高层建筑结构方案设计.doc

高层建筑结构方案设计1.1 概述高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物，是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础。自从第一栋高层建筑以来，当今世界的高层建筑发展改革开放以来，我国高层建筑如雨后春笋迅速发展。据资料统计，建设部系统国有建筑企业逐年竣工10层以上建筑，从1984年的263万m2,猛增至1995年的1841万m2；1995年竣工面积为1993年的2.12倍。见表1：表1 建设部系统国有建筑企业19841995年10层以上建筑竣工简表年 份198419851986198719881989199019911992199319941995累 计面积2633865366467758888788419288671376184110225栋数303381514618711702655590653828102112598235占全部面积%5.16.59.110.513.215.514.714.113.110.915.720.112.4到1999年末，全国国有和集体建筑企业累计建成10层以上建筑估计在3亿m2左右（不包括香港、澳门、台湾地区）。当今国内最高100栋建筑中，1985年建成的仅1栋（深圳国贸大厦，159m，50层），19891995年建成的有14栋，而19961998年建成的有85栋。1990年建成的北京京广中心是我国大陆首栋突破200m的超高层建筑，1996年的深圳地王大厦其高度已达325m、81层，1998年的上海金茂大厦又有突破，达421m、88层。国内已建成最高100栋建筑见附录（截至1998年末）。对高层建筑的界定，目前全世界还没有一个统一标准。例根据联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会的建议，一般将9层以上（含9层）称为高层建筑，并划分为以下四类：9-16层，高度不超过50m；17-25层，高度不超过75m；26-40层，高度不超过100m； 40层以上，高度超过100m；我国高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）第1.0.2条规定10层及10层以上或房屋高度超过27m为高层建筑；高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）2001年版规定10层及10层以上的居住建筑、建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑；1.2 高层建筑结构作用效应的特点1.2.1 高层建筑结构的受力特点建筑结构所受的外力（作用）主要来自垂直方向和水平方向。在低、多层建筑中，由于结构高度低、平面尺寸较大，其高宽比很小，而结构的风荷载和地震作用也很小，故结构以抵抗竖向荷载为主。也就是说，竖向荷载往往是结构设计的主要控制因素。建筑结构的这种受力特点随着高度的增大而逐渐发生变化。在高层建筑中，首先，在竖向荷载作用下，由图1.2.1-1所示的框架可知，各楼层竖向荷载所产生的框架柱轴力为：边柱 N=wlH/2h中柱 N=wlH/h即框架柱的轴力和建筑结构的层数成正比；边柱轴力较中柱小，基本上与其受荷面积成正比。就是说，由各楼层竖向荷载所产生的累积效应很大，建筑物层数越多，底层柱轴力越大；顶、底层柱轴力差异越大；中柱、边柱轴力差异也越大。其次，在水平荷载作用下，作为整体受力分析，如果将高层建筑结构简化为一根竖向悬臂梁，那么由图1.2.1-2、图1.2.1-3所示其底部产生的倾复弯矩为：水平均布荷载 Mmax=qH2/2倒三角形水平荷载 Mmax= Qh3/3即结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度的平方成正比。就是说，建筑结构的高度越大，由水平作用对结构产生的弯矩就更大，较竖向荷载对结构所产生的累积效应增加更快，其产生的结构内力占总结构内力的比重越大，从而成为结构强度设计的主要控制因素。1.2.2 高层建筑结构的变形特点在竖向荷载作用下，高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形。由于各竖向构件的应力大小不同，因而其压缩变形大小也不同。在钢筋混凝土结构中，由于在施工过程中的找平，同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同，若不对基底应力进行调整，也可能导致基础产生不均匀沉降。在水平荷载作用下，高层建筑结构最大的顶点位移为：水平均布荷载 max=qH4/8EI倒三角形水平荷载 max= 11qH4/120EI式中EI为结构的从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比。则又比水平荷载作用下的内力累积效应增加更快，这就说明，高层建筑结构对结构的水平侧移是相当敏感的。水平荷载作用下所引起的结构内力及侧移是高层建筑结构设计的主要控制因素。结构应具备较大的抗侧刚度，而不仅仅满足强度、刚度和稳定要求。