新編高層建筑結(jié)構設計3課件

1、高層建筑結(jié)構授課老師：季韜1第三章 高層建筑結(jié)構荷載作用與結(jié)構設計原則3.1 恒荷載及樓面活荷載的計算3.2 風荷載的計算3.3 地震作用的計算3.4 荷載效應組合3.5 結(jié)構簡化計算原則3.6 扭轉(zhuǎn)效應簡化計算3.7抗震設計的一般原則23.1 恒荷載及樓面活荷載的計算*. 高層建筑受到的荷載與作用有哪些?1） 豎向荷載（恒荷載和活荷載）2） 風荷載3） 地震作用4） 施工荷載5）由于材料體積變化受阻引起的作用(包括溫度、混凝土的徐變和收縮引起的作用）6） 地基不均勻沉降3*. 高層建筑受荷特點是什么?水平荷載的影響顯著增加，成為高層建筑結(jié)構設計的主要因素。所以高層建筑要有較大的抗側(cè)剛度。4*

2、. 什么是高層建筑恒荷載?恒荷載包括結(jié)構本身的自重和附加于結(jié)構上的各種永久荷載。如非承重構件的自重、可移動的隔墻重、玻璃幕墻及附件重、各種外飾面的材料重、樓面的找平層重、吊在樓下的各種設備管道重。材料的自重可查建筑結(jié)構荷載規(guī)范(GB500092019)56* 高層建筑活荷載的規(guī)定1）高層建筑樓面活荷載按建筑結(jié)構荷載規(guī)范(GB500092019)取用。2) 設計樓面梁，墻、柱及基礎時，樓面活荷載標準值應乘以規(guī)定的折減系數(shù)?；詈奢d的折減系數(shù)按荷載規(guī)范。3）施工活荷載取1-1.5kN/m2 。4）旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動設備的自重應按實際情況確定。75)擦窗機等清洗設備應按其實際情況確定其自重的大小和作用

3、位置。6)活荷載平均為1.5-2kNm2,活荷載僅占全部豎向荷載的10-15% 。8規(guī)范規(guī)定的活荷載91011恒、活荷載合并計算 在工程設計中，一般將恒荷載與活荷載合并計算，按滿載考慮，不再考慮荷載的不利布置。如果活荷載較大，可將最終的彎矩乘以1.1-1.2%的系數(shù)加以放大。 *。鋼筋混凝土高層建筑單位面積重量的取值為多少？ 1）框架、框架-剪力墻結(jié)構體系 12-14kN/m2 。2）剪力墻、筒體結(jié)構體系 14-16kN/m2。12第三章 高層建筑結(jié)構荷載作用與結(jié)構設計原則3.1 恒荷載及樓面活荷載的計算3.2 風荷載的計算3.3 地震作用的計算3.4 荷載效應組合3.5 結(jié)構簡化計算原則3.

4、6 扭轉(zhuǎn)效應簡化計算3.7抗震設計的一般原則133.2 風荷載的計算風對建筑物的作用,會產(chǎn)生如下的結(jié)果:1.強風會使外墻，裝修等產(chǎn)生損壞；2.風力作用會使結(jié)構開裂或留下較大的殘余變形；3.風力使建筑物產(chǎn)生搖晃，使居住者感到不適；4.長期風力作用會使結(jié)構產(chǎn)生疲勞。14在高層建筑的抗風設計中，應考慮下列問題:1.保證結(jié)構具有足夠的強度，能可靠地承受風荷載作用下的內(nèi)力；2.結(jié)構必須有足夠的剛度，控制高層建筑在水平荷載下的位移，保證良好的居住和工作條件；3.選擇合理的結(jié)構體系和建筑外形，采用較大的剛度可以減少風振的影響；圓形、正多邊形平面可以減少風壓的數(shù)據(jù)；4.盡量采用對稱平面形狀和對稱結(jié)構布置，減少

5、風力偏心產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響；5.外墻、玻璃、女兒墻及其他圍護構件必須有足夠的強度并與主體結(jié)構可靠地連接。153.2.1風荷載標準值及基本風壓 基本風壓值； 風壓高度變化系數(shù)； 風載體型系數(shù)； 風振系數(shù)。如何確定風荷載標準值?1617*.什么是風荷載基本風壓?它應根據(jù)荷載規(guī)范中附表D4采用，但不得小于0.3kN/m2。對于特別重要或?qū)︼L荷載比較敏感的高層建筑(60m以上),其基本風壓值應按l00年重現(xiàn)期的風壓值采用。1819風荷載體型系數(shù)與哪些因素有關?不但與建筑的平面外形、高寬比、風向與受風墻面所成的角度有關，而且還與建筑物的立面處理、周圍建筑物密集程度及其高低等有關?？招牧鲃赢a(chǎn)生的渦流，對建筑局

6、部則會產(chǎn)生較大的壓力和吸力。20如何確定體型系數(shù)？-4.2.3圓形和橢圓形平面， 正多邊形及三角形平面， n為多邊形的邊數(shù) 高寬比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取， 對于V形、Y形、弧形、雙十字形、井字形平面建筑；L形、槽形及高寬比H/B大于4的十字形平面建筑；高寬比H/B大于4長寬比L/B大于1.5的矩形和鼓形平面建筑，其風荷載體型系數(shù)為1.4.在需要更細致進行風荷載計算的情況下，可按荷載規(guī)范附錄采用，或由風洞試驗確定。212223風壓高度變化系數(shù)與哪些因素有關?位于平坦或稍有起伏的高層建筑，其高度變化系數(shù)與高度和地面粗糙度類別有關。位于山區(qū)的高層建筑，在確定高度變化系數(shù)后，還應

