实用高层建筑结构设计 第2版PDF格式文档图书下载

第1章 高层建筑结构的发展 1

1.1 高层建筑结构的多样性 1

1.1.1 主体结构体系的多样性 1

1.1.2 楼屋盖结构体系的多样性 1

1.1.3 结构材料的多样性 2

1.1.4 节点形式、阻尼种类的多样性 3

1.1.5 结语 3

1.2 高层建筑结构的复杂性 3

1.2.1 主体结构的转换 3

1.2.2 结构空间的渗透 4

1.2.3 结构立面的变化 4

1.2.4 结语 4

第2章 高层建筑结构的合理构成 5

2.1 结构的均匀对称 5

2.1.1 结构的对称性 5

2.1.2 结构的均匀性 5

2.2 荷载的传力直接 6

2.2.1 垂直重力荷载的传力直接 6

2.2.2 水平荷载的传力直接 7

2.3 结构的合理刚度 7

2.3.1 楼屋盖结构的合理刚度 7

2.3.2 主体抗侧力结构的合理刚度 8

2.4 建筑空间的利用 8

2.5 结语 9

第3章 高层建筑结构设计概念和方法 10

3.1 简化计算的必要性 10

3.1.1 结构安全度的人为控制 10

3.1.2 结构设计的经济合理 10

3.2 结构设计框图 11

3.3 结构的类型、适用范围及其基本尺度 12

3.3.1 楼屋盖结构 12

3.3.2 主体结构 13

3.4 重力荷载及质量的计算 19

3.4.1 概述 19

3.4.2 重力荷载的计算方法及要点 20

3.4.3 质量计算 20

3.5 主体结构截面的初步确定 21

3.5.1 基本步骤 22

3.5.2 计算要点 25

3.6 主体结构计算简图的确定 26

3.6.1 结构±0.000的确定 26

3.6.2 底部扩大裙房的处理 27

3.6.3 结构总高度的确定 28

3.7 高层建筑结构基本自振周期的确定 28

3.8 高层建筑结构抗震设计若干重要问题探讨 30

3.8.1 框架柱剪力调整 30

3.8.2 框架柱轴压比控制 31

3.8.3 框支框架倾覆弯矩控制 32

3.8.4 结语 33

第4章 高层建筑结构侧移刚度的计算 34

4.1 主体结构侧移刚度的概念及基本计算原则 34

4.1.1 结构侧移刚度的概念 34

4.1.2 结构侧移刚度的计算原理 34

4.1.3 结构侧移刚度的计算假定 34

4.1.4 竖向悬臂梁的变形分析 35

4.1.5 结构侧移刚度的基本计算公式 38

4.2 框架结构的侧移刚度 38

4.2.1 水平荷载作用下框架结构的变形特点 38

4.2.2 框架结构的剪切侧移变形 39

4.2.3 框架结构的弯曲侧移变形 42

4.2.4 框架结构的总侧移变形和侧移刚度 44

4.2.5 整体空间框架结构的总刚合成 45

4.3 剪力墙结构的侧移刚度 45

4.3.1 剪力墙的有效翼缘 45

4.3.2 剪力墙剪切变形的计算 46

4.3.3 各类剪力墙水平荷载作用下的力学特性分析 47

4.3.4 各类剪力墙的侧移刚度 49

4.3.5 剪力墙结构的总刚合成 52

4.4 框架-剪力墙结构的侧移刚度 53

4.4.1 铰接框架-剪力墙结构的侧移刚度 54

4.4.2 刚接框架-剪力墙结构的侧移刚度 66

4.5 筒体-稀柱框架结构的侧移刚度 72

4.5.1 筒体-稀柱框架结构构成种类及其主要受力特点 73

4.5.2 刚接筒体稀柱框架结构的侧移刚度 75

4.5.3 铰接筒体稀柱框架结构的侧移刚度 97

4.6 筒体结构的侧移刚度 102

4.6.1 框筒——等效实膜筒的侧移刚度 103

4.6.2 筒中筒结构的侧移刚度 108

4.7 支撑结构的侧移刚度 110

4.7.1 支撑结构的构成 111

4.7.2 支撑结构的受力变形特点 111

4.7.3 K型支撑结构的侧移刚度 114

4.7.4 交叉支撑、网状支撑结构的侧移刚度 119

第5章 高层建筑结构的整体稳定 121

5.1 结构构件的稳定 121

5.2 结构整体稳定验算 121

5.2.1 高层建筑结构的临界荷载 121

