中柱laE,过中轴线不小于2.标准层伸入 5d. 边柱la 应用焊接 宜用焊接 可 用 搭 接
不 限
无特殊加密要求
≥d/4
φ5mm ≥d/4 φ8mm h b /4,8d 150mm
h b (mm) ≤300 300~500 500~800 ＞800
≥0.020fc/fyv V b /fc b b h bo ＞0.07 150mm 200mm 250mm 300mm 无专门要求
≤0.07 200mm 300mm 350mm 500mm
节点区
箍 筋 纵 向 钢 筋 不少于柱端加密区实配箍筋 柱的纵向钢筋不在节点区内切断
1.5.3 剪力墙抗震构造表
项次 项目
细 目
抗震设计
一级
8度:80~100m 9度:≤60m
二级
8度:35~80m 7度:＞80m
三级 8度:＜35m 7度:≤80m 6度:＞60m ≥C20
四级 6度:≤60m
非抗震设计
适 用 范 围 混凝土强度等级 最 小 厚 度
全部高度
≥h/20; ≥160mm
≥h/25;≥140mm
剪 力 墙 设 计
截面尺寸要求 V w ≤1/γRE (0.20fc b w h w ) V w ≤0.25f c b w h w 一
墙肢最小宽度 ≥3b w , ≥500mm ，轴压比U m ≤0.6 ≥3b w , ≥500mm 般
要 错 一般错洞墙 不应采用 不宜采用, 采用时洞口错开不少于2.0m 求 洞 叠合错洞墙 不宜采有, 采用时要加暗框架
墙 底层局部错洞 底层洞口边暗柱延伸至二层, 二层洞口下设暗梁, 形成底层暗框架 墙 设备管道洞口 宜预埋套管, 配交叉补强钢筋; 直径较大时可配环形钢筋 小 H ≤50m 洞口每边不少于2￠8，伸入墙内锚固长度l a1
边长小于洞
0.8m H ＞50m 洞口每边配被截断钢筋量的一半, 伸入墙内锚固长度l a1 口
l a +10d l a +5d l a 钢筋锚固长度l a1(laE )
(1)顶层;(2)底部, 范围为H w /8,且不少于底层层高; (3)楼梯间电梯间;(4)山墙；(5)内外纵墙的端开间 所有部位均应 加强部位应采用双排,
对双排配筋的要求 加强部位宜用双排配筋
采用双排配筋 其余宜双排
拉结钢筋 直径≥￠6mm ，间距≤700mm, 底部加强区加密.
0.25% 0.25% 0.20% 0.20% 0.20% 加强部位 分布钢筋最小
配筋率 0.25% 0.20% 0.15% 0.15% 0.15% 一般部位
横向 300mm
300mm 300mm 300mm 300mm 分布钢筋最大间距
竖向 400mm 横向 ￠6mm
分布钢筋最小直径 ￠8mm ￠8mm ￠8mm ￠8mm
竖向 ￠8mm
加强部位
搭接长度为laE 搭接长度l a , 接头错开500mm 接头错开500mm
每次接头50%,接头加强部位每次接头
竖向分布钢筋连接 可以在同一截面搭接
错开500mm 50%,错开500mm 端部应设暗柱、翼缘或柱;
边缘构件要求 端部宜设翼缘或端柱,横墙宜设翼缘, 至少应配暗柱.
横向剪力墙端部宜设翼缘.
0.005A c 或2￠
0.015A c 0.012A c 底部加强部位 2￠12 2￠12
14(大值) 端部钢筋最小
配筋量 0.012A c 或4￠12的较0.005A c 或2￠14的
0.012A c 2￠12 2￠12 一般部位
大值 较大值
底部或加强部位 ￠8@100 ￠8@150 ￠8@150 ￠6@150 ￠6@150 箍筋
一般部位 ￠8@150 ￠8@200 ￠6@200 ￠6@200 ￠6@200
水平分布钢筋连接
纵筋搭接范围内 间距不大于5d, 也不大于100mm 要求
竖 向 钢 筋 底部加强区不少于0.015Ac; 一般地位不少于0.01Ac 不少于0.008Ac
最大间距 ≤6d, ≤100mm ≤8d, ≤100mm ≤8d, ≤150mm ≤8d, ≤150mm ≤8d, ≤150mm
箍 筋
最小直径 ￠10mm ￠8mm ￠8mm ￠6mm ￠6mm
跨高比大于2.5时:Vb ≤1/γRE (0.20fc b b h bo )
截面尺寸要求
跨高比小于2.5时:Vb ≤1/γRE (0.15fc b b h bo )
最大配筋率 ≤2.5% 纵向
钢筋 0.4% 0.30% 0.25% 0.25% 0.25% 最小配筋率 (单边) ≥600mm, ≥l a ≥600mm, ≥l a 锚固长度 ≥600mm, ≥l a +10d ≥600mm, ≥l a +5d ≥600mm, ≥l a
最大间距(取最小
150mm h b /4，6d ，100mmh b /4，6d ，100mmh b /4，8d，150mmh b /4，8d，150mm
值) 箍 筋
最小直径 ￠10mm ￠8mm ￠8mm ￠6mm ￠6mm
1.顶层楼层在纵向筋伸入墙体的部分应配箍,数量与跨中相同;一般楼层不必配置.
其它构造要求
2.跨高比＜2.5时,底部0.2hb-0.6hb 范围内,设配筋率不低于0.2%的水平分布筋.
