超高層建筑結構性能設計方法課件

超高層建筑結構性能設計方法趙昕高工

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司超高層建筑結構性能設計方法1目錄1、性能矩陣2、基于性能的抗震設計3、基于性能的抗風設計目錄1、性能矩陣21、性能矩陣

1、性能矩陣

31、性能矩陣1.1超高層建筑結構性能矩陣荷載與作用強度剛度延性穩(wěn)定性舒適度重力荷載-受彎構件撓度--豎向自振頻率；豎向振動加速度風荷載重現期10年----風振加速度50年-層間位移角（含底層）；位移比---100年層間受剪承載力之比；剪重比；--剛重比-地震作用多遇地震層間受剪承載力之比；剪重比；層間位移角（含底層）；位移比；剛度比---設防地震層間受剪承載力之比；剪重比；層間位移角-剛重比-罕遇地震--薄弱層彈塑性位移角--1、性能矩陣1.1超高層建筑結構性能矩陣荷載與作用強度剛度延41、性能矩陣1.2剪力墻性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重力荷載墻肢截面驗算；正截面/斜截面承載力；最小配筋率；鋼筋最小錨固長度最小厚度重力荷載代表值作用下的軸壓比-風荷載重現期50年-剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度100年正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；---地震作用多遇地震正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度設防地震正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；---罕遇地震斜截面收件承載力；墻肢截面驗算；---1、性能矩陣1.2剪力墻性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性51、性能矩陣1.3巨柱性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重力荷載雙向壓彎驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---風荷載重現期50年-剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度100年受拉驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---地震作用多遇地震雙向壓彎驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；剪切變形軸壓比；延性系數裂縫控制及最大裂縫寬度設防地震雙向壓彎驗算；抗剪驗算；剪力截面驗算；受拉驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---罕遇地震剪力截面驗算；斜截面抗剪驗算---1、性能矩陣1.3巨柱性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重61、性能矩陣1.4伸臂斜腹桿性能矩陣荷載與作用強度重力荷載（收縮徐變）軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；風荷載重現期50年-100年軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；地震作用多遇地震軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；設防地震軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；1、性能矩陣1.4伸臂斜腹桿性能矩陣荷載與作用強度重力荷載軸72、基于性能的抗震設計

2、基于性能的抗震設計

82、基于性能的抗震設計 2.1結構抗震設計理論的發(fā)展靜力設計反應譜法、時程分析法設計基于性能的抗震設計2、基于性能的抗震設計 2.1結構抗震設計理論的發(fā)展靜力設計9基于性能的抗震設計

反應譜法的不足之處：首先，反應譜法不能有效地考慮強震時結構的非線性行為；其次，不能考慮基礎與土之間的動力相互作用；再次，不能考慮地震動持時長短的影響；并且，反應譜理論只能給出結構的最大地震反應，不能給出結構反應的全過程，以及結構各構件的破壞機理；此外，反應譜法對于非比例阻尼結構以及不規(guī)則結構的分析效果還不理想基于性能的抗震設計 反應譜法的不足之處：102、基于性能的抗震設計實際地震災害表明：恰當的抗震設計能夠減輕地震災害；抗震設計方法需要進一步完善臺灣921地震

災害2、基于性能的抗震設計實際地震災害表明：恰當的抗震設計能夠減112、基于性能的抗震設計建筑物底部為大空間，上下剛度差異過大，形成底部軟弱層。2、基于性能的抗震設計建筑物底部為大空間，上下剛度差異過大，122、基于性能的抗震設計柱子內埋設管線（水、排水、電、氣、電話）等，雖然節(jié)省了空間，但大大降低了抗震性能。結構設計不合理，底部局部用柱支承柱子有效承重面積不足，柱端箍筋不夠，造成柱端破壞2、基于性能的抗震設計柱子內埋設管線（水、排水、電、氣、電話132、基于性能的抗震設計

時程分析法還不能被廣泛應用：時程分析所用的地震波為實際的強震記錄或人工地震波，結構對不同的地震波輸入的敏感度不同，輸入后的反應將會有較大的差異.時程分析耗時長，分析比較復雜，不便于在工程中廣泛應用.2、基于性能的抗震設計 時程分析法還不能被廣泛應用：142、基于性能的抗震設計上海中心大廈彈性時程分析結果2、基于性能的抗震設計上海中心大廈彈性時程分析結果152、基于性能的抗震設計X方向樓層剪力和傾覆力矩2、基于性能的抗震設計X方向樓層剪力和傾覆力矩162、基于性能的抗震設計