在地震区，还要求建筑物能抗震。由于地震是一种瞬时作用，但作用所产生的效应非常强烈，故结构的过大变形是不可避免的（这种变形在不发生地震时是不允许的），这就要求结构有较好的延性，能在强烈地震作用下结构虽产生较大变形而不破坏。基础的转动1.2.3 高层建筑结构的P-效应如上所述，高层建筑结构在水平荷载作用下将产生侧移，由于侧移而引起竖向荷载的偏心又使结构产生附加内力，这个附加内力反过来又又使结构的侧移进一步加大。对非对称结构，平移与扭转耦联，当结构产生扭转时，竖向荷载的合力和抗侧力构件的形心将产生偏心也会产生附加内力。这种由于竖向荷载作用下所产生的内力和侧移增大的现象称之为P-效应。1.2.4 高层建筑结构构件的受力特点构成高层建筑结构的主要受力构件有剪力墙、框架柱、梁和楼板。剪力墙、框架柱是竖向构件，它们是形成结构抗侧力刚度的最主要构件，承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载；框架梁、楼板是水平构件，结构各楼层的竖向荷载通过楼板传至框架梁再传给竖向构件，同时，对结构抗侧力刚度也有贡献颇的框架梁，还和竖向构件一起承担整个结构的荷载水平荷载；次外，有些高层建筑结构还有斜向构件，它们对结构抗侧力刚度贡献很大，对构件之间的传力起着重要作用，除自重外，一般不直接受荷。1.2.5 高层建筑结构的设计要求强度刚度稳定性2.2 控制结构侧移大小保证建筑使用功能和安全的主要相关因素。1. 结构在水平阵风作用下，当振动加速度超过0.015G时会使人的正常生活受影响，因为加速度=A（2f），当频率f为定值时，与振幅A成正比，因此结构的侧移幅值的大小要受限制。2过大的侧移易使隔墙、围护结构以及高级装修受损，地震或阵风引起的过大变形也会造成电梯轨道无法使用。3结构过大的变形会引起结构的二阶效应，造成结构杆件产生附加内力，影响结构承载力。虽然受上述因素的影响，但考虑到钢结构自身具有很强的变形能力而且在钢结构中采用的隔墙、装饰材料又多为较轻，采用的幕墙、悬挂板、铝板等变形能力较强，所以钢结构JGJ99-98标准中规定的限值标准要比钢筋混凝土结构规定的限制标准宽松。2.3 我国现行规范中规定的主要限定标准1风荷载作用下房屋顶点质心位置的侧移应H/500（总高），各层质心层间位移H/400（总高）且结构平面端部构件的最大侧移值不得超过质点侧移值的1.2倍。2地震作用下，第一阶段抗震设防时在多遇地震作用下结构层间位移应h/250，且结构平面端部构件最大侧移值不得超过质心位置侧移的1.3倍。对于框架支撑（剪力板）体系中总框架所承担的地震剪力不得小于结构底部总剪力的25%，当对结构平面的两个主轴方向分别计算水平地震效应时，要求角柱和两个方向的支撑（或剪力墙板）所共有的柱构件应在这地震剪力的基础上再将杆件内力提高30%进行设计。3在第二阶段抗震设计时结构层间位移应h/70，层间侧移延性比（指结构层间最大侧移与其弹性侧移之比）不得超过下表中限值：结构种类结 构 体 系层间侧移延性比全钢结构框架体系3.5框架偏心支撑3.0框架中心支撑2.5钢骨结构型钢混凝土框架2.5钢混凝土混合2.04风荷载作用下顺风和横风向顶点最大加速度应满足以下要求：对公共建筑 aw（或atr）0.20m/s2对公寓建筑 aw（或atr）0.28m/s25园筒形平面的高层建筑容易因横向风引起的涡流共振，为防止横风向引起共振，因此JGJ99-98中采用房屋顶部风速来限制要求：顶部风速Vn Ucr 临界风速 Vcr = 5D/T1(T1为直径D的结构基本自振周期)当满足不了Vn Ucr时应增大结构刚度或进行横风向涡流脱落试验。6为了较合理选择适宜的结构方案规范对不同的结构种类提出了结构高宽比限值。1.3 高层建筑的作用1.3.1 高层建筑的静荷载1.3.2 高层建筑的活荷载1.3.2.1楼面和屋面活荷载第3.1.1条 民用建筑楼面均布活载的标准值及其组合值，频遇值和准永久值系数，应按建筑结构荷载规范GBJ50009-（以下简称荷载规范）的第4.1.1条的规定采用，该条无规定者，可按本规定表3.1.1采用。民用建筑楼面均布活载 表3.1.1项次类 别标准值（kN/m2）组合值系数c频遇值系数f准永久值系数g一酒吧间、展销间3.0-4.00.70.60.5二体操房、娱乐室3.5-5.00.70.60.5三宾馆、饭店建筑1宴会厅3.0-4.00.70.50.52厨房：中小型4.0-5.00.70.60.5 大 型6.0-8.00.70.60.53洗衣房4.0-5.00.70.60.54贮藏室5.0-8.00.70.60.8四电子计算机房1一般微机3.00.70.60.52网络中心4.50.70.60.5五电梯间机房6.00.70.60.6六图书馆档案的书库和档案1一般排列时5.0-7.00.70.60.82密集排列时10.00.70.60.8七电话交换机房6.00.70.60.6八多层停车库的车道5.50.70.60.6九医院建筑注（1）本表所列各项活载适用于一般的使用条件，当使用荷载较大时，应按实际情况采用。（2）第五项活载应按电梯产品规格规定采用。（3）第八项活载只适用于停放轿车的车库。（4）医疗建筑的活载按实际情况采用。（5）本表各项活载未包括隔墙自重。