高层建筑结构设计-部分1共计417

高层建筑结构设计史庆轩高层建筑结构设计1、学习本门课程的重要性1)一门主要专业课之一；2〕与先修课程密切联系；3〕与毕业设计和毕业后从事专业工作密切相关；4〕培养实践能力和创新精神。2、本门课程的主要内容1〕绪论；2〕结构体系和结构布置；3〕荷载和设计方法；4〕剪力墙结构分析与设计；5〕框-剪结构分析与设计；6〕筒体结构分析与设计;7)计算机分析方法和程序。3、学习本门课程中可能出现的几个矛盾？1〕课时少与课程内容较多〔抓住内容主线、重点突出〕2〕推导多、公式多〔掌握思路、理解推导原理〕4、教学方法和手段1〕传统教学与多媒体教学相结合；主要内容：

主要内容1.1概述1.2高层建筑结构的设计特点1.3高层建筑结构的类型1.4高层建筑的开展概况1.1概述问题：高层建筑的定义？通常以建筑的高度和层数两个指标来判定，但世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。1〕国外：〔1〕美国规定：高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑；〔2〕英国规定：高度为24.3m以上的建筑为高层建筑；〔3〕日本规定：8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。2〕我国：〔1〕?高层民用建筑设计标准?GB50045-95和?高层民用建筑设计防火标准?GBJ50045-2002和规定：≥10层的居住建筑〔包括首层设置商业效劳网点的住宅〕或≥24m的公共建筑。〔2〕?高层建筑混凝土结构技术规程?〔JGJ3-2002〕规定：≥10层或≥28m；〔本课程内容的依据〕1.1概述1.1概述3〕国际上1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类：第一类为9～16层〔最高50米〕第二类为17～25层〔最高75米)第三类为26～40层〔最高100米〕第四类为40层以上(高于100米〕注：高层建筑的高度般是指从室外地面至檐口或主要屋面的距离，不包括局部突出屋面的楼电梯间、水箱间、构架等高度。4〕超高层建筑最初来源于日本，1995年出现英文词条Super-tallbuilding；没有明确的分界线和规定，一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑；通常将高度超过100m或层数在30层以上的高层建筑称为超高层建筑。本节小结：1〕多少层数或多少高度以上的建筑为高层建筑，全世界至今没有一个统一的划分标准，不同的国家、不同的年代，其规定也不一样2〕高层建筑的规定与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设备、消防装置等许多因素有关。3〕超高层建筑也没有统一划分标准，一般一般泛指某个国家和地区内较高的高层建筑。1.1概述1.2高层建筑结构的设计特点问题：与多层建筑相比有哪些的设计特点？1、水平荷载成为设计的决定性因素1〕竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比；2〕水平荷载产生的倾覆力矩以及轴力与高度的二次方成正比。1.2高层建筑结构的设计特点1.2高层建筑结构的设计特点2、侧移成为设计的控制指标1〕结构顶点的侧移ut与结构高度H的四次方成正比；2〕结构的侧移与结构的使用功能和平安有着密切的关系；过大侧移会使人产生不平安感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。3〕必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。1.2高层建筑结构的设计特点3、轴向变形的影响在设计中不容无视1〕竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响；Houston75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。1.2高层建筑结构的设计特点3〕水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响水平荷载作用下，使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。表中为某剪力墙的计算结果。

由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。1.2高层建筑结构的设计特点4、延性成为结构设计的重要指标1〕延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能。2〕延性系数μ：用来衡量延性的大小。3〕结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散〞能力的大小，即决于结构延性的大小。4〕为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。1.2高层建筑结构的设计特点5、结构材料用量显著增加1〕对于高层建筑结构，随高度增大，材料用量增大较多。2〕特别是水平荷载对材料用量影响较大。3〕结构方案对材料用量影响很大，水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。如筒体结构可使结构用钢量大幅度减小，高381m的帝国大厦，采用平面框架结构体系，用钢量为206kg/m2，采用筒体结构,高344m的约翰.汉考克大厦用钢量仅为146kg/m2，高443m的西尔斯大厦用钢量仅为161kg/m2。本节小结1〕高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要的影响，但水平荷载已成为结构设计的控制因素。水平荷载产生的内力与高度的二次方成正比，侧移与高度的四次方成正比。2〕对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的轴力均很大，不容忽略。3〕为了保证高层建筑的抗震性能，结构应具有较大的延性。4〕高层建筑的材料用量随高度增加而加大，可通过优化设计减小材料用量。1.2高层建筑结构的设计特点1.3高层建筑结构的类型问题：按使用的材料，高层建筑结构的类型？1、砌体结构

优点：取材容易、施工简便、造价低廉；缺点：脆性材料，其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差；配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。公元524年的河南嵩岳寺塔(15层简筒结构，高50m)公元704年的西安大雁塔(7层砖木结构，总高64m)

公元1055年的河北定县料敌塔(11层筒体结构，高82m)

按使用的材料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。1.3高层建筑结构的类型1.3高层建筑结构的类型2、混凝土结构优点：取材容易、良好耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好；缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复杂、建造周期较长且受季节的影响；应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用混凝土结构，今后仍将是高层建筑开展的主流。最早混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑为香港中环广场达78层374m、其次是平壤柳京饭店达105层300m平壤市的柳京饭店1.3高层建筑结构的类型3、钢结构优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好；缺点：用钢量大、造价高、防火性能差、刚度差；应用情况：采用钢结构的高层建筑不断的增多；美国、日本等从钢结构起步建造高层建筑的国家已转向开展混凝土结构。目前世界上最高的钢结构建筑为美国芝加哥西尔斯大厦，110层、高443m。芝加哥西尔斯大厦(SearsTower)，110层，高443m，钢结构1.3高层建筑结构的类型1.3高层建筑结构的类型定义：钢-混凝土组合结构、钢-混凝土混合结构〔1〕组合结构：将钢骨放在构件内部，外部，采用外包或内填混凝土，称为钢骨混凝土或钢管混凝土。〔形成组合构件〕〔2〕混合结构：指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土组合构件一起组成的空间结构。〔形成混合结构〕4、钢-混凝土组合结构或混合结构不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好等特点，同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、造价低的优点。近年来，这种结构形式逐渐增多，而且开展前景非常好。RC核心筒+外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高420m，7度抗震设防上海金茂大厦办公层平面客房平面第88层平面剖面1.3高层建筑结构的类型上海环球金融中心RC核心筒+外伸桁架和巨型〔型钢〕柱(三重结构体系)，101层，高492m，7度抗震设防核芯筒底部剪力墙1.3高层建筑结构的类型台北101金融大楼高508米，超过美国芝加哥的西尔斯大楼，马来西亚双塔等大楼，成为新的全球第一高楼。