性能設計概念的提出：1976年，新西蘭學者帕克（Park）提出的基于能力原理的抗震設計，其中已包含許多關于性能設計的思想1981年Sozen首先系統地闡述了控制結構位移的抗震設計思想上個世紀初，Moehle提出了基于位移的抗震設計理論1995年，Kowalsky和Calvi提出了一種直接基于位移的抗震設計方法二十世紀九十年代，美、日學者提出并開始研究建筑結構基于性能/位移的抗震設計，隨后得到各國的廣泛關注.2、基于性能的抗震設計 性能設計概念的提出：172、基于性能的抗震設計 2.2抗震性能設計基本思路抗震性能目標設定通過設計，實現抗震性能目標抗震性能目標評估，是否滿足？設計完成是否2、基于性能的抗震設計 2.2抗震性能設計基本思路抗震性能目18基于性能的抗震設計 2.3抗震性能設計與常規(guī)設計方法的比較常規(guī)抗震設計基于性能的抗震設計設防目標小震不壞、中震可修、大震不倒；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，宏觀控制性能要求按使用功能類別及地震程度，提出多個性能目標，設計結構、非結構、設施等方面；業(yè)主選擇性能目標實施方法按規(guī)定進行設計：結構概念設計；小震彈性設計；部分結構大震變形驗算按使用功能類別及地震程度，提出多個性能目標，設計結構、非結構、設施等方面；業(yè)主選擇性能目標工程應用應用廣泛，設計人員熟悉目前較少采用，設計人員不易掌握，所承擔風險較大預期性能滿足規(guī)范要求，但預期性能不明確達到性能目標，預期性能水平明確基于性能的抗震設計 2.3抗震性能設計與常規(guī)設計方法的比較常192、基于性能的抗震設計 2.4基于性能的抗震設計的特點及存在的問題特點：存在的問題： 1、地震作用的不確定性 2、結構分析模型、參數選用的經驗型 3、模型試驗、震害資料欠缺描述的多級性性能的可選性設計的靈活性2、基于性能的抗震設計 2.4基于性能的抗震設計的特點及存在202、基于性能的抗震設計 2.5超高層建筑結構抗震性能水準的判別結構抗震性能水準宏觀損壞程度損壞部位繼續(xù)使用的可能性關鍵構件普通豎向構件耗能構件1完好、無損壞無損壞無損壞無損壞不需修理即可繼續(xù)使用2基本完好、輕微損壞無損壞無損壞輕微損壞稍加修理后可繼續(xù)使用3輕度損壞輕微損壞輕微損壞輕度損壞、部分中度損壞一般修理后可繼續(xù)使用4中度損壞輕度損壞部分中度損壞中毒損壞、部分比較嚴重損壞修復或加固后可繼續(xù)使用5比較嚴重損壞中度損壞部分比較嚴重損壞比較嚴重損壞需排險大修2、基于性能的抗震設計 2.5超高層建筑結構抗震性能水準的212、基于性能的抗震設計 2.6超高層建筑結構抗震性能目標

性能目標

性能水準地震水準ABCD多遇地震1111設防烈度地震1234預估的罕遇地震23452、基于性能的抗震設計 2.6超高層建筑結構抗震性能目標222、基于性能的抗震設計

性能目標的選用抗震設防等級設防烈度場地條件結構的特殊性建造費用震后損失修復難易程度性能目標的選取2、基于性能的抗震設計 性能目標的選用抗震設防等級設防烈度場232、基于性能的抗震設計 2.7長周期地震作用與地震波選取設計反應譜根據規(guī)范譜和安評譜的不同組合，設計采用的反應譜可能有以下幾種形式：規(guī)范譜安評譜（根據場地反應分析得到的標定反應譜）包絡譜：對規(guī)范譜和安評譜取包絡線作為設計譜組合譜：平臺段幅值采用安評譜幅值，譜的形狀采用設計譜形狀規(guī)范譜和安評譜響應取較大值

2、基于性能的抗震設計 2.7長周期地震作用與地震波選取242、基于性能的抗震設計舉例：上海中心四種反應譜對比結果比較圖中不同反應譜可以看出，包絡譜和組合譜的輸入往往使得結構長周期響應較大。對于普通建筑，這種輸入的影響可能很小，但對于超高層建筑，由于其結構周期較長，這樣的輸入將使結構響應明顯增加，進而導致結構材料用量的增加。2、基于性能的抗震設計舉例：上海中心四種反應譜對比結果比較圖252、基于性能的抗震設計基底剪力和傾覆力矩不同種類反應譜的結構各階模態(tài)響應2、基于性能的抗震設計基底剪力和傾覆力矩不同種類反應譜的結構262、基于性能的抗震設計不同種類反應譜的結構總響應比較反應譜種類規(guī)范譜安評譜組合譜包絡譜規(guī)范/安評較大值基底剪力（kN）數值8037080821954108666680821相對大小100%101%119%108%101%傾覆力矩（MN-m）數值1794113470208061799917941相對大小100%75%116%100%100%按照組合反應譜的計算結果進行截面設計安全性較高，但會經濟性有所降低。采用包絡譜計算結構響應或取規(guī)范譜和安評譜計算的響應較大值，具有較為適中的安全性和經濟性。但取響應較大值的方法需要計算兩個反應譜工況，過程較為繁瑣。2、基于性能的抗震設計不同種類反應譜的結構總響應比較反應譜種272、基于性能的抗震設計場地特征影響不同場地特征的反應譜主要表現在特征周期的不同，從而反應譜長周期段的譜值也有所不同。2、基于性能的抗震設計場地特征影響282、基于性能的抗震設計以鄭州綠地不同場地特征下的結構總響應為例，如下表所示。特征周期基底剪力傾覆力矩最大層間位移角VX/kN百分比MY/kN-m百分比MaxDrift百分比0.3s4274976%7.00E+0681%1/70779%0.4s4800985%7.65E+0689%1/63988%0.45s5095390%7.98E+0692%1/60992%0.55s56579100%8.63E+06100%1/560100%0.65s62157110%9.29E+06108%1/518108%0.75s67347119%9.94E+06115%1/485115%結構響應隨特征周期增大而同比例增大。特征周期每增大0.1s，結構響應增大10%左右。可見，場地特征對長周期結構的地震響應影響顯著。2、基于性能的抗震設計以鄭州綠地不同場地特征下的結構總響應為292、基于性能的抗震設計下面討論結構參數的選取對超高層長周期響應的影響。以上海中心為例，只改變結構的阻尼比，在三維有限元模型中輸入的反應譜如下圖所示：

不同阻尼比的上海中心多遇地震設計反應譜（包絡譜）

2、基于性能的抗震設計下面討論結構參數的選取對超高層長周期響302、基于性能的抗震設計不同阻尼比的結構長周期響應如下圖所示：可知，結構阻尼比越大，長周期響應越小，但這種影響不大。2、基于性能的抗震設計不同阻尼比的結構長周期響應如下圖所示：312、基于性能的抗震設計周期折減系數影響亦以上海中心為例，只改變結構的周期折減系數，在三維有限元模型中輸入的反應譜如下圖所示：不同周期折減系數的上海中心多遇地震設計反應譜（包絡譜）