第3.1.2条 设计楼面梁、墙、柱及基础时，民用建筑楼面均匀活载标准值的折减系数应按荷载规范第4.1.2条规定。表3.1.1中的楼面活载标准值按下列规定乘以相应的折减系数。一、设计楼面梁时的折减系数1第一七项和第九项，当楼面梁的从属面积超过50m2时取0.9。2第八项取0.8。二、设计墙、柱及基础时的折减系数采用与其楼面梁相同的折减系数。第3.1.3条 工业建筑楼面活荷载的标准值及其系数，应按荷载规范第4.2.1第4.2.3条及附录C采用。当设计楼面梁、墙、柱及基础时，其楼面活载标准值的折减系数，按表3.1.3的规定采用。工业楼面活荷载标准值折减系数 表3.1.3类 别折减系数备 注生产车间10kN/m20.60.810kN/m20.70.8折减后不少于4kN/m2仓 库按实际情况定第3.1.4条 楼面的附加悬挂管道荷载标准值，应按实际情况确定，当缺乏资料时，对一般管道采用0.51.0kN/m2，其组合值系数c=0.7，频遇值系数f=0.6；准永久值系数g=0.6。第3.1.5条 作用在多层工业建筑的板面和次梁（肋）上的非承重隔墙荷载，可按等效均布荷载的确定方法，求得构件上的隔墙荷载增值标准值，为了简便计算，可根据隔墙重量和楼面活载标准值，按表3.1.5确定隔墙荷载增值标准值，并应注意下列条件要求：一、任何情况下，布置在板面和次梁（肋）上的隔墙宜采用轻质隔墙；应尽量不采用重隔墙。二、适用于现浇板或具有良好整体作用的装配整体式楼板。三、双向板及无梁楼板等上的隔墙荷载增值标准值，应按等效原则另行计算。四、隔墙尽量布置在次梁（肋）上，或布置在距次梁（肋）中线左右1/5板跨范围内（即避免在板跨中3/5的范围内布置）作用在板面和次梁（肋）上的隔墙荷载增值 表3.1.5隔墙荷载增值(kN/m2)隔 墙 重 kN/m备注3.04.05.06.07.08.09.010.011.0楼面活荷载(kN/m2)3.01.01.52.02.53.03.54.04.55.04.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.00.51.02.02.53.03.54.06.00.51.02.02.53.03.57.00.51.02.02.53.08.00.51.02.02.09.00.51.01.010.00.5第3.1.6条 作用在多层工业建筑的主梁或框架梁上的非承重隔墙荷载可根据隔墙重量和作用位置，按等效原则计算确定其隔墙荷载增值标准值。对直接设置在主梁或框架梁上的隔墙荷载，可不考虑楼板的整体作用，全部由主梁或框架梁承受。第3.1.7条 用等效均布荷载进行计算时，仍可采用实际连续结构的计算简图。对于仓库及活荷载的分布可能出现较大变化的楼层结构，应考虑荷载的不利布置影响，可以采用简单方法，如对框架梁可将按满载计算的跨中弯矩乘以考虑活载不利布置影响的内力增大系数1.11.2。第3.1.8条 高层建筑结构的活荷载在计算内力时，可不作最不利布置，按满载计算。第3.1.9条 居住建筑的非人防地下室顶板，若考虑作为地震时疏散用，其顶板活荷载应按倒塌荷载30kN/m2计算。第3.1.10条 采用钢筋混凝土自防水平屋面，宜考虑有增设防水措施的可能，一般可按0.3kN/m2采用。第3.1.11条 平屋面兼作公共活动场所用途时，其屋面均布活荷载应根据使用性质类别，按相应的楼面均布活载采用，但不应小于2.5 kN/m2,组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数按相应的楼面均布活荷载采用。第3.1.12条 作屋顶花园使用的平屋面有草皮部份：其屋面均布活载应按其实际复盖的草皮构造类别，厚度等而定。除考虑屋面承重构件，建筑防水构造等材料自重外，一般考虑100mm厚卵石滤水层，300500mm厚浸水饱和土层（或其它轻质培养粉）等材料重。若无具体资料可按12.0kN/m2采用，其组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数0.6。无草皮部份：屋面均布活荷载可按不小于4.0kN/m2,其组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数0.6。第3.1.13条 当高层建筑的平屋面作为直升机停机坪时，其直升机平台的活荷载应采用下列两款中能使平屋面产生最大内力的荷载。一、直升机总重量引起的局部荷载，按实际最大起飞重量决定的局部荷载标准值乘以动力系数1.4确定；当没有机型技术资料时，局部荷载标准值及其作用面积可根据直升机类型按表3.1.13采用。局部荷载标准值及其作用面积 表3.1.13直升机类型局部荷载标准值（kN）作用面积(m2)轻 型20.00.200.20中 型40.00.250.25重 型60.00.300.30二、等效均布活载5kN/m2第3.1.14条 平屋面，雨蓬，屋顶游泳池等应考虑泄水孔有堵塞可能产生的积水重量，积水深 可按边缘构件具体情况考虑。第3.1.15条 屋面、楼面活荷载，设备荷载及施工、检修荷载等应在施工设计图上注明。第3.1.16条 对屋面、楼面活荷载不同于设计规范规定值时，可按实际情况，进行调研或可靠依据后确定。