采用方钢管混凝土柱，混凝土核心筒混合结构。1.3高层建筑结构的类型大楼历时5年多，耗资600亿币。总面积7万多平方米，共容纳了160多家商店。(包括地下5层、其中B2到B5为地下停车场、地上101层，其中有78层是办公大楼，裙楼局部那么是购物中心。1.3高层建筑结构的类型1998年在马来西亚吉隆坡建成的彼得罗纳斯大厦〔PetronasTower〕，88层，高452m，为当时世界最高的建筑。本节小结：1〕高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土相应的结构构件〔以材料分类〕可分为：钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件〔包括钢骨混凝土构件和钢管混凝土构件〕。相应的结构分类〔以材料分类〕：钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构〔两种或两种以上材料的构件组成的结构，如钢构件+钢筋混凝土构件等〕2〕钢结构具有强度高，自重轻〔有利于根底〕，延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业。但价格高，防火材料〔增加造价〕，侧向刚度小。1.3高层建筑结构的类型3〕钢筋混凝土是应用最广的建筑材料，绝大局部高层建筑为钢筋混凝土结构。具有价格低〔地方材料〕，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大，占用空间大，自重大，不利于根底、抗震，延性不如钢结构。高强混凝土是近40年来建筑材料最重要的创造创造。高强可减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高耐久性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝土变形能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。4〕组合结构是以钢骨为骨架，外包钢筋混凝土，钢骨、混凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。1.3高层建筑结构的类型1.4高层建筑的开展概况高层建筑是近代经济开展和科学技术进步的产物，至今已有100余年的历史，是城市现代化的象征。尽管历史较短，但其开展速度很快。近30年来，世界各地兴建的高层建筑，其规模之大，数量之多，技术之先进，形式之多样，外观之新颖，无一不让人惊叹称奇。国外开展概况：1〕19世纪中期至19世纪末为高层建筑的形成期。1851年创造了电梯系统，使人们建造更高的建筑成为可能。高层建筑从最初采用铸铁框架到钢框架，建筑物的高度越过了100m大关，1898年纽约建造了ParkRow大厦〔30层118m〕。1.3高层建筑的开展概况2〕20世纪末至20世纪50年代初为高层建筑的开展期。在结构理论方面突破了纯框架抗侧力体系，提出在框架结构中设置竖向支撑或剪力墙，来增加高层建筑的侧向刚度。这一时期，混凝土作为建筑材料开始进入高层建筑领域。但由于仅采用平面结构〔框架结构〕设计理论，且材料强度较低，开展受到限制，仅建造于非地震区。这一时期的典型建筑：1905年建造了50层的MetropLitann大楼；1907年在纽约建造了辛尔大楼，47层，高187m，为第一幢超过金字塔高度的高层建筑；1913年纽约又建造了60层、高242m的乌尔瓦斯〔Woolworth〕大楼；1923年建造了高319m的Charysler大厦；1931年，建造了著名的帝国大厦，102层、高381m，它保持世界最高建筑达41年之久，现今仍为世界上的10幢最高建筑之一。1902年在美国的辛辛那提市建造了16层、高64m的英格尔斯〔Ingalls〕大楼，为世界第一幢钢筋混凝土高层建筑。1.4高层建筑的开展概况3〕20世纪50年代初至目前为高层建筑的繁荣期。钢筋混凝土高层建筑得到了空前的开展；焊接和高强螺栓在钢结构制造中的推广和进一步应用；60年代首次提出了筒体结构设计概念等。同时，轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技术及施工机械等方面都取得了很大进步，计算机在设计中的应用使得高层建筑飞速开展。20世纪60年代末至70年代，美国高层建筑开展到顶峰，成为世界高层建筑的中心。20世纪80年代至目前，我国及东南亚地区的高层建筑得到空前开展，成为高层建筑的中心。这一时期，高层建筑在世界各地都得到不同程度的开展。

1.4高层建筑的开展概况这一时期的典型建筑：1968年建造的芝加哥约翰.汉考克中心〔JohnHancockCenter〕，100层高344m，采用对角支撑桁架型筒体结构体系；1973年建造的纽约世界贸易中心〔WorldTradeCenter〕双塔楼，北楼高417m，南楼高415m，均110层，采用钢结构框筒结构，该工程首次进行了模型风洞试验，首次采用了压型钢板组合楼板，首次在楼梯井道采用了轻质防火隔板，首次采用粘弹性阻尼器进行风振效应控制等，并对以后高层建筑结构的设计和建造具有重要的参考价值。2001年9月11日世界贸易中心突遭恐怖分子消灭性袭击，因高温下钢结构失效，造成两座大楼先后竖向逐层座塌，对全世界高层建筑的开展产生了很大的影响。1.4高层建筑的开展概况1974年建造的芝加哥西尔斯大厦〔SearsTower〕，110层，高443m，采用钢结构成束框架筒体结构，曾保持世界最高建筑达20多年。日本于1964年废除了建筑高度不得超过31m的限制，于1968年首次建成了36层，高147m的霞关大厦，1978年在东京建造了60层、高226m的阳光大厦等。90年代以后，由于亚洲经济的崛起，西太平洋沿岸的日本、朝鲜、韩国、中国大陆、香港、台湾、新加坡和马来西亚等国家和地区，陆续建造了高度超过200m、300m、400m的高层建筑，成为继美国之后新的高层建筑中心。目前，世界各地还有一些高层建筑正在酝酿中，相信不久还有可能出现更高的高层建筑。1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况国家石油双子星座大厦