5.2.2 影响P—△效应及结构失稳的主要参数 122

5.2.3 结构整体稳定要求 124

5.2.4 可以不考虑P—△效应的刚重比要求 125

5.2.5 罕遇地震作用下结构稳定要求 125

5.3 整体倾覆验算 126

5.3.1 倾覆力矩与抗倾覆力矩的计算 126

5.3.2 整体抗倾覆的控制——基础底面零应力区控制 127

5.3.3 总结 128

5.4 高层建筑结构整体屈曲稳定分析 128

5.4.1 线性屈曲分析方法 128

5.4.2 考虑初始几何缺陷的非线性屈曲分析方法 129

5.5 高层建筑结构竖向构件计算长度确定 129

第6章 高层建筑结构的水平荷载 131

6.1 风荷载 131

6.1.1 风荷载的标准值 131

6.1.2 高层建筑风荷载的计算框图 135

6.1.3 横风向风振校核 135

6.2 地震作用 143

6.2.1 地震基本烈度和抗震设防烈度 143

6.2.2 地震分组 143

6.2.3 建筑抗震设防的目标 143

6.2.4 水平地震影响系数曲线——加速度反应谱 144

6.2.5 反应谱——底部剪力法计算水平地震作用 145

6.2.6 反应谱——振型分解法计算水平地震作用 146

6.2.7 结构任一楼层的最小水平地震剪力 146

6.2.8 竖向地震作用 147

6.2.9 三向地震作用效应组合 149

第7章 高层建筑结构水平荷载下的侧移和内力 151

7.1 高层建筑结构水平荷载下的侧移计算和限制 151

7.1.1 高层建筑结构水平荷载下的侧移计算 151

7.1.2 高层建筑结构水平荷载下的侧移限制 152

7.2 高层建筑结构水平荷载作用下结构内力计算 153

7.2.1 框架结构的内力计算 153

7.2.2 剪力墙结构的内力计算 155

7.2.3 框架-剪力墙结构的内力计算 159

7.2.4 简体-稀柱框架结构的内力计算 161

7.2.5 筒体结构的内力计算 161

7.2.6 支撑结构的内力计算 164

第8章 高层建筑结构承载力和延性的控制 168

8.1 重力荷载、水平荷载的效应组合 168

8.2 构件截面承载力延性的控制 168

8.2.1 构件截面抗震承载力调整 169

8.2.2 竖向构件轴压比控制 169

8.2.3 结构构件剪压比控制 170

8.2.4 结构抗震等级 172

8.2.5 结构构件合适含钢率 175

第9章 高层建筑地基基础的设计 177

9.1 适宜的地基（桩基）刚度 177

9.2 地基（桩基）的承载力控制 177

9.3 重力荷载合力中心与基础（桩基）平面形心的重合 178

第10章 高层建筑结构基于性能的抗震设计 179

10.1 概述 179

10.2 高层建筑结构性能化抗震设计 181

10.2.1 结构的抗震性能目标 181

10.2.2 性能水准的判别及性能目标的选定 183

10.2.3 结构抗震计算 185

10.2.4 结构抗震试验 186

10.3 震害启示及结构构件中、大震复核的实用方法 187

10.3.1 震害原因分析与启示 187

10.3.2 竖向构件大震组合作用下极限承载能力复核 188

10.3.3 竖向构件延性 192

10.3.4 水平构件延性 193

10.3.5 结语 194

10.4 静力弹塑性（PUSH—OVER）及动力弹塑性分析方法 194

10.4.1 静力弹塑性分析方法（PUSH—OVER） 194

10.4.2 动力弹塑性分析方法 198

第11章 典型高层建筑结构设计实例 199

11.1 框架结构设计实例 199

11.1.1 主体结构选型 199

11.1.2 楼屋盖结构选型 199

11.1.3 楼屋面板设计 199

11.1.4 4～12层办公室楼面梁、13层办公室屋面梁设计 203

11.1.5 2～3层商业楼面梁设计 207

11.1.6 柱截面确定 212

11.1.7 建筑物质量计算 217

11.1.8 结构总侧移刚度计算 217

11.1.9 结构基本自振周期 223

