第3章 高层建筑结构荷载

主要内容,第3章高层建筑结构荷载,水平荷载（风荷载、地震荷载）计算方法,一、定义,第3章高层建筑结构荷载,3.1风荷载,风可在建筑物表面产生压力与吸力，称为风荷载。,二、风荷载标准值按下式决定,(一)基本风压,3.1风荷载,以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的重现期为50年一遇，10min平均最大风速为标准确定出来的。,第3章高层建筑结构荷载,指实际风压与基本风压的比值,反映建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型、尺度及周围环境和地面粗糙程度有关,(二)风荷载体型系数,3.1风荷载,第3章高层建筑结构荷载,(三)风压高度变化系数,3.1风荷载,A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区,C类指有密集建筑群的城市市区,D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区,第3章高层建筑结构荷载,表2-2,(四)风振系数,3.1风荷载,第3章高层建筑结构荷载,(四)风振系数,3.1风荷载,对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及自振周期Tl大于0.25s的塔架、桅杆、烟囱等高耸结构，在风载标准值计算时，应确定结构的风振系数z。,第3章高层建筑结构荷载,三、总风荷载与局部风荷载,3.1风荷载,1.总风荷载,建筑物各个表面承受风力的合力，它是沿建筑高度变化的分布荷载。,第3章高层建筑结构荷载,3.局部风荷载,3.1风荷载,风压在建筑物表面不均匀，在某些风压大的部分，要考虑局部风载不利作用，采用局部增大体型系数。,迎风面及房屋侧面宽为1/6墙宽角隅部分1.5体型系数,第3章高层建筑结构荷载,3.局部风荷载,3.1风荷载,阳台，雨篷，遮阳板等悬挑构件，验算向上漂浮的风载，超过自重会出现反向弯矩,第3章高层建筑结构荷载,四、例题1,第2章高层建筑荷载与结构计算原则,2.1风荷载,3.1风荷载,第3章高层建筑结构荷载,3.1风荷载,第3章高层建筑结构荷载,例题2,3.1风荷载,计算具有图2-3平面的框架-剪力墙结构的风荷载及合力作用位置。18层房屋总高58m，地区标准风压w0=0.64kN/m2。风向为图中箭头所示方向。,解：每个表面沿建筑物高度每米的风荷载是：,取,第3章高层建筑结构荷载,3.1风荷载,首先计算，按8块表面积分别计算风力（压力或吸力）在y方向投影值，投影后与y坐标正向相同者取正号，反之取负号。表面序号在中注明，计算如表（1），xi为wi到原点O的距离,第3章高层建筑结构荷载,风力合力作用点距原点,3.1风荷载,框架-剪力墙结构基本周期近似值取0.07N，N为层数,查表2-3得=1.45B类地区=0.525,第3章高层建筑结构荷载,结果见表（2）,3.1风荷载,第3章高层建筑结构荷载,3.2地震荷载,一、抗震的基本知识,第3章高层建筑结构荷载,震级,3.2地震荷载,：衡量一次地震释放能量大小的等级,震级的测试方法：利用标准地震仪距离震中100公里处记录的以微米为单位的最大水平地面位移。,（12个）,第3章高层建筑结构荷载,建筑抗震设防分类,3.2地震荷载,乙类建筑,丙类建筑,丁类建筑,甲类建筑,属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,属于甲、乙、丁类建筑以外的一般建筑,属于抗震次要建筑,第3章高层建筑结构荷载,抗震设防目标,3.2地震荷载,（三水准设防目标）,第一水准：,第二水准：,第三水准：,当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震(简称小震)影响时，建筑一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。即“小震不坏”,当遭受到本地区设防烈度影响时，建筑可能有一定的损坏，经一般修理或不经修理仍能继续使用。即“中震可修”,当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震(简称大震)时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。即“大震不倒”,第3章高层建筑结构荷载,建筑抗震设计方法,3.2地震荷载,（两阶段设计方法）,第一阶段设计：,第二阶段设计：,按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形以满足第一水准抗震设防目标,在大震作用下验算结构的弹塑性变形以满足第三水准抗震设防目标,第3章高层建筑结构荷载,二、地震作用的计算方法,3.2地震荷载,由力学知：,第3章高层建筑结构荷载,单质点弹性体系计算简图,3.2地震荷载,（单层房屋、水塔）,第3章高层建筑结构荷载,加速度反应谱曲线（地震影响系数曲线）P28,3.2地震荷载,与场地类别有关,第3章高层建筑结构荷载,三、等效水平荷载计算方法,3.2地震荷载,底部剪力法,振型分解反应谱方法,弹性时程分析法,1.8度地区、场地；2.7度地区，高度大于100m；3.8度地区、场地，高度大于80m；4.9度地区，高度大于60m。,高度不超过40m，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比较均匀的建筑物,一般高层建筑物,用于下列建筑：,第3章高层建筑结构荷载,1.底部剪力法,3.2地震荷载,第3章高层建筑结构荷载,1.底部剪力法,3.2地震荷载,第3章高层建筑结构荷载,1.底部剪力法,3.2地震荷载,地震力沿高度分布,第3章高层建筑结构荷载,2.振型分解反应谱方法,3.2地震荷载,用集中质量法，把n层结构简化为n个质点组成的n个自由度的体系，求得其振型。,第3章高层建筑结构荷载,(1)第j振型，第i质点等效水平地震作用标准值:,3.2地震荷载,第3章高层建筑结构荷载,(2)求解结构水平地震效应,3.2地震荷载,用Fji分别求出第j个振型下结构的内力和位移，通过振型组合法计算结构各处的内力和位移。振型组合时采用平方和的平方根方法:,第3章高层建筑结构荷载,3.弹性时程分析法,3.2地震荷载,结构在地震作用下的运动方程：,采用数值分析方法（逐步积分法）求解t时刻的位移、速度、加速度，并作出时程位移曲线。,第3章高层建筑结构荷载,3.2地震荷载,注意,建筑物顶部突出的小塔楼（楼电梯间，女儿墙、烟囱等）质量、刚度比主体结构小很多，会产生明显的“鞭稍效应”。,第3章高层建筑结构荷载,3.2地震荷载,解决办法,时程分析法,振型分解法,底部剪力法,将分配到小塔楼质点上等效地震力增大，放大3倍。计算时顶点附加水平力Fn不再向下传递，仅作用于主体顶部。,小塔楼多取n个质点，而且多取一些振型数，则鞭稍效应通过高振型参与反应出来,无须处理,第3章高层建筑结构荷载,2.3水平荷载作用方向及以结构计算的一般简化假定,如何确定抗侧力结构刚度，水平荷载分配与各片抗侧力结构刚度有关，刚度越大结构单元所