第3.1.17条 对于活荷载占总荷载之比例少于25%，以及活荷载不大于0.5kN/m2的构件，宜在设计中适当留有余地。1.3.2.2施工和检修荷载及栏杆水平荷载第3.1.18条 计算叠合梁的框架第一阶段的内力时，施工荷载一般按1.0kN/m2采用；当为悬挑结构时，按1.5kN/m2采用。第3.1.19条 采用滑升模板工艺施工时的各种滑模装置荷载，建议按下列参考数值采用。一、操作平台荷载：模板、围圈、提升架自重1.52.0kN/m2;操作平台自重0.6kN/m2;吊脚手架自重0.3kN/m2。二、操作平台上施工荷载：施工人员、工具和存放材料：设计平台铺板及檩条2.5kN/m2;设计平台桁架1.5kN/m2;设计围圈及提升架1.0kN/m2;平台上放置设备时，应按实际重量计算确定荷载。三、振捣混凝土时的侧压力6.07.5kN/m2（按模板面积）四、模板与混凝土的摩阻力：钢模板 1.53.0kN/m2;木模板 2.03.5kN/m2。第3.1.20条 采用滑模、大模板、全现浇等工艺施工时，材料、构件、施工设备的重量，一般按2.73.0kN/m2考虑。第3.1.21条 附墙塔式起重机在建筑物的附着装置所传给结构的水平反力，应考虑非工作状态时的最大风荷载及满载起吊时的两种情况。此时可视塔式起重机为悬臂连续梁，附着装置为梁的支承点，按此计算图式分别求出、取其较大值。第3.1.22条 高层建筑装饰阶段的施工荷载，建议取2.0kN/m2。第3.1.23条 多层停车库的栏杆水平荷载可取2.0kN/m2,作用于离地（楼）面0.5m处。1.3.2.3其他荷载第3.1.24条 高层建筑的结构自重（单位面积），在方案或初步设计阶段时，可按表3.1.24估算：高层建筑的结构自重 表3.1.24结构类型墙体材料自 重（kN/m2）框 架轻质墙8.012.0砖 墙10.014.0框架剪力墙轻质墙10.014.0砖 墙12.016.0剪力墙混凝土14.018.0第3.1.25条 外围砖墙的重量一般宜按实际情况计算，为简化计算，可将无洞口砖墙（包括内外粉刷）的重量乘以洞口折减系数，对于民用建筑，取用0.65;对于一般厂房，取用0.7；对于仓库，取用0.85。1.3.3 高层建筑的风荷载第3.2.1条 垂直于多层和高层建筑表面上的风荷载标准值，当计算主要承重结构时，应按下式计算z高度z处的风振系数； s风荷载体型系数z风压高度变化系数 W0基本风压值（kN/m2）当计算围护结构时应按下式计算 (3.2.1-2)式中gz高度Z处的阵风系数见表3.2.1阵风系数gz 表3.2.1离地面高度m地面粗糙度类别ABCD51.691.882.303.21101.631.782.102.76151.601.721.992.54201.581.691.922.39301.541.641.832.21401.521.601.772.09501.511.581.732.01601.491.561.691.94701.481.541.661.89801.471.531.641.85901.471.521.621.811001.461.511.601.781501.431.471.541.672001.421.441.501.602501.401.421.461.553001.391.411.441.513501.381.391.421.474001.381.381.401.454501.371.371.391.43基本风压值W0按荷载规范全国基本风压分布图或附录D.4中给出的风压（1/50）采用，但不得小于0.3kN/m2。基本风压是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的。50年一遇10分平均最大风速U0（m/s）为标准，按W0=1/2 U02确定风压；为空气密度（t/m3）,可按荷载规范附录D第D.2.2条确定。对风荷载敏感的结构，基本风压W0可适当提高。风荷载的组合值系数，频遇值系数和准永久值系数分别取 第3.2.2条 风压高度变化系数z，应按地面粗糙度类别按表3.2.2确定，地面粗糙度分为A、B、C、D四类。A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。C类指有密集建筑群的城市市区。D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。风压高度变化系数z 表3.2.2离地面或海平面高度m地面粗糙度类别ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73502.031.671.250.84602.121.771.350.93702.201.861.451.02802.271.951.541.11902.342.021.621.191002.402.091.701.271502.642.382.031.612002.832.612.301.922502.992.802.542.193003.122.972.752.453503.123.122.942.684003.123.123.122.914503.123.123.123.12第3.2.3条 高层建筑的风载体型系数s与建筑的体型，平面尺寸等有关，可按下列规定采用一、园形和椭园形平面建筑，风载体型系数取0.8。