2、基于性能的抗震設計周期折減系數影響不同周期折減系數的上322、基于性能的抗震設計不同周期折減系數的結構長周期響應如下圖所示：可見，結構周期折減系數越大，長周期響應越大，但周期折減系數較大時，這種影響不大。2、基于性能的抗震設計不同周期折減系數的結構長周期響應如下圖332、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素地震波的選擇應首先滿足地震波的三要素：持續(xù)時間：結構基本周期的5~10倍頻譜特性：地震動反應譜與設計反應譜接近有效峰值：地震波峰值加速度按照地震烈度大小取值

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素地震波的選擇應首先滿342、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素震源機制和場地類別：應根據項目工程場地地震安全性報告，根據震源機制和場地類別選擇地震波，例如上海地區(qū)震源機制以走滑型斷層錯動方式為主。所選取的地震波盡量應以走滑型斷錯為主，數量不足時可以考慮其他震源機制，但應確保相同的場地類別。

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素震源機制和場地類別：352、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素每條地震波計算所得的結果不應小于振型分解反應譜法的65%；多條時程曲線的計算結果不應小于振型分解反應譜法的80%。采用實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，實際強震記錄的數量不應小于總數的2/3。地震動幅值調整，根據《抗規(guī)》不同的抗震設防烈度對選擇的地震波幅值進行調整，主次方向按照1:085:0.65。

除此之外，時程分析結果在結構主方向的平均底部剪力應在振型分解反應譜法的80%—120%之間，單條地震波的結構底部剪力應在振型分解反應譜法的65%—135%之間。

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素每條地震波計算所得的362、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素濾波過程對長周期分量的影響：設計中使用的地震波為初始地震波記錄經過濾波去噪處理后得到。濾波過程有高通和低通兩種，分別濾除低頻及高頻噪聲。

對于長周期結構，需要特別注意高通濾波的截止頻率，否則有可能濾除與結構低階模態(tài)對應的頻率成分，導致長周期地震作用輸入失真。下面以上海環(huán)球金融中心時程分析采用的PMN地震波為例：2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素濾波過程對長周期分量372、基于性能的抗震設計PMN000地震波2、基于性能的抗震設計PMN000地震波382、基于性能的抗震設計項目環(huán)球金融上海中心PMN-高通濾波閥值周期（s）6.529.058.332、基于性能的抗震設計項目環(huán)球金融上海中心PMN-高通濾波閥392、基于性能的抗震設計結論

環(huán)球金融中心時程分析采用的地震波之一PMN是高通截止頻率對應的周期約為8.3s。而環(huán)球金融中心的第一周期約為6.5s，因此該地震波用于環(huán)球金融中心是可行的。但如果對于上海中心大廈而言，由于結構第一周期高達9s，已超出該地震波的頻率范圍，因此不能直接應用該地震波進行上海中心大廈的時程分析。2、基于性能的抗震設計結論環(huán)球金融中心時程402、基于性能的抗震設計地震波的選用共分為三步：（1）根據場地類別、持時要求以及震源機制確定第一批地震波備選集。（2）在第一批地震波的基礎上，進行反應譜分析，校核頻譜特性，確定第二批地震波備選集。（3）在第二批地震波的基礎上，對不同的地震波組合進行進一步的統計特性分析，確定最終用于抗震分析的地震波。2、基于性能的抗震設計地震波的選用共分為三步：412、基于性能的抗震設計2.8案例案例一：

鄭州綠地中央廣場北地塊項目概況

北地塊塔樓建筑功能主要為辦公，地上67層，建筑高度300m，結構高度295.35m，地上建筑面積約25.2萬平方米。2、基于性能的抗震設計2.8案例422、基于性能的抗震設計

鄭州綠地中央廣場北地塊性能目標

結構總體山達到性能目標C類要求2、基于性能的抗震設計 432、基于性能的抗震設計

案例二：

南寧地王國際商廈

項目概況： 6度設防的混凝土內同-外框結構，外形基本規(guī)則，總高201m，接近B級最大高度，頂部有局部的抽柱轉換，并有40m的潘志觀光電器小塔。2、基于性能的抗震設計 案例二：442、基于性能的抗震設計

工程特點：

總高度大且頂部小塔偏置，核心筒較大， 6度

設防，截面承載力不受小震控制。

性能要求：

增大外框架承擔的地震力

豎向構件在中震下保持彈性

最大層間變形1/1000

底部加強區(qū)不屈服

上部最大彈塑性層間變形：1/280

頂部小塔按中震不屈服設計

結構總體達到性能目標C類要求2、基于性能的抗震設計 工程特點：452、基于性能的抗震設計

案例三：

北京國貿大廈

項目概況： 8度設防，330m，外形規(guī)則，采用高含鋼率的星光混凝土柱和星光混凝土內筒。2、基于性能的抗震設計 案例三：462、基于性能的抗震設計2、基于性能的抗震設計472、基于性能的抗震設計

工程特點：

超高甚多，內筒尺寸約為平面尺寸的40% ，高

寬比15.5，外框筒承擔的地震作用與內筒相當。

性能要求：

小震下最大層間位移1/500

外框筒與內筒承載力均滿足中震不屈服

腰桁架按中震彈性設計

結構總體上達到C級性能目標2、基于性能的抗震設計 工程特點：483、基于性能的抗風設計

3、基于性能的抗風設計

493、基于性能的抗風設計3.1風荷載規(guī)范風荷載順風向風荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）條文7.1.1計算：3、基于性能的抗風設計3.1風荷載503、基于性能的抗風設計風壓高度變化系數地面粗糙度類別查表或公式計算3、基于性能的抗風設計風壓高度變化系數513、基于性能的抗風設計風振系數振型系數φz可由結構動力計算確定，計算時僅考慮受力方向基本振型的影響對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的彎剪型構件，也可近似采用振型計算點距室外地面高度z與房屋高度H的比值脈動增大系數ξ脈動影響系數ν3、基于性能的抗風設計風振系數523、基于性能的抗風設計脈動增大系數ξ3、基于性能的抗風設計脈動增大系數ξ533、基于性能的抗風設計脈動影響系數ν外形、質量沿高度比較均勻的結構，可根據總高度H及其與迎風面寬度B的比值確定脈動影響系數。3、基于性能的抗風設計脈動影響系數ν外形、質量沿高度比較均勻543、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載對于橫風向風振作用效應明顯的高層建筑及細長圓形截面構筑物，宜考慮橫風向風振的影響。橫風向風荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-201X）條文8.5.2計算：3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載553、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應相互干擾系數：受擾后的結構風荷載和單體結構風荷載的比值順風向風荷載可取1.00～1.10，對橫風向風荷載可取1.00～1.20單個施擾建筑作用的順風向風荷載相互干擾系數3、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應單個施擾建筑作用的順563、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應相互干擾系數：受擾后的結構風荷載和單體結構風荷載的比值順風向風荷載可取1.00～1.10，對橫風向風荷載可取1.00～1.20單個施擾建筑作用的橫風向風荷載相互干擾系數3、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應單個施擾建筑作用的橫57