分 布 钢 筋
端 部 钢 筋
小墙肢配筋
连 梁 设 计
1.6建筑结构计算步骤及控制点[14]
计算步骤 1. 建模
步骤目标 几何及荷载模型 整体参数的正确确定
建模或计算条件 控制条件及处理
整体建模符合原结构传力关系;
2. 符合原结构边界条件; 3. 等合采用程序的假定条件
1. 振型组合数→有效质量参予系数>0.9吗? →否则增加 1. 地震方向角θ0=0;
2. 单向地震+平扭耦连; 2. 最大地震力作用方向角→θ0-θm >15? →是, 输入θ0=θm ，附加方向角θ0=0. 3. 不考虑偶然偏心; 3. 结构自振周期, 输入值与计算值相差>10%时, 按计算值改输入值
. 4. 不强制全楼刚性楼板; 4. 查看三维振型图, 确定裙房参予整体计算范围→修正计算简图 5. 按总刚分析; 5. 短肢墙墙承担的抗倾覆力矩比例50%?→是, 规范不许, 修改设计 墙结构 6. 框剪结构框架承担抗倾覆力矩>50%?→是, 框架抗震等级按框架结构定；若为
多层结构，可定义为框架结构定义抗震等级和计算，抗震墙作为次要抗侧力构件，其抗震等级可降一级。[11]
1. 周期比控制;T θ/T1≤0.9(0.85)? →否, 修改结构布置, 强化外围削弱中间 1. 地震方向角θ0=0,θm ;
2. 单(双) 向地震+平扭耦2. 层位移比控制; [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]≤1.2→否, 按双向地震重算 连; 3. 侧向刚度比控制; 要求见后; 不满足时程序自动定义为薄弱层
. 3.(不) 考虑偶然偏心; 4. 层受剪承载力控制; Q i /Qi+1＜[0.65(0.75)]?否, 修改结构布置 4. 强制全楼刚性楼板; 0.65(0.75)≤Q i /Qi+1＜0.8? →否, 强制指定为薄弱层;(注:括号中数据B 级高层) 5. 按侧刚分析; 5. 整体稳定控制; 刚重比≥[10(框架),1.4(其它)]
6. 按计算一的结果确定6. 最小地震剪力控制; 剪重比≥0.2αmax ? →否, 增加振型数或加大地震剪力系数 结构类型和抗震等级 7. 层位角控制; ΔU ei /hi ≤[1/550(框架),1/800(框剪),1/1000(其它)]
ΔU pi /hi ≤[1/50(框架),1/100(框剪),1/120(其它)]
1. 按计算一、二确定的模1. 构件构造最小断面控制和截面抗剪承载力验算; 型和参数; 2. 构件斜截面承载力验算(剪压比控制); 2. 取消全楼强制刚性板; 3. 构件正截面承载力验算 定义需要的弹性板; 4. 构件最大配筋率控制 3. 按总刚分析 5. 纯弯和偏心构件受压区高度限制 4. 对特殊构件人工指定 6. 竖向构件轴压比比控制
7. 剪力墙的局部稳定控制
8. 梁柱节点核心区抗剪承载力验算
抗震构造措施 1. 钢筋最大最小直径限制
2. 镐筋最大最小间距要求 3. 最小配筋配箍率要求
4重要部位的加强和明显不合理部份局部调整。
2. 计算一 (一次或多次)
2. 计算二 (一次或多次)
判定整结构的合理性(平面和竖向规则性控制)
3. 计算三 (一次或多次)
构件优化设计(构件超筋超限控制)
4. 绘制施工图
结构构造
2. 计算模型问题
2.1 计算模型应满足条件
2.1.1 基本反映原结构的受力特征和传力关系; 2.1.2 基本符合原结构的边界条件;
2.1.3 2.2 框支墙输入模型
框支墙偏心处理方法：（见图） 2.2.1在墙支两端点垂直框支梁轴线设相对刚度较大的辅助短梁，力求正确反映墙与梁间的偏心传力关系。 梁偏轴布置 双框支梁布置 2.2.2 框支梁偏轴布置 2.2.3 双框支梁布置 2.2.4 三种布置方法比较表(框支梁偏轴布置方法较好)
框支墙偏心处理方法
考虑墙梁偏心扭矩对梁影响
墙偏梁轴布置, 墙端加刚梁连结 框支梁偏轴布置, 与墙轴重合 双框支梁布置, 梁间加刚梁连结
是 未直接考虑 是
考虑墙刚度对梁弯矩影响 未, 是 是
墙段内弯矩不对; 若无刚梁连接传力错误 简便; 梁柱偏心弯矩对梁扭转效应能体现 双梁组合刚度偏小, 影响上部结构内力; 双梁间楼板厚和荷载要输0. 两梁不能平分
优缺点
2.3 大截面柱梁输入模型
, 荷载没传至柱.
楼板模型
弹性板6 弹性板3 弹性膜 刚性板
刚度设定
面内面外均按实际刚度. 面内无限刚, 面外按实际刚度. 面内按实际刚度, 面外刚度为0. 面内无限刚, 面外刚度为0
适用情况
板-柱, 板-柱墙结构楼板 厚板转换层楼板 一般梁板楼面楼板 位移及刚度控制计算
2.4.2下述情况宜用弹性膜楼板模型(结果供强度设计用)
2.4.2.1 刚性楼板假定不成立
2.4.2.2 转换层、裙房屋面层、嵌固层楼板—竖向刚度突变层；
2.4.2.3 两结构单元间只有簿弱的水平构件联结时—水平刚度突变部位； 2.4.2.4 需作楼板局部变形验算楼板.
2.4.2.5复杂结构有关层面:连体结构的连结体及连结体两端上下各两层; 错层结构咬合部位两侧的楼板。
2.5 地下室的输入模型
2.5.1 地下室边墙宜按开低洞联肢墙或墙柱加深梁输入, 不宜按连续剪力墙输入; 否则易造成内力分配失真. 2.5.2 嵌固层设定[9]
2.5.2.1 地下室顶板作为嵌固端条件
1) 地下室顶板与室外地坪高差不超过3级台阶; （不超过1/3层高）
2) 地下室顶板为梁板结构(不是无梁楼盖), 且满足《抗规》第6.1.14条关于地下室梁柱受弯承载力要求;
3) 地下室侧壁有良好侧限, 且地下室侧壁离塔楼边不超过3倍地下负一层层高. 2.5.2.2 无地下室时嵌固端设定
1) 当基础面纵横方向设置刚度较大基础梁时, 以基础面为嵌固端;
2) 当基础面离地面有一定距离时, 若地面处设置刚性地面时, 嵌固端设在刚性地面. 2.5.2.3有地下室时嵌固端设定
1) 单层地下室, 宜取基础面作嵌固端, 可避开规范对”地下负一层的抗震等级与部结构一致”
及”嵌固层楼板厚度不小于160”的要求, 可能反而经济合理;
2) 当地下一层为抗爆级别较高的防空地下室时, 顶板较厚, 可取顶板为嵌固层;
3) 塔楼与地下室顶板投影面积比
2.5.3 基础埋深不在同一标高时处理方法 2.5.3.1 利用程序处理基础不等高功能；
2.5.4 基础埋深不单与H 有关, 还应与H/B有关, 当H/B较大时从严,H/B较小时可适当放宽. 2.6 单塔与多塔楼的输入模型
2.6.1 裙房连结薄弱, 塔间净距≥3倍塔宽(或3倍裙房高) 可按单塔计算. 2.6.2 单塔带裙房范围≤2倍地下一层层高(沪高规)
2.6.3 周期比验算时, 目前只能按单塔楼计算; 多塔时周期耦合在一起分不开。 2.6.4
2.7 异型柱的输入
2.7.1 一般异型柱不宜按墙输入; 以框架结构为例比较如下:
构件类型 矩形柱
单元模型 杆件单元
抗震等级 按高规表4.8.2
异形柱
杆件单元
与矩形柱相同
短肢墙
板壳单元
较一般墙高一级
单向偏压, 考虑分布筋作用 配筋计算方法
单向偏压, 不考虑分布筋作用 双向偏压, 考虑分布筋作用 双向偏压, 考虑分布筋作用
1/500 位移角限值
轴压比(7度)
(二级) 0.4～0.55 (二级)
(二级)
2.7.2 Z形异型柱双向偏压试验说明, 破坏大多出现在翼缘肢端部, 偏心距较小时也可能出现在翼缘与腹板交接处外角部, 抗弯内力矩力臂具不确定性. 考虑Z 形柱数量不多, 为便于设计,Z 形柱按短肢墙输入计算, 按柱构造设置. (江苏省地方标准《:钢筋砼异型柱框架结构技术规程》DB32/512-2002)；或按两个L 形异型柱输入，两柱间用刚性梁连结（全国规范）。 2.7.3 文献[13]规定, 异形柱肢宽不小于200, 肢高宽比不大于4, 不小于2. 2.8 长柱或短单肢墙输入问题
2.8.1短单肢墙和柱都是竖向构件, 但其力学模型、受力特性、配筋计算、抗震要求等不同, 一
般情况下, 可由构件截面长宽比区别按墙或柱输入（h w /bw ≤3柱, 3＜h w /bw
2.8.3由于两种构件的构造要求和抗震内力调整系数不同，在实际配筋时宜根据构件实际情况人为修正：
2.8.3.1长宽比≤4的墙肢宜按柱要求配筋; 长宽比>4时按墙要求配筋。(文献[13]规定, 当剪力墙厚度不小于层高1/15,且不小于300时, 长宽比>4时仍属一般剪力墙.)
