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高层结构荷载作用讲述
第三章 高层结构荷载作用
高层建筑结构
主讲:韩小雷 (教授)
1
2
3
4
5
荷载与作用的类型
竖向荷载计算要点
风荷载计算
地震作用计算
荷载效应组合
SCUT
目录
荷载与作用的类型
竖直荷载
风荷载
地震作用
其他作用
包括:恒载、活载、雪载和施工荷载等
通常考虑沿结构两主轴正负方向(共4个方向)的风荷载
通常考虑沿结构两主轴正负方向(共4个方向)的地震作用
如:温度变化、地基不均匀沉降等
SCUT
一、荷载与作用的类型
(1)恒载计算
结构自重、附加永久荷载。由构件和装修的尺寸和材料的
重量直接计算;由于高层建筑的层数多、高度大、使用功能复杂,为此,在恒荷载计算时注意不要漏项。(材料自重按《荷载规范》取值)
一些常用材料的容重(kN/m3)
在实际电算中,通常把砼的容重设为26kN/m3,来考虑粉刷的影响;类 似地,钢材容重取80kN/m3。
SCUT
二、竖向荷载计算要点
钢筋混凝土
水泥砂浆
纸筋灰
钢材
红砖、灰砂砖
轻质砌块
25
20
16
78.5
18
10
(2)活载计算
多层:应考虑活荷载不利分布
高层:可以不考虑活荷载不利布置(因为:占在竖向荷载中所占比重小,另外对于框架梁水平荷载引起内力更大),可按满布荷载所得框架梁跨中弯矩乘以1.1~1.2的增大系数,以考虑活载不利布置所产生的影响。
楼面活荷载取值(kN/m2)
高层建筑结构的楼面活荷载根据其使用功能的不同按《荷载规范》取值
SCUT
二、竖向荷载计算要点
SCUT
常用的屋面活荷载:
二、竖向荷载计算要点
常用的楼面活荷载:
经验数值
在初步设计和后期复核中,记下一些经验数值能帮助我们快速而有效率地进行结构设计。
注:H100m(或30层)取上限,H60m(或20层)取下限
SCUT
二、竖向荷载计算要点
结构体系
框架
框剪
框筒
剪力墙
平均重度(kN/m2)
9~12
11~14
13~15
14~17
成因
近地空气流动(即近地风)在建筑物表面产生的风压和风吸作用即为建筑物所受到的风荷载。
SCUT
三、风荷载计算
影响因素
近地风的性质、风速、风向;建筑物所在地的地貌和周边环境;建筑物本身的特性-高度、形状及表面状况。
基本风压 ω0
根据空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min的平均最大风速υ0计算得出。(单位:kN/m2)
一般高层建筑考虑50年一遇,特别重要或者有特殊要求的高层建筑(如安全等级为一级)考虑100年一遇,各个城市的具体数值参照《荷载规范》。
如:广州市的基本风压为0.5kN/m2;汕头市的基本风压为0.8kN/m韶关市的基本风压为0.35kN/m2;深圳市的基本风压为0.75kN/m2
SCUT
三、风荷载计算
风荷载体型系数μs:
风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值,而是随建筑物的体型、尺度、表面位置等而改变,其大小由实测或风洞试验确定。
SCUT
三、风荷载计算
SCUT
三、风荷载计算
典型风荷载体型系数举例(压力为正号,吸力为负号)
风压高度变化系数μz:
可以根据结构所处地的地面粗糙度类型和结构各层离室外地坪的高度查表得出。
地面粗糙度分为4类:(一般情况为B、C类,A、D类慎用)
A类:近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区
B类: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:有密集建筑群的城市市区
D类:有密集建筑群且房屋较高的城市市区
SCUT
三、风荷载计算
SCUT
三、风荷载计算
风压高度变化系数
高度z处的风振系数βz:
风对结构的作用是不规则的,通常把风作用的平均值看成稳定风压,但是实际风压是在平均分压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移,而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。对于高层建筑,由于高度较大,刚度较小,波动风压会产生不可忽略的动力效应。
一般情况下忽略风的动力效应,取βz=1;
对于高度超过30m且高宽比1.5的结构,或者基本自振周期大于2.5s的各种高耸结构,以及跨度超过36m的大跨度屋盖结构,应考虑风压的脉动对结构发生顺风向风振的影响。
SCUT
三、风荷载计算
SCUT
三、风荷载计算
βz的计算公式(新规范):
g——峰值因子,可取 2.5;
I10——10m 高度名义揣流强度,对应A、B、C、D类地面粗糙度,可分别取0.12、0.14、0.23和0.39。
R——脉动风荷载的共振分量因子(计算公式具体见规范);
Bz——脉动风荷载的背景分量因子(计算公式具体见规范)。
总风荷载:
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