高层建筑结构设计(第三讲).ppt

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1、第三讲第三讲 高层建筑结构荷载及荷载组合高层建筑结构荷载及荷载组合第三章第三章 高层建筑结构荷载高层建筑结构荷载一、高层建筑结构荷载类型一、高层建筑结构荷载类型 竖向荷载竖向荷载 结构构件自重结构构件自重 楼屋面可变荷载楼屋面可变荷载 竖向地震作用（设防烈度竖向地震作用（设防烈度9 9度高层建筑、设防烈度度高层建筑、设防烈度8 8、9 9度的大度的大跨度梁和悬臂结构）跨度梁和悬臂结构）水平荷载水平荷载 风荷载风荷载 水平地震作用（地震区）水平地震作用（地震区）二、重力荷载的计算方法和计算要点重力荷载的计算方法和计算要点 1 1、重力荷载的计算方法、重力荷载的计算方法 重力荷载的准确计算宜从标准

2、层开始，取标准层中的标准单元或标准重力荷载的准确计算宜从标准层开始，取标准层中的标准单元或标准块准确计算块准确计算 具体计算宜采取板具体计算宜采取板-梁梁-柱（墙）的顺序进行，即先计算板的面荷载柱（墙）的顺序进行，即先计算板的面荷载（包括填充墙的线荷载在内的算术平均值，即总荷载（包括填充墙的线荷载在内的算术平均值，即总荷载/板面积），再板面积），再计算梁的线荷载，最后计算主梁的集中荷载及柱（墙）上的荷载计算梁的线荷载，最后计算主梁的集中荷载及柱（墙）上的荷载 屋面层、设备层、裙房层再分别按同样原理计算屋面层、设备层、裙房层再分别按同样原理计算 注意：在计算板的均布面荷载传递到梁（墙）上作为线荷

3、载、梁的线注意：在计算板的均布面荷载传递到梁（墙）上作为线荷载、梁的线荷载传递到主梁上作为集中荷载及主梁的线荷载（自重等）和集中荷荷载传递到主梁上作为集中荷载及主梁的线荷载（自重等）和集中荷载传递到柱（墙）上作为集中力的计算全过程中，载传递到柱（墙）上作为集中力的计算全过程中，一般均可按简支的一般均可按简支的方法进行，不必考虑实际结构的连续性，以简化计算方法进行，不必考虑实际结构的连续性，以简化计算。（由于高层建筑结构楼（屋）盖水平构件的连续性的影响往往被高层（由于高层建筑结构楼（屋）盖水平构件的连续性的影响往往被高层结构重力荷载效应下竖向构件的弹性压缩、混凝土收缩和徐变等影响结构重力荷载效应

4、下竖向构件的弹性压缩、混凝土收缩和徐变等影响调整覆盖）调整覆盖）2 2、重力荷载的计算要点、重力荷载的计算要点 计算梁的自重时，要注意扣除梁板重叠部分的板重，尤其在扁梁、宽扁计算梁的自重时，要注意扣除梁板重叠部分的板重，尤其在扁梁、宽扁梁结构中更需注意梁结构中更需注意 （计算表明，由于设计计算未注意扣除梁板重叠部分的板重而引起的总重计算表明，由于设计计算未注意扣除梁板重叠部分的板重而引起的总重力荷载的增大的误差通常有力荷载的增大的误差通常有10%10%20%20%左右左右）计算墙的自重时，要注意扣除墙板重复部分的板重。计算墙的自重时，要注意扣除墙板重复部分的板重。（计算表明，此重叠部分引起的总

5、重力荷载的增大的误差通常在计算表明，此重叠部分引起的总重力荷载的增大的误差通常在5%5%左右左右）使用活荷载的计算要注意折减。使用活荷载的计算要注意折减。根据根据建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001GB50009-2001）的规定，为便利计算简化，）的规定，为便利计算简化，在计算柱、墙的总重力荷载，确定墙、柱截面时，建议楼面使用或荷载在计算柱、墙的总重力荷载，确定墙、柱截面时，建议楼面使用或荷载标准值的折减系数可统一取值如下表所示标准值的折减系数可统一取值如下表所示三、楼面可变荷载取值三、楼面可变荷载取值建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 （GB50009-2001GB50

6、009-2001）确定）确定 高层建筑屋面直升机停机坪荷载高层建筑屋面直升机停机坪荷载 荷载的组合值系数应取荷载的组合值系数应取 0.70.7 频遇值系数应取频遇值系数应取 0.60.6 准永久值系数应取准永久值系数应取 0 0四、风荷载四、风荷载 几点说明几点说明 对于特别重要的高层建筑，目前尚无统一、明确的定义，一般可根据对于特别重要的高层建筑，目前尚无统一、明确的定义，一般可根据建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001GB50068-2001）规定的设计使用）规定的设计使用年限和安全等级确定。年限和安全等级确定。设计使用年限为设计使用年限为10010

7、0年的或安全等级为一级的年的或安全等级为一级的高层建筑可认为是特别重要的高层建筑高层建筑可认为是特别重要的高层建筑 考虑到房屋高度大于考虑到房屋高度大于60m60m的高层建筑对风荷载比较敏感，其基本风压的高层建筑对风荷载比较敏感，其基本风压可按可按100100年一遇的风压值采用。年一遇的风压值采用。当没有当没有100100年一遇的风压资料时，也可近似将年一遇的风压资料时，也可近似将5050年一遇的基本风压值年一遇的基本风压值乘以增大系数乘以增大系数1.11.1采用采用 对于房屋高度不超过对于房屋高度不超过60m60m的一般高层建筑，其基本风压可按重现期的一般高层建筑，其基本风压可按重现期505

