高层建筑设计高层建筑结构荷载PPT学习教案

1、会计学1高层建筑设计高层建筑结构荷载高层建筑设计高层建筑结构荷载3.1.1 3.1.1 恒荷载恒荷载v结构本身的自重；v附加于结构上的各种永久荷载(2) 恒载计算v常用材料和构件的自重可按建筑结构荷载规范 (GB500092011)取值；(1) 恒载范围第1页/共37页3.1.2 3.1.2 楼楼( (屋屋) )面活荷载面活荷载v施工活荷载一般取1.01.5 kN/m2；v施工中采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响的起重机械或其他施工设备时，应根据具体情况确定对结构产生的施工荷载表3-1 规范中未规定的楼面均布活荷载项 次类 别标准值(kNm2)准永久值系数(q) 荷载较大时 按实际情况l酒吧间

2、、舞厅、展销厅3.0 4.00.5 2屋顶花园4.0一5.00.8 3贮藏室5.0 8.00.84饭店厨房、洗衣房4.0 5.00.5 5健身房、娱乐室3.0一4.50.5v高层建筑结构的楼面活荷载应按荷载规范取用；v规范中未规定的楼面均布活荷载可按表3-1取值；第2页/共37页第3页/共37页第4页/共37页3.1.3 3.1.3 高层建筑上竖向荷载的初估值高层建筑上竖向荷载的初估值表3-2 结构单位面积重力荷载估算表结构类型重力荷载 包括活荷载 kN/m2（每层）框 架轻质填充墙机制砖填充墙10121214框架-剪力墙轻质填充墙机制砖填充墙12141416剪力墙、筒体混凝土墙体1518v在

3、方案估算阶段，可参考表3-2提供的结构单位面积重量估算竖向荷载。第5页/共37页3.2 3.2 风风 荷荷 载（水平荷载）载（水平荷载）3.2.1 风荷载的特点3.2.2 风荷载标准值wk 及基本风压值w03.2.3 总风荷载3.2.4 等效风荷载第6页/共37页3.2.1 风荷载的特点风荷载的特点(1)动力特性v波动风压会在建筑物上产生一定的动力效应（用静荷载乘风振系数z来考虑）。(2)不均匀性v在计算整体作用时，取各个表面的平均风压；v在计算局部表面的作用时，采用局部风载体型系数。(3)影响因素多v近地风的性质、风速、风向有关；v建筑物所在地的地貌及周围环境有关；v建筑物本身的高度、形状以

4、及表面状况有关。v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。第7页/共37页3.2.2 风荷载标准值及基本风压值风荷载标准值及基本风压值3.2.2.1 风荷载标准值wk 及基本风压值w03.2.2.2 风压高度变化系数z3.2.2.3 风载体型系数s3.2.2.4 风振系数z第8页/共37页3.2.2.1 风荷载标准值风荷载标准值及基本风压值及基本风压值(1)风荷载标准值wkv垂直于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值Wk按下式计算：wk=zzsw0(2)基本风压值w0v以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇10分钟平均年最大风速V0来确定：

5、w0 v02/2(3)基本风压w0在取值时应注意的几个问题：v基本风压w0应按照现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009-2011附录E的规定采用 ，但应0.3kNm2；v对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。 v基本风压值不是风对建筑物表面的压力；v荷载规范（GB50009-2011）附录E可查出重现期为10年、50年、100年的w0值。第9页/共37页3.2.2.2 风压高度变化系数风压高度变化系数(1)与离地面或海平面高度及地面粗糙度类别有关。当与离地面高度为10米，且地面粗糙度类别为B类的z为1.00。(2)不同地面粗糙度的风速沿高度的变化曲线见教材。

6、(3)地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：vA类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；vB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；vC类指有密集建筑群的城市市区；vD类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。(4)位于山峰和山坡地的高层建筑物，其风压高度变化系数亦应考虑进行修正。(5)风压高度变化系数见表3-3。第10页/共37页3.2.2.3 风载体型系数风载体型系数sv它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关；v当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般

7、可将单独建筑物的体型系数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得出。v风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与基本风压w0的比值。第11页/共37页3 高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3;4 下列建筑取1.4：1) V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2) L形、槽形和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑；3) 高宽比H/B大于4，长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。v 在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按表3-4采用，或由风洞试验确定。 第12页/共37页迎风面为压力(表3