二、正多边形及截角三角形平面风荷载体型系数s由下式计算 （3.2.3）式中多边形的边数三、高宽比H/B不大于4的矩形，方形、十字形平面建筑风荷载体型系数为1.3。四、下列建筑的风荷载体型系数为1.41V型、Y型、弧型、双十字形、井字形平面建筑2L型、槽型和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑3高宽比H/B大于4，长宽比L/B不大于1.5的矩形，鼓形平面建筑。五、迎风面积可取垂直于风向的最大投影面积。六、在需要更细致进行风荷载计算的情况下，风荷载体型系数可按高规附录A采用；或由风洞试验确定。在较密集的高层建筑群体，其风荷载体型系数，必须由风洞试验的实测数据来确定。第3.2.4条 验算围护构件、水平悬挑构件及其连接件时，可采用下列局部风荷载体型系数一、对墙面s取-1.0；及s取1.5二、对墙角及墙附近屋面（作用在宽度为1/6的山墙宽的带条上）s取-1.5三、对檐口、雨蓬、遮阳板、阳台上的上浮力s取-2.0第3.2.5条 对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的高层建筑，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响，其在Z高度处的风振系数z可按下式计算 （3.2.5）振型系数，可由结构动力学计算得出，计算时可仅考虑第一振型的影响。当剪力墙和框架均起主要作用时也可近似按表3.2.5取用。振 型 系 数 表3.2.5Z/H0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.020.080.170.270.380.450.670.740.861.00第3.2.6条 高层建筑的脉动增大系数可根据地面粗糙度和值按表3.2.6确定。脉动增大系数 表3.2.6地面粗糙度类别A类B类C类D类0.11.251.231.191.160.21.301.281.241.200.41.371.341.301.240.61.421.381.341.270.81.461.421.371.301.01.481.441.391.322.01.601.541.481.404.01.701.651.591.476.01.771.721.651.538.01.831.771.701.5810.01.891.821.721.6220.02.031.961.851.74第3.2.7条 高层建筑的脉动影响系数，若外形、质量沿高度比较均匀，可根据H/B和地面粗糙度确定，见表3.2.7。高层建筑的脉动影响系数 表3.2.7H/B粗糙度类别房屋总高度H（m）30501001502002503003500.5A0.440.420.330.270.240.210.190.17B0.420.410.330.280.250.220.200.18C0.400.400.340.290.270.230.220.20D0.360.370.340.300.270.250.270.221.0A0.480.470.410.350.310.270.260.24B0.460.460.420.360.360.290.270.26C0.430.440.420.340.340.310.290.28D0.390.420.420.360.360.330.320.312.0A0.500.510.460.420.380.350.330.31B0.480.500.470.420.400.360.350.33C0.450.490.480.440.420.380.380.36D0.410.460.480.460.440.420.420.393.0A0.530.510.490.450.420.380.380.36B0.510.500.490.450.430.400.400.38C0.480.490.490.480.460.430.430.41D0.430.460.490.490.480.460.460.455.0A0.520.530.510.490.460.440.420.39B0.500.530.520.500.480.450.440.42C0.470.500.520.520.500.480.470.45D0.430.480.520.530.530.520.510.508.0A0.530.540.530.510.480.460.430.42B0.510.530.540.520.500.490.460.44C0.480.510.540.530.520.520.500.48D0.430.480.540.530.550.550.540.53表3.2.8条 多层和高层钢筋砼房屋的基本自振周期T1（用于风振计算）可按下列公式计算：一、钢筋混凝土框架（包括框架剪力墙）结构 （3.2.8-1）二、钢筋混凝土剪力墙（包括筒中筒剪力墙）结构 (3.2.8-2)式中H房屋总高度m；B房屋宽度m基本自振周期T1，也可根据实测资料的经验公式，按下列公式采用：框架结构：T1=（0.080.1）n框架剪力墙和框架核心筒结构T1=（0.060.08）n剪力墙和筒中筒结构 T1=0.05n式中n结构层数1.3.4 