风荷载及地震作用.ppt

高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 第3章：风荷载及地震作用 竖向荷载 水平荷载 自重、楼（屋）面活荷载 风荷载、地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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 空气流动形成的风遇到建筑 物时，就在建筑物表面产生 压力或吸力，这种风力作用 叫风荷载。 风的大小与 （1）近地风的性质、风速、风向有关 （2）建筑物所在地的地藐及周围环境 （3）建筑本身的高度、形状以及表面状况有关 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风的破坏力 v“森拉克”肆虐浙闽 防波堤 被冲垮百米 2003 七月 28 12:43 由于16号“森 拉克”台风的袭击，投资1.2 亿元、总长达1837米的玉环县 坎门渔港防波堤遭受严重的损 坏。渔港西堤被巨浪冲垮2个 缺口，造成防波堤砌面下滑， 总长达100多米。险情发生后 ，当地政府组织公安、边防、 民兵应急分队和群众及时进行 抢修，力争将损失降低到最低 限度。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风的破坏力 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风的破坏力 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风的破坏力 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风的破坏力 广州大道南一栋五层厂房 近1000平方米的2块铁皮被卷起后砸中附近五金厂， 100多名工人侥幸逃过大难 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风荷载的特点 风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理 风力受到建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有 时会出现受力更为不利的情况 风力作用具有静力、动力两重性质。 风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域， 会产生较大的风力。 与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建 筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。 由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比 地震作用大小的估计较为可靠。而且抗风设计具有较大的可靠性。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。 迎风面 压力 背风面 吸力 浮力 因此，高层建 筑中一般不设 外伸构件。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。 在工程设计中是通过风振系数 来考虑 风的动力作用的。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 平均风压与波动风压图 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 振型系数 脉动增大系数，按下表采用： 风压高度变化系数，按下表采用： 脉动影响系数 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002)中规 定： 当建筑物高度30m、高宽比1.5时，考虑风振 系数： 按照不同的地面粗糙度A类地形、 B类地形、 C类地 形和D类地形取值。见高层建筑混凝土结构技术规 程（JGJ3-2002)中的规定。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 结构基本自振周期 框架结构 框架-剪力墙结构 剪力墙和筒中筒结构 结构层数 基本风压，按荷载规范中“全国基本风压分布图”采用 。 地面粗糙度为B类地区脉动增大系数 注：对地面粗糙度为A类、C类和D类地区应按当地基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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； 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 离地面或海平 面高度（m) 地面粗糙度类别 AB CD 51.171.000.740.62 151.521.140.740.62 502.031.671.250.84 3003.122.972.752.45 风 压 高 度 变 化 系 数 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风速随高度的变化 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 2、风荷载 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期 为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算 所得。可查荷载规范，但不得小于0.3KN/m2 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 总风荷载和局部风荷载 n 总风荷载 n 对整体房屋的作用 ：垂直于建筑物表面 各表面承受风力的合力 ： 可采用矢量和计算 并简化为沿房屋高度变化的分布荷载 即 作用在承力面上的 倒梯形或倒三角形荷载 均布荷载 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 风载作用下 房屋的水平力示意图 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 +0.8 -0.7 -0.7 -0.5 +0.8 +0.4 +0.4 -0.7 -0.7 -0.5 -0.5 -0.5 +0.8 -0.5 0 0 -0.5 -0.5 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 局部风荷载 局部增大体型系数 n 檐口 、雨蓬 、遮阳板等水平构件， 局部上浮 n 玻璃幕墙 另行标准 n 平面形状不规则 立面开洞或连体建筑 风洞试验 周围地形和环境较复杂 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区 类场地，基本风压，已知结构基本自振周期1.9s。 (墙厚300mm) 求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处， 每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于 城市郊区为B类， 高度(m)12.2536.961.786.5111.2 1.061.501.792.002.16 (4)求风振系数 高度 高宽比 解：1、求风荷载标准值 (1)基本风压值 (2)风荷载体形系数 (3)风压高度变化系数 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 111.2m 86.5m 61.7m 36.9m 12.25m 24.5m 24.8m 24.8m 24.8m 24.6m 123.5m 脉动影响系数： 脉动增大系数： 各高度处风振系数： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 (5)各段风载标准值 (6)求各段风载集中标准值 各分段间风载集中标准值： （B受风宽度） 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 (7)基底剪力： 基底弯矩： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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”。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震作用计算时用到地震反应谱曲线 由255条地震加速度纪录经计算整理得到。 地震影响系数曲线 2、地震影响系数 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 结构自振周期 场地特征周期 地震影响系数最大值 直线下降段的下降斜率调整系数(一般情况取0.2) 阻尼调整系数(一般情况取1.0) 衰减指数(一般情况取0.9) 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系 抗震设防 烈度 6 设计 基本地 震加速度值 0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 水平影响系数最大值 1.400.90(1.20)0.50(0.72) 0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04 9度8度7度6度 多遇地震 地震影响 罕遇地震 特征周期 设计设计 地震 分组组 场场地类别类别 第一组组0.250.350.450.65 第二组组0.300.400.550.75 第三组组0.350.450.650.90 注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 1）水平地震作用计算 3、地震作用的计算方法 我国抗震规范规定： 抗震设计设防烈度在6度以上的建筑物必须进行； 地震作用计算设防烈度在7、8、9度的建筑物； 6度类场地上的较高建筑物。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 计算方法反应谱底部剪力法 反应谱振型分解法 时程分析法作补充计算 （1）反应谱底部剪力法 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，采用此法 计算水平地震作用。这时各楼层仅取一个自 由度。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 结构的总水平地震作用标准值 相应于结构基本自振周 期的水平地震影响数值 结构等效总重力荷载： 单质点取总重力荷 载代表值； 多质点取总重力荷 载代表值的85%。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 总重力荷载代表值： 建筑的总重力荷载代表值应按下列规定采用： 1、恒荷载取100% 2、雪荷载取50% 3、楼面活荷载按实际情况计算时取100%；按 等效均布活荷载计算时，藏书库、档案室、库房取 80%，一般民用建筑取50%。 4、屋面活荷载不考虑 结构等效总重力荷载： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例1：某三层框架的结构计算简图及恒载图、活载图如图所示 。按8度设防，第一组，类场地土。两跨梁的总长为12m。 均布荷载的单位为 ，集中荷载的单位为 要求：计算总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值。 5090 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 解：1、计算各层重力荷载代表值 2、计算总重力荷载代表值 及等效总重力荷载代表值 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 各楼层的水平地震作用标准值为： 顶部附加水平地震作用标准值为： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 顶部附加地震作用系数 顶部附加地震作用系数 结构基本自振周期 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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： 第i层对应于水平地震作用标准值的楼层 剪力。 剪力系数，不应小于下表规定的楼层最小 剪力系数，对竖向不规则结构的薄弱层， 尚应乘以1.15的增大系数。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 楼层最小剪力系数值 类别类别7度8度9度 扭转转效应应明显显或基本 周期小于3.5s的结结构 0.016(0.024)0.032(0.048)0.064 基本周期大于5.0s的结结 构 0.012(0.018)0.024(0.032)0.040 注：1、基本周期介于3.5s和5s之间的结构，可插入取值； 2、括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和0.30g的地区。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 5层砌体房屋模型1：4 模拟地震振动台试验 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例2：某工程为8层框架结构，梁柱现浇，楼板预 制，设防烈度为7度，第一组，场地为类场地土 ，特征周期为 ，水平地震影响系数最大 值为 ，现已计算出结构自振周期为 ，集中在楼盖和屋盖的恒载为顶层5400kN，2-7层 5000kN，底层6000kN，活载为1-7层1000kN，顶 层雪荷载600kN 。 要求：按底部剪力法计算各楼层的地震作用标准 值与地震剪力标准值。