2.8.3.2规范对框支柱的抗震构造要求严格, 抗震内力调整系数较大，支承框支梁的厚墙，原则上宜按柱输入；当多柱连成墙断面较长或异型时，建议在直接支承框支梁处输入明柱，再用薄墙肢把柱连起来，这样受力较明确且配筋经济合理(见下图) 。
柱、墙的主要特性及要求表（未包括抗震内力放大要求）
2.9次梁不同输入方式比较
比较内容 \ 方法
导荷模式
①在菜单1当主梁输入梁、墙围合房间作导荷单元
②在菜单1当次梁输入 次梁铰支在房间周边, 荷载先对次梁作交叉梁系分析, 得出次梁支座反力传至主梁
计算模式
空间整体计算, 交点弹性支承, 边支座可指定铰支
梁交点连接 负弯矩调幅 施工图修正 不利活荷布置单元
楼板配筋 刚接, 传递弯、扭、剪力 全调
主、次梁程序按刚度认定各梁、墙围合房间 房数多而密，宜通长布筋
次梁不参予整体分析, 次梁交点弹性支承, 房内连续, 端铰支与主梁铰接，只传剪力 次梁为不调幅梁 主次梁输入时已确定 主梁、墙围合房间 宜遂间布筋或或自动布筋
次梁不参予整体分析; 二维连续梁, 边支座铰结只传剪力 连续支座调幅 主次梁输入时已确定 主梁、墙围合房间 宜遂间布或自动布筋
③在菜单2当次梁输入以主梁、墙为边界导荷
3. 层刚度问题 3.1 层刚度计算
3.1.1 层刚度中心计算
3.1.1.1 取出一层结构, 下端固定, 建立单层模型.
3.1.1.2 在假定刚度中心上沿主轴方向各作用单位水平力, 通过试算, 当层θz ≈0时, 该点即为层的刚度中心.
3.1.2 在层的刚度中心分别作用 P x =1,Py =1,mz =1, 分别算出层位移δx , δy , θz ;
相应得 K x =1/δx ,K y =1/δy ,K θ=1/θz
3.2 层刚度计算方法和适用范围（见下表）层侧刚算法一览表
序号 1
侧刚算法 剪切刚度
计算公式
特点
只与构件的面积有关, 与构件位置和形状无关; 层抗扭刚度不为0。
2
剪弯刚度
适用条件
首层转换上下层刚度比和嵌固层上下层刚度比; 无斜撑框架结构
K i = Gi A i , A i =Awi +Ci A ci ; K i =1/Δi Δi =1/ Ki K i =Vi /ΔU i
《抗规》公式
只与构件的面积和形状有关, 与构件位置无关; 层抗扭刚度不为0。
转换层在二层或以上时必须用
3 地震剪位移比刚度
与结构整体刚度及层与嵌固端距离有关, 越近刚度越大; 层抗扭刚度为0。
一定程度上反映结构的整体效应，较易满足规范要求。规范无明确要求时宜首先采用.
3.2.1 层抗扭刚度, 按剪切刚度和按剪弯刚度计算结果一样; 按地震剪力位移比刚度计算时, 因规范没有给出扭转反应谱, 算不出与扭转相应的地震反应, 因此层抗扭刚度不能按上式计算. 3.2.2 采用不同的层刚度计算方法, 只影响层刚度比结果, 对内力、位移等其它计算结果无影响. (因为其它计算是按有限元模型计算, 不是按层模型计算的) 3.2.3下上层刚度比γ=Ki / Ki+1 ;
3.3结构竖向规则性控制—层刚度比控制
3.3.1层刚度比控制主要找出薄弱层位置, 并按规范要求作出处理;
当K i H i+1/Ki+1H i
按《抗规》3.4.3条和《高规》5.1.14条, 该楼层地震剪力应放大1.15倍.(SATWE能自动处理) 3.3.2 层抗剪承载力比按《高规》4.4.3条要求不宜Q i /Qi+11.3或3θi /(θi+1+θi+2+θi+3)>1.2时, 层侧向刚度不规则; 3.4 转换层刚度比计算 3.4.1 规范要求
3.4.1.1 当转换层在一层时, 层刚度按层平均剪切刚度（竖向构件等效断面积比刚度）计算; 3.4.1.2当转换层在二层或以上时, 下上结构侧向刚度比=下部结构位移角/上部结构位移角 γe =Δ1H ’2/Δ2H ’1≤1.3 H’2≈≤H ’1, H’1=hi +…+hi-m , H’2=hi+1+…+hi+n 上部结构侧移:Δ2=1/K’2=1/Ki+1+…+1/Ki+n,
下部结构侧移:Δ1=1/K’1=1/Ki +…+1/Ki-m
3.4.1.3当转换层在三层或以上时, 还应满足上下层侧向刚度比要求:
下层层平均刚度/上层层平均刚度=γe =Ki /Ki+1>0.6; K i 、K i+1可按地震剪力位移比计算.
3.4.2 目前SATWE 计算的转换层上下结构刚度比, 下层结构算至基础面, 与规范要求算至嵌固层不符, 不能直接引用, 应另行手算.
3.5 大底盘多塔楼刚度比的控制
按文献[13]及广东省超限审查细则第三条规定, 多塔楼结构, 各塔楼与大底盘的侧向刚度比, 可采用层间位移角比计算; 当θi /θi+1>1.3或3θi /(θi+1+θi+2+θi+3)>1.2时, 层侧向刚度不规则; 3.6 层位移角控制与计算
3.6.1 层位移角控制是对结构整体平动刚度的控制;
规范要求: [θ]=ΔU max /h≤[1/550～1/1000],计算模型不考虑偶然偏心影响; 规范实质上在此规定了允许的层间极限位移:ΔU max ≤[θ]h. 3.6.2 控制层间变形参数的三种表达与计算方法:
3.6.2.1 层间位移角θ=ΔU imax /hi =(Ui -U i-1)/hi ; 不扣除整体弯曲产生的侧移, 即包括下层转角 θi-1产生的对本层无害的层间刚体位移;
3.6.2.2有害层间位移角ΔU=θi -θi-1=(Ui -U i-1)/hi -(Ui-1-U i-2)/hi-1, 扣除整体弯曲产生的侧移; 有害层间位移ΔU i ’=ΔU imax -θi-1h i , 文献[13]给出当ΔU i ’/ΔU i
L j 为区格ij 宽度; θi 、θi-1为区格ij 的i 点在本、下层层间位移角; zi 、z ,j 为本层区格端点i 、j 的竖向位移. 计算真实反映构件的变形状态. 文献[12]给出相应的控制指标如下表可作参考: 构件方向 竖向 水平
构件类型 剪力墙 柱(短柱) 框架梁 连梁
正常使用状态
γij 限值γU
最大值出现部位
不开裂底部加强层附近不开裂开裂(不开裂与最大层间位
开裂(不开裂移角部位相同
4. 刚度控制问题
4.1位移比控制是层扭转刚度控制; 位移角控制是整体平动刚度控制; 周期比控制是整体扭转刚度的控制;
4.1.1 刚度控制及相应计算条件如下表(参考王亚勇有关论述)
刚度控制 位移比
[ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]≤1.2 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]= 1.2～1.3 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ] = 1.3～1.5 [ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]>1.5(1.4)
位移角 周期比
θE =ΔU m /h≤[γ]=1/550～1/1000 T t /T1≤[0.9,0.85]
规则 不规则 严重不规则 特别不规则 整体平动刚度控制 整体扭转刚度控制
规范要求
规则性定义
刚性楼板
计算条件
地震方向
平扭耦连
偶然偏心
√ √ √ 不允许
单向 单向 双向
× √ √
√(3.3.3)√(3.3.3)×(3.3.3)
与位移比计算同 ×(4.6.3)
按单塔楼计算, 其它与位移比计算同
备注地震作用效应=[考虑偶然偏心, 考虑平扭耦连]max , 两者不迭加.