高层建筑的地震作用1.3.4.1 水平地震作用计算第3.3.5条 采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定（图3.3.5） (3.3.5-1) (3.3.5-2) (3.3.5-3) 图3.3.5结构水平地震作用计算简图式中结构总水平地震作用标准值； 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，应按本节第3.3.4条确定，多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值； 结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%； 质点的水平地震作用标准值； 、分别为集中于质点、的重力荷载代表值，应按本节第3.3.3条确定； 、分别为质点、的计算高度； 顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表3.3.5采用，多层内框架砖房可采用0.2，其他房屋可采用0.0; 顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数 表3.3.50.350.08T1+0.070.00.350.550.08T1+0.010.550.08T1-0.02 注：T1为结构基本自振周期。第3.3.6条 突出屋面的楼梯间、电梯间、水箱间等小塔楼的高层建筑结构采用底部剪力法计算时，突出屋面的小塔楼可作为一个质点参加计算；所计算求得的小塔楼水平地震作用应增大，增大系数，可按表3.3.6采用。值 表3.3.6结构自振周期T1（s）Kn/k0.0010.010.050.10.250.010.050.12.01.91.91.61.81.81.51.61.61.51.61.50.500.010.050.12.62.12.21.92.42.41.71.92.01.71.81.80.750.010.050.13.62.72.22.33.43.32.22.52.52.22.32.31.000.010.050.14.83.62.42.94.34.12.72.93.22.72.73.01.500.010.050.16.63.72.43.95.85.63.53.84.23.53.63.7表中小塔楼（第n层）的侧向刚度和重力荷载设计值；K、G主体结构的层侧向刚度和重力荷载设计值，可取各层的平均值。侧向刚度K可由层剪力除以层间位移计算。增大后的小塔楼地震作用用于设计突出屋面的小塔楼自身以及与小塔楼直接连接的主体结构构件，不应往下传递。第3.3.7条 结构抗震计算，一般情况下可不考虑地基与结构相互作用的影响；、类场地上，采用箱基和刚性较好的筏基的钢筋混凝土高层建筑，若考虑地基与结构相互作用的影响，按刚性地基假定分析的水平地震作用，可根据结构和场地的不同，折减1020%，其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。1.3.4.2竖向地震作用计算第3.3.8条 9度时的高层建筑，其竖向地震作用标准值应按下列公式确定（图3.3.8）；楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配，并宜乘以增大系数1.5。 （3.3.8-1） (3.3.8-2)式中结构总竖向地震作用标准值； 质点的竖向地震作用标准值； 竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的65%； 结构等效总重力荷载，可取其重力荷载代表值的75%。 图3.3.8结构竖向地震作用计算简图第3.3.9条 平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震作用标准值，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积；竖向地震作用系数可按表3.3.9采用。竖向地震作用系数 表3.3.9结构类型烈度场 地 类 别、平板型网架、钢屋架8可不计算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)90.150.150.20钢筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)90.200.250.25注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。第3.3.10条 长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值，8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%，设计基本地震加速度为0.30g时，可取该结构、构件重力荷载代表值的15%。