8、0年的基本风压确定，其基本风压是否提高，可由设计人员根据实际情年的基本风压确定，其基本风压是否提高，可由设计人员根据实际情况确定。况确定。2 2、分压高度变化系数、分压高度变化系数 在大气边界层内，风速随地面高度而增大。当气压场随高度不变时，风速随在大气边界层内，风速随地面高度而增大。当气压场随高度不变时，风速随高度增大的规律主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度增大的规律主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度为高度为300m300m500m500m时，风速不再受地面粗糙度的影响，也即达到所谓时，风速不再受地面粗糙度的影响，也即达到所谓“梯度梯度速度速度”，

9、该高度称之为梯度风高度。，该高度称之为梯度风高度。对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别决定。对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别决定。建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001GB50009-2001）将地面粗糙度分为）将地面粗糙度分为A A、B B、C C、和、和D D四四类（见表）。类（见表）。风压高度变化系数风压高度变化系数 地面粗糙度类别地面粗糙度类别 离地面或海平离地面或海平面高度（面高度（m）A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1

10、.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 30 1.80 1.42 1.00 0.62 40 1.92 1.56 1.13 0.73 50 2.03 1.67 1.25 0.84 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70 1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 250 2.99 2.80 2.54 2.19 300 3.

11、12 2.97 2.75 2.68 350 3.12 3.12 2.94 2.68 400 3.12 3.12 3.12 2.91 450 3.12 3.12 3.12 3.12 3、风载体型系数风载体型系数 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001GB50009-2001）表）表7.3.17.3.1列出列出3838项项不同类型的不同类型的建筑物和各类结构的体型系数，当建筑物与表中列出的体型类同时可参考建筑物和各类结构的体型系数，当建筑物与表中列出的体型类同时可参考应用。应用。房屋和构筑物与表中的体型类同时，可房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用按表规定取用；房屋和

12、构筑物与表中的体型类不同时，可房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用参考有关资料采用；房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风洞宜由风洞试验确定试验确定；对重要且体型复杂的房屋和构筑物，对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定应由风洞试验确定。1、矩形截面、矩形截面2 2、L L形截面形截面3、槽形截面、槽形截面 4 4、正多边形平面、圆形平面、正多边形平面、圆形平面5 5、扇形平面、扇形平面 6 6、棱形平面、棱形平面 7 7、十字形平面、十字形平面 8 8、井字形平面、井字形平面 9 9、X X形平

13、面形平面 1010、艹形平面、艹形平面 1111、六角形平面、六角形平面 1212、Y Y形平面形平面 5 5、总体风荷载与局部风荷载、总体风荷载与局部风荷载 总体风荷载总体风荷载时建筑物各表面承受风力作用的合力，是沿高度变化的分时建筑物各表面承受风力作用的合力，是沿高度变化的分布荷载，用于计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。布荷载，用于计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。局部风荷载局部风荷载用于计算结构构件或维护构件或围护构件与主体的连接用于计算结构构件或维护构件或围护构件与主体的连接（水平悬挑构件、幕墙构件及其连接件等），采用风荷载标准值（水平悬挑构件、幕墙构件及其连接件等），采用风荷载标准值

14、WkWk计计算，但采用局部风荷载体型系数。算，但采用局部风荷载体型系数。局部风荷载局部风荷载用于计算结构构件或维护构件或围护构件与主体的连接用于计算结构构件或维护构件或围护构件与主体的连接（水平悬挑构件、幕墙构件及其连接件等），采用风荷载标准值（水平悬挑构件、幕墙构件及其连接件等），采用风荷载标准值WkWk计计算，但采用局部风荷载体型系数。算，但采用局部风荷载体型系数。当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予以考虑。互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时

15、应予以考虑。规范规范GB50009GB50009规定：将单独建筑物的体型系数规定：将单独建筑物的体型系数 s s 乘以相互干扰系乘以相互干扰系数数(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)以以考虑风力相互干扰的群体效应考虑风力相互干扰的群体效应。风力作用在高层建筑表面，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边风力作用在高层建筑表面，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位（阳台、雨篷等外挑构件），局部风压会超棱处和在附属结构的部位（阳台、雨篷等外挑构件），局部风压会超过按表所得的平均风压过按表所得的平均风压规范

16、规范GB50009GB50009规定：对负压区可根据不同部位分别取体型系数为规定：对负压区可根据不同部位分别取体型系数为-1.0 1.0 -2.2-2.2 对封闭式建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙，以及对封闭式建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压。机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压。规范规范GB50009GB50009规定：对封闭式建筑物的内表面压力系数，按外表规定：对封闭式建筑物的内表面压力系数，按外表面风压的正负情况取面风压的正负情况取-0.2-0.2或或0.20.25m4m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m4m5mkNkN/m71.4468.8267.0765.0362.6960.9458.9056.2854.2451.9149.5746.9544.3241.4138.2034.9931.4925.08107.16210.39203.84198.15191.58185.45179.76172.77165.78