2. 双向地震作用时地震效应计算可不考虑偶然偏心; 但计算位移比限值时要考虑偶然偏心.(文献[6]) 3. 位移控制计算采用水平荷载单一工况的标准组合; 当θE 接近限值时, 应考虑可能的组合.(文献[6])
4.1.2周期比T t /T1反映结构整体的扭转刚度与平动刚度的某种比例关系;
当不满足规范要求的Tt /T1≤[0.9,0.85]时,不要急意加大剪力墙截面,要查出关键所在,采取相应措施,才能有效解决问题。
4.1.2.1扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小有关,与全楼平均扭转刚度及楼层扭转刚度关系大;
4.1.2.2 剪力墙全部按主轴正交布置时,较易满足;周边墙与核心筒墙成斜交布置时较难满足;
4.1.2.3 当不满足扭转周期限制时,若层位移角控制潜力较大,宜减小结构上部竖向构件刚度,增大平动周期;
4.1.2.4当不满足扭转周期限制,且层位移角控制潜力不大时,应检查是否存在扭转刚度特别小的层,若存在应加强该层的抗扭刚度;
4.1.2.5当上述措施均无效时,说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小,应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚,增大核心筒的抗扭刚度;或在结构边缘加斜撑.
4.1.2.6竖向构件断面及布置的改变,同时影响平动刚度和扭转刚度,改变应控制向有利周期比方向发展;加强周边竖向构件,减弱中间竖向构件,对改变周期比有利. 4.1.2.7当和要求相差不多时,可适当加大周边梁的刚度。 4.2 位移比控制讨论
4.2.1 规范规定位移比控制是个相对值, 对扭转刚度较弱的对称均匀结构可能过严; 对平动刚度较弱的不对称不均匀结构可能不安全.
4.2.2 当层间位移角不大于位移角限值的1/3时[6], 根据建设部超限审查要点[10], “当计算的最大水平位移、层间位移值很小时, 扭转位移比可略有放宽. ”
4.2.3 文献[7]对A 级高度扭转不规则程度作了细分, 如下表(只列出A 级高度)
结构类型
不考虑偶然偏心的地震层位移角θE
框架
θE ≤1/1100 1/550≥θE ＞1/1100
框架—剪力墙, 板柱—筒 框支层, 筒中筒, 剪力墙
1/800≥θE ≤1/1600 θE ＞1/1600 θE ≤1/2000 1/1000≥θE ＞1/2000
[ΔU m /ΔU a ， U m / Ua ]扭转不规则指标范围 1.2～1.35不规则I
1.35～1. 5 不规则I 不规则II 不规则I 不规则II 不规则I 不规则II
1.5～1.8 不规则II 不允许 不规则II 不规则II 不规则II 不允许
>1.8 不允许
注:当弹性层间位移角小于规范限值的1/2时, 适当放宽扭转不规则限值.
4.2.4 文献[3][4]认为对所有结构用同一指标不合理, 引入层位移限值概念, 并按平均位移与位移限值比ζ的不同, 给出相应位移比要求, 供设计参考.
Δa =(Δmin+Δmax )/2 --------------- Δa 层平均位移 Δmax =Δa +Δtmax ≤Δu; Δu=[Δu/h]×h,--------------- Δu 层位移限值
Δmax /Δa =1+Δtmax /Δa ≤Δu/Δa ; 令Δa =ζΔu ---------ζ平均位移与位移限值比 μt *=1+μt ≤1/ζ;
μt *=Δmax /Δa ; μt =Δtmax /Δa ; ζ=1/(1+μt ); μt =1/ζ-1; μt *=1+μt
随ζ变化, 理论的扭转位移比要求: 当ζ≥0.8时为规则结构, 否则为不规则结构. ζ μt *μt ζ μt *μt
≤0.80
高规规定
≥～1.5 ≥～0.5 ≤高规规定 ≥～1.5 ≥～0.5
考虑罕遇地震变形加大, 从严控制, 建议随ζ变化的扭转位移比要求如下表:
5. 偶然偏心问题(参考文献[1][2]) 5.1 偶然偏心考虑方法
5.1.1偶然偏心各层同向, 大小为e i =±0.05L i ; Li 为层i 垂直于地震方向的建筑总长.
5.1.2满足e i =±0.05L i 的质量分布不是唯一的, 且无扭转振动地震影响系数αt （T ）; 因此由于
偶然偏心产生的扭转振动不能由自由振动方程直接求出.
5.1.3实用计算方法:先不考虑偶然偏心, 按平扭耦连方法求出结构各层地震作用, 然后将它施加在偏心位置处进行计算, 求出结构扭转影响.
5.2 偶然偏心e i =±0.05, 是对矩形平面给出, 其它形状平面宜修正, 规范没给出修正办法; 文献[13]给出, 对其它形式平面, 可取e i =±0.1732R i , Ri 为第i 层楼层平面平行地震方向的回转半径. 5.3考虑偶然偏心, 相当于人为地赋以结构一个最低限度的抗扭能力, 即结构能抵抗不大于偏心距为e i 的附加地震扭转作用.
6. 构件抗震等级
6.1 构件抗震等级, 反映抗震的综合要求, 是抗震概念设计最重要的指标, 由结构类型、场地烈度、结构高度、构件类别、构件位置按规范查取；构件抗震等级决定地震内力调整系数和组合内力调整系数的大小，决定抗震构造措施要求。
6.2 转换层结构中的非转换构件可不按框支框架设计, 但与框支框架相连的邻跨非框支框架的抗震构造应加强.