位于马来西亚吉隆坡，混合结构，451.9米。1.4高层建筑的开展概况西尔斯大厦位于芝加哥，钢结构，1974年建成,高443米，是目前美国最高建筑物，由SOM建筑设计事务所设计，大厦的造型有如9个上下不一的方形空心筒子集束在一起。1.4高层建筑的开展概况金茂大厦

位于上海，混合结构，共88层，建筑高度420.5米大厦由著名的美国芝加哥SOM设计事务所设计，是目前中国大陆最高的大楼。1.4高层建筑的开展概况截面从1.5*4.9~1*3.5m结构体系是一个用外伸桁架与外侧8个巨型组合柱连接的混凝土核心筒。1.4高层建筑的开展概况纽约世界贸易中心大楼

位于纽约曼哈顿闹市区的南部，钢结构，110层，高约415米，是美国纽约市最高、楼层最多的摩天大楼。1.4高层建筑的开展概况

位于纽约，钢结构，目前它是美国第二高的建筑，帝国大厦原本共381米，20世纪50年代安装的天线使它的高度上升至443.5米。

帝国大厦

1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况

位于芝加哥，是美国第三高度，1969年建成，100层，343.51米，几何形状为上小下大的截锥体。结构型式为钢斜撑周边桁筒体系，在每个建筑立面形成巨大的X形斜向支撑。是世界最早的巨型钢桁架结构。汉考克大厦中环广场大厦

位于香港，混凝土结构，374米。1.4高层建筑的开展概况中银大厦

位于香港，混合结构，369米。1.4高层建筑的开展概况位于中国台北，混合结构，高508米，超过美国芝加哥的西尔斯大楼，马来西亚双塔等大楼，成为新的全球第一高楼。

该楼有世界最大且最重的“风阻尼器〞，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。还拿下了“世界高楼〞四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物〞(508米)、“最高使用楼层〞(438米)和“最高屋顶高度〞(448米)。“世界最高天线高度〞仍为芝加哥西尔斯大厦。国际金融中心大厦1.4高层建筑的开展概况广州新地标—广州西塔广州西塔即将开工60亿打造内地第一高(2007-1-24)将新闻正文字号变大西塔位于广州新城市中轴线上，是广州的新地标，总投资约60亿元人民币，计划2009年10月28日竣工。建成后的西塔和将来的东塔对峙，并与世界第一高塔广州新电视塔隔江相望。西塔总建筑面积约44.8万平方米，集办公、酒店、休闲娱乐为一体。西塔楼高103层，结构高度为432米，将成为中国大陆第一高楼。主塔楼是筒中筒结构体系。1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况阿联酋BurjAl-Arab酒店，又称又称阿拉伯塔

—世界上唯一的建筑高度最高的七星级酒店，共有56层，321米高，由英国设计师设计。

1.4高层建筑的开展概况阿联酋迪拜塔该塔目前高555米〔超过了高度为553米的加拿大多伦多电视塔〕。为防止竞争者超越，从2004年开始建造迪拜塔起就一直对其高度和层数保密。迪拜塔由美国建筑师阿德里安·史密斯设计，韩国三星公司承建，预计2021年底竣工。迪拜塔37层以下是一家酒店，45层至108层那么作为公寓。第123层将是一个观景台，站在上面可俯瞰整个迪拜市。1.4高层建筑的开展概况我国高层建筑开展概况(1)我国古代高层建筑的开展公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15层筒结构，高50m)公元704年在西安建造了大雁塔(7层砖木结构，总高64m)公元1055年在河北定县建造了料敌塔(11层筒体结构，高82m)公元1056年山西建造了应县木塔(9层，高67m)，堪称世界木结构的奇迹1.4高层建筑的开展概况(2)我国近代高层建筑的开展〔四个阶段〕第一阶段从新中国成立到60年代末为初步开展阶段，大多为20层以下的RC框架结构1959年建成的北京民族饭店(12层，高47.4m)1964年建成了北京民航大楼(15层，高60.8m)1966年建成了广州人民大厦(18层，高63m)1.4高层建筑的开展概况民族饭店

1.4高层建筑的开展概况第二阶段为70年代为开展阶段，建造了一些20—30层的高层建筑，主要用于住宅、旅馆、办公楼1974年建成的北京饭店新楼(20层，高87.4m，是当时北京最高的建筑)1976年建成的广州白云宾馆(33层、高114.05m)上海漕溪路20幢1216层剪力墙住宅楼；北京前门40幢916层大模板施工的剪力墙住宅楼1.4高层建筑的开展概况北京饭店新楼1.4高层建筑的开展概况360040008000800066000300036000300066000800080004000360070000785078502300广州白云宾馆1.4高层建筑的开展概况第三阶段为80年代为高层建筑开展的繁荣期，层数和高度不断突破，功能和造型越来越复杂，分布地区越来越广泛，结构体系趋于多样化。仅19801983年所建的高层建筑就相当于1949年以来30多年中所建高层建筑的总和。1.4高层建筑的开展概况深圳开展中心大厦，(43层，高165.3m，加上天线的高度共185.3m)，是我国第一座大型高层钢结构建筑。1.4高层建筑的开展概况广州国际大厦(63层，高200m)1.4高层建筑的开展概况北京京广中心大厦

(57层，高208m)1.4高层建筑的开展概况第四阶段从90年代开始〔1〕高层建筑兴建速度加快1990—1994年间，每年建成10层以上建筑在1000万平方米以上，占全国已建成的高层建筑的40%〔2〕超高层建筑的开展高层建筑的开展及层数和高度增长更快，建成了多座200米以上的高层建筑1.4高层建筑的开展概况上海明天广场：60层，238m，最高的框架—剪力墙结构，98年建成。1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况我国高层建筑开展概况50年代