3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載考慮相關性的組合項次順風向風荷載橫風向風振等效風荷載扭轉風振等效風荷載1ωk--20.4ωkωLk-30.4ωk-ωTk橫風向等效風荷載與順風向荷載較為接近，甚至在特定情況下，橫風向風荷載會更大，按項次2進行組合。

3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載項次順風向風荷載橫風向58 3.2風洞試驗風工程：研究風對結構作用和結構對風的響應以及減小結構風致響應和風損風毀事故措施的一門多領域交叉學科。涉及的范圍很廣，包括大氣科學、空氣動力學、結構力學、實驗力學等。

3、基于性能的抗風設計 3.2風洞試驗3、基于性能的抗風設計59風工程研究的主要方法現場監(jiān)測（最直接、可靠方法，但周期長、費用高）風洞試驗（可系統開展研究，但相似關系無法完全滿足）數值模擬（重要手段與發(fā)展方向，成本低，周期短，但目前研究尚不充分）3、基于性能的抗風設計風工程研究的主要方法3、基于性能的抗風設計60

測壓試驗

利用分布在模型表面的許多測壓管，測出模型表面風壓隨時空的變化，積分求出各方向力和力矩，進而求出結構動態(tài)響應。

3、基于性能的抗風設計測壓試驗3、基于性能的抗風設計61

測力試驗1）當高層建筑的基階振型沿高度線性分布時，廣義力和基底的氣動彎矩成正比。2）根據上述原理，通過測量高層建筑基底氣動彎矩來估算結構的風致響應和荷載。

3、基于性能的抗風設計測力試驗3、基于性能的抗風設計62

氣彈試驗1）剛度和阻尼較小的結構，風致振動幅度較大，風和結構的耦合作用對結構響應的影響不可忽略。2）通常模擬起控制作用的前幾階模態(tài)的廣義質量、振型、固有頻率和阻尼比。3)通常指觀測少數部位前幾階風致響應，不足以對結構風荷載提供全面評估，故需結合測壓或測力試驗。

3、基于性能的抗風設計氣彈試驗3、基于性能的抗風設計633、基于性能的抗風設計 3.3設計參數設計風速在進行風洞試驗時，通常希望設定受建筑所在地貌環(huán)境影響較小的高度為參考高度，繼而確定與參考高度相對應的風速為參考風速。較為理想的參考高度是大氣邊界層的梯度高度（規(guī)范A/B/C/D,300m/350m/400m/450m）。RWDI的風洞試驗采用的500米高度處10分鐘平均風速（m/s）項目金茂大廈環(huán)球金融中心上海中心大廈中國規(guī)范風速（10米高度）31.131.131.731.0風速（500米高度）43.743.750.054.73、基于性能的抗風設計 3.3設計參數項目金茂大廈環(huán)球金融中643、基于性能的抗風設計風向折減系數建筑所在地強度最大的風所在的風向為主導風向，由當地風玫瑰圖可以反映。由于風玫瑰圖由當地氣象臺提供，建筑所在地實際風向可能與此不同，因此在抗風設計時，除某些參數需要考慮風向，一般假定最大風速出現在各個方向的概率相同，較偏于安全地進行結構設計。3、基于性能的抗風設計風向折減系數653、基于性能的抗風設計風剖面風洞試驗在上海中心大廈周邊環(huán)境模擬時考慮了近場地貌和遠場地貌。遠場地貌采用ESDU方法，按10度間隔計算不同風向下遠場風剖面和紊流特性；遠場地貌近場地貌3、基于性能的抗風設計風剖面遠場地貌近場地貌663、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-平均風速剖面3、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-平均風速剖面673、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-平均風壓剖面3、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-平均風壓剖面683、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-紊流度剖面3、基于性能的抗風設計上海中心風剖面-紊流度剖面693、基于性能的抗風設計體型系數中國荷載規(guī)范規(guī)定：對于重要且體型復雜的房屋和構筑物，應由風洞試驗確定體型系數。根據中國高聳結構設計規(guī)范（GB50135-2006），圓形截面體型系數可取0.8，正多邊形可取為1.2。橫風向荷載參數

描述渦激振動的參數有兩個，即斯脫羅哈數和動態(tài)升力系數。根據中國高聳結構設計規(guī)范（GB50135-2006），對于非圓形截面橫風向荷載參數宜通過風洞試驗取值，如無合適值，斯脫羅哈數可取為0.15。3、基于性能的抗風設計體型系數703、基于性能的抗風設計阻尼比阻尼比是重要的抗風設計參數。橫風向荷載受阻尼比影響顯著。環(huán)球金融中心上海中心大廈中國規(guī)范RWDI強度設計2.5%（200年）2.0%（100年）4.0%（100年）2.0%（100年）剛度設計2.0%（100年）4.0%（50年）4.0%（100年）1.5%（20年）設計采用的阻尼比取值3、基于性能的抗風設計阻尼比環(huán)球金融中心上海中心大廈中國規(guī)范71

3.4空氣動力學優(yōu)化

由于風速較大，且結構高柔，高層建筑易受渦激振動影響產生橫風向風荷載。Wind3、基于性能的抗風設計 3.4空氣動力學優(yōu)化Wind3、基于性能的抗風設計72