6.3 裙房的抗震等级[6] (程序不能自动处理, 要人工指定) 6.3.1 裙房与主楼分开时, 各自决构件抗震等级; 6.3.2 裙房与主楼连成整体时
6.3.2.1 裙房构件抗震等级不应低于主楼的抗震等级;
6.3.2.2 主楼为纯剪力墙结构, 裙房为纯框架结构时, 裙房框架抗震等级不应低于主楼剪力墙抗震等级; 当裙房柱高与柱截面长边之比不小于6时, 裙房按本身高度定义抗震等级, 但与主楼的抗震等级相差不应超过一等级[13];
6.3.2.3 主楼为部分框支墙结构时, 其框支框架按部分框支墙结构确定抗震等级; 裙房按框架剪力墙结构确定抗震等级, 若低于主楼框支框架抗震等级, 则按本节6.2条处理; 6.4 地下室抗震等级:主楼地下一层与地上一层同;
其它可放宽, 但不低于4级.(地下室地震作用明显衰减, 一般也不要求核算最小地震剪力系数); 9度抗震时不低于2级.(程序不能自动处理, 要人工指定). 6.5 短肢墙抗震等级
6.5.1若短肢剪力墙承受的倾覆力矩大于结构底部总倾覆力矩的40%时应定义为短肢剪力墙结构;
6.5.2指定为短肢墙结构后, 程序能搜索出短肢墙, 并将其抗震等级提高一级; 即此时在输入信息中应按一般剪力墙的抗震等级输入.
6.6剪力墙承担的倾覆力矩≤总倾覆力矩20%的少剪力墙框剪结构, 结构分析按框架剪力墙体系计算, 框架抗震等级按框架定义, 剪力墙抗震等级按框架剪力墙定义[13].
6.7 8度区高度>80m建筑, 可用框支剪力墙结构; 抗震等级加强区特一级, 非加强区一级[13]. 6.8 竖向构件的轴压比限值, 按《高规》10.3.3,10.4.4,10.5.5条要求抗震等级提高一级后取值.
7. 构件的抗震设计和超限处理 7.1 连梁的抗震设计 7.1.1连梁最大配筋率
抗剪超限按最大受剪承载力配筋计算方法:(以跨高比≤2.5连梁为例) 连梁最大受剪承载力 V b =0.15fc b c h co /γRE
由最大受剪承载力求弯矩 M b r =0.9Vb l n /2/1.27 =0.354 Vb l n 一级 (ln 为连梁净跨) M b r =0.9Vb l n /2/1.05=0.429 Vb l n 二级
其中系数1.27和谈.05是强剪弱弯要求,0.9是考虑剪力部分由竖向荷载产生。 由弯矩按对称配筋公式求出最大纵筋面积 A s = Mb r /fy /（h bo -a ）
由规范给出公式求箍筋：V b =（0.049f c b b h bo +0.7fyv h bo A sv /S）/γRE
7.1.2若按上述计算较整体计算结果小较多时, 宜适当加大墙肢刚度, 吸收连梁释放的内力; 7.1.3连梁最小配筋率与连梁跨高比砼强度等级钢筋等级有关。
《高规》7.2.23条规定, 连梁剪压比 α≥V/βc f c bh o /γRE 非抗震设计时, α=0.25;
抗震设计, 当跨高比大于2.5时 α=0.2/γRE =0.2/0.85=0.2353
当跨高比不大于2.5时 α=0.1/γRE =0.1/0.85=0.1765
不同跨高比连梁纵向钢筋构造配筋率按下表取用:
设防状态 剪压比限值 连梁跨高比 构造纵筋配筋率
非抗震设计
任何跨高比 按框架梁要求
抗震设计
0.2353≤α≤α (规范要求) 跨高比≥＞跨高比≥1.5
1.5＞跨高比≥＞跨高比≥0.5
0.25%
按框架梁要求～～0.30%
注:跨高比大取大值。
7.1.4连梁刚度折减系数
7.1.4.1连梁受力特性:受水平荷载控制; 连梁不宜承受较大的竖向荷载。
7.1.4.2连梁一般跨度小，截面大, 与之相连的墙体刚度也大。在水平荷载作用下，连梁往往超筋超限，设计时要根据具体情况，采取相应的调整措施。
7.1.4.3在水平荷载作用下，连梁刚度可以折减，当风荷控制时，折减系数不宜小于 0.8 ；当地震荷载控制时，折减系数不应小于 0.55 。 7.1.4.4由风荷载控制时，若连梁刚度折减后仍出现超筋超限，宜增加剪力墙刚度或降低连梁刚度，重新计算，不宜采用内力调整方法解决。 7.1.5 连梁的超限处理
7.1.5.1若结构刚度较大，且超筋超限的连梁较多时, 可加高洞口，减小连梁高度，以减小连梁内力。
7.1.5.2若只部分连梁超筋超限，则可用调整连梁内力的方法解决。
7.1.5.3若结构刚度较小，则不应对连梁内力进行调整，应增加剪力墙刚度，以减小连梁的内力。
7.1.5.4若经上述调整，仍有部分连梁不合乎要求时，可按连梁截面的最大剪压比限值确定剪力，然后按“强剪弱弯”的要求配置相应的纵筋。 7.1.5.5当连梁高度较高时，可将连梁用构造缝分成等高的两根或三根连梁，连梁的总剪切刚度不变，但抗弯刚度只有原来的1/4~1/9，可有效地解决连梁的超筋超限问题。输入时可将连梁高按其1/2或1/3输入，梁宽按其2或3倍输入。(注意梁端要加配两道整体箍) 7.1.6楼面主梁支承于墙间连梁时, 应按简支梁校核连梁的截面承载力[13]. 7.2 框支梁的抗震设计
7.2.1 框支梁是偏心受拉构件, 应按拉弯构件设计, 不能按纯弯构件设计; 转换层楼面应设为弹性板, 程序才能计算梁的轴力.
7.2.2 框支梁应定义为非调幅梁. 调幅是在内力计算完成后进行的, 若框支梁调幅, 相当梁端放松, 产生一个附加转角, 上部各相关构件内力全变. 7.2.3 框支梁构造要求
7.2.3.1 上部主筋至少50%贯通全梁; 间距不大于200, 不小于80; 下部主筋全部入柱受拉锚固; 7.2.3.2 箍筋加密区距柱边[0.2梁净跨,1.5h b ]max , 箍筋间距不大于100, 直径不小于10; 上部剪力墙门洞下方(门洞+2 hb ) 范围内应密箍.
7.2.3.3 沿梁高布腰筋, 不少于2φ16@200,入柱受拉锚固;
7.2.3.4 抬墙或抬柱的框支梁, 应按冲切计算附加吊筋及加密箍筋;(冲切力简化取0.6Af c ,A 为
墙柱截面积.)
7.2.4 框支梁的剪压比应γRE V/βc f c bh 0≤0.15, 不满足时宜优先采用水平加腋加大抗剪断面; 避免采用竖向加腋, 以免产生超短柱或强梁弱柱
7.2.5 框支主梁支承框支次梁情况应尽可能避免; 不可避免时应进行有效的局部有限元分析. 7.2.6 框支梁不准出现超限; 若出现可根据情况采用相应措施:
1) 当支座抗剪断面不足时, 宜优先采用水平加腋;2) 当剪扭断面不足超限时, 宜优先采用加大梁宽, 可采用宽扁梁;3) 当断面弯曲配筋超限时, 宜优先采用竖向加腋;4) 改变梁系布置, 改变传力关系.
