高层建筑结构课件第3章荷载作用与结构设计原则

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1、第三章荷载作用与结构设计原则3.1竖向荷载计算3.2风荷载计算3.3地震作用计算3.4荷载效应组合3.5结构简化计算原则3.6扭转效应的简化计算3.7抗震设计的一般原则（见《抗震设计》）3-1竖向荷载计算一.恒荷载二.楼面活荷载1）一般恒载由楼（屋）面构造查《荷载规范》。2）应根据楼面结构平面布置，明确荷载传递路线。3）计算时不能漏项和少算。1）楼面活荷载（kN/m2）：酒吧、舞厅、展览厅：3.0-4.0健身房、娱乐室：3.0-4.5储藏室：5.0-8.0办公室、住宅等：2.0楼梯间：2.0-2.5电梯机房：6.0屋顶花园

2、：3.0（不含覆土）不上人屋面：0.5-0.7上人屋面：2.02）特殊荷载应按实计算（如施工附墙塔等设备、旋转餐厅轨道和驱动设备、擦窗机等）。3）直升机平台活荷载：4）在设计楼面梁、柱、墙及基础时，楼面活荷载应乘以折减系数（见荷载规范）。5）在高层结构设计、抗震设计时，活荷载较大小，仅占竖向荷载的10%～15%可不考虑最不利布置，恒载、活载合并满布计算，但应将框架梁正、负弯矩同时放大1.1-1.3。总重引起的局部荷载（考虑动力系数1.4）等效均布荷载（取5kN/m2）（取较大值）6）单位面积楼面荷载（恒+活）标准值（kN/m2）：KJ

3、、K-W12-14W、T13-16back一.高层建筑风荷载特点3-2风荷载计算1）风荷载的波动风压引起高层建筑的动力效应。2）采用等效静力法计算风荷载，即在风压值上乘以大于1的风振系数βZ，考虑风振对结构的影响。3）超高层宜做风洞试验（一般H≥200m，或≥150m且平面不规则、立面复杂，或周围地形和环境复杂时）。二.单位面积风荷载标准值(kN/m2)表3.3附录12.风振系数βZ高层结构H>30m、H/B>1.5高耸结构T1>0.25s2）考虑方法：与房屋的自振周期、振型和高度有关。1）考虑范围：1.基本风压w01）按荷载规范采用

4、（50年重现期）。2）对特别重要或对风荷载较敏感的高层，应按100年重现期的风压值采用。如没有100年的数据，可将50年一遇的风压×1.1。与高层的自振特征有关。一般≥60m时宜放大；＜60m时由实际决定是否放大。（高层规程强制性条文）动力效应三.总体风荷载和局部风荷载(kN)1.总体风荷载抗风设计时，应按整个房屋在某一高度处的总体风载计算结构的内力和位移。（如同抗震设计时计算各层的水平地震力Fi）建筑物各表面在某高度处的风载合力，是沿高度变化的线荷载，可合并为各楼层的集中力，按x、y方向分别计算。总体风荷载FiFEkFnF1WziW

5、znWz1外围表面数风向与表面法线的夹角2.局部风荷载1）在迎风面和侧风面1/6墙宽范围的角隅，应验算围护结构的强度和连接强度，此时风载体型系数应放大：迎风面：μs=1.5侧风面：μs=－1.52）对于檐口、雨棚、遮阳板、阳台等悬挑构件，应验算上浮风荷载，此时μs=2.0back一.一般设计原则3-3地震作用计算地震力三要素：强度、频谱、持时建筑动力特性：自振周期、振型、阻尼1）甲类建筑，应按高于本地区设防烈度计算地震作用，其值按批准的地震安全评价结构确定。乙类、丙类建筑，应按本地区设防烈度计算地震作用。2）一般应按二主轴方向分别考虑

6、水平地震作用。3）一般质量、刚度不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用时的扭转影响。4）8、9度设计时，大跨度、长悬臂结构应考虑竖向地震作用。使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。二.等效水平地震作用的计算方法1）H≤40m，质量、刚度沿高度较均匀的结构底部剪力法2）除1）外的一般高层结构振型分解反应谱法3）房屋较高，烈度较大，或质量、刚度沿高度极不均匀的结构时程分析法补充三.重力荷载代表值Gi一般取0.5藏书室、档案室、库房等，取0.8四.自振周期计算1、对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架-剪力

7、墙结构，其自振周期T1可按下式计算：2、经验公式：框架结构五.剪力要求（剪重比）（高层规程强制性条文）各楼层对应于Fki的剪力水平地震剪力系数，不应小于P34页表3.11的值。各层重力荷载代表值back框架-剪力墙结构剪力墙结构3-4荷载效应组合设计中考虑的荷载和地震作用表P36表3.13解决两个问题：1、那些荷载参与组合；2、各荷载如何组合。一.无地震作用效应组合时永久荷载控制时，楼面活荷载控制时，风荷载控制时，（或1.0）位移计算时，所有分项系数均取1.0（有利时1.0）（书库、档案库等0.9）（有利时1.0）（书库、档案库等0.

8、9）永久荷载控制时，风荷载控制时，（有利时1.0）高层建筑中活荷载所占的比例很小，而且一般不考虑活荷载的不利分布，按满载计算，所以常常将恒荷载和活荷载合并为竖向荷载进行一次性处理，这时竖向荷载效应的分项系数γG可取为1.