高层建筑结构荷载作用与结构设计原则

1高层建筑结构2第三章高层建筑结构荷载作用与结构设计原则3.1恒荷载及楼面活荷载的计算3.2风荷载的计算3.3地震作用的计算3.4荷载效应组合3.5结构简化计算原则3.6扭转效应简化计算3.7抗震设计的一般原则33.1恒荷载及楼面活荷载的计算*.高层建筑受到的荷载与作用有哪些?1）竖向荷载（恒荷载和活荷载）2）风荷载3）地震作用4）施工荷载5）由于材料体积变化受阻引起的作用(包括温度、混凝土的徐变和收缩引起的作用）6）地基不均匀沉降4*.高层建筑受荷特点是什么?水平荷载的影响显著增加，成为高层建筑结构设计的主要因素。5*.什么是高层建筑恒荷载?恒荷载包括结构本身的自重和附加于结构上的各种永久荷载。如非承重构件的自重、可移动的隔墙重、玻璃幕墙及附件重、各种外饰面的材料重、楼面的找平层重、吊在楼下的各种设备管道重。材料的自重可查《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)67*高层建筑活荷载的规定1）高层建筑楼面活荷载按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)取用。2)设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘以规定的折减系数。活荷载的折减系数按《荷载规范》。3）施工活荷载取1-1.5kN/m2。4）旋转餐厅轨道和驱动设备的自重应按实际情况确定。85)擦窗机等清洗设备应按其实际情况确定其自重的大小和作用位置。6)活荷载平均为1.5-2kN／m2,活荷载仅占全部竖向荷载的10-15%

。7）在工程设计中，一般将恒荷载与活荷载合并计算，按满载考虑，不再考虑荷载的不利布置。如果活荷载较大，可将最终的弯矩乘以1.1-1.2%的系数加以放大。9规范规定的活荷载1011*。钢钢筋筋混混凝凝土土高高层层建建筑筑单单位位面面积积重重量量的的取取值值为为多多少少？？1）框框架架、、框框架架-剪力力墙墙结结构构体体系系12-14kN/m2。2）剪剪力力墙墙、、筒筒体体结结构构体体系系14-16kN/m2。12结构构截截面面尺尺寸寸初初估估柱截截面面尺尺寸寸的的估估计计13第三三章章高高层层建建筑筑结结构构荷荷载载作作用用与与结结构构设设计计原原则则3.1恒荷荷载载及及楼楼面面活活荷荷载载的的计计算算3.2风荷荷载载的的计计算算3.3地震震作作用用的的计计算算3.4荷载载效效应应组组合合3.5结构构简简化化计计算算原原则则3.6扭转转效效应应简简化化计计算算3.7抗震震设设计计的的一一般般原原则则143.2风荷荷载载的的计计算算风对对建建筑筑物物的的作作用用,会产产生生如如下下的的结结果果:1.强风风会会使外外墙墙，，装装修修等等产生生损损坏坏；；2.风力力作作用用会会使结结构构开开裂裂或留下下较较大大的的残残余余变变形形；3.风力力使建建筑筑物物产产生生摇摇晃晃，使使居居住住者者感感到到不不适适；；4.长期期风风力力作作用用会会使使结结构构产产生生疲劳劳。。15在高高层层建建筑筑的的抗抗风风设设计计中中，，应应考考虑虑下下列列问问题题:1.保证证结结构构具有有足足够够的的强强度度，能能可可靠靠地地承受受风风荷荷载载作作用用下下的的内内力力；2.结构构必必须须有有足够够的的刚刚度度，控控制制高高层层建建筑筑在在水水平平荷荷载载下下的的位位移移，，保证证良良好好的的居居住住和和工工作作条条件件；3.选择择合合理理的的结结构构体体系系和和建建筑筑外外形形，采采用用较较大大的的刚刚度度可可以以减减少少风风振振的的影影响响；；圆形形、、正正多多边边形形平平面面可以以减减少少风风压压的的数数据据；；164.尽量量采采用用对称称平平面面形形状状和对称称结结构构布布置置，减减少少风力力偏偏心心产生生的的扭转转影响响；；5.外墙墙、、玻玻璃璃、、女女儿儿墙墙及及其其他他围围护护构构件件必须须有有足足够够的的强强度度并并与与主体体结结构构可可靠靠地地连连接接。173.2.1风荷荷载载标标准准值值及及基基本本风风压压——基本风压值；