北京十大建筑

1．人民大会堂2．中国历史革命博物馆3．军事博物馆4．民族文化宫(民族饭店)5．钓鱼台国宾馆6．中国美术馆7．华侨大厦(已撤除，重建)8．北京火车站9．全国农业展览馆10．北京工人体育场和工人体育馆

人民大会堂

1.4高层建筑的开展概况中国人民革命军事博物馆

1.4高层建筑的开展概况中国革命历史博物馆

1.4高层建筑的开展概况全国农业展览馆

1.4高层建筑的开展概况北京火车站

1.4高层建筑的开展概况工人体育场

1.4高层建筑的开展概况华侨大厦

1.4高层建筑的开展概况民族饭店

1.4高层建筑的开展概况钓鱼台国宾馆

1.4高层建筑的开展概况80年代

北京十大建筑

1.4高层建筑的开展概况

北京国际饭店

中国国际展览中心

人民抗日战争纪念馆

北京图书馆1.4高层建筑的开展概况北京长城饭店中中央彩色电视中心中国剧院

首都机场候机楼1.4高层建筑的开展概况地铁

大观园1.4高层建筑的开展概况90年代

北京十大建筑

1.4高层建筑的开展概况国家奥林匹克体育中心和亚运村1.4高层建筑的开展概况中央播送电视台1.4高层建筑的开展概况北京国际金融大厦1.4高层建筑的开展概况北京恒基中心1.4高层建筑的开展概况

北京植物园展览温室1.4高层建筑的开展概况

首都图书馆新馆1.4高层建筑的开展概况

首都新东安市场1.4高层建筑的开展概况外语教学与研究出版社办公楼1.4高层建筑的开展概况

北京新世界中心1.4高层建筑的开展概况

清华大学图书馆新馆1.4高层建筑的开展概况2000年以后北京建筑1.4高层建筑的开展概况CBD核心区北京财富中心

1.4高层建筑的开展概况央视新台址央视新台址建设工程位于北京朝阳区东三环中路、北京商务中心区的核心地段，占地面积18.7万平方米，总建筑面积55万平方米,230m。央视新台址建设工程总投资约50亿元人民币，2003年10月开工建设，2021年正式运行。1.4高层建筑的开展概况国家大剧院1.4高层建筑的开展概况北京奥运场馆1.4高层建筑的开展概况北京奥运场馆国家游泳中心1.4高层建筑的开展概况国家游泳中心和国家体育场结构方案1.4高层建筑的开展概况1.4高层建筑的开展概况思考题〔1〕我国对高层建筑结构是如何定义的？〔2〕高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？〔3〕从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？〔4〕国内外高层建筑的开展各划分为哪几个阶段？第2章结构体系与结构布置高层建筑结构设计

标题主要内容：

主要内容2.1结构体系2.2结构总体布置2.3高层建筑的楼盖结构及根底2.1结构体系问题：高层建筑主要有几种结构体系

？

高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、框剪、筒体等，由它们可以组成多种结构体系。框架结构剪力墙结构筒体结构带加强层的高层建筑结构

框架-核心筒结构

框架-剪力墙结构

2.1结构体系2.1.1框架结构体系

1、定义：房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。横向主梁柱纵向连系梁2.1结构体系

注：由Ｌ形、Ｔ形、Ｚ形或十字形截面柱构成的异形柱框架结构，截面各肢的肢高肢后比不大于4。2.1结构体系2.1结构体系2.1结构体系2、分类：按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预制的方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制的方案。

2.1结构体系3、受力变形特点：框架结构的侧移一般由两局部组成：1〕水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us；2〕由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形〔一侧柱拉伸，另一侧柱压缩〕形成框架结构的整体弯曲变形Ub；3〕当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。2.1结构体系4、优缺点：1〕优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间〔特别适用于商场、餐厅等〕也可按需要隔成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。2〕缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，那么水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。〔以15~20层以下为宜〕2.1结构体系2.1.2剪力墙结构体系

1、定义：房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。

剪力墙结构平面图2.1结构体系2.1结构体系2、受力变形特点：在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱；在水平荷载作用下，剪力墙那么是下端固定、上端自由的悬臂柱。注：1〕剪力墙结构属于刚性结构，对于高宽比较大的剪力墙，侧向变形呈弯曲型。2〕剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。

3、优缺点：1〕优点：剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小；房间墙面及天花板平整，层高较小，特别适用于住宅、宾馆等建筑。〔结构高度：几十米~100多米〕2〕缺点：结构自重较大；建筑平面布置局限性大，较难获得大的建筑空间〔一般剪力墙间距3~8m〕。2.1结构体系4、框支剪力墙结构：1〕框支剪力墙结构将剪力墙结构房屋的底层或底部几层做成框架，这种结构亦称为带转换层高层建筑结构。2〕破坏特点：带转换层高层建筑结构在其转换层上、下层间侧向刚度发生突变，形成柔性底层或底部，在地震作用下易遭破坏甚至倒塌。3〕布置原那么：在底部大空间剪力墙结构中，一般应把落地剪力墙布置在两端或中部，并将纵、横向墙围成筒体；另外，还应采取增大墙体厚度、提高混凝土强度等措施加大落地墙体的侧向刚度，使上、下部侧向刚度差异尽量小。〔上部可采用短肢剪力墙〕2.1结构体系5、短肢剪力墙结构：这种结构体系一般是在电梯、楼梯部位布置剪力墙形成筒体，其他部位那么根据需要，在纵横墙交接处设置截面高度为２ｍ左右的Ｔ、十、Ｌ形截面短肢剪力墙，墙肢之间在楼面处用梁连接，并用轻质材料填充，形成使用功能及受力均较合理的短肢剪力墙结构体系。〔在小高层中应用很广〕2.1结构体系2.1.3框架-剪力墙结构体系