當來流風速增加到一定臨界值時，建筑周圍產生漩渦脫落現象，從而造成渦激振動橫風向響應渦旋脫落來流風速臨界風速3、基于性能的抗風設計當來流風速增加到一定臨界值時，建筑周圍產生漩渦脫落現象，73

通過沿高度改變建筑截面形狀、圓弧倒角、切角和立面開洞等方法，可以減小渦激振動在高層建筑高度方向的一致性，從而減小了建筑的橫風向風荷載。

上海中心采用了三種方式：圓弧倒角,契形立面,變截面。圓弧倒角契形立面截面變化擾流翼立面開洞3、基于性能的抗風設計通過沿高度改變建筑截面形狀、圓弧倒角、切角和立面743、基于性能的抗風設計 3.5結構響應層間位移角層間位移角指最大層間位移與層高之比。最大層間位移為樓層平面各處位移差中的最大值。層間位移的控制除了考慮幕墻變形的要求（1/300~1/200）外，還考慮了填充墻、隔墻以及保持主體結構處于彈性的要求（1/500），層間位移角限值是一個宏觀的側向剛度指標。3、基于性能的抗風設計 3.5結構響應753、基于性能的抗風設計舒適度高層建筑在強風作用下由于脈動風的影響產生振動，這種振動有可能是在高層建筑內生活或工作的人在心理上產生不舒適感，影響建筑物的正常使用。目前，國際上將人體舒適度的驗算作為高層建筑設計的重要標準。3、基于性能的抗風設計舒適度763、基于性能的抗風設計舒適度用途加速度限值（milli-g）公寓15旅館、辦公樓25中國規(guī)范10年一遇加速度限值回歸期（年）扭轉速度限值（milli-rad/sec）11.5103.0CTBUH建議的最大扭轉速度限值3、基于性能的抗風設計舒適度用途加速度限值（milli-g）77參考文獻[1]GB50009-2012．建筑結構荷載規(guī)范［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.[2]GB50010-2010．混凝土結構設計規(guī)范［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.[3]GB50011-2010．建筑抗震設計規(guī)范［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.[4]GB50017-2003．鋼結構設計規(guī)范［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.[5]JGJ3-2010．高層建筑混凝土技術規(guī)程［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.[6]上海中心大廈項目結構超限審查會送審報告

參考文獻78THANKS!THANKS!79超高層建筑結構性能設計方法趙昕高工

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司超高層建筑結構性能設計方法80目錄1、性能矩陣2、基于性能的抗震設計3、基于性能的抗風設計目錄1、性能矩陣811、性能矩陣

1、性能矩陣

821、性能矩陣1.1超高層建筑結構性能矩陣荷載與作用強度剛度延性穩(wěn)定性舒適度重力荷載-受彎構件撓度--豎向自振頻率；豎向振動加速度風荷載重現期10年----風振加速度50年-層間位移角（含底層）；位移比---100年層間受剪承載力之比；剪重比；--剛重比-地震作用多遇地震層間受剪承載力之比；剪重比；層間位移角（含底層）；位移比；剛度比---設防地震層間受剪承載力之比；剪重比；層間位移角-剛重比-罕遇地震--薄弱層彈塑性位移角--1、性能矩陣1.1超高層建筑結構性能矩陣荷載與作用強度剛度延831、性能矩陣1.2剪力墻性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重力荷載墻肢截面驗算；正截面/斜截面承載力；最小配筋率；鋼筋最小錨固長度最小厚度重力荷載代表值作用下的軸壓比-風荷載重現期50年-剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度100年正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；---地震作用多遇地震正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度設防地震正截面/斜截面承載力；水平施工縫抗滑移驗算（抗震等級為一級時）；---罕遇地震斜截面收件承載力；墻肢截面驗算；---1、性能矩陣1.2剪力墻性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性841、性能矩陣1.3巨柱性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重力荷載雙向壓彎驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---風荷載重現期50年-剪切變形-裂縫控制及最大裂縫寬度100年受拉驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---地震作用多遇地震雙向壓彎驗算；抗剪驗算；最小含鋼率；最小配筋率；剪切變形軸壓比；延性系數裂縫控制及最大裂縫寬度設防地震雙向壓彎驗算；抗剪驗算；剪力截面驗算；受拉驗算；最小含鋼率；最小配筋率；---罕遇地震剪力截面驗算；斜截面抗剪驗算---1、性能矩陣1.3巨柱性能矩陣荷載與作用強度剛度延性耐久性重851、性能矩陣1.4伸臂斜腹桿性能矩陣荷載與作用強度重力荷載（收縮徐變）軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；風荷載重現期50年-100年軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；地震作用多遇地震軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；設防地震軸壓/壓彎承載力驗算；軸壓/壓彎穩(wěn)定性驗算；應力比；1、性能矩陣1.4伸臂斜腹桿性能矩陣荷載與作用強度重力荷載軸862、基于性能的抗震設計

2、基于性能的抗震設計

872、基于性能的抗震設計 2.1結構抗震設計理論的發(fā)展靜力設計反應譜法、時程分析法設計基于性能的抗震設計2、基于性能的抗震設計 2.1結構抗震設計理論的發(fā)展靜力設計88基于性能的抗震設計

反應譜法的不足之處：首先，反應譜法不能有效地考慮強震時結構的非線性行為；其次，不能考慮基礎與土之間的動力相互作用；再次，不能考慮地震動持時長短的影響；并且，反應譜理論只能給出結構的最大地震反應，不能給出結構反應的全過程，以及結構各構件的破壞機理；此外，反應譜法對于非比例阻尼結構以及不規(guī)則結構的分析效果還不理想基于性能的抗震設計 反應譜法的不足之處：892、基于性能的抗震設計實際地震災害表明：恰當的抗震設計能夠減輕地震災害；抗震設計方法需要進一步完善臺灣921地震

