第3章 风荷载及震作用.ppt

主要学习内容 3-1 风荷载及计算 3-2 地震作用及计算 3-3 设计要求及荷载效应组合 风荷载（水平荷载之一） —高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载 风的破坏力 风的破坏力 风的破坏力 风的破坏力 风的破坏力 3-1 风荷载 1、高层建筑风荷载的特点 风荷载与建筑物的外形（高度、平面和体形）直接有关，也与周围环境（街区、周围建筑群）有很大关系。 高层建筑外表面各部分的风压很不均匀。 要考虑风的动力作用——风振 层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、风荷载产生的振动也小，设计中只需考虑风压的影响，而不考虑风振； 高层建筑，刚度小、自振周期长、风的动力作用明显。 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)中规定把地面粗糙度分为A、B、C三类： A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区； B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区； C类指由密集建筑群的大城市市区； D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区； 2、风荷载 风荷载作用面积 ：垂直于风向的最大投影面积 1. 基本计算公式 2. 计算参数 基本风压值 体型系数 高度变化系数 风载作用面积 风振系数 总风荷载和局部风荷载 风载作用下 房屋的水平力示意图 局部风荷载 局部增大体型系数 3-2 地震作用 1、地震作用 抗震设计时，结构所承受的“地震力”实际上是由于地震地面运动引起的动态作用，包括地震加速度、速度和动位移的作用，属于间接作用，称为“地震作用”。不可称为“荷载”。 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系 水平影响系数最大值 1）水平地震作用计算 结构的总水平地震作用标准值 各楼层的水平地震作用标准值为： 底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。当建筑物有突出屋面的小建筑如屋顶间、女儿墙、烟囱等时，由于该部分的重量和刚度突然变小，将产生鞭稍效应，使其地震反应特别强烈。为简化计算，《抗震规范》提出，当计算这类小建筑的地震作用效应时，宜乘以增大系数3，此增大部分不再向下传递。 抗震验算时，结构任意楼层的水平地震剪力应符合下列要求： 楼层最小剪力系数值 2）竖向地震作用 震害和理论分析表明，在高烈度区，竖向地震作用对高层建筑、高耸结构及大跨结构等的影响是显著的。 在9度区的高层建筑，结构总竖向地震作用标准值为： 楼层的竖向地震效应为:（再乘以增大系数1.5) 4、结构自振周期的计算 计算方法： 直接从结构自由振动的方程组中求解（精度高、工作量大）； 实用近似计算方法(荷载规范中的附录E）； 对已有建筑进行自振周期实测得出的经验统计公式（我国采用脉动或激振动经大量统计回归得到的公式）。 5、地震作用计算的一般规定 1）各类建筑结构的地震作用，应按下列原则考虑： 一般情况下，要考虑两个主轴方向的水平地震作用，并进行抗震验算。 有斜交的结构，要分别考虑各个方向的水平地震作用。 质量和刚度有明显不均匀、不对称的结构，应水平地震作用的扭转影响。 8度、9度区的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和高耸结构，9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。 2）各类建筑结构的抗震计算应采用下列方法： 对于重量、刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过40m，以剪切变形为主的多层和高层建筑结构，采用底部剪力法简化计算； 除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法； 特别不规则的建筑、甲类建筑、7度和8度区Ⅰ、Ⅱ类场地高度大于80 m的高层建筑、8度区Ⅲ、Ⅳ类场地和9度区高度大于60m的高层建筑，宜采用时程分析法进行补充验算。 3-3 设计要求及荷载效应组合 2、荷载效应组合及最不利内力 1）无地震作用时的荷载效应组合 无地震作用组合应用于非抗震设计及6度抗震设防、但不要求作地震作用计算的结构: 活荷载按照《荷载规范》取值。 楼板设计时：直接取用； 梁、墙、柱和基础设计时：应将其乘以折减系数，以考虑所给楼面活荷载满布在楼面上的可能性程度。（梁的承载面积越大，荷载满布的可能性越小；楼层数越多，荷载满布的可能性越小。） 1）使用阶段层间位移限制（风荷载和小震作用下） 8、抗震结构延性要求和抗震等级 地震复杂，建筑物破坏机理和过程更复杂，精确计算是不可能的。因此，“概念设计”比“数值计算”更重要。 概念设计(seismic concept design of building ) —正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。 现浇钢筋