——风压高度变化系数；

——风载体型系数；

——风振系数。如何何确确定定风风荷荷载载标标准准值值?18*.什么么是是风风荷荷载载基基本本风风压压?它应应根根据据《荷载载规规范范》中附附表表D．4采用用，，但但不得得小小于于0.3kN/m2。对于于特特别别重重要要或或对对风风荷荷载载比比较较敏敏感感的的高高层层建建筑筑(60m以上上),其基基本本风风压压值值应应按l00年重重现现期期的风风压压值值采采用用。。1920风荷荷载载体体型型系系数数与与哪哪些些因因素素有有关关?不但但与与建建筑筑的的平面面外外形形、、高高宽宽比比、、风风向向与与受受风风墙墙面面所所成成的的角角度度有关关，，而而且且还还与建建筑筑物物的的立立面面处处理理、、周周围围建建筑筑物物密密集集程程度度及及其其高高低低等有有关关。。空心心流流动动产产生生的的涡涡流流，，对对建筑筑局局部部则会会产产生生较较大大的的压力力和和吸吸力力。21如何何计计算算体体型型系系数数？？①圆形形和和椭椭圆圆形形平面面，，②正多边形及三角形平面，n为多边形的边数③矩形、鼓形、十字形平面，22④对于于V形、、Y形、、弧弧形形、、双双十十字字形形、、井井字字形形平平面面建建筑筑，L形、、槽槽形形平平面面建建筑筑及高高宽宽比比H/B大于于4、长长宽宽比比L/B不大大于于1.5的矩形形和和鼓鼓形形平平面面建建筑筑，其其风风荷荷载载体体型型系系数数为为1.4.⑤迎风风面面积积取取垂垂直直于于风风向向的的最大投投影面面积。⑥在需需要更更细致致进行行风荷荷载计计算的的情况况下，，可按按《荷载规规范》附录采采用，，或由由风洞洞试验验确定定。232425风压高高度变变化系系数与与哪些些因素素有关关?位于平平坦或或稍有有起伏伏的高高层建建筑，，其高高度变变化系系数与与高度和和地面面粗糙糙度类类别有关。。位于山山区的的高层层建筑筑，在在确定定高度度变化化系数数后，，还应应考虑虑地形条条件的的修正正。26如何对对地面面粗糙糙度进进和分分类？？A类指近海海海面和和海岛岛、海海岸、、湖岸岸及沙沙漠地区；；B类指田野、、乡村村、丛丛林、、丘陵陵以及及房屋屋比较较稀疏疏的乡乡镇和和城市市郊区区；C类指有密集集建筑筑群的的城市市市区区；D类指有有密集集建筑筑群且房屋屋较高高的城市市市区区.27如何查查风压压高度度变化化系数数？28如何考考虑风风载的的动力力效应应?风对建建筑结结构的的作用用是不不规则则的，，通常常把风作作用的的平均均值看看成稳稳定风风压(即平均均风压压)，实际际风压压是在平均均风压压上下下波动动的。平平均风风压使使建筑筑物产产生一一定的的侧移移，而而波动风风压使使建筑筑物在在平均均侧移移附近近振动动。对于高度较较大、、刚度度较小小的高高层建建筑，波动动风压压会产产生不可忽忽略的的动力力效应应。目前前采用用加大风风载的的办法法来考考虑这这个动动力效效应，即在在风压压值上上乘以以风振系系数。297.4.1对于基基本自自振周周期T1大于0.25s的工程程结构构，如如房屋、、屋盖盖及各各种高高耸结结构，以及及对于高高度大大于30m且高宽宽比大大于1.5的高柔柔房屋屋，均应应考虑虑风压压脉动动对结结构发发生顺顺风向向风振振的影影响。。风振计计算应应按随机振振动理理论进行，，结构构的自振周周期应按结构动动力学学计算算。7.4.2对于一一般悬悬臂型型结构构，例例如构架、、塔架架、烟烟囱等等高耸耸结构构，以以及高高度大大于30m，高宽宽比大大于1.5且可忽忽略扭扭转影影响的的高层层建筑筑，均可可仅考考虑第第一振振型的的影响响。30如何计计算风风振系系数？？---振型系系数---脉动增增大系系数---脉动影影响系系数---风压高高度变变化系系数31如何计计算脉脉动增增大系系数?32如何计计算脉脉动影影响系系数？？B为迎风风面的的宽度度。H为总高高度。。33振型系系数应应根据据结构构动力力计算算确定定。对对外形、、质量量、刚刚度沿沿高度度按连连续规规律变变化的的悬臂臂型高高耸结结构及及沿高度度比较较均匀匀的高高层建建筑，振型型系数数也也可近近似采采用振型计计算点点距室室外地地面高高度与与房屋屋高度度H的比值值。7.3.2当多个个建筑筑物，，特别别是群群集的的高层层建筑筑，相相互间间距较较近时时，宜考虑虑风力力相互互干扰扰的群群体效效应；一般般可将将单独独建筑筑物的的体型系系数μs乘以相互干干扰增增大系系数，该系系数可可参考考类似似条件件的试试验资资料确确定；；必要要时宜宜通过过风洞试试验得出。。34什么情情况下下宜采采用风风洞试试验来来确定定建筑筑物的的风荷荷载？？1.高度大于200m。2.高度大于150m,且有下下列情情况之之一时时（1）平面形形状不不规则则，立立面形形状复复杂。（2）立面开开洞或连体建建筑。（3）周围地地形和和环境境较复复杂。