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 7m7m 4m 7x3m=21m 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 解：1、楼层重力荷载代表值计算地震作用时，重力荷载 代表值去全部恒载，50%活载，因而各楼层的重力荷载代表值 为: 顶层： 27层： 底层： 总重力荷载代表值为： 2、总地震作用标准值计算 结构等效总重力荷载代表值为： 由于 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震影响系数曲线 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 3、计算各楼层的地震作用标准值 由于应考虑顶部附加水平作用， 所以，顶部附加水平地震作用为： 各楼层的地震作用标准值为： 4、计算各楼层的地震剪力标准值 总地震作用标准值为： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 xg(t) xi(t)a1iajiani 2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法 将质量集中在楼层 位置，n个楼层为n个质 点，具有n个振型。 首先分别计算每个 振型的水平地震作用及 其效应（剪力、弯矩、 轴力、位移），然后再 进行内力和位移的振型 组合。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 -相应于j振型自振周期的地震影响系数； - j振型i质点的水平相对位移； - j振型的振型参与系数； - i质点的重力荷载代表值。 m1 m2 mi 1振型地震 作用标准值 2振型j振型n振型 -体系j振型i质点水平地震作用标准值计算公式 2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法 与单自由度体系的计 算方法相同 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震作用效应（弯矩、位移等） -j振型地震作用 产生的地震效应； m -选取振型数 2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法 如剪力、弯矩、轴力、位移 一般只取一般只取2-32-3个振型，当基个振型，当基 本自振周期大于本自振周期大于1.5s1.5s或房屋高宽或房屋高宽 比大于比大于5 5时，振型个数可适当增时，振型个数可适当增 加，一般取加，一般取5-65-6个振型。个振型。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 3.振型分解反应谱法计算地震作用效应步骤 （1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层地震作用 （5）计算各振型的地震作用效应 （6）计算地震作用效应（层间剪力） 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.28罕遇地震 0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震 9 8 7 6 地震影响 烈度 地震影响系数最大值（阻尼比为0.05） 查表得 地震特征周期分组的特征周期值（s） 0.90 0.65 0.450.35第三组 0.75 0.55 0.400.30第二组 0.65 0.45 0.35 0.25第一组 场地类别 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 查表得 第一振型 第二振型 第三振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 第一振型 第二振型 第三振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型 第一振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型 第二振型 第二振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型第二振型 第三振型 第三振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型第二振型 第三振型 （5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力） 第一振型 1振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型第二振型 第三振型 （5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力） 1振型 第二振型 2振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层的水平地 震作用 第一振型第二振型 第三振型 （5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力） 1振型 2振型 第三振型 3振型 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。 解：（1）求体系的自振周期和振型 （2）计算各振型的地震影响系数 （3）计算各振型的振型参与系数 （4）计算各振型各楼层地震作用 第一振型第二振型 第三振型 （5）计算各振型的地震作用效应 1振型 2振型 3振型 （6）计算地震作用效应（层间剪力） 组合后各层地震剪力 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 楼层的竖向地震效应为:（再乘以增大系数1.5) 竖向地震影响系数的最大值，可取水平 地震影响系数最大值的65%； 结构等效总重力荷载，可取其总重力荷 载代表值的75%。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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）。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 2）钢筋混凝土框架-剪力墙结构 1）钢筋混凝土剪力墙结构（高度为25m50m、剪力 墙间距为6m左右）： 4）钢结构： 3）钢筋混凝土框架结构： 建筑层数 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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 、类场地高度大于80 m的高层建筑、8度区 、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。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 3-3 设计要求及荷载效应组合 无地震作用组合时： 有地震作用组合时： 无地震作用组合时构件内力设计值 不考虑地震作用时构件的承载能力设计值 有地震作用组合时构件内力设计值 考虑地震作用时构件的承载能力设计值 承载力抗震调整系数 1.承载力验算 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震作用属于可变作用或偶然作用，其可靠指标的取值 应低于静力作用下的可靠指标。