7.3 短肢墙(包括异型柱) 的抗震设计[11]
短肢剪力墙结构, 墙截面高厚比h w /bw =3～8 (上海地区称为宽肢异型柱) ，h w /bw ≤3时按 柱设计，截面形状为T 、L 、十、Z 型. 7.3.1上海专题研究结果和各地经验汇总：
7.3.1.1由于截面不对称导致延性不对称, 是此类构件的最大缺陷。当翼椽受拉时，产生小偏压脆性破坏；当翼椽受压时，产生大偏压延性破坏；
7.3.1.2在沿工程轴向荷载作用下，自由柱处于双偏压状态，约束柱处于单偏压状态；前者按双偏压进行计算正截面配筋，设计存在上述第一款的不安全隐患，后者按单偏压构件设计，不会产生安全隐患；(即短肢墙按单偏压配筋较安全) 7.3.1.3暗柱不仅能减少配筋的不对称影响，增加构件的延性，且暗柱能抑制斜裂缝的生成和发展。
梁铰破坏机制实现的设计步骤和内容：表7.3.1
步骤 1
主要内容 控制墙梁刚度比
公式参数 ∑i c ≥λ∑i b
参数说明
∑i c 、∑i b 分别为同一节点处柱和梁的线刚度之和。计算时取层高和梁净跨，λ≥3
2
控制墙梁承载能力比（强度比）
∑M cu ≥1.25∑M bu ∑M cu /∑M c ≥ ∑M bu /∑M b
3
控制梁跨高比和强剪弱弯系数ηb
L b /hb ≥4 ηb ≥1.25
考虑因素
墙梁线刚度如果存在一定级差，可以控制梁先开裂，较易保证整体结构达理想的破坏形态。
∑M cu （∑M c ），∑M bu （∑M b ）保证节点处梁的屈服先于竖向分别为同一节点处柱端和梁端实配（计算）承载力之和。L b ：梁净跨 h b ：梁高 电梯井连梁L b /hb ≤4时进行刚度折减
保证梁发生弯曲破坏（延性破坏），避免梁剪切破坏（脆性破坏）。
为保证梁铰充分发挥耗能作用，必须延迟底层墙柱根部的屈服时间，因此必须提高底层墙柱的承载能力。
构件的屈服，让水平构件耗能。
4 底层柱内力增大 1． 弯矩增大系数
ηcm
2． 剪力增大系数
ηcv
ηcm ≥1.25 ηcv ≥1.4
ηcv 是在考虑弯矩增大实配后再按放大剪力实配抗剪箍筋
5 控制梁铰出现次序 理想屈服顺序是先支座，后跨中跨中；先底部后中上部。
6 构造要求 梁墙柱节点，暗柱配筋等。
7.3.1.4设计的关键是保证墙柱在地震力作用下处于梁铰破坏机制。因为钢筋砼构件的性能不
仅取决于单构件的性能，更重要取决于各构件之间的组合关系；
7.3.1.5梁铰破坏机制实现的关键是梁墙刚度比和强度比均要控制在一定级差范围内（即双控）；台湾震害调查说明，单纯的强度级差不能保证梁铰破坏机制的出现； 7.3.2短肢剪力墙延性构造要求：
7.3.2.1保证梁端有效宽度不削弱，即端部梁箍的宽度不能因梁纵筋转入墙竖筋内侧而减少；
7.3.2.2墙柱腹板水平筋两端应锚固于暗柱核心区内；
7.3.2.3暗柱箍筋的弯钩应设置在柱的内侧，不宜设置在柱的外侧； 7.3.6.4墙肢轴压比控制在0.5以下。 7.3.3短肢剪力墙配筋
7.3.3.1短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值λV 宜按相同轴压比的框架柱提高一级取对轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙, 其构造边缘构件的构造设置应较一般剪力墙高, 宜按下表配置:
表3.2短肢剪力墙构造边缘构件最小配箍特征值λV
抗震 等级 一级 二级 三级
墙轴压比 ≤0.3
7.3.3.2短肢剪力墙的截面高度一般在1200～2000之间, 其约束边缘构件长度L C 可统一取450；
7.3.3.3短肢剪力墙的边缘构件的纵向配筋除满足规范要求外，其纵向钢筋最小配筋率宜按框架柱要求设置；
7.3.3.4短肢剪力墙的水平竖向分布筋，除按计算确定外，其构造最小配筋宜按下表要求;
短肢剪力墙分布筋要求
抗震 等级 一二级 三四级 非抗震
最小配筋率(%) 竖筋
水平筋
最大间距(mm) 竖筋 200 250 300
水平筋
200 250 300
最小直径(mm) 竖筋 φ12 φ10 φ10
水平筋 φ10 φ8 φ8
7.3.3.5短肢剪力墙应采用双排布筋, 水平筋在外, 竖向筋在内, 两排筋间拉结, 控筋梅花形布置, 间距不宜大于400×400, 每根竖筋均有拉筋连结;
7.3.3.6肢长大于3倍小于等于4倍墙厚的墙肢按柱要求配筋，其外套箍兼作水平筋。
7.3.4短肢剪力墙体系的楼板设计
7.3.4.1考虑弹性楼板，侧向位移较刚性楼板减少10%左右； 7.3.4.2结构单元与核心筒间，应尽量加大楼板连结尺寸，加大板厚，加强配筋，拉通正负筋； 7.3.4.3注意竖向构件的不均匀的温差变形造成向阳角楼板开裂; 和由于刚性角板存在, 板负弯矩范围外移, 而负筋过短造成开裂。向阳角开间的楼板宜双层双向配筋, 且负筋伸出长度应从刚性角板边(虚线所示) 算起.
,
7.3.5 一般短肢墙不许超筋超限. 若超筋超限较小时可按柱构造要求配足或加配竖向交叉斜筋;(后者目前只有试验成果, 无计算方法和规范)
[15]
7.3.6 关于短肢剪力墙补充说明
● 短肢剪力墙是一个构件概念.SATWE程序将单肢或两肢墙且2肢均符合5≤hw /dw ≤8时定义为短肢墙;
● 短肢剪力墙结构是一个结构概念.(必须带墙筒或一般剪力) 1. 规范规定:
1) 短肢剪力墙结构必须带一般剪力墙或墙筒;不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑. 2) 短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩应≥40%且＜50%的地震底部总倾覆力矩.
2. 《北京市建筑设计技术细则—结构专业》规定：高层中短肢墙受荷面积与总楼面面积之比大于50%，多层中短肢墙受荷面积与总楼面面积之比大于60%时，定为短肢墙结构。 3. 高规7.1.2条的2～8款,只对定义为短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙执行. 4. 对非短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙,按一般剪力墙处理.
[16]
5. 3≤断面长宽比≤5的弱短肢剪力墙配筋问题
1) 对断面长宽比＜3的短墙,SATWE依规范规定按柱要求对称配筋, 受压筋中心至近边距离aa=40;
2) 断面长宽比=3的短肢剪力墙,SATWE的配筋结果有时出现异常,原因是长厚比处于柱、墙的临界状态,程序采用的受压筋中心至近边距离aa=40(柱)或b(墙),造成受力相同断面相同的构件配筋相差甚远;约束边椽构件长度=受压区长度更合理。 3) 3≤断面长宽比≤5的弱短肢剪力墙,去掉暗柱后已无竖向分布筋布置范围,配筋计算仍计入竖向配筋率的影响不合理；宜按柱验算和调整配筋.