1.3.4.3结构自振周期第3.3.11条 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，框架剪力墙结构和剪力墙结构，当采用底部剪力法时，结构的基本自振周期T1(s)可按下式近似计算： (3.3.11)式中计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移(m)，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值G：作为水平荷载而算得的结构顶点位移。结构基本自振周期考虑非承重砖墙的折减系数 框架结构系数0.60.7 框架剪力墙结构取0.70.8 剪力墙结构取1.0采用三维空间结构计算软件算得的结构自振周期时，也应考虑非承重砖墙对各自振周期的影响。结构基本自振周期也可采用根据实测资料考虑地震影响的经验公式。1.3.5 高层建筑的其它作用1.3.6 高层建筑的作用效应组合第3.4.1条 多层建筑和高层建筑结构构件的承载能力极限状态，应采用荷载效应和地震作用效应的组合进行设计，并采用下列设计表达式非抗震设计 （3.4.1-1） 抗震设计 (3.4.1-2)式中重要性系数，对安全等级为一级或设计工作寿命为100年及以上的结构构件，不应小于1.1;对安全等级二级或设计工作寿命为50年的结构构件，不应小于1.0；对安全等级三级或设计工作寿命为5年及以下的结构构件，不应小于0.9。结构构件的安全等级，应按附录七采用。S荷载效应组合设计值，或地震作用的组合设计值。R结构构件的承载力设计值，按非抗震设计和抗震设计的两种情况分别采用。承载力抗震调整系数，除另有规定外，应按表3.4.2采用。第3.4.2条 考虑地震作用组合的砌体和钢筋混凝土结构构件，其承载力抗震调整系数应按表3.4.2采用。承载力抗震调整系数 表3.4.2材料结构构件受力状态钢柱、梁支撑节点板件、连接螺栓连接焊缝0.750.800.850.90砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙其他抗震墙受剪受剪0.91.0混凝土梁轴压比小于0.15的柱轴压比不小于0.15的柱抗震墙各类构件受弯偏压偏压偏压受剪、偏拉0.750.750.800.850.85当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用1.0。第3.4.3条 非抗震设计时，荷载效应组合的设计值S应按下列公式确定：一、应从下列组合值中取最不利值确定：1由可变荷载效应控制的组合： (3.4.3-1)式中永久荷载的分项系数。第i个可变荷载的分项系数。按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中SQik为诸可变荷载效应中最大者；可变荷载Q1的组合值系数，分别按各章的规定采用；n参与组合的可变荷载数。注：当对SQik无法明显判断其效应设计值为诸可变荷载效应设计值中最大者，可轮次以各可变荷载效应为SQik，选其中最不利的荷载效应组合。2由永久荷载效应控制的组合： (3.4.3-2)注：当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载容许仅限于竖向荷载。二、对于一般排架、框架结构，可采用简化规则，按下列组合值中取最不利值确定：1由可变荷载效应控制的组合： (3.4.3-3) (3.4.3-4)2由永久荷载效应控制的组合按（3.4.3-2）式采用。第3.4.4条 非抗震设计时，荷载分项系数按下列规定采用。进行承载力计算时：一、永久荷载的分项系数：1当其效应对结构不利时 对由可变荷载效应控制的组合，取1.2； 对由永久荷载效应控制的组合 取1.35;2当其效应对结构有利时。一般情况下取1.0; 对结构的倾覆，滑移或漂浮验算，取0.9。二、可变荷载的分项系数：一般情况下取1.4。对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3。三、风荷载为可变荷载，分项系数为1.4。第3.4.5条 非抗震进行位移计算时，式3.3.4中的各分项系数均取1.0。无地震作用的效应组合时，风荷载组合值系数应取1.0。第3.4.6条 抗震设计时，考虑荷载效应与地震作用效应的基本组合应按下列公式计算： (3.4.6)式中S结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0。、分别为水平、竖向地震作用分项系数，应按表3.4.7采用；风荷载分项系数，应采用1.4；重力荷载代表值的效应，有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应；水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；风荷载标准值的效应；风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2。第3.4.7条 抗震设计时，考虑荷载效应和地震作用效应的分项系数按下列规定采用。进行承载力计算时：地震作用分项系数 表3.4.7地震作用仅计算水平地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.01.3同时计算水平与竖向地震作用1.30.5进行位移计算时，全部分项系数取1.0。