1、定义：为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。

剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙2.1结构体系2、受力变形特点：框架-剪力墙结构体系以框架为主，并布置一定数量的剪力墙，通过水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担大局部水平荷载，框架只承担较小的一局部。注：在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型，层间侧移自上而下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是弯曲型，其层间侧移自上而下逐层减小。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介于剪切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。2.1结构体系3、优点：兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于10～20层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。4、框架-剪力墙结构中剪力墙的数量和布置：1〕剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。2〕剪力墙的布置：不宜过长；不宜少于3道，最好作成筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯穿全高，上下刚度连贯而均匀。2.1结构体系2.1.4筒体结构体系

1、定义：是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系筒体结构平面图2.1结构体系2、分类：实腹筒、框筒和桁架筒。1〕实腹筒：钢筋混凝土剪力墙围成的筒体。2〕框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。3〕桁架筒：将筒体的四壁做成桁架，就形成桁架筒。2.1结构体系2.1结构体系2.1结构体系3、受力变形特点：筒体最主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下，筒体可视为下端固定、顶端自由的悬臂构件。注：1〕空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。2〕剪力滞后现象：对于框筒结构，在翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上述现象称为剪力滞后。

2.1结构体系实际应力分布翼缘框架腹板框架腹板框架翼缘框架荷载作用方向材料力学解答实际应力分布材料力学解答角柱处应力较大中部应力较小2.1结构体系3〕产生剪力滞后现象的原因：框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，从而使柱之间的轴力传递减弱。4〕框筒中剪力滞后现象愈严重，参与受力的翼缘框架柱愈少，空间受力性能愈弱。5〕如何减少剪力滞后：〔1〕要求设计密柱深梁；〔2〕建筑平面应接近方形；〔3〕结构高宽比宜大于3，高度不小于60m；〔4〕楼板的整体性好。4、优缺点：筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，并具有很好的抗扭刚度。2.1结构体系5、应用：1〕筒中筒结构一般用实腹筒做内筒，框筒或桁架筒做外筒。内筒可集中布置电梯、楼梯、竖向管道等。框筒的侧向变形以剪切变形为主，内筒一般以弯曲变形为主，二者通过楼板联系，共同抵抗水平荷载，其协同工作原理与框架-剪力墙结构类似。2.1结构体系2〕框筒结构框筒也可作为抗侧力结构单独使用。为了减小楼板和梁的跨度，在框筒中部可设置一些柱子。这些柱子仅用来承受竖向荷载，不考虑其承受水平荷载。2.1结构体系3〕多筒结构－成束筒成束筒是由假设干单筒集成一体成束状，形成空间刚度极大的抗侧力结构。自下而上逐渐减少筒体数量的处理手法，使高层建筑结构更加经济合理。但这些逐渐减少的筒体结构，应对称于建筑物的平面中心。2.1结构体系2.1结构体系4〕巨型框架利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连，筒体和巨型梁即构成巨型框架。巨型框架具有很大的承载能力和侧向刚度。由于它可以看作是由两级框架组成，第一级为巨型框架，是承载的主体；第二级是位于巨型框架单元内的辅助框架〔只承受竖向荷载〕，也起承载作用。因此，这种结构是具有两道抗震防线的抗震结构，具有良好的抗震性能。小框架巨型梁巨型柱2.1结构体系

上海证券交易所2.1结构体系2.1.5框架-核心筒结构体系1、定义：由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。2、受力变形特点：筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。结构兼有框架结构与筒体结构两者的优，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架-剪力墙结构类似。2.1结构体系3、与筒中筒结构的区别：1〕筒中筒结构具有良好的空间性能；框架-核心筒结构按平面结构进行分析。2〕框架一核心筒结构的抗侧刚度远小于筒中筒结构。3〕筒中筒结构中抵抗剪力以实腹筒为主，抵抗倾覆力矩那么以外框筒为主；框架一核心筒结构中实腹筒成为主要抗侧力局部。注：1〕对由密柱深梁形成的框筒结构，由于空间作用，在水平荷载作用下其翼缘框架柱承受很大的轴力；2〕当柱距加大，裙梁的跨高比加大时，剪力滞后加重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，即对柱距较大的“稀柱筒体〞，翼缘框架柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。3〕当柱距增大到与普通框架相似时，除角柱外，其它柱的轴力将很小，由量变到质变，通常就可忽略沿翼缘框架传递轴力的作用，按平面结构进行分析。2.1结构体系2.1.6带加强层的高层建筑结构体系

