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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