第3课01 高层建筑结构荷载.ppt

第3章 高层建筑结构荷载 高层建筑结构主要承受竖向荷载、水平荷载等。与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构的竖向荷载效应远大于多层建筑结构，水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素。此外高层建筑结构还应考虑温度变化、材料的收缩和徐变、地基不均匀沉降等间接作用在结构中产生的效应。 作用于高层建筑结构上的竖向荷载包括楼面和屋面恒载、活荷载、屋面雪荷载、施工荷载以及竖向地震作用；水平荷载包括风荷载和水平地震作用。 计算作用在高层建筑结构上的风荷载时，对主要承重结构和围护结构应分别计算。 §3-1. 风荷载 空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。 风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；建筑物所在地的地貌及周围环境有关；建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：wk = bzmsmzw0 。 为风荷载标准值 为z 高度处的风振系数 为风荷载体型系数 为风压高度变化系数 为基本风压 一、 基本风压w0：我国建筑结构荷载规范规定，基本风压以当地比较空旷平坦地面、离地10m高，统计所得50年一遇10分钟平均最大风速 v0(m/s) 为标准，一般按 w0 = v02 /1600 确定的风压值; 可参考荷载规范。 对于特别重要和对风比较敏感的高层建筑，其基本风压按100年重现期的风压值采用。 在进行舒适度计算时，取重现期为10年的风压值。 二、 风压高度变化系数mz： 风速由地面出为零沿高度逐渐增大，不同 地表面粗糙度使风速沿高度的增大梯度不同 ；荷载规范将地面粗糙度分为A、B、C、D四 类。其值可有荷载规范查得。 1）在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快； 2) 在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢； 3)有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），风速随高度的增加缓慢； 4)有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类 粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此 风速随高度增加更缓慢一些。 表1 列出了各种情况下的风压高度变化系数。 三、 风载体形系数ms： 1）单体建筑的体型系数 风的作用力随建筑物的体形、尺度、表面状况 而变化。风作用的大小、方向可以通过实测或风洞试 验得到。规范给出了一般高层建筑的风载体形系数。 通过实测可以得到风在建筑物表面的实际风压， 风载体型系数是指实际风压与基本风压的比值。见下 图a、b 风压分布。 2）群体风压体型系数 对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。为此，《高层规程》规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数ms乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。 （3）局部风压体型系数 在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载体型系数，用 于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。 檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数ms不宜小于-2.0。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。 四、风振系数bz： 风的作用是不规则的，实际建筑是在平均 侧移附近摆动。当房屋结构 H30m 且 H/B1.5时，需考虑振动的影响。 五. 总体风载与局部风载 1. 总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。 2.局部风载：验算外围结构强度、阳台、雨蓬的飘浮风载。一般取ms=-2.0。 六. 风洞试验 风是紊乱的随机现象，风对建筑物的作用十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。 目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法。摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店有很大的影响；当附近还有别的高层建筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害，这些都可以通过风洞试验得到对设计有用的数据。 我国现行《混凝土高规》规定有下列情况之 一的建筑物，宜按风洞试验确定风荷载： 1)高度大于200m； 2)高度大于150m，且平面形状不规则、立