1、定义：可沿框架—核心筒结构房屋的高度方向，每隔20层左右，于设备层或结构转换层处，由核心筒伸出纵、横向伸臂与结构的外围框架柱相连，并沿外围框架设置一层楼高的带状水平梁或桁架。2.1结构体系2、受力变形特点：与框架-核心筒结构相比，伸臂-核心筒结构具有更大的侧向刚度和水平承载力，从而适用于更多层数的高层建筑。1〕外柱参与承担倾覆力矩引起的拉力和压力，故增大了整个结构抗力偶矩的等效力臂Ｌ；2〕设置加强层相当于在结构上施加了反力矩，它局部地抵消了水平荷载在筒体各截面所产生的力矩。2.1结构体系2.1.7各种结构体系的最大适用高度和适用的最大高宽比1、最大适用高度〔参考课本〕Ａ级高度的钢筋混凝土高层建筑是指符合表2.1.1高度限值的建筑，也是目前数量最多，应用最广泛的建筑；Ｂ级高度的高层建筑是指较高的〔其高度超过表2.1.1规定的高度〕、设计上有严格要求高层建筑，其最大适用高度应符合表2.1.2的规定。2.1结构体系2.1结构体系2、适用的最大高宽比〔参考课本〕房屋的高宽比愈大，水平荷载作用下的侧移愈大，抗倾覆作用的能力愈小。因此，应控制房屋的高宽比，防止设计高宽比很大的建筑物。注：按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，计算高宽比时房屋的高度和宽度可按裙房以上局部考虑。2.2结构总体布置2.2.1结构平面布置〔参考课本〕1、根本要求高层建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀对称，减少扭转的影响。1)在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规那么，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规那么的平面布置。高层建筑结构总体布置包括：结构平面布置和结构竖向布置问题：高层建筑结构总体布置有何要求？（了解）2.2结构总体布置2〕高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。对抗风有利的平面形状是简单、规那么的凸平面。例如：圆形、正多边形、椭圆形、鼓形等平面。对抗风不利的平面是有较多凹、凸的复杂平面形状，如Ｖ形，Ｙ形、Ｈ形、弧形等平面。对抗风有利的平面形状2.2结构总体布置3〕抗震设计的Ａ级高度钢筋混凝土高层建筑，其平面布置宜简单、规那么、对称，减少偏心；平面长度L不宜过长，突出局部长度l不宜过大；不采用角部重叠或细腰形平面图形。2.2结构总体布置4)抗震设计的Ｂ级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，其平面布置应简单、规那么，减少偏心。注：Ｂ级高度钢筋混凝土高层建筑和混合结构高层建筑的最大适用高度较高，复杂高层建筑的竖向布置已不规那么，这些结构的地震反响较大，故对其平面布置的规那么性应要求更严一些。5)结构平面布置应减少扭转的影响。平面不规那么、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭刚度太弱的结构，其震害严重。注：对结构的扭转效应从以下两个方面加以限制：〔1〕限制结构平面布置的不规那么性，防止质心与刚心存在过大的偏心。〔2〕结构的抗扭刚度不能太弱。2、对楼板开洞的限制〔略〕2.2结构总体布置3、变形缝的设置1〕缝的分类：沉降缝、伸缩缝和防震缝。2〕设缝的优缺点：优点：用缝将复杂建筑分为规那么的局部，或减小温度应力。缺点：影响建筑使用功能；立面处理不便；根底防水不易处理等。３〕趋势：目前趋势是防止设缝，或尽可能少设缝。2.2结构总体布置3〕沉降缝〔1〕设缝：高层建筑的主体结构周围常设置裙房，它们与主体结构的重量相差悬殊，会产生相当大的沉降差。这时可用沉降缝将二者分成独立的结构单元，使各局部自由沉降。〔2〕不设缝：需采取以下措施：A、采用桩基，桩支承在基岩上；或采取减少沉降的有效措施并经计算，沉降差在允许范围内。B、楼与裙房采用不同的根底形式。C、先施工主楼，后施工裙房，使两者最终沉降量一致。D、将裙房坐在悬挑根底上。2.2结构总体布置4〕伸缩缝由温度变化引起的结构内力称为温度应力，使房屋产生裂缝，影响正常使用，底部数层和顶部数层较为明显。伸缩缝可减少温度应力。?高层规程?规定了伸缩缝的最大间距增大伸缩缝间距的措施，〔1〕增加顶层、底层、山墙等部位的配筋;〔2〕采用有效隔热措施

;〔3〕使用混凝土添加剂等减少收缩;〔4〕施工中预留后浇带；〔5〕上部改变结构形式或局部(顶部〕设伸缩缝;〔６〕增大楼板配筋或采用预应力楼板等。注：〔1〕施工后浇带的作用在于减小混凝土的收缩应力，提高建筑物对温度应力的耐受能力，并不直接减少温度应力。〔2〕后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部墙、梁和楼板分开；在后浇带处，板、墙钢筋应采用搭接接头〔图〕，梁主筋可不断开；后浇带应从结构受力较小的部位曲折通过，不宜在同一平面内通过；一般情况下，后浇带可设在框架梁和楼板的1/3跨处，设在剪力墙洞口上方连梁跨中或内外墙连接处。5〕防震缝〔1〕设缝的优点：地震作用下，复杂高层结构会产生扭转及复杂的振动形式，并在房屋的连接薄弱部位造成损坏，宜通过设缝将复杂建筑分为规那么建筑。〔2〕设缝的缺点：地震作用时，防震缝两侧的房屋很容易发生碰幢而造成震害。〔３〕防震缝宽度为防止缝两侧建筑的碰撞，缝必须留有足够的宽度。防震缝最小宽度为：框架结构：≤15ｍ时，取70mm；＞15ｍ时，每增加2~5m，加宽20mm；2.2结构总体布置框架-剪力墙结构：取上述规定的70%,但不小于70mm。剪力墙结构：取框架结构的50%，但不小于70mm。缝两侧结构体系不同时，缝宽按不利的结构类型确定。〔4〕抗震设防的建筑，其伸缩缝，沉降缝宽度均应符合防震缝宽度的要求。〔5〕在相邻的高、低结构之间设置防震缝时，不应采取牛腿托梁的做法设置防震缝。2.2结构总体布置2.2结构总体布置问题：三缝的主要区别？什么情况下设置？不设缝时应采取什么措施？沉降缝伸缩缝防震缝防止地震时结构间的相互碰撞注：必要时可以三缝合一。防止主体与裙房过大的沉降差减小结构温度应力2.2结构总体布置2.2.2结构竖向布置高层建筑结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、连续,不应突变。竖向布置应符合以下要求：1〕竖向宜规那么、均匀，防止有过大的外挑和内收；侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化；不应采用竖向布置严重不规那么的结构。2.2结构总体布置2〕抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。注：楼层的侧向刚度可取该楼层剪力与该楼层层间侧移的比值。2.2结构总体布置3〕为防止结构出现薄弱层，A级高度高层建筑楼层层间的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑楼层层间的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的75%。4〕抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯穿。2.2结构总体布置5〕当结构上部楼层相对于下部楼层有收进、或外挑时，应满足：〔1〕当上部楼层有收进，且H1/H之比大于0.2时，B1宜小于B的0.75倍；〔2〕当上部楼层有外挑时，B不宜小于上部楼层水平尺寸B1的0.9倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。2.2结构总体布置6〕结构顶层取消局部墙、柱形成空旷房间时，其楼层侧向刚度和承载力与其下部楼层相差较多，形成刚度和承载力突变，此时应进行详细的计算分析，并采取有效的构造措施。如用弹性动力时程分析进行补充计算、沿柱子全长加密箍筋、大跨度屋面构件要考虑竖向地震作用效应等。7〕高层建筑设置地下室，可利用土体的侧压力防止水平力作用下结构的滑移、倾覆，减轻地震作用对上部结构的影响；还可降低地基的附加压力，提高地基的承载能力。震害经验也说明，有地下室的高层建筑，其震害明显减轻。因此，高层建筑宜设地下室，而且同一结构单元应全部设置地下室，不宜采用局部地下室，地下室应有相同的埋深。2.3高层建筑的楼盖结构及根底2.3.1楼盖结构选型