11.1.10 结构整体稳定验算 224

11.1.11 风荷载计算 224

11.1.12 水平地震作用计算 226

11.1.13 风荷载下结构水平位移 227

11.1.14 地震作用下结构水平位移 228

11.1.15 水平风荷载下主要构件内力 228

11.1.16 水平地震作用下主要构件内力 231

11.1.17 三种计算方法的计算结果分析比较 234

11.1.18 内力组合及配筋设计 235

11.1.19 SAP2000静力推覆分析 244

11.1.20 MIDAS动力弹塑性时程分析 250

11.2 框架剪力墙结构设计实例 254

11.2.1 主体结构选型 254

11.2.2 楼屋盖结构选型 254

11.2.3 楼屋面板设计 254

11.2.4 5～24层客房楼面梁、25层屋面梁、4层设备层楼面梁设计 258

11.2.5 2～3层商业楼面梁设计 263

11.2.6 柱截面确定 267

11.2.7 剪力墙截面确定 272

11.2.8 建筑物质量计算 273

11.2.9 结构总侧移刚度计算 275

11.2.10 结构基本自振周期 288

11.2.11 结构整体稳定验算 289

11.2.12 风荷载计算 289

11.2.13 水平地震作用计算 291

11.2.14 风荷载下结构水平位移 292

11.2.15 地震作用下结构水平位移 294

11.2.16 平风荷载下主要构件内力 295

11.2.17 水平地震作用下主要构件内力 300

11.2.18 PKPM三维空间协同程序计算 303

11.2.19 ETABS结构分析程序计算 304

11.2.20 三种计算方法计算结果分析比较 305

11.2.21 内力组合及配筋设计 309

11.3 剪力墙结构设计实例 314

11.3.1 主体结构选型 314

11.3.2 楼屋盖结构选型 315

11.3.3 楼屋面板设计 315

11.3.4 楼屋面梁设计 320

11.3.5 剪力墙截面确定 322

11.3.6 建筑物质量计算 324

11.3.7 X方向结构总侧移刚度计算 324

11.3.8 Y方向结构总侧移刚度计算 343

11.3.9 结构基本自振周期 354

11.3.10 结构整体稳定验算 354

11.3.11 风荷载计算 354

11.3.12 水平地震作用计算 356

11.3.13 风荷载下结构水平位移 359

11.3.14 地震作用下结构水平位移 359

11.3.15 水平风荷载下主要构件内力 360

11.3.16 水平地震作用下主要构件内力 372

11.3.17 PKPM三维空间协同程序计算 382

11.3.18 ETABS结构分析程序计算 383

11.3.19 三种计算方法计算结果分析比较 384

11.3.20 SAP2000静力推覆分析 391

11.3.21 MIDAS动力弹塑性时程分析 397

11.4 筒体稀柱框架结构设计实例 400

11.4.1 主体结构选型 400

11.4.2 楼屋盖结构选型 400

11.4.3 楼屋面板设计 401

11.4.4 楼屋面梁设计 403

11.4.5 柱截面确定 411

11.4.6 筒体截面确定 413

11.4.7 建筑物质量计算 416

11.4.8 结构总侧移刚度计算 416

11.4.9 结构基本自振周期 423

11.4.10 结构整体稳定验算 423

11.4.11 风荷载计算 423

11.4.12 水平地震作用计算 425

11.4.13 风荷载下结构水平位移 427

11.4.14 地震作用下结构水平位移 427

11.4.15 水平风荷载下主要结构内力 428

11.4.16 水平地震作用下主要构件内力 432

11.4.17 三种计算方法计算结果分析比较 434

11.4.18 内力组合及配筋设计 436

11.5 筒体结构设计实例 440

11.5.1 主体结构选型 440

11.5.2 楼屋盖结构选型 441

