3-荷载作用与结构设计原则.ppt

高层建筑结构 主讲教师：陈道政 教授 第三章：高层建筑结构荷载作用和结构设计原则 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 高层结构的设计要求 2018-1-21 2 竖向荷载 风荷载 地震作用 施工荷载 由于材料体积变化受阻引起的作用 地基不均匀沉降 施加于结构层上的荷载和作用有： 除了竖向荷载远大于低层建筑，水平荷载的影响也显著增加； 抗风和抗震设计对高层建筑来说十分重要。 高层建筑结构设计的特点： 2018-1-21 3 3.1 恒荷载及楼面活荷载的计算 § 3.1.1 恒荷载 结构本身的自重 附加于结构上的永久荷载（非承重结构自重、可移动隔墙重、玻璃幕墙及其他附件重、外饰面的材料重、楼面找平层重、设备管道重） 恒荷载的类型： 由构件和装修的尺寸和材料重量直接计算。材料自重参考《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001） 恒荷载的计算： 2018-1-21 5 § 3.1.2 活荷载 高层建筑结构的楼面活荷载应按《荷载规范》取用； 规范中未规定的楼面均布活荷载按表3.1取值； 表3-1 规范中未规定的楼面均布活荷载 施工荷载一般取1.0～1.5 kN/m2； 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。 2018-1-21 6 § 3.1.3 高层建筑上竖向荷载的初估值 表3-2 结构单位面积重力荷载估算表 在方案估算阶段，可参考表3-2提供的结构单位面积重量估算竖向荷载。 2018-1-21 7 3.2 风荷载的计算 § 3.2.1 风荷载的特点 (1)动力特性 波动风压会在建筑物上产生一定的动力效应（用静荷载乘风振系数βz来考虑）。 (2)不均匀性 在计算整体作用时，取各个表面的平均风压； 在计算局部表面的作用时，采用局部风载体型系数。 (3)影响因素多 近地风的性质、风速、风向有关； 建筑物所在地的地貌及周围环境有关； 建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。 空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力，即建筑物的风荷载。 2018-1-21 9 § 3.2.2 风荷载标准值及基本风压 Wk——风荷载标准值（KN/m2）; w0——基本风压（ KN/m2 ）； μs ——风荷载体型系数； μz ——风压高度变化系数； βz ——z高度处的风振系数。 wk=βzμzμsw0 2018-1-21 10 （1）基本风压值w0 基本风压值w0 是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10min平均最大风速V0为标准； w0 = v02/2 不得小于0.3KN/ ㎡； 一般的高层建筑，用《荷载规范》中所给的w0 乘以1.1后使用； 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，需要考虑重现期为100年的强风； 基本风压值不是风对建筑物表面的压力； 荷载规范（GB50009-2001）》附录D可查出重现期为10年、50年、100年的w0值。 §3.2.2 风荷载标准值及基本风压 2018-1-21 11 （2）风荷载体形系数μs 风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与基本风压w0的比值。 它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关； 当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物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得出。 §3.2.2 风荷载标准值及基本风压 2018-1-21 12 —迎风面为压力(体型系数用“＋”号表示)； —侧风面及背风面为吸力(体型系数用“－” 号表示)； —各面上的风压分布并不均匀(风压分布见图3-1)，采用各个表面的平均风载体型系数(高层建筑风载体型系数见表3-3)； —风压(吸)力方向都垂直于该表面； —计算风荷载对某个局部表面的作用时，采用局部风载体型系数 —验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数： 风荷载体型系数在取值时应注意以下几点： §3.2.2 风荷载标准值及基本风压 2018-1-21 13 图3.1 风压分布情况 §3.2.2 风荷载标准值及基本风压 2018-1-21 14 表3-3 高层建筑风载体型系数 §3.2.2 风荷载标准值及基本风压 2018-1-21 15 （3）风压高度变化系数μz (1)与离地面或海平面高度及地面粗糙度类别有关。当与离地面高度为10米