第3.4.8条 地基基础设计时，对荷载效应组合、荷载分项系数，尚应符合下列规定：一、按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的荷载应按基本组合，土体自重按实际的重力密度计算，其分项系数为1.0。二、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载应按长期效应组合，不应计入风荷载和地震作用。三、计算挡土墙的压力，地基稳定及滑坡推力时，荷载应按基本组合，但其荷载分项系数均为1.0。第3.4.9条 对于抗倾覆和滑移有利的永久荷载，其分项系数取0.8。 当活荷载的存在对结构有利时（例如对于抗倾覆验算中，抗力部分的活荷载），其活荷载的分项系数应取为零，即不考虑活荷载的作用。1.4 高层建筑的结构体系1.3.1 框架结构1.3.2 剪力墙结构1.3.3 框架-剪力墙结构1.3.4 筒体结构1.5 框架结构的方案设计1.6 剪力墙结构的方案设计1.7 框架-剪力墙结构的方案设计1.8 筒体结构的方案设计表2 建设部系统国有建筑企业19841995年10层以上竣工建筑结构比重（%）年 份19841986199119931995混凝土结构91.795.794.791.187.3钢结构及钢混结构1.11.32.53.96.1砌体结构6.13.02.73.86.5其他1.100.71.20.12.4 高层钢结构方案设计基本原则和方法高层建筑钢结构设计中，结构工程师应与建筑师紧密配合，要考虑建筑特点、功能、荷载性质、材料供应、制作安装等多种因素，择优选取利于抗震、抗风又经济合理的结构体系和平立面布置。常用的高层建筑钢结构体系有框架体系、双重抗侧体系（钢框架支撑或剪力墙板体系、钢框架混凝土剪力墙体系、钢管混凝土框架剪力墙体系、钢框架混凝土核心筒体系）、筒体体系（框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、框筒束体系）和巨型框架体系。无论采用什么结构体系，具体设计中都应使结构具有明确的计算简图、合理的传力途径、多道抗震防线，力求形成立体构件或尽量使结构能趋向于实现总体屈服机制。结构布置和设计中应尽量使结构具有以下几方面的特点，或注意考虑到以下一些原则。 使结构构件能形成立体化，在竖向构件布置时，尽量使由墙或密柱与深梁能组成筒体或巨型柱，使结构单元形成不同力学特性的立体构件，构成在任何方向都具有较大的刚度与抵抗力矩的能力。 使柱或巨型柱周边布置，将柱沿平面周边设置使结构整体具有更大的抗侧和抗扭刚度。 使结构支撑化。在框筒结构体系中由于水平力作用下存在固有的剪力滞后效应，当功能需要加大柱间距时剪力滞后效应更易削弱结构的抗侧刚度，影响水平承载力，因此在框筒中增设支撑能强化框筒；当房屋四角有巨柱采用支撑使其形成立体支撑体系更有利于抵抗各向力，发挥其材料潜力。（4）园锥形能减小风载体型系数和增大抗侧抗扭刚度,特别在非地震区由风荷载起控制作用的高层建筑，采用园锥体型能节约材料经济性好。（5）选用高强、轻质材料，有条件时设置安装传感器、质量驱动装置等减振设置使其动力反应智能化。（6）应积极探讨将目前的整体结构分析、单个构件设计向整体结构分析、整体结构构件设计方向发展考虑，使各构件的承载力可靠度尽量一致。（7）用增大结构阻尼方法以减小结构加速度；用合理的几何平、剖面图形合理的墙板及构件连接方法来减小侧向位移，而不要随意采用加大柱截面的方法来提高抗侧抗弯刚度。实践证明外柱布置远离平面重心或芯筒，或使外柱沿建筑物全高向内全高度倾斜等方法均能有效地减小侧向位移值，用增加主梁的线刚度EI/L在框架中也能起到减少侧向位移的作用；而采用加大柱截面的方法来提高框架抗侧刚度其效果将很小且不经济。一般框架刚度通常取决于大梁刚度而不是柱的刚度，因为一般跨度和层高的建筑中柱的刚度比梁刚度已大很多。（8）在结构的平面与剖面设计中应尽量避免出现不规则体型。建筑的开间进深应尽量统一，框筒、墙、支撑的布置尽量对称。常用的框筒结构中为充分发挥框筒作用应严格控制房屋的高宽比，且内筒边长不宜小于相应外筒边长的1/3，框筒柱跨不宜大于层高，框筒裙梁高度不宜小于800mm，框筒结构为矩形平面时其长宽比不宜大于1.5:1，否则应改用框筒束体系。筒的墙面开洞面积宜小于50%墙面积，内外筒之间的间距一般可取1016m，为了保证角柱具有足够的承载力，角柱宜为中心柱截面积的1.52倍。一般还应该根据具体情况选用支撑，型钢混凝土墙板、竖缝钢筋混凝土墙板或钢板剪力墙等作为主要抗侧构件。注意应使支撑、剪力墙能沿高度竖向一致连续布置。边柱外柱应尽量使其参与结构整体抗弯以增加整个结构的抗侧刚度和承载力。在抗震设计中应注意使结构形式强节点弱杆件、强竖弱平、强压弱拉。柱的超载必须避免，屈服应控制在梁和支撑上，要多道传力途径，多道设防，适当增多结构的超静定次数。要避免水平刚度产生偏心和竖向刚度、强度的突变。节点连接应刚强。高层建筑钢结构的结构类型主要有以下三种：1. 钢结构2. 钢-混凝土结构3. 钢管混凝土结构高层建筑钢结构的结构体系主要有以下几种：一、 框架体系二、 双重抗侧力体系1. 钢框架-支撑（剪力墙板）体系2. 钢框架-混凝土剪力墙体系