1、分类：现浇楼盖、装配式楼盖

2、选型2.3高层建筑的楼盖结构及根底2.3高层建筑的楼盖结构及根底2.3.2楼盖构造要求(略)2.3.3根底形式及埋置深度高层建筑根底占的工程量大、造价高、消耗的材料多，对建筑物施工工期也影响很大。一般9一16层民用高层住宅的工期占总工期的1／3左右，造价也占总造价的l／3左右。因此，根底设计对高层建筑的经济技术指标有较大的影响。根底设计应满足要求：1〕沉降：根底的总沉降量和差异沉降量满足标准规定的允许值；2〕承载力：满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；3〕防水：地下结构满足建筑防水的要求；4〕影响：尽可能防止或减轻对毗邻房屋或市政设施的影响；5〕经济：应考虑综合经济效益，不仅考虑根底本身的用料和造价，还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因素。2.3高层建筑的楼盖结构及根底1、根底形式高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的根底形式。根底的选型应根据上部结构情况、工程地质、施工条件等因素综合考虑确定。1〕单独柱基适用于层数不多，地基土质较好的框架结构。2〕一般宜采用整体性好和刚度大的筏形根底、交叉梁根底、箱形根底。3〕当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁根底。4〕当表层土质较差时，为了利用较深的坚实土层，减少沉降量，提高根底嵌固程度，可以采用桩基，成为桩筏根底或桩箱根底。。2.3高层建筑的楼盖结构及根底2、根底埋置深度1〕埋置深度可从室外地坪算至根底底面。2〕在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。(1)当采用天然地基或复合地基时，埋置深度可取房屋高度的1/15；(2)当采用桩根底时，埋置深度可取房屋高度的1/18〔桩长不计在内〕；(3)当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性及根底底面与地基之间零应力区面积不超过限值的前提下，根底埋置深度可不受上述条件的限制,但应验算倾覆和滑移。3〕高层建筑根底必须有足够的埋置深度，主要是考虑：(1)防止根底发生滑移和倾斜，提高根底的稳定性。(2)增大埋深，可以提高地基的承载力，减少根底的沉降量。(3)增大埋深后，地面运动时，阻尼增大，可减轻震害。第3章荷载和地震作用

高层建筑结构设计

标题本章主要内容：

主要内容3.1竖向荷载〔简介〕3.2风荷载〔重点〕3.3地震作用〔工程结构抗震课介绍此局部内容〕3.1竖向荷载第3章高层建筑结构的荷载和地震作用与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构——1〕竖向荷载效应远大于多层建筑结构；2〕水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素；3〕对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。1）竖向荷载2）水平荷载恒荷载活荷载风荷载地震作用3.1竖向荷载3.1恒荷载恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。材料容重可从?荷载标准?查取；固定设备由相关专业提供。3.1竖向荷载3.2活荷载1、楼面活载1〕高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按?荷载标准?的规定取用。2〕在荷载聚集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。2、屋面活载1〕屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按?荷载标准?的规定取用。2〕有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。3.1竖向荷载3、屋面雪荷载〔1〕屋面水平投影面上的雪荷载标准值：S0为根本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的自重确定。按?荷载标准?取用；μr为屋面积雪分布系数，可按?荷载标准?取用。〔2〕雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0。〔3〕雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。4、施工活荷载施工活荷载一般取1.0~1.5kN/m2。

对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截面弯矩乘以1.1~1.3的放大系数。3.2风荷载3.2风荷载

空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风，与建筑物有关的是靠近地面的流动风，简称为近地风。当风遇到建筑物时在其外表上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。对于高层建筑，一方面风使建筑物受到一个根本上比较稳定的风压，另一方面风又使建筑物产生风力振动。〔静力＋动力〕3.2风荷载3.2.1风荷载标准值1、基本风压我国《荷载规范》规定，基本风压系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分钟平均最大风速v0（m/s）为标准，按风速确定的风压值，但不得小于0.3kN/m2。特别重要的高层建筑，取100年。3.2风荷载风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即2、风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。当达到一定高度时（300~500m），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的变化还与地面粗糙程度有关。——分别为标准高度〔例如10m〕及该处的平均风速；——地面粗糙度系数；地表粗糙程度愈大，值那么愈大；由于?标准?只给出了10m高度处的风压，那么其他高度处的风压可由此求得。风压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压与根本风压的比值，该系数取决于地面粗糙程度指数。现行标准将地面粗糙程度分为四类：A类——指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B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；C类——指有密集建筑群的城市市区；D类——指密集建筑群且房屋较高的城市市区。3.2风荷载3、风荷载体型系数1〕风压分布系数——风压与体型的关系