7.4 转角窗的抗震设计[11]
7.4.1 不能用剪力墙开边洞方法输入转角窗, 应按梁输入; 7.4.2 转角窗梁配筋验算:
负弯矩=0.5qL2 (q为窗过梁竖向线荷载设计值, 考虑地震时再乘1.3～1.5)
正弯矩=0.091 qL2 (L为角窗过梁跨度, 过梁角点简支失效, 靠墙端固结调幅) 构造筋底筋不少于2φ20, 腰筋间距不大于@200;
7.4.3 转角窗板厚宜≥150, 且设置斜向拉结暗梁;
7.4.4 斜向拉结暗梁截面不小于500×板厚, 主筋上下各4φ16, 均锚入角窗相连墙的暗柱内45d, 箍筋φ10@200,暗梁底筋在板底筋下; 当板厚小于150不能形成暗梁时，应在暗梁位置设置构造拉梁，配置不少于4φ16的拉结底筋，锚入角窗相连墙的暗柱内45d ；
7.4.5角窗相连的墙肢厚度宜按1/12层高控制；暗柱设计：暗柱截面高应≥600; 小于30层的剪力墙结构，当角窗墙肢截面高度≥2000时, 其暗柱可按下表配筋:
加强区范围内角窗墙肢暗柱配筋表
暗柱主筋 墙厚(mm)
全部主筋
200～φ22 300～φ22 400～φ22
暗柱箍筋 抗震等级 一级 二级 三级
φ8@100 φ8@150 φ8@200
7.4.6设置转角窗的高层住宅剪力墙结构，不宜再设置跃层单元；
7.4.7转角窗应上下对齐，相关墙肢不宜采用一字墙，且不论在加强区与否，均应设置约束边缘构件；
7.4.8 转角窗梁不能调幅.
7.5 大底盘多塔楼的抗扭设计(参考文献[3][4])
7.5.1 《高规》第10.6.1条规定“多塔楼建筑结构各塔楼的层数、平面和刚度宜接近；塔楼对底盘宜对称布置。塔楼结构与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20％。” 7.5.2《高规》第10.6.3条规定“底盘屋面楼板厚度不宜小于150mm，并应加强配筋构造；底盘屋面上、下层结构的楼板也应加强构造措施。当底盘屋面为结构转换层时，应符合本规程第10.2.20条的规定。”
7.5.3《高规》第10.6.4条规定“抗震设计时，多塔楼之间裙房连接体的屋面梁应加强；塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密，剪力墙宜按本规程第7.2.16 条的规定设置约束边缘构件。”
7.5.4《高规》第10.1.5条规定“复杂高层建筑结构中的受力复杂部位，宜进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。”
7.5.5 多塔楼位置布置宜使底盘结构具有足够的抗扭刚度。
7.5.6 各塔楼在底盘屋顶的底层为层抗扭刚度突变楼层，设计时应采取措施适当加强。 7.5.7 底盘屋面楼层是连接各塔楼在地震作用下协同工作的主要构件，对于明显不对称的多塔楼结构，应采用有限元分析程序分析楼层平面内的应力分布，找出应力较集中的部位及量值，采取相应的加强构造措施。
8. 柱轴压比问题[17]
8.1轴压比限值是钢筋砼柱在偏心受压界限破坏状态下的轴压比值. 界限破坏状态受截面延
性影响, 截面延性受下述五大因素影响:
1) 体积配箍率和箍筋强度及构造形式; 2) 核心区砼的强度;
3) 按核心区计算的轴压比;(保护层削落) 4) 柱纵筋配筋率和强度;
(新西兰规范当柱纵筋配筋率ρ≥0. 15/(f y /f c −0. 85) 时, 轴压比不限制. f c 为砼圆柱体抗压强度)
5) 柱的截面形状. 圆形截面柱的承载能力与变形能力优于矩形柱
8.2五大因素是互相影响的. 目前规范只对轴压比提出要求, 并只考虑箍筋和芯柱纵筋对轴压比影响, 导致柱断面按轴压比决定, 纵向筋按规范构造配筋, 柱截面过大反而降低截面延性的不合理现象. 试验结果说明, 柱周边纵筋配筋率和强度及柱断面形状对轴压比影响不能忽视.
表1-3 考虑纵筋作用的界限破坏轴压比提高值
纵筋种类 砼强度等级 纵向配
I 级级(d≤级
'
'
筋率(%) 表1-4 矩形和园形截面柱界限破坏时的轴压比
纵筋种类
I 级
II 级(d≤25) d ≤～40
轴压比
矩形截面圆形截面
III 级
表1-5 ρs -ρmin =1%的界限破坏轴压比提高值:
纵筋种类 砼强度等级 提高值
I 级级(d≤级
0.05
9. 现浇梁板结构梁负筋配置问题[17]
9.1 震害调查说明, 现浇梁板结构梁很少出现梁端塑性铰破坏. 原因是梁板共同作用, T形梁的负屈服弯矩比矩形梁提高达30%,导致强梁弱柱. 即按矩形梁计算的负筋配筋过大. 9.2 应考虑T 形翼板筋对负弯矩的承载力的影响(负筋面积增加, 内力臂加大)
梁断面内负筋=(矩形梁计算配筋-每侧6倍板厚范围内平行梁轴的板内上下筋面积;) 美国ACI 规范: [翼板宽每侧8倍板厚或梁跨1/10]min 10. 楼盖设计优化问题[17]
10.1 降低楼盖重量和楼盖结构高度有重大的技术经济效益; 10.2 楼盖体系的优化估算汇总表
楼盖体系 平板体系
不带平托板 均布面荷w 带平托板 托板厚h ≥2δ, 托板宽Δb ≥2h 非预应力～7.2 预应力～10.5 非预应力～9.0 预应力～13.5
δ=1/30～1/36 δ=1/45 δ=1/40～1/46 δ=1/50
M c0=2/3×（15wL 2）/8 M cm =1/3×（15wL 2）/8 M 0=2/3×（05wL 2）/8 M m =1/3×（05wL 2）/8
楼盖分体系
适用跨度(m)
初设板厚跨比
估算公式
梁板体 系
单向板梁 L 长/L短≥1.5
非预应力 L 长=7.5～10.5 L 短=4.5～6.0
δ=1/36～1/45
常规梁h b =(1/16～1/22) L长;b b ≥0.5h b 宽扁梁 h b =(1/20～1/25) L长;b b ≤2.5h b
b b ≤b c +hb
预应力 L 长=12～21.0 L 短=6.0～9.0
双向梁板 L 长/L短＜1.5
梁板共同作用:(1)按板边梁无变形的简化法计算板的结果应修正;(2)初设可取梁承受该方向2/3弯矩, 跨中2/3板宽承受1/3弯矩;(3)梁断面内负筋=计算配筋-每侧6倍板厚范围内平行梁轴的板内上下筋面积; 否则梁的负屈服弯矩将提高30%,导致强梁弱柱.