11.5.3 楼屋盖梁板设计 441

11.5.4 柱截面确定 449

11.5.5 筒体截面确定 451

11.5.6 建筑物质量计算 452

11.5.7 结构总侧移刚度计算 453

11.5.8 结构基本自振周期 456

11.5.9 结构整体稳定验算 457

11.5.10 风荷载计算 457

11.5.11 水平地震作用计算 459

11.5.12 风荷载下结构水平位移 461

11.5.13 地震作用下结构水平位移 462

11.5.14 水平风荷载下主要构件内力 463

11.5.15 水平地震作用下主要构件内力 466

11.5.16 三种计算方法计算结果分析比较 468

11.5.17 内力组合及配筋设计 471

11.6 支撑结构设计实例 476

11.6.1 主体结构选型 476

11.6.2 楼屋盖结构选型 476

11.6.3 楼屋盖梁板设计 477

11.6.4 柱截面确定 479

11.6.5 建筑物质量计算 486

11.6.6 斜支撑截面确定 486

11.6.7 结构总侧移刚度计算 490

11.6.8 结构基本自振周期 491

11.6.9 结构整体稳定验算 491

11.6.10 风荷载计算 492

11.6.11 水平地震作用计算 494

11.6.12 风荷载下结构水平位移 496

11.6.13 地震作用下结构水平位移 496

11.6.14 水平风荷载下主要构件内力 497

11.6.15 水平地震作用下主要构件内力 498

11.6.16 结构分析程序计算 500

11.6.17 三种计算方法计算结果分析比 501

11.6.18 内力组合及截面设计 502

第12章 宽扁梁结构 507

12.1 概述 507

12.2 相关研究概况 508

12.3 宽扁梁设计 511

12.3.1 截面限制条件 511

12.3.2 宽扁梁正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力、刚度、裂缝计算 512

12.3.3 节点设计剪力及受剪承载力计算 514

12.3.4 节点外核心区设计扭矩及受扭承载力计算 516

12.3.5 构造要求 517

12.4 工程实例 521

第13章 复杂截面剪力墙配筋设计 523

13.1 剪力墙设计存在的问题 523

13.1.1 矩形截面剪力墙设计存在的问题 523

13.1.2 复杂截面剪力墙设计存在的问题 523

13.2 基本思路 523

13.3 基本假定 524

13.3.1 钢筋混凝土性能的基本假定 524

13.3.2 混凝土和钢筋本构关系的近似假定 524

13.4 矩形截面剪力墙正截面承载力计算 525

13.4.1 矩形截面剪力墙正截面承载力计算 525

13.4.2 矩形截面剪力墙正截面承载力骨架曲线分析 526

13.5 复杂截面剪力墙正截面承载力及配筋方法 530

13.5.1 复杂截面剪力墙正截面承载力计算 530

13.5.2 复杂截面剪力墙正截面承载力骨架曲线分析 536

13.5.3 复杂截面剪力墙内力计算方法 538

13.5.4 复杂截面剪力墙配筋设计方法 538

13.6 分段设计存在的问题 540

13.7 设计实例 544

13.7.1 结构基本信息 544

13.7.2 内力计算及配筋设计 544

13.7.3 ETABS接口程序实现复杂截面剪力墙配筋设计 545

13.8 结语 545

第14章 整浇钢筋混凝土楼盖 547

14.1 概述 547

14.2 重力荷载作用下整浇钢筋混凝土楼盖工作性能 549

14.2.1 计算模型及计算研究方法 549

14.2.2 楼盖梁 550

14.2.3 楼盖板 558

14.2.4 典型模型计算配筋 567

14.2.5 小结 567

14.3 重力荷载作用下整浇楼盖弹塑性有限元仿真模拟计算 569

14.3.1 研究计算方法、基本假定及基本模型 569

14.3.2 重力荷载作用下整浇楼盖弹塑性性能分析 571