災害2、基于性能的抗震設計實際地震災害表明：恰當的抗震設計能夠減902、基于性能的抗震設計建筑物底部為大空間，上下剛度差異過大，形成底部軟弱層。2、基于性能的抗震設計建筑物底部為大空間，上下剛度差異過大，912、基于性能的抗震設計柱子內埋設管線（水、排水、電、氣、電話）等，雖然節(jié)省了空間，但大大降低了抗震性能。結構設計不合理，底部局部用柱支承柱子有效承重面積不足，柱端箍筋不夠，造成柱端破壞2、基于性能的抗震設計柱子內埋設管線（水、排水、電、氣、電話922、基于性能的抗震設計

時程分析法還不能被廣泛應用：時程分析所用的地震波為實際的強震記錄或人工地震波，結構對不同的地震波輸入的敏感度不同，輸入后的反應將會有較大的差異.時程分析耗時長，分析比較復雜，不便于在工程中廣泛應用.2、基于性能的抗震設計 時程分析法還不能被廣泛應用：932、基于性能的抗震設計上海中心大廈彈性時程分析結果2、基于性能的抗震設計上海中心大廈彈性時程分析結果942、基于性能的抗震設計X方向樓層剪力和傾覆力矩2、基于性能的抗震設計X方向樓層剪力和傾覆力矩952、基于性能的抗震設計

性能設計概念的提出：1976年，新西蘭學者帕克（Park）提出的基于能力原理的抗震設計，其中已包含許多關于性能設計的思想1981年Sozen首先系統地闡述了控制結構位移的抗震設計思想上個世紀初，Moehle提出了基于位移的抗震設計理論1995年，Kowalsky和Calvi提出了一種直接基于位移的抗震設計方法二十世紀九十年代，美、日學者提出并開始研究建筑結構基于性能/位移的抗震設計，隨后得到各國的廣泛關注.2、基于性能的抗震設計 性能設計概念的提出：962、基于性能的抗震設計 2.2抗震性能設計基本思路抗震性能目標設定通過設計，實現抗震性能目標抗震性能目標評估，是否滿足？設計完成是否2、基于性能的抗震設計 2.2抗震性能設計基本思路抗震性能目97基于性能的抗震設計 2.3抗震性能設計與常規(guī)設計方法的比較常規(guī)抗震設計基于性能的抗震設計設防目標小震不壞、中震可修、大震不倒；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，宏觀控制性能要求按使用功能類別及地震程度，提出多個性能目標，設計結構、非結構、設施等方面；業(yè)主選擇性能目標實施方法按規(guī)定進行設計：結構概念設計；小震彈性設計；部分結構大震變形驗算按使用功能類別及地震程度，提出多個性能目標，設計結構、非結構、設施等方面；業(yè)主選擇性能目標工程應用應用廣泛，設計人員熟悉目前較少采用，設計人員不易掌握，所承擔風險較大預期性能滿足規(guī)范要求，但預期性能不明確達到性能目標，預期性能水平明確基于性能的抗震設計 2.3抗震性能設計與常規(guī)設計方法的比較常982、基于性能的抗震設計 2.4基于性能的抗震設計的特點及存在的問題特點：存在的問題： 1、地震作用的不確定性 2、結構分析模型、參數選用的經驗型 3、模型試驗、震害資料欠缺描述的多級性性能的可選性設計的靈活性2、基于性能的抗震設計 2.4基于性能的抗震設計的特點及存在992、基于性能的抗震設計 2.5超高層建筑結構抗震性能水準的判別結構抗震性能水準宏觀損壞程度損壞部位繼續(xù)使用的可能性關鍵構件普通豎向構件耗能構件1完好、無損壞無損壞無損壞無損壞不需修理即可繼續(xù)使用2基本完好、輕微損壞無損壞無損壞輕微損壞稍加修理后可繼續(xù)使用3輕度損壞輕微損壞輕微損壞輕度損壞、部分中度損壞一般修理后可繼續(xù)使用4中度損壞輕度損壞部分中度損壞中毒損壞、部分比較嚴重損壞修復或加固后可繼續(xù)使用5比較嚴重損壞中度損壞部分比較嚴重損壞比較嚴重損壞需排險大修2、基于性能的抗震設計 2.5超高層建筑結構抗震性能水準的1002、基于性能的抗震設計 2.6超高層建筑結構抗震性能目標

性能目標

性能水準地震水準ABCD多遇地震1111設防烈度地震1234預估的罕遇地震23452、基于性能的抗震設計 2.6超高層建筑結構抗震性能目標1012、基于性能的抗震設計

性能目標的選用抗震設防等級設防烈度場地條件結構的特殊性建造費用震后損失修復難易程度性能目標的選取2、基于性能的抗震設計 性能目標的選用抗震設防等級設防烈度場1022、基于性能的抗震設計 2.7長周期地震作用與地震波選取設計反應譜根據規(guī)范譜和安評譜的不同組合，設計采用的反應譜可能有以下幾種形式：規(guī)范譜安評譜（根據場地反應分析得到的標定反應譜）包絡譜：對規(guī)范譜和安評譜取包絡線作為設計譜組合譜：平臺段幅值采用安評譜幅值，譜的形狀采用設計譜形狀規(guī)范譜和安評譜響應取較大值