主次梁体系 矩形平面, 短跨主梁,L 主/L次≥0.65～0.7适宜
非预应力 L 主=6～8.1 L 次=9～12 取L 边=0.85L内或 L 悬=(0.25～0.3)L 内
δ≥1/36L次
h b 主=(1/18～1/12); hb 次≈ h b 主b b 主≥b c ; bb 次=(1/3～2/3) hb 次次梁@2.4 ～4.2m
预应力 L 主=9～12 L 次=13.5～18 强边支时(21～36)
双向密肋; 近似方形柱网; 柱顶板加厚同肋高
桁架组合楼 盖
空间桁架 平面桁架
非预应力～12 预应力～21
桁架跨高比12～20
桁架跨高比20～40
δ=80～120mm 方形板2.1～3.6
肋梁高=(1/22～1/30)L 肋梁宽=200～400mm
有边支承梁时, 边梁要抗扭弯刚度大
正交网架两向跨度为L 1(短跨) 和L 2(长跨), 交点变形相等W 1L 13=W2L 23; W1=W2(L2/L1) 3
刚度大, 自重轻, 适用大跨度
附注: 1.φ15.24的f ptk =1860低松弛钢绞线, 由7根φ5线绞成, 名义直径φ15.24; 截面积=7×0.785×52=139mm2; 每米重=1.1kN/m.;.当张拉控制预应力=0.6fptk 时， 略大于于一根φ25的II 钢筋的承载力. 2. 后张法的结构自重荷载应全部由非预应力钢筋承受;
3. 每吨φ15.24的1860低松弛钢绞线综合价1.5万元/吨
11. 关于高位转换剪力墙结构的几点结论[17]:
1) 转换层升高使结构周期和振型略有变化, 但变化不大. 但当转换位置刚好与高振型最大振幅位置重合时，高振型影响加大。
2) 转换层升高对顶点位移、总层剪力和总倾覆力矩的影响不大；但在框支剪力墙和落地剪力墙之间的剪力分配有较大变化；转换层附近楼层的剪力传递会出现突变，楼板受较大剪力； 3）转换层上一层可能出现层间位移角突变；但转换层升高不会使突变加重；调整相对的上下刚度是关键。
4）加强转换层以下的结构刚度，有利于减小框支部分层间位移的绝对值，也有利于减小和缓和剪力分配的突变程度。
5）高位转换结构，减小上部结构的重量和刚度，减小转换层本身的重量和刚度，对改善内力变化影响明显。
6) 强度设计时, 转换层上、下三层宜按弹性膜楼板计算。 7) 框支柱的最上层和最低层应全层密箍。
12. 高层建筑基础设计问题[17]
12.1 基础方案选择要考虑的问题:
12.1.1 上部结构竖向分体系的荷载传递特征及地下室使用功能要求;
12.1.2 地基承载力和(或) 桩承载力应满足基底附加压力要求;
12.1.3 地基土持力层及其下卧层的整体稳定性(尤其在地震作用时); 12.1.4 基础总沉降量和差异沉降量的控制; 12.1.5 地下水位及其防水抗浮要求；
12.1.6 施工可能对周边现有建筑物的不利影响;
12.1.7 基础工程造价、施工难度与工期等因素对综合经济效益的影响. 12.2 桩筏基设计中的桩土共同作用
12.2.1 上部结构整体刚度形成前(地面上4～5层完工前), 传至基础面荷载按支承面积分配; 形成后按刚度分配.
12.2.2 桩土联合工作是可能的; 即令是嵌岩桩, 当桩长较长和土的摩阻力较大时, 由于桩的压缩变形, 仍可考虑桩土联合工作.
12.2.3 基底附加压力=(上部全部结构荷载重-基底以上挖去的土重)
12.2.4 满堂桩筏基础, 由于上部结构整体刚度影响, 不宜均匀布桩, 应考虑到P 角>P边>P内的客观事实, 不均匀布桩. P角=(1.6～1.8)P 均, P边=(1.1～1.3)P 均, P内=(0.8～0.9)P 均, 12.2.5 适当加大桩距可提高桩间土作用: 当桩距≤3D 时, 桩间土作用很小;
当3.5D ≤桩距＜5D 时, 桩土联合工作;
当桩距≥6D 时, 相当单桩工作, 桩间土作用很小; 12.2.6 我国常规的单桩极限承载力设计值=Pu /1.8;
布桩平均单桩极限承载力设计值=Pu /(2.5～3.5) 桩数=（22～25kN/m2）×建筑结构总面积/布桩平均单桩极限承载力设计值
12.2.7 天然地基筏板厚度估算:h=(50～70mm) ×层数. 12.3 上部结构-地下室-地基基础的相互作用 12.3.1 基础底板实测内力远小于计算内力原因:
1) 底板砼硬化时无上部构件约束, 其收缩应变使砼产生预压应力;(当量收缩温度150, 预压应力=31.5N/mm2.)
2) 基础底面摩擦力产生反弯曲作用;
3) 与上部结构和地下室形成整体刚度, 形成拱作用效应, 减小底板的挠曲和内力; 4) 有效的水浮力相当于卸荷作用. 12.3.2 地下室的潜在功能和作用
1) 深基坑开挖, 对天然地基或复合地基的基础起卸载和补偿作用, 减小地基附加应力;
2) 地下室回填土形成有效侧限, 当埋深>(1/12～1/10)H时, 可克服和限制偏压引起的整体倾覆问题, 使基础底板的压力分布平缓化; 同时地下室侧墙与回填土间摩擦力对地基基础起卸载和补偿作用;
3) 地下室本身刚度加侧土压作用, 其层侧向刚度很大, 基本无层间位移; 其作用反过来对上部结构刚度作出补偿贡献(从计算自振周期比较可知). 但其计算自振周期比在地下室顶板嵌固模型计算结果大, 即固端在顶板时, 高估了地下室刚度.. 4) 日本桩基工程地下室侧壁承担水平荷载表:
地下室层数 \ 侧土标贯数
参考文献：
1． 魏琏，王森：论水平地震作用下对称和规则结构的抗扭设计，《建筑结构》2005，5
2． 魏琏，王森，韦承基：水平地震作用下不对称不规则结构的抗扭设计方法研究，《建筑结构》2005，8 3． 魏琏：高层建筑结构位移控制研讨，《建筑结构》2000，6 4． 魏琏，王森：水平地震作用下多塔楼结构的抗扭设计方法,(待发) 5． 李云贵，苑麒：建筑结构层刚度中心的迭代计算
6． 黄小坤：《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）若干问题解说，土木工程学报 2004，3 7． 广东省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会：超限高层建筑工程抗震设防审查细则
8． 黄警顽：SATWE 应用的一些问题，第18届全国高层建筑结构学术交流会论文集，重庆,2004年10月 9． 张元坤:高层建筑嵌固端的选取及相关技术问题, 广东土木与建筑, 2004年2月第2期 10．建设部: 《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，建质[2003]46号 11．第17届全国高层建筑结构学术交流会论文集，杭州,2002年11月
12．蒋利学:用广义剪切变形参数分析超高层混凝土结构的层间位移, 《建筑结构》2001，1
13．广东省建设厅：广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）补充规定，DBJ/T-46-2005 14．杨 星、赵 兵：建筑结构计算步骤探讨 建筑结构 2005年11月
15．网上热点讨论和专家答疑：关于4肢剪力墙讨论 建筑结构 2006年1月（随刊增阅） 16．刘惠振等:SATWE软件计算剪力墙结构中不同长厚比墙肢的设计 建筑结构 2006年2月 17．高立人等：高层建筑结构概念设计 中国计划出版社 2005年11月