第三章 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则.pptx

第3章 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则本章内容高层建筑的荷载和受力特点恒荷载及楼面活荷载的计算风荷载的计算地震作用的计算荷载效应的组合结构简化计算原则扭转效应的简化计算3.1 高层建筑的荷载和受力特点高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用;动力效应不可低估;结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响加剧。 高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用。荷载效应的最大值(轴力N、弯矩M和位移?)可用下列式子表达：N=wH ~ f(H)M=qH2/2 ~ f(H2)?=qH4/8EI ~ f(H4)酒吧、舞厅、展览厅：3.0-4.0楼梯间：2.0-2.5健身房、娱乐室：3.0-4.5电梯机房：6.0储藏室：5.0-8.0屋顶花园：3.0（不含覆土）办公室、住宅等：2.0不上人屋面：0.5-0.7上人屋面：2.03.2 竖向荷载计算3.2.1 恒荷载1）一般恒载由楼（屋）面构造查《荷载规范》。2）应根据楼面结构平面布置，明确荷载传递路线。3）计算时不能漏项和少算。3.2.2 楼面活荷载1）楼面活荷载（kN/m2）：2）特殊荷载应按实计算（如施工附墙塔等设备、旋转餐厅轨道和驱动设备、擦窗机等）。3）直升机平台活荷载：总重引起的局部荷载（考虑动力系数1.4）等效均布荷载（取5kN/m2）6）单位面积楼面荷载（恒+活）标准值（kN/m2）： KJ、K-W 12-14 W、T 13-16（取较大值） 4）在设计楼面梁、柱、墙及基础时，楼面活荷载应乘以 折减系数（见荷载规范）。5）在高层结构设计、抗震设计时，活荷载较大小，仅占竖向荷载的 10%～15% 可不考虑最不利布置，恒载、活载合并满布计算，但应将框架梁正、负弯矩同时放大1.1-1.3。back附录1表3.33.3 风荷载计算3.3.1 高层建筑风荷载特点1）风荷载的波动风压引起高层建筑的动力效应。2）采用等效静力法计算风荷载，即在风压值上乘以 大于1的风振系数βZ，考虑风振对结构的影响。3）超高层宜做风洞试验（一般H≥200m，或≥150m且 平面不规则、立面复杂，或周围地形和环境复杂时）。3.3.2 单位面积风荷载标准值(kN/m2)与高层的自振特征有关。一般≥60m时宜放大；＜60m时由实际决定是否放大。(1)基本风压w01）按荷载规范采用（50年重现期），一般高层可放大1.1倍后采用。2）对安全等级为一级的高层及对风荷载比较敏感的高层，承载力设计时应按100年重现期采用。 (2)风振系数βZ动力效应高层结构 H 30m 、H/B 1.5高耸结构 T10.25s1）考虑范围：2）考虑方法： 与房屋的自振周期、振型和高度有关。(3)风压高度变化系数μz 位于平坦或稍有起伏地形的高层建筑，其风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别确定。《荷载规范》将地面粗糙度分为A、B、C、D四类，其风速沿高度的变化系数见规范。其中：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。FnWznFin 个表面的风荷载体型系数WziF1Wz1FEk风向与表面法线的夹角3.3.3 总体风荷载和局部风荷载(kN)(1)总体风荷载 抗风设计时，应按整个房屋在某一高度处的总体风载计算结构的内力和位移。（如同抗震设计时计算各层的水平地震力Fi）建筑物各表面在某高度处的风载合力，是沿高度变化的线荷载，可合并为各楼层的集中力，按x、y方向分别计算。总体风荷载(2)局部风荷载1）在迎风面和侧风面1/6墙宽范围的角隅，应验算 围护结构的强度和连接强度，此时风载体型系数 应放大：迎风面：μs=1.5侧风面：μs=－1.52）对于檐口、雨棚、遮阳板、阳台等悬挑构件， 应验算上浮风荷载，此时μs=2.0back课堂作业某建筑物为全现浇框架结构，其平面和剖面图如下图（1）和图（2）所示，该地区基本风压值为0.55kN/m2，地面粗糙度为A类，βz取1.0。取此建筑物中间的一榀框架进行分析，计算该榀框架上所承受的风荷载的大小。（将风荷载换算成作用于各层楼层节点处的集中荷载）使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。3.4 地震作用计算地震力三要素：强度、频谱、持时 建筑动力特性：自振周期、振型、阻尼3.4.1 一般设计原则1）甲类建筑，应按高于本地区设防烈度计算地震作用，其值按批准的地震安全评价结构确定。 乙类、丙类建筑，应按本地区设防烈度计算地震作用。2）一般应按两主轴方向分别考虑水平地震作用。3）一般质量、刚度不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用时的扭转影响。4）8、9度设计时，大跨度、长悬臂结构应考虑竖向地震作用。一般