2、基于性能的抗震設計 2.7長周期地震作用與地震波選取1032、基于性能的抗震設計舉例：上海中心四種反應譜對比結果比較圖中不同反應譜可以看出，包絡譜和組合譜的輸入往往使得結構長周期響應較大。對于普通建筑，這種輸入的影響可能很小，但對于超高層建筑，由于其結構周期較長，這樣的輸入將使結構響應明顯增加，進而導致結構材料用量的增加。2、基于性能的抗震設計舉例：上海中心四種反應譜對比結果比較圖1042、基于性能的抗震設計基底剪力和傾覆力矩不同種類反應譜的結構各階模態(tài)響應2、基于性能的抗震設計基底剪力和傾覆力矩不同種類反應譜的結構1052、基于性能的抗震設計不同種類反應譜的結構總響應比較反應譜種類規(guī)范譜安評譜組合譜包絡譜規(guī)范/安評較大值基底剪力（kN）數值8037080821954108666680821相對大小100%101%119%108%101%傾覆力矩（MN-m）數值1794113470208061799917941相對大小100%75%116%100%100%按照組合反應譜的計算結果進行截面設計安全性較高，但會經濟性有所降低。采用包絡譜計算結構響應或取規(guī)范譜和安評譜計算的響應較大值，具有較為適中的安全性和經濟性。但取響應較大值的方法需要計算兩個反應譜工況，過程較為繁瑣。2、基于性能的抗震設計不同種類反應譜的結構總響應比較反應譜種1062、基于性能的抗震設計場地特征影響不同場地特征的反應譜主要表現在特征周期的不同，從而反應譜長周期段的譜值也有所不同。2、基于性能的抗震設計場地特征影響1072、基于性能的抗震設計以鄭州綠地不同場地特征下的結構總響應為例，如下表所示。特征周期基底剪力傾覆力矩最大層間位移角VX/kN百分比MY/kN-m百分比MaxDrift百分比0.3s4274976%7.00E+0681%1/70779%0.4s4800985%7.65E+0689%1/63988%0.45s5095390%7.98E+0692%1/60992%0.55s56579100%8.63E+06100%1/560100%0.65s62157110%9.29E+06108%1/518108%0.75s67347119%9.94E+06115%1/485115%結構響應隨特征周期增大而同比例增大。特征周期每增大0.1s，結構響應增大10%左右?？梢?，場地特征對長周期結構的地震響應影響顯著。2、基于性能的抗震設計以鄭州綠地不同場地特征下的結構總響應為1082、基于性能的抗震設計下面討論結構參數的選取對超高層長周期響應的影響。以上海中心為例，只改變結構的阻尼比，在三維有限元模型中輸入的反應譜如下圖所示：

不同阻尼比的上海中心多遇地震設計反應譜（包絡譜）

2、基于性能的抗震設計下面討論結構參數的選取對超高層長周期響1092、基于性能的抗震設計不同阻尼比的結構長周期響應如下圖所示：可知，結構阻尼比越大，長周期響應越小，但這種影響不大。2、基于性能的抗震設計不同阻尼比的結構長周期響應如下圖所示：1102、基于性能的抗震設計周期折減系數影響亦以上海中心為例，只改變結構的周期折減系數，在三維有限元模型中輸入的反應譜如下圖所示：不同周期折減系數的上海中心多遇地震設計反應譜（包絡譜）

2、基于性能的抗震設計周期折減系數影響不同周期折減系數的上1112、基于性能的抗震設計不同周期折減系數的結構長周期響應如下圖所示：可見，結構周期折減系數越大，長周期響應越大，但周期折減系數較大時，這種影響不大。2、基于性能的抗震設計不同周期折減系數的結構長周期響應如下圖1122、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素地震波的選擇應首先滿足地震波的三要素：持續(xù)時間：結構基本周期的5~10倍頻譜特性：地震動反應譜與設計反應譜接近有效峰值：地震波峰值加速度按照地震烈度大小取值

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素地震波的選擇應首先滿1132、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素震源機制和場地類別：應根據項目工程場地地震安全性報告，根據震源機制和場地類別選擇地震波，例如上海地區(qū)震源機制以走滑型斷層錯動方式為主。所選取的地震波盡量應以走滑型斷錯為主，數量不足時可以考慮其他震源機制，但應確保相同的場地類別。

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素震源機制和場地類別：1142、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素每條地震波計算所得的結果不應小于振型分解反應譜法的65%；多條時程曲線的計算結果不應小于振型分解反應譜法的80%。采用實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，實際強震記錄的數量不應小于總數的2/3。地震動幅值調整，根據《抗規(guī)》不同的抗震設防烈度對選擇的地震波幅值進行調整，主次方向按照1:085:0.65。

除此之外，時程分析結果在結構主方向的平均底部剪力應在振型分解反應譜法的80%—120%之間，單條地震波的結構底部剪力應在振型分解反應譜法的65%—135%之間。

2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素每條地震波計算所得的1152、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素濾波過程對長周期分量的影響：設計中使用的地震波為初始地震波記錄經過濾波去噪處理后得到。濾波過程有高通和低通兩種，分別濾除低頻及高頻噪聲。

對于長周期結構，需要特別注意高通濾波的截止頻率，否則有可能濾除與結構低階模態(tài)對應的頻率成分，導致長周期地震作用輸入失真。下面以上海環(huán)球金融中心時程分析采用的PMN地震波為例：2、基于性能的抗震設計選波需要考慮的因素濾波過程對長周期分量1162、基于性能的抗震設計PMN000地震波2、基于性能的抗震設計PMN000地震波1172、基于性能的抗震設計項目環(huán)球金融上海中心PMN-高通濾波閥值周期（s）6.529.058.332、基于性能的抗震設計項目環(huán)球金融上海中心PMN-高通濾波閥1182、基于性能的抗震設計結論

環(huán)球金融中心時程分析采用的地震波之一PMN是高通截止頻率對應的周期約為8.3s。而環(huán)球金融中心的第一周期約為6.5s，因此該地震波用于環(huán)球金融中心是可行的。但如果對于上海中心大廈而言，由于結構第一周期高達9s，已超出該地震波的頻率范圍，因此不能直接應用該地震波進行上海中心大廈的時程分析。2、基于性能的抗震設計結論環(huán)球金融中心時程1192、基于性能的抗震設計地震波的選用共分為三步：（1）根據場地類別、持時要求以及震源機制確定第一批地震波備選集。（2）在第一批地震波的基礎上，進行反應譜分析，校核頻譜特性，確定第二批地震波備選集。（3）在第二批地震波的基礎上，對不同的地震波組合進行進一步的統計特性分析，確定最終用于抗震分析的地震波。2、基于性能的抗震設計地震波的選用共分為三步：1202、基于性能的抗震設計2.8案例案例一：

