第3章 高层建筑结构荷载作用

结构设计步骤汇总：步骤一：结构布置步骤二：截面初选步骤三：汇集荷载及荷载计算竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载、地震作用步骤五：内力计算步骤六：控制截面及控制截面内力调整梁柱轴线端内力调整至构件边缘端竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布步骤四：侧移验算侧移不满足要求回到步骤一步骤七：内力组合、确定最不利内力步骤八：截面尺寸验算步骤九：延性设计调整步骤十：抗弯承载力计算、抗剪承载力计算步骤十二：构造要求竖向：恒、活（雪）其它荷载（作用）：温度、基础沉降等水平向：风、地震满足：承载能力极限状态正常使用极限状态第三章高层建筑结构荷载作用

与结构设计原则第三章高层建筑结构荷载作用

与结构设计原则3.1竖向荷载（简介）3.2风荷载（重点）3.3地震作用（建筑结构抗震与防灾课介绍此部分内容）3.4荷载效应组合3.5结构简化计算原则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。§3.1竖向荷载

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)一、永久荷载——结构自重、附加永久荷载

隔墙、装饰、设备管道等（规范附录A）二、可变荷载——楼面活荷载、雪荷载、直升飞机自重

多层：应考虑活荷载不利分布

高层：不考虑，活荷载相对小，水平荷载引起内力大

经验值：单位面积竖向荷载重量框架、框架—剪力墙结构体系：12～14kN/m2

剪力墙、筒体结构体系：14～16kN/m2

表4.1.1民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数

项

次类别标准值

(kN／m2)组合值

系数Ψc频遇值

系数Ψf准永久值

系数Ψq1(1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园

(2)试验室、阅览室、会议室、医院门诊室2.00.70.5

0.60.4

0.52教室、食堂、餐厅、一般资料档案室2.50.70.60.53(1)礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台

(2)公共洗衣房3.0

3.00.7

0.70.5

0.60.3

0.54(1)商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅客等候室

(2)无固定座位的看台3.5

3.50.7

0.70.6

0.50.5

0.35(1)健身房、演出舞台

(2)运动场、舞厅4.0

4.00.7

0.70.6

0.60.5

0.36(1)书库、档案库、贮藏室、百货食品超市

(2)密集柜书库5.0

12.00.90.90.87通风机房、电梯机房7.00.90.90.88汽车通道及停车库：

(1)单向板楼盖(板跨不小于2m)和双向板楼盖(板跨不小于3m×3m)

客车

消防车

(2)双向板楼盖(板跨不小于6m×6m)和无梁楼盖(柱网尺寸不小于6m×6m)

客车

消防车

4.0

35.0

2.5

20.0

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.6

0.6

0.6

0.6

续表4.1.1

项

次类别标准值

(kN／m2)组合值

系数Ψc频遇值

系数Ψf准永久值

系数Ψq9厨房(1)一般的

(2)餐厅的2.0

4.00.7

0.70.6

0.70.5

0.710浴室、厕所、盥洗室：2.50.70.60.511走廊、门厅：

(1)宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园、住宅

(2)办公楼、教学楼、餐厅，医院门

诊部

(3)当人流可能密集时2.02.53.50.7

0.70.70.50.60.50.40.50.3楼梯：(1)多层住宅

(2)其他

2.03.5

0.70.7

0.50.5

0.40.312阳台：

(1)一般情况

(2)当人群有可能密集时

2.5

3.50.70.60.54.3.1房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载，应按表4.3.1采用。

屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。4.3.1屋面均布活荷载

项次类别标准值

kN／m2组合值系数

Ψc频遇值系数Ψf准永久值系数Ψq1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋顶花园3.00.70.60.54屋面运动场4.00.70.60.43.2风荷载一、概念：空气流动形成风（近地风起主要作用）迎风面：压力背风面：吸力风毁事故：桥梁高层—少，局部破坏多（玻璃）高耸—有

3.2风荷载

高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载

塔科马海峡大桥昵称:舞动的格蒂桥梁形式:悬索桥主跨:2800英尺(853米)全长:5000英尺(1524米)通航净空:195英尺(59.4米)通车日期:1940年7月1日坍塌日期:1940年11月7日上午11时，原因是机械共振风速大约为每小时42英里(67公里/小时)，频率0.2赫兹。被风吹垮的一流悬索大桥2011年6月23日，河北省石家庄市正定县子龙大桥石栏被大风吹倒。受损石栏达400米，多数是从柱子处齐根折断。2010年1月3日14时20分许,在建的昆明新机场配套引桥工程在浇灌过程中垮塌。事故造成七人死亡,三十四人受伤。该建筑承建单位的相关负责人在接受媒体采访时表示,事故的发生“不排除天气的原因,比如刮风引起。”2012年9月12日13点40分左右，西湖边著名景点集贤亭被风吹垮，为2002年前后，西湖南线整治时重建。