因而，从理论上说，抗震设 计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设 计值。但设计规范为了使用方便，便于将地震作用效应与静 力荷载作用效应直接比较，在抗震设计中仍采用静力设计时 的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数来提高 其承载力。 抗震承载力调整系数 材料 钢筋 混凝 土 结构构件 梁 轴压比小于0.15的柱 轴压比不小于0.15的柱 剪力墙 各类受剪、偏拉构件 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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: 分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值 计算的荷载效应； 分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值 的分项系数,年限调整系数； 分别为活荷载和风荷载的组合系数； 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 有两种荷载工况： （1）恒载+活载 由活荷载控制的组合： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应 由恒荷载控制的组合： 1.35x恒载效应+1.4x0.7x活载效应 （2）恒载+活载+风荷载 多层结构： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应+1.4x0.6x风载效应 高层结构： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应+1.4x1.0x风载效应 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 2）有地震作用时的荷载效应组合 所有要求进行地震作用计算的结构要进行有地 震作用的荷载组合： 分别为地震荷载代表值、水平地震 作用标准值、竖向地震作用标准值 、风荷载标准值的荷载效应； 分别为上述各种荷载作用的分项系数 ； 荷载的组合系数，取0.2。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 有地震作用组合的荷载工况： （1）对于所用多层及高层建筑： 1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应 （2）对于60m以上高层建筑增加以下一项： 1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应 （3）9度设防高层建筑增加以下两项： 1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应+0.5x竖向地震作用效应 1.2x重力荷载效应+1.3x竖向地震作用效应 （4）对于9度设防、且为60m以上高层建筑增加以下一项 ： 1.2x重力荷载效应+ 1.3x水平地震作用效应 +0.5x竖向地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 3、 高层建筑中竖向活荷载的布置 高层结构中，由于活荷载与恒载相比不大，它产生 的内力所占比重较小。因此规范规定，活荷载不考虑最不 利布置，而用满布活荷载计算内力。一般对梁跨中弯矩乘 以1.11.2的放大系数来考虑活荷载的不利影响。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 各国办公楼层承受活荷载的标准值 中国美国英国法德俄加拿大日本澳大利亚亚 2.02.42.52.02.42.93.0 不同建筑物楼层承受活荷载的标准值 体育馆馆 看台 公寓住 宅房间间 公寓住 宅走廊 学校教 室 学校走 廊 剧剧院门门 厅厅 餐厅厅 中国 3.52.02.02.02.53.02.5 美国 4.82.04.82.03.94.84.8 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。） 墙、柱、基础计 算截面以上的层数12-34-56-89-2020 计算截面以上各楼层活荷载总 和的 折减系数 1（0.9 ） 0.850.70.650.60.55 活荷载按楼层数的折减系数 当楼面梁的从属面积超过25m2时，设计楼面梁时的折减系数取0.9 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 4、水平荷载的方向 简化为 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 1）使用阶段层间位移限制（风荷载和小震作用下） 5、侧移限制 1/300多高层钢结构 1/1000钢筋混凝土框支层 1/1000钢筋混凝土剪力墙、筒中筒 1/800钢筋混凝土框架-剪力墙、板柱-剪 力墙、框架-核心筒 1/550钢筋混凝土框架 结构类型 正常使用情况下的的限制值 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 2）防止倒塌层间位移限制（大震作用下） 1/50多高层钢结构 1/120钢筋混凝土框支层 1/120钢筋混凝土剪力墙、筒中筒 1/100钢筋混凝土框架-剪力墙、板柱-剪 力墙、框架-核心筒 1/50钢筋混凝土框架 结构类型 罕遇地震作用下的弹塑性层间位移的限制值 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 6、舒适度要求 在风荷载作用下，高度超过150m的高层建筑 ，应满足人使用的舒适度要求。此时，按照重现 期为10年的风荷载计算结构顶点加速度，或由风 洞试验确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度 ， 应满足下列要求： 住宅、公寓： 办公、旅馆： 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 7、稳定和抗倾覆 由于高层钢筋混凝土结构的等效抗侧刚度 大小不等，需进行P-效应的计算。 同时，尽可能减轻建筑物自重，对于减小 地震反应、降低P-效应产应产 生的破坏有重要意 义。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 8、抗震结构延性要求和抗震等级 1）延性结构的概念 延性是指构件和结构屈服后，具有承载 能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性 能，一般用延性比表示延性，即塑性变形能力 的大小。塑性变形和耗散地震能量，大部分抗 震结构在中震作用下都进入塑性状态而耗能。 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 My Mu 0 f M Mu My f y f u r 增加 后期 构件延性比： 结构延性比： P u 0 P P y 后 期 高层建筑与抗震设计-风荷