35363.2.2总风荷荷载和和局部部风荷荷载（1）总风风荷载载37（2）局部部风荷荷载在迎风风面以以及房房屋侧侧面宽度为为1/6墙面宽宽度的的角隅隅部分分，要验验算外外墙围围护结结构强强度及及连接接强度度，迎迎风面面体型型系数数用1.5，侧面面体型型系数数为-1.5，因此此单位位面积积上的的风荷荷载为为：对于阳台、雨笼、遮阳板等悬挑构件应验算上浮风荷载，当上浮风荷载超过自重时，悬挑构件会出现反弯矩，局部向上体型系数取2.0.3839404142作业题题：框架剪剪力墙墙结构构平面如如图1所示，，高度为为45m，共15层，设地地区基基本风风压为为0.64kN/m2，D类场地地，试试求出出总风风荷载载沿高高度的的分布布及总总风荷荷载在在平面面上的的合力力作用用线。。433.3地震作作用的的计算算（略））443.4荷载效效应组组合3.4.1荷载效效应和和地震震作用用效应应的组组合方方式在高层层建筑筑结构构上，，作用用有竖向荷荷载(包括恒恒荷载载和使使用荷荷载)、风荷载载；在抗抗震设设计时时，还还有水平地地震作作用和和竖向向地震震作用用。在结构构计算算时，，应当当首先先分别别计算上上述各各种荷荷载作作用下下产生生的效效应(内力和和位移移)，然后后将这这些内内力和和位移移分别别按照照建筑筑物的的设计计要求求，进行组组合，得到到构件效效应的的设计计值(内力设设计值值和位位移设设计值值)。453.4.2非抗震震设计计时的的组台台非抗震震设计计时，，荷载载效应应组合合的设设计值值按下下列公公式确确定:46ψQ、ψW——分别为为楼面活活荷载载组合合值系系数和和风荷荷载组组合值值系数数，当永久荷荷载效效应起起控制制作用用时应分别别取0.7和0.0；当可变变荷载载效应应起控控制作作用时时应分别别取1.0和0.6或0.7和1.0。(注：对书库库、档档案库库、储储藏室室、通通风机机房和和电梯梯机房房，楼面面活荷荷载组组合值值系数数取0.7的场合合应取取为0.9。)47各分项项系数数应按按下列列规定定采用用：(1)承载力力计算算时：①永久久荷载载的分分项系系数γG：当其效效应对对结构构不利利时，对由可变变荷载载效应应控制制的组合合应取取1.2，对由永久久荷载载效应应控制制的组组合应取1.35；当其其效应应对结结构有有利时时，应应取1.0；②楼面活活荷载载的分分项系系数γQ：一般般情况况下应应取1.4；③风荷载载的分分项系系数γW—应取1.4。(2)位移计计算时时，各分分项系系数均均应取取1.0。48高层建建筑中活荷荷载所所占的的比例例很小小，而而且一一般不不考虑虑活荷荷载的的不利利分布布，按满满载载计计算算，所所以以常常常常将恒恒荷荷载载和和活活荷荷载载合合并并为为竖竖向向荷荷载载进行行一一次次性性处处理理，，这这时时竖竖向向荷荷载载效效应应的的分分项项系系数数人人可可取取为为1.25。内力力则则应应考考虑虑表3.14中的的各各个个组组合合，，分分别别进进行行配配筋筋计计算算，，取最最大大配配筋筋值值为为截截面面设设计计的的结结果果。非抗抗震震设设计计时时，分分别别计计算算出出竖竖向向荷荷载载、、风风荷荷载载所所产产生生的的位位移移后后，，总位位移移可可直直接接相相加加(分项项系系数数为为1.0)；49503.4.3抗震震设设计计时时的的组组合合抗震震设设计计时时，，考考虑虑荷荷载载效效应应和和地地震震作作用用效效应应组组合合的的设设计计值值按按下下式式确确定定S--荷载载效效应应和和地地震震作作用用效效应应组组合合的的设设计计值值SGE—重力力荷荷载载代代表表值值的效效应应；；SEhk一水平平地地震震作作用用标标准准值值的效效应应SEvk一竖向向地地震震作作用用标标准准值值的效效应应51γG一重重力力荷荷载载分分项项系系数数；；γw一风风荷荷载载分分项项系系数数；；γEh—水平平地地震震作作用用分分项项系系数数；；γEv—竖向向地地震震作作用用分分项项系系数数；；ψW—风荷荷载载的的组组合合系系数数，，应应取取0.2：各分分项项系系数数应应按按下下列列规规定定采采用用：：(1)承载载力力计计算算时时，，分分项项系系数数应应按按表表3.15采用用。。(2)位移移计计算算时，，各分分项项系系数数均均应应取取1.0。5253543.5结构构简简化化计计算算原原则则3.5.1弹性性工工作作状状态态在抗抗震震设设计计时时，，结结构构计计算算是是对对多遇遇的的小小震震进行行的的，，此此时时结结构构处处于于不不裂裂的的弹弹性性阶阶段段。。但对对于于某某些些构构件件，，由由于于按按弹弹性性计计算算所所得得的的内内力力过过大大，，出出现现截截面面设设计计困困难难，，配配筋筋不不合合理理的的情情况况，，例例如如，，连梁可可考虑虑刚度度折减减系数数。“大震震不倒倒”通通过构造要要求予以保保证，，内力力计算算已无无意义义。553.5.2高层建建筑结结构应应