鄭州綠地中央廣場北地塊項目概況

北地塊塔樓建筑功能主要為辦公，地上67層，建筑高度300m，結構高度295.35m，地上建筑面積約25.2萬平方米。2、基于性能的抗震設計2.8案例1212、基于性能的抗震設計

鄭州綠地中央廣場北地塊性能目標

結構總體山達到性能目標C類要求2、基于性能的抗震設計 1222、基于性能的抗震設計

案例二：

南寧地王國際商廈

項目概況： 6度設防的混凝土內同-外框結構，外形基本規(guī)則，總高201m，接近B級最大高度，頂部有局部的抽柱轉換，并有40m的潘志觀光電器小塔。2、基于性能的抗震設計 案例二：1232、基于性能的抗震設計

工程特點：

總高度大且頂部小塔偏置，核心筒較大， 6度

設防，截面承載力不受小震控制。

性能要求：

增大外框架承擔的地震力

豎向構件在中震下保持彈性

最大層間變形1/1000

底部加強區(qū)不屈服

上部最大彈塑性層間變形：1/280

頂部小塔按中震不屈服設計

結構總體達到性能目標C類要求2、基于性能的抗震設計 工程特點：1242、基于性能的抗震設計

案例三：

北京國貿大廈

項目概況： 8度設防，330m，外形規(guī)則，采用高含鋼率的星光混凝土柱和星光混凝土內筒。2、基于性能的抗震設計 案例三：1252、基于性能的抗震設計2、基于性能的抗震設計1262、基于性能的抗震設計

工程特點：

超高甚多，內筒尺寸約為平面尺寸的40% ，高

寬比15.5，外框筒承擔的地震作用與內筒相當。

性能要求：

小震下最大層間位移1/500

外框筒與內筒承載力均滿足中震不屈服

腰桁架按中震彈性設計

結構總體上達到C級性能目標2、基于性能的抗震設計 工程特點：1273、基于性能的抗風設計

3、基于性能的抗風設計

1283、基于性能的抗風設計3.1風荷載規(guī)范風荷載順風向風荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）條文7.1.1計算：3、基于性能的抗風設計3.1風荷載1293、基于性能的抗風設計風壓高度變化系數地面粗糙度類別查表或公式計算3、基于性能的抗風設計風壓高度變化系數1303、基于性能的抗風設計風振系數振型系數φz可由結構動力計算確定，計算時僅考慮受力方向基本振型的影響對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的彎剪型構件，也可近似采用振型計算點距室外地面高度z與房屋高度H的比值脈動增大系數ξ脈動影響系數ν3、基于性能的抗風設計風振系數1313、基于性能的抗風設計脈動增大系數ξ3、基于性能的抗風設計脈動增大系數ξ1323、基于性能的抗風設計脈動影響系數ν外形、質量沿高度比較均勻的結構，可根據總高度H及其與迎風面寬度B的比值確定脈動影響系數。3、基于性能的抗風設計脈動影響系數ν外形、質量沿高度比較均勻1333、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載對于橫風向風振作用效應明顯的高層建筑及細長圓形截面構筑物，宜考慮橫風向風振的影響。橫風向風荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-201X）條文8.5.2計算：3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載1343、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應相互干擾系數：受擾后的結構風荷載和單體結構風荷載的比值順風向風荷載可取1.00～1.10，對橫風向風荷載可取1.00～1.20單個施擾建筑作用的順風向風荷載相互干擾系數3、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應單個施擾建筑作用的順1353、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應相互干擾系數：受擾后的結構風荷載和單體結構風荷載的比值順風向風荷載可取1.00～1.10，對橫風向風荷載可取1.00～1.20單個施擾建筑作用的橫風向風荷載相互干擾系數3、基于性能的抗風設計相鄰建筑的群體效應單個施擾建筑作用的橫136

3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載考慮相關性的組合項次順風向風荷載橫風向風振等效風荷載扭轉風振等效風荷載1ωk--20.4ωkωLk-30.4ωk-ωTk橫風向等效風荷載與順風向荷載較為接近，甚至在特定情況下，橫風向風荷載會更大，按項次2進行組合。

3、基于性能的抗風設計規(guī)范風荷載項次順風向風荷載橫風向137 3.2風洞試驗風工程：研究風對結構作用和結構對風的響應以及減小結構風致響應和風損風毀事故措施的一門多領域交叉學科。涉及的范圍很廣，包括大氣科學、空氣動力學、結構力學、實驗力學等。

3、基于性能的抗風設計 3.2風洞試驗3、基于性能的抗風設計138風工程研究的主要方法現場監(jiān)測（最直接、可靠方法，但周期長、費用高）風洞試驗（可系統開展研究，但相似關系無法完全滿足）數值模擬（重要手段與發(fā)展方向，成本低，周期短，但目前研究尚不充分）3、基于性能的抗風設計風工程研究的主要方法3、基于性能的抗風設計139

測壓試驗

利用分布在模型表面的許多測壓管，測出模型表面風壓隨時空的變化，積分求出各方向力和力矩，進而求出結構動態(tài)響應。

3、基于性能的抗風設計測壓試驗3、基于性能的抗風設計140

測力試驗1）當高層建筑的基階振型沿高度線性分布時，廣義力和基底的氣動彎矩成正比。2）根據上述原理，通過測量高層建筑基底氣動彎矩來估算結構的風致響應和荷載。

3、基于性能的抗風設計測力試驗3、基于性能的抗風設計141

氣彈試驗1）剛度和阻尼較小的結構，風致振動幅度較大，風和結構的耦合作用對結構響應的影響不可忽略。2）通常模擬起控制作用的前幾階模態(tài)的廣義質量、振型、固有頻率和阻尼比。3)通常指觀測少數部位前幾階風致響應，不足以對結構風荷載提供全面評估，故需結合測壓或測力試驗。

3、基于性能的抗風設計氣彈試驗3、基于性能的抗風設計1423、基于性能的抗風設計 3.3設計參數設計風速在進行風洞試驗時，通常希望設定受建筑所在地貌環(huán)境影響較小的高度為參考高