风对高层建筑结构有如下的特点

1．风力作用与建筑物外形有直接关系2．风力受建筑物周围环境影响较大3．风力作用具有静力、动力两重性质。

4．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。

5．与地震作用相比，风力作用持续时间较长6．抗风设计具有较大的可靠性。3.2风荷载（特点）3.1风荷载二、随机性—按照统计规律归纳出风荷载标准值计算公式当计算主要承重结构时

三、风荷载的计算

(一)基本风压空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min平均最大风速计算。：空气密度具体查阅：荷载规范附录D，不小于0.3kN/m2说明：一般高层建筑考虑50年一遇特别重要或者有特殊要求的高层建筑考虑100年一遇（二）风荷载体型系数风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值，而是随建筑物的体型、尺度、表面位置等而改变，其大小由实测或风洞试验确定

=垂直于建筑表面的平均风作用力/基本风压值

典型风荷载体型系数举例压力为正号吸力为负号典型风荷载体型系数举例局部风压体型系数：正压区：同上取法负压区：

◆墙面：-1.0

◆墙角边：-1.8

◆屋面局部部位（周边和屋面坡度大于100的屋脊部位）：-2.2

◆檐口、雨篷、遮阳板等突出构件：-2.0

（三）风压高度变化系数地面粗糙度分类：A类：近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区B类：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：有密集建筑群的城市市区D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区（四）风振系数

风分为平均风（即稳定风）和脉动风（常称阵风脉动）平均风——静力脉动风——动力（四）风振系数与结构的自振特性有关，（包括自振周期、振型等，也与结构的高度有关）一般竖向悬臂型结构（构架、塔架、烟囱等高耸结构），高度大于30m，高宽比大于1.5且可以忽略扭转影响的高层建筑，按照下式计算：

——峰值因子，取2.5

——10m高度处的湍流强度(A、B、C、D分别为0.12、0.14、0.23、0.39

)

——脉动风荷载的共振分量因子

——脉动风荷载的背景分量因子——脉动风荷载的背景分量因子结构基本自振周期的经验公式方法一：

钢筋混凝土框架和框剪结构：钢筋混凝土剪力墙结构：H——房屋总高度(m)B——房屋宽度(m)方法二：框架结构：T1＝（0.08～0.1）n混凝土结构

框架－剪力墙结构：T1＝（0.06～0.08）n剪力墙结构及筒中筒：T1＝0.05方法三：钢筋混凝土结构钢结构风洞试验风洞是专门设计的一种实验管道,用动力装置在管道实验段内的造成可调节速度的空气流动，以进行各种类型的空气动力学实验。根据流动相对性和相似性原理，将实验模型固定在实验段内，当气体以一定的速度流过模型时，测量记录流场的参数和模型的气动力响应，即可推算到与模型相对应的原型物在空气中运动时受到的气动力。3.3地震作用3.4荷载作用效应组合荷载效应——指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和位移。荷载效应组合——指在所有可能同时出现的荷载组合下，确定结构或构件内产生的效应。满足：承载能力极限状态正常使用极限状态一、承载能力极限状态设计表达式无地震作用效应组合有地震作用效应组合

参与组合的荷载和作用

说明重力荷载及水平地震作用1.21.3

抗震设计的高层建筑均应考虑重力荷载及竖向地震作用1.2

1.3

9度；水平长悬臂和大跨度7度（0.15g）、8度、9度重力荷载、水平地震及竖向地震作用1.21.30.5

9度；水平长悬臂和大跨度7度（0.15g）、8度、9度重力荷载、水平地震作用及风荷载1.21.3

1.460m以上的高层建筑重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载1.21.30.51.460m以上的高层建筑；9度；水平长悬臂和大跨度7度（0.15g）、8度、9度0.51.31.4水平长悬臂和大跨度7度（0.15g）、8度、9度有地震作用效应组合

——风荷载的组合值系数＝0.2二、正常使用极限状态设计表达式

按荷载效应的标准组合、频遇组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响——正常使用极限状态的荷载效应组合值。——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度、应力等