14.3.3 重力荷载作用下不同计算配筋模型性能比较 574

14.4 典型整浇楼盖模型试验 581

14.4.1 裂缝模式 582

14.4.2 挠度对比 583

14.4.3 钢筋应变 584

14.4.4 结语 584

14.5 水平地震作用下整浇钢筋混凝土楼盖工作性能 584

14.5.1 结构模态比较 585

14.5.2 基底剪力及顶点位移 585

14.5.3 结构的层位移和层间位移角 585

14.5.4 梁内力 586

14.5.5 柱内力 587

14.5.6 小结 588

14.6 整浇楼盖设计建议 588

14.6.1 梁 588

14.6.2 板 589

14.6.3 结语 589

第15章 带加强层的高层建筑结构设计 590

15.1 带加强层高层建筑结构定义和类型 590

15.2 带加强层高层建筑结构抗震性能 591

15.2.1 加强层引起结构刚度突变 591

15.2.2 加强层引起结构内力突变和薄弱层 594

15.3 加强层刚度选择和结构布置 597

15.3.1 框架—核心筒结构宜采用“有限刚度”的加强层 597

15.3.2 水平伸臂构件刚度的选择 597

15.3.3 “有限刚度”加强层的结构布置 598

15.4 抗震设计概念和原则 598

15.4.1 抗震设计概念 598

15.4.2 设计原则 599

15.5 带加强层高层建筑结构适用高度和抗震等级 600

15.6 带加强层高层建筑结构构件设计要求 600

15.7 带加强层高层建筑结构构件构造要求 602

第16章 带转换层的高层建筑结构设计 604

16.1 带转换层高层建筑结构定义、类型及其基本尺度 604

16.2 带转换层高层建筑结构抗震设计概念和原则 606

16.2.1 抗震设计概念 606

16.2.2 设计原则 606

16.3 带转换层高层建筑结构适用高度和抗震等级 608

16.4 带转换层高层建筑结构构件设计要求 609

16.5 带转换层高层建筑结构构件构造要求 613

16.6 搭接柱转换结构 618

16.6.1 搭接柱转换结构的特点 618

16.6.2 搭接柱转换结构的工程应用 623

16.6.3 搭接柱转换结构工作机理 623

16.6.4 搭接柱转换结构计算分析 627

16.6.5 搭接柱转换结构抗震性能 628

16.6.6 搭接柱转换结构设计要点 628

16.6.7 结语 633

16.7 宽扁梁转换结构 633

16.7.1 宽扁梁转换结构设计控制标准 633

16.7.2 宽扁梁转换结构优化 634

16.7.3 工程实例 637

16.8 斜撑转换结构 640

16.8.1 斜撑转换结构的优越性 642

16.8.2 斜撑转换结构的设计要点 643

16.8.3 振动台试验验证分析 647

16.8.4 结语 647

第17章 平面不规则结构 648

17.1 平面不规则结构判别 649

17.1.1 中国规范关于平面不规则结构判别 649

17.1.2 美国规范关于平面不规则结构判别 651

17.1.3 结构平面不规则判别准则分析计算 652

17.2 扭转不规则结构 657

17.2.1 扭转不规则结构控制 657

17.2.2 扭转不规则结构基于性能抗震设计 658

17.2.3 扭转不规则结构抗震设计（美国规范） 661

17.3 平面凹凸不规则楼板不连续结构 661

17.3.1 平面凹凸不规则楼板不连续结构控制 661

17.3.2 平面凹凸不规则楼板不连续结构抗震设计 663

17.3.3 平面凹凸不规则楼板不连续结构抗震设计（美国规范） 664

第18章 高层建筑结构的施工模拟 666

18.1 施工模拟的重要性 666

18.2 施工模拟的计算方法 668

第19章 高层建筑结构舒适度控制 675

19.1 风作用下高层建筑结构舒适度控制 675

19.2 楼板振动对舒适度的影响 677

第20章 结构抗连续倒塌设计研究 688

20.1 引言 688

20.2 结构抗连续倒塌设计研究现状 689