7、考慮地形條件的修正。24如何查風壓高度變化系數(shù)？25如何對地面粗糙度進和分類？A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū).26如何考慮風載的動力效應? 風對建筑結(jié)構的作用是不規(guī)則的，通常把風作用的平均值看成穩(wěn)定風壓(即平均風壓)，實際風壓是在平均風壓上下波動的。平均風壓使建筑物產(chǎn)生一定的側(cè)移，而波動風壓使建筑物在平均側(cè)移附近振動。對于高度較大、剛度較小的高層建筑，波動風壓會產(chǎn)生不可忽略的動力效應。目前采用加大風載的辦法來考慮這個動力效應，即在風壓值上乘以風振系數(shù)。

8、27對于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程結(jié)構，如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構，以及對于高度大于30m 且高寬比大于1.5 的高柔房屋，均應考慮風壓脈動對結(jié)構發(fā)生順風向風振的影響。風振計算應按隨機振動理論進行，結(jié)構的自振周期應按結(jié)構動力學計算。對于一般懸臂型結(jié)構，例如構架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構，以及高度大于30m，高寬比大于1.5 且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高層建筑，均可僅考慮第一振型的影響。28如何計算風振系數(shù)？-振型系數(shù)-脈動增大系數(shù)-脈動影響系數(shù)-風壓高度變化系數(shù)29如何計算脈動增大系數(shù)?30如何計算脈動影響系數(shù)？B為迎風面的寬度。H為總高度。31振型系數(shù)應根據(jù)結(jié)構動力計算確定。對外形、質(zhì)量、

9、剛度沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的懸臂型高聳結(jié)構及沿高度比較均勻的高層建筑，振型系數(shù) 也可近似采用振型計算點距室外地面高度與房屋高度H的比值。4.2.4 當多幢或群集的高層建筑相互間距較近時，宜考慮風力相互干擾的群體效應。一般可將單獨建筑物的體型系數(shù)s 乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定；必要時宜通過風洞試驗得出。3233什么情況下宜采用風洞試驗來確定建筑物的風荷載？4.2.7 房屋高度大于200m或有下列情況之一時（1）平面形狀及立面形狀復雜。（2）立面開洞或連體建筑。（3）周圍地形和環(huán)境較復雜。34353.2.2 總風荷載和局部風荷載（1）總風荷載36（2）局部風荷載在迎風面

10、以及房屋側(cè)面寬度為1/6墻面寬度的角隅部分，要驗算外墻圍護結(jié)構強度及連接強度，迎風面體型系數(shù)用1.5，側(cè)面體型系數(shù)為-1.5，因此單位面積上的風荷載為：4.2.9 檐口、雨篷、遮陽板、陽臺等水平構件，計算局部向上浮風荷載時，風荷載體型系數(shù)不宜小于2.0.3738394041作業(yè)題： 框架剪力墻結(jié)構平面如圖1所示，高度為45m，共15層，設地區(qū)基本風壓為0.64kN/m2，D類場地，試求出總風荷載沿高度的分布及總風荷載在平面上的合力作用線。423.3 地震作用的計算 （略）43 3.4 荷載效應組合3.4.1荷載效應和地震作用效應的組合方式在高層建筑結(jié)構上，作用有豎向荷載(包括恒荷載和使用荷載)

11、、風荷載；在抗震設計時，還有水平地震作用和豎向地震作用。在結(jié)構計算時，應當首先分別計算上述各種荷載作用下產(chǎn)生的效應(內(nèi)力和位移)，然后將這些內(nèi)力和位移分別按照建筑物的設計要求，進行組合，得到構件效應的設計值(內(nèi)力設計值和位移設計值)。443.4.2 非抗震設計時的組臺4546474849503.5 結(jié)構簡化計算原則3.5.1 彈性工作狀態(tài)在抗震設計時，結(jié)構計算是對多遇的小震進行的，此時結(jié)構處于不裂的彈性階段。但對于某些構件，由于按彈性計算所得的內(nèi)力過大，出現(xiàn)截面設計困難，配筋不合理的情況，例如，連梁可考慮剛度折減系數(shù)?！按笳鸩坏埂蓖ㄟ^構造要求予以保證，內(nèi)力計算已無意義。513.5.2 高層建筑結(jié)構應考慮整體工作高層建筑樓板在自身平面內(nèi)的剛度是很大的，幾乎不產(chǎn)生變形，同層各構件的水平位移相同。剪力墻結(jié)構中各片墻的水平力大致按其等效剛度分配?？蚣芙Y(jié)構中的各片框架水平力大致按其抗側(cè)剛度分配?？蚣?剪力墻和筒體結(jié)構則受力較為復雜，要進行專門的計算。523.5.3 樓板在自身平面內(nèi)的剛度為無限大，平面外的剛度可以不考慮樓板如同水平放置的深梁，在平面內(nèi)剛度非常大，在平面內(nèi)只有剛體位移平動和移動，不改變形狀?，F(xiàn)澆樓板可以滿足樓板剛度無限大的假定?？蚣?剪力墻采用裝配式樓面時，必須加現(xiàn)澆面層。樓板的出平面剛度較小，一般不考慮其作用。533.5.4 在計算中應考慮墻與柱子軸