2〕定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物外表所引起的压力(吸力)与原始风速算得的理论风压的比值。3〕特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它表示建筑物外表在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关。迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底下最小；侧风面一般近侧大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。3.2风荷载3〕计算：在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个外表的平均风压计算，即采用各个外表的平均风荷载体型系数计算。4〕风荷载体型系数确实定：根据设计经验和风洞试验〔１〕单体风压体型系数例:+0.8-0.6-0.6－(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2当表面粗糙时取μs=0.8〔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。?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外表的作用时，要采用局部风荷载体型系数，用于验算外表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，风荷载体型系数不宜小于2.0。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。3.2风荷载4、风振系数１〕风速特点：风速的变化可分为两局部：一种是长周期的成分，其值一般在10min以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为平均风〔稳定风〕和脉动风两局部。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构影响大。２〕风的动力效应：对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑，目前采用加大风荷载的方法来考虑这个动力效应，即对风压值乘以风振系数。3.2风荷载2〕计算：对于根本自振周期T1大于0.25s的工程结构，以及高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响。3.2风荷载3.2风荷载3.2.2总风荷载总风荷载为建筑物各个外表上承受风力的合力，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。z高度处的总风荷载标准值按下式计算：+0.8-0.6-0.6－(0.48+0.03H/L)Wz1Wz2Wz3Wz43.2风荷载例题

3.2风荷载3.2风荷载引致灾害的自然作用灾害类別气象方面极端雨量太多洪灾太少干旱极端气温太高热浪太低霜冻、大风雪极端强风台风、龙卷风地貌方面板块活动地震、海啸、火山爆发重力作用泥石流、雪崩生物方面与动物、微生物有关蝗虫、白蚁等虫害細菌或病毒疾病︰如伤寒、“非典”、瘟疫与植物有关真菌病害︰如小麦的铁锈病数量激增野草蔓延、赤潮第一章抗震设计的根本知识和根本要求1.1地震灾害概述一、地震是群灾之首灾害自然灾害人为灾害人为灾害：火灾、污染〔大气、水、海洋〕、核泄漏、战争等自然灾害：

地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不可预测性，次生灾害严重，对社会产生很大影响等特点。死亡24人，经济损失94亿美元。12层钢筋混凝土住宅和商务大楼，自楼梯间相接处分裂，东侧楼6层以下全部塌陷，并向东侧倒在邻房4层楼公寓上。西侧楼5层以下全部倒塌，并向西倾倒在另一栋大楼上，柱间距介于8米到10米，且柱子数量偏少。16层钢筋混凝土住宅大楼。地震时其中一栋倾倒，靠在呈L型平面大楼上，柱间距7至10米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。唐山大地震：1976年7月28日3时42分54秒，河北唐山、丰南一带发生了7.8级强烈地震，震中区烈度11度。地震涉及天津市和北京市。150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失100亿元，震后重建费用100亿元。唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。开滦煤矿医院，五层砖混结构〔局部七层〕，仅西部转角残存。开滦煤矿救护楼，砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。

唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。〔此处为唐山地震重点保护遗迹之一。〕唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。〔此处为唐山地震重点保护遗迹之一。〕唐山市机车车辆厂震后概貌。震后工厂厂区近年来国际上大地震：〔1〕印度大地震，2001年1月26日上午8时46分，印度西北部古吉拉特邦，地级7.9级。〔2〕美国加州北岭地震，1994年1月17日，7.0级，2400栋建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡61人，伤7300人，直接经济损失300亿美元。〔3〕日本阪神地震，1995年11月17日，7.2级，22万栋房屋倒塌或严重损坏，死亡6348人，伤4万人，经济损失1000亿美元。二、我国的地震情况1.我国是一个多地震国家据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。全世界地震主要分布于以下两个带：〔1〕环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。〔2〕喜马拉雅——地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经中亚细亚到地中海及其附近。以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的98%。喜马拉雅——地中海地震带环太平洋地震带2.我国是一个地震灾害最严重的国家1920年宁夏海原地震〔8.5级〕死亡23.4万人。1976年河北唐山地震〔7.8级〕死亡24.2万人。中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，100屡次破坏性地震袭击了22个省〔自治区、直辖市〕，其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国。3.我国的地震活动地区①台湾省及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤东南沿海的广东、福建等地。我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。这五个地区是：4.目前的地震形势地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。我国目前处于地震活泼期。三、抗震减灾的的任务结构工程师的任务：3.对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。抗震减灾工作应依法进行。?中华人民共和国防震减灾法?

(1997年12月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)第十七条新建、扩建、改建建设工程，必须到达抗震设防要求。第十九条建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计标准进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工。第四十五条违反本法规定，有以下行为之一的，由县级以上人民政府建设行政主管部门或者其他有关专业主管部门按照职责权限责令改正，处一万元以上十万元以下的罚款：1.对地震区域作抗震减灾规划；2.对新建筑工程作抗震设计；〔一〕不按照抗震设计标准进行抗震设计的；〔二〕不按照抗震设计进行施工的第一章抗震设计的根本知识和根本要求1.2地震的一些根本概念地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次；7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是

8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。地震分类一.按地震成因分类---包括构造地震、火山地震、陷落地震1.构造地震破坏性地震主要属于构造地震，约占世界地震总数的90%以上。92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部地震天然地震人工地震2.火山地震由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，只占世界地震的7%左右。1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。3.陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。人工地震因人为因素直接造成的地震是人工地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。二.按震源深浅分类浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震，占85%以上。中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。浅源地震涉及范围小，但破坏力大；深源地震涉及范围大，但破坏力小。2002年6月29日晨1：20发生于吉林7.2级地震，震源深度540km，无破坏。目前有记录的最深震源达720公里。1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震，深度为3km。震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km内。地震波地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。地震波分为体波和面波。体波横波（S波）纵波（P波）面波瑞利波乐甫波横波特点:周期长、振幅大、波速慢,100-800m/s纵波特点:周期短,振幅小,

波速快,200-1400m/s面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。杂波P波开始S波开始面波开始1.3震级与烈度一、地震震级1.定义能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约32倍；相差二级，能量相差1000倍。反映一次地震本身大小的等级，用M表示式中A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移，单位为微米。2.震级与能量的关系一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。