8、-4中体型系数用“”号表示)；侧风面及背风面为吸力(表3-4中体型系数用“” 号表示)；各面上的风压分布并不均匀(风压分布见图3-1)，计算主体结构时，采用各个表面的平均风载体型系数；风压(吸)力方向都垂直于该表面；计算风荷载对某个局部表面的作用时，采用局部风载体型系数檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数从不宜小于2.0。v 风荷载体型系数在取值时应注意以下几点：第13页/共37页3.2.2.4 风振系数风振系数(2)风作用不规则，风压随着风速、风向而不停地改变。(3)通常把风作用的平均值看成稳定风压，即平均风压。(4)实际风压是在平均风压上下波动，见图3-

9、2。(5)考虑的方法是采用风振系数z，设计时用它加大风荷载，仍然按照静力作用计算风载效应。(1)风振系数是用来考虑风压脉动影响的。(6)对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋和基本自振周期T1大于0.25s的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。第14页/共37页(7)高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，按下式计算顺风向风振系数。(8)对于横风向风振作用效应明显的高层建筑，宜考虑横风向风振的影响。(9)顺风向风振系数和横风向风振影响的计算参见建筑结构荷载规范 GB 50009-2011第15页/共37页

10、3.2.2.5 关于风洞试验第16页/共37页3.2.3 总风荷载总风荷载v通常按x、y两个互相垂直的主轴方向分别计算总风荷载。v按下式计算z高度处1m高度的总风荷载标准值：Wk=zzw0(s1B1cos1+s2B2cos2+snBncosn)(2)区别是风压力还是风吸力，以便作矢量相加；(3)各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点。(1)总风荷载为建筑物各个表面承受风力的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载（图3-5）。第17页/共37页)2(211120ijijniiihhhWHp3.2.4 3.2.4 等效风荷载等效风荷载(1)主体建筑上的等效均布风荷载第18页/共37页(2)(2)小塔

11、楼上的风荷载小塔楼上的风荷载小塔楼上风荷载的简化主体结构塔楼Hhn+1wn+1hn+1P1P1=Wn+1hn+1P1hn+12m1m1=P12P1m1P1P2P1+P2v突出屋面的楼（电）梯间、水箱、女儿墙等的风荷载，按对主体结构顶部位移相等的原则，简化为作用在主体结构顶部的集中力P。第19页/共37页v经简化后，作用在高层建筑上的风荷载，结构分析时可只取主体结构参与计算（图3-6）。等效集中荷载示意图v小塔楼上风荷载的简化P=P2H3/ 3EI ；m1=m1H2/ 2EI ；令P =m1，得： P2=3m1/ 2H =3P1hn+1/ 4H P=P1+P2=P1+3P1hn+1/ 4H =P

12、11+3hn+1/ 4H =Wn+1hn+11+3hn+1/ 4H 第20页/共37页简化后的计算简图如图，图中Gi为第i层质点的重力荷载代表值。1、结构体系的简化n一般把各层质量集中在楼层处；nn个楼层即形成n个质点。n每一楼面标高位置的重量(称重力荷载代表值)由以下几部分组成：恒荷载（本层楼面结构及上、下各半层墙、柱）的全部；雪荷载的50；一般楼面活荷载的50，藏书库、档案库活荷载的80。第21页/共37页 多质点体系的水平地震作用分布特点：当质量、刚度沿高度分布较均匀（GiGj）时，Fi与Hi成正比。 3、水平地震作用的简化 （1）主体结构:高层建筑主体结构上的水平地震作用力可按底部弯矩

13、相等的原则，简化为倒三角形分布， 2、反应谱底部剪力法计算水平地震作用第22页/共37页（a) 实际地震作用： （b） 简化后： niiiHFM102max031HqMniiiHFHq12max3（2）顶部小塔楼：按主体结构顶部侧移相等的原则，简化为作用在主体结构顶部的水平力。取: P1=Fn+1, m1=Fn+1hn+1, P2=3m1/(2H)=3Fn+1hn+1/(2H)得：P=P1+P2=Fn+1+3Fn+1hn+1/(2H)=Fn+11+3hn+1/(2H) 第23页/共37页)(110niiihwHpV0=p0H=w1h1+w2h2+wihi + 水平地震作用简化（图2）niiiH

14、FHqV1max021niiiHFHq1max2第24页/共37页作 业第25页/共37页本章结束，谢谢听讲！第26页/共37页表表3-3 风压高度变化系数风压高度变化系数s (GB 50009-2001)注： 对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的风压高度变化系数。第27页/共37页表表3-3 风压高度变化系数风压高度变化系数s (GB 50009-2011)注： 对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的风压高度变化系数。第28页/共37页图图3-1 风压分布情况风压分布情况第29页/共37页图图3-1 风压分布情况风压分布情况第30页/共37页表3-4 高层建筑风载体型系数注：更多风载体型系数见JGJ 3-2010附录B第31页/共37页图图3-2 平均风压与波动风压平均风压与波动风压第32页/共37页)2(211120i