按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002),高层建筑结构构件承载力应按下列公式验算。
无地震作用组合:
有地震作用组合:
式中 γ0——结构重要性系数,对安全等级为一级或设计使用年限在100年及以上的结构构件,不应小于1.1,对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件,不应小于1.0,对安全等级为三级的结构构件,不应小于0.9;
S——作用效应组合的设计值,见式(3.11)、式(3.12)的规定;
R——构件承载力设计值;
γRE——构件承载力抗震调整系数,对钢筋混凝土构件,应按表3.12的规定采用,当仅考虑竖向地震作用组合时,承载力抗震调整系数均应取为1.0。
表3.12 承载力抗震调整系数
从理论上来讲,抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。为了应用方便,在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值,而是通过引入承载力抗震调整系数γRE来提高其承载力。另外,对轴压比小于0.15的偏心受压柱,因柱的变形能力与梁相近,故其承载力抗震调整系数与梁相同。
高层建筑结构的荷载效应和地震作用效应的组合表达式如下。
(1)无地震作用效应组合时:
式中 S——荷载效应组合的设计值;
γG、γQ、γw——永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数;
SGk——永久荷载效应标准值;
SQk——楼面活荷载效应标准值;
ψQ、ψw——楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数,当永久荷载效应起控制作用时分别取0.7和1.0;当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0。
无地震作用时的分项系数见表3.13。
表3.13 无地震作用时的分项系数(www.daowen.com)
(2)有抗震设计时,框架结构的梁柱截面在6度时,建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑,7度及以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋除外),应考虑地震作用组合,并进行多遇地震作用下的截面抗震验算。即考虑地震作用效应组合时:
式中 S——荷载效应和地震作用效应组合的设计值;
SGE——重力荷载代表值的效应;
SEhk——水平地震作用标准值的效应;
SEvk——竖向地震作用标准值的效应;
γG、γw、γEh、γEv——重力荷载、风荷载、水平地震作用、竖向地震作用的分项系数,承载能力计算时按表3.14采用,当重力荷载效应对结构承载力有利时,表3.14中γG不应大于1.0,位移计算时,各分项系数均取1.0;
ψw——风荷载的组合系数,应取ψw=0.2。
表3.14 有地震作用效应组合时载荷和作用分项系数表
现在,设计人员采用计算机辅助设计,可以十分方便地对各种荷载作用进行多种组合,并从中找出最不利的控制内力。但在通常情况下,在不考虑地震作用效应,采用手算方法进行内力组合时,可以选取下列三种荷载组合:①恒载+活载;②恒载+风载;③恒载+0.9(任意两个或以上活荷载之和)。
在非抗震设计时,根据框架结构上所作用的荷载种类(恒载、楼屋面活载、风载、雪载),与上述内力组合表达式相应的多层框架结构的荷载组合表达式如下:
1.2恒载+1.4活载+0.6×1.4风载;
1.2恒载+1.4活载组合值+1.4风载;
1.35恒载+1.4活载组合值;
1.2恒载+1.4活载;
1.2恒载+1.4风载。
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