20.3 结构抗连续倒塌概念设计 690

20.4 结构抗连续倒塌设计方法 691

20.4.1 设计标准 691

20.4.2 设计方法 693

20.5 结构抗连续倒塌设计工程实例 696

第21章 高层建筑结构非荷载效应影响分析 700

21.1 高层建筑竖向温差效应影响分析 701

21.1.1 温差分析 701

21.1.2 整体温差变形协调及其解析解 702

21.1.3 局部温差变形协调及其解 707

21.1.4 设计准则 707

21.1.5 温差内力影响因素分析及对策 708

21.1.6 竖向温差效应的有限元程序计算 709

21.1.7 计算实例 712

21.1.8 结语 716

21.2 高层建筑水平温差收缩效应影响分析 716

21.2.1 水平温差收缩分析 717

21.2.2 计算模型 718

21.2.3 均匀温度场基本微分方程及解 719

21.2.4 局部温度场基本微分方程及解 721

21.2.5 框架水平温差内力 723

21.2.6 设计准则 725

21.2.7 释放和减小温差收缩应力的措施 726

21.2.8 工程实例 726

21.2.9 结语 730

21.2.10 水平温差收缩效应的有限元程序计算分析 730

21.3 混凝土结构温差收缩效应分析计算新方法 735

21.3.1 温差收缩效应典型算例 735

21.3.2 温差分析 735

21.3.3 施工模拟 736

21.3.4 地基或桩基的约束刚度 739

21.3.5 混凝土收缩与徐变 742

21.3.6 后浇带 747

21.3.7 温差收缩效应主要计算结果 748

21.3.8 温差收缩效应组合 749

21.3.9 主要构件配筋 749

21.3.10 结语 749

21.4 高层建筑结构差异沉降影响分析 750

21.4.1 差异沉降分析 750

21.4.2 变形协调基本微分程序及其解 751

21.4.3 设计准则 755

21.4.4 差异沉降效应影响分析和对策 755

21.4.5 差异沉降效应的有限元程序计算 757

21.4.6 计算实例 759

21.5 高层建筑结构混凝土徐变影响分析 761

21.5.1 混凝土徐变收缩性质 762

21.5.2 钢筋混凝土中钢筋对徐变收缩的影响效应分析 765

21.5.3 钢筋混凝土构件长期徐变收缩效应分析 769

21.5.4 钢筋混凝土高层建筑结构长期徐变收缩效应分析 784

第22章 复杂高层建筑结构实例 795

22.1 交叉柱网筒超高层建筑结构—卡塔尔多哈外交部大楼 795

22.1.1 工程概况 795

22.1.2 结构计算分析研究 797

22.2 深圳特区报报业大厦 806

22.2.1 工程概况 806

22.2.2 合理布置主体结构 808

22.2.3 底部楼层抽空不利效应分析处理 818

22.2.4 水平温差收缩不利效应分析处理 818

22.2.5 上部筒体结构适当弱化 818

22.2.6 畸型内力合理消除 819

22.2.7 悬臂13.8m、22m跨600座多功能厅结构设计 819

22.2.8 18m跨、16m高入口灰空间结构设计 819

22.2.9 外悬6.6m、3层通高、12m直径“新闻眼”结构设计 820

22.2.10 27m跨43层屋面擦窗机轨道平台结构设计 820

22.2.11 出屋面75.7m高钢桅杆结构设计 820

22.2.12 各类新颖轻型悬臂钢楼梯结构设计 821

22.2.13 技术、经济指标 821

22.2.14 设计特点 821

22.3 天津卫津南路超限高层建筑 822

22.3.1 工程概况 822

22.3.2 地基与基础 823

22.3.3 结构抗震计算分析 824

22.3.4 结构弹塑性分析 825

22.3.5 抗震设计措施 827

22.3.6 结语 829

参考文献 830

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