第3章01高层建筑结构荷载.ppt
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1、第3章 高层建筑结构荷载 l 高层建筑结构主要承受竖向荷载、水 平荷载等。与多层建筑结构有所不同,高 层建筑结构的竖向荷载效应远大于多层建 筑结构,水平荷载的影响显著增加,成为 其设计的主要因素。此外高层建筑结构还 应考虑温度变化、材料的收缩和徐变、地 基不均匀沉降等间接作用在结构中产生的 效应。 DateDate 1 1 l 作用于高层建筑结构上的竖向荷载包 括楼面和屋面恒载、活荷载、屋面雪荷 载、施工荷载以及竖向地震作用;水平 荷载包括风荷载和水平地震作用。 l 计算作用在高层建筑结构上的风荷 载时,对主要承重结构和围护结构应分 别计算。 DateDate 2 2 3-1. 风荷载 l 空
2、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。 l 风荷载的大小主要和近地风的性质、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。 l 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按 下式计算:wk = bzmsmzw0 。 DateDate 3 3 l 为风荷载标准值 l 为z 高度处的风振系数 l 为风荷载体型系数 l 为风压高度变化系数 l 为基本风压 DateDate 4 4 一、 基本风压w0:我国建筑结构荷载规范规 定,基本风压以当地比较空旷平坦地面、离 地10m高,统计所得50年一遇10分钟平均最 大风速 v
3、0(m/s) 为标准,一般按 w0 = v02 /1600 确定的风压值; 可参考荷载规范。 l 对于特别重要和对风比较敏感的高层建筑,其 基本风压按100年重现期的风压值采用。 l 在进行舒适度计算时,取重现期为10年的风压 值。 DateDate 5 5 二、 风压高度变化系数mz: 风速由地面出为零沿高度逐渐增大,不同 地表面粗糙度使风速沿高度的增大梯度不同 ;荷载规范将地面粗糙度分为A、B、C、D四 类。其值可有荷载规范查得。 DateDate 6 6 l1)在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区,地面 空旷,空气流动几乎无阻挡物(A 类粗糙度),风速随 高度的增加最快; l2) 在中
4、小城镇和大城市的郊区(B 类粗糙度),风速 随高度的增加减慢; l3)有密集建筑物的大城市市区(C 类粗糙度),风速随 高度的增加缓慢; l4)有密集建筑群,且房屋较高的城市市区(D 类 l粗糙度),风的流动受到阻挡,风速减小,因此 l风速随高度增加更缓慢一些。 l表1 列出了各种情况下的风压高度变化系数。 DateDate 7 7 DateDate 8 8 三、 风载体形系数ms: 1)单体建筑的体型系数 风的作用力随建筑物的体形、尺度、表面状况 而变化。风作用的大小、方向可以通过实测或风洞试 验得到。规范给出了一般高层建筑的风载体形系数。 通过实测可以得到风在建筑物表面的实际风压, 风载体
5、型系数是指实际风压与基本风压的比值。见下 图a、b 风压分布。 DateDate 9 9 DateDate1010 DateDate1111 l2)群体风压体型系数 l 对建筑群,尤其是高层建筑群,当房屋 相互间距较近时,由于漩涡的相互干扰, 房屋某些部位的局部风压会显著增大。为 此,高层规程规定,当多栋或群集的 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。一般可将单体建筑的 体型系数ms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 时宜通过风洞试验确定。 DateDate1212 (3)局部风压体型系数 l 在计算风荷载对建筑物某个局部表面的 作用时,要采用局
6、部风荷载体型系数,用 l于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件 连接强度。 l 檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构 件计算局部上浮风荷载时,风荷载体型系 数ms不宜小于-2.0。设计建筑幕墙时,应 按有关的标准规定采用。 DateDate1313 四、风振系数bz: 风的作用是不规则的,实际建筑是在平均 侧移附近摆动。当房屋结构 H30m 且 H/B1.5时,需考虑振动的影响。 DateDate1414 脉动增大系数 DateDate1515 3.2 3.2 风荷载风荷载 周期的近似计算 DateDate1616 脉动影响系数 DateDate1717 平均风压与波动风压 DateDate1818
7、 五. 总体风载与局部风载 1. 总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的 合力,是沿建筑物高度变化的线荷载。通常 按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷 载。 2.局部风载:验算外围结构强度、阳台、雨蓬 的飘浮风载。一般取ms=-2.0。 DateDate1919 六. 风洞试验 风是紊乱的随机现象,风对建筑物的作用 十分复杂,规范中关于风荷载值的确定适用于 大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建 筑。 目前还没有有效的预测体型复杂、高柔 建筑物风作用的计算方法。摩天大楼可能造成 很强的地面风,对行人和商店有很大的影响; 当附近还有别的高层建筑时,群体效应对建筑 物和建筑物之间的通道也会造成
8、危害,这些都 可以通过风洞试验得到对设计有用的数据。 DateDate2020 我国现行混凝土高规规定有下列情况之 一的建筑物,宜按风洞试验确定风荷载: 1)高度大于200m; 2)高度大于150m,且平面形状不规则、立面形状复 杂,或立面开洞、连体建筑等; 3)规范或规程中没有给出风载荷体型系数的建筑物 ; 4)周围地形和环境复杂,邻近有高层建筑时,宜考 虑互相干扰的群体效应,一般可将单个建筑物的体 型系数乘以相互干扰增大系数,缺乏该系数时宜通 过风洞试验得出。 DateDate2121 作业 l 某高层钢筋混凝土框架8层结构,层高 均为5m, 高度为40m,假定H/B=2,平面尺 寸见下图
9、,风向垂直从右向左。已知基本 风压为0.5,建筑场地C。计算在风荷载作 用下各层的线荷载分布。标注的尺寸单位 均为厘米,周期按经验公式。 DateDate2222 DateDate2323 l 地震时,由于地震波的作用产生地面运 动,并通过房屋基础影响上部结构,使结 构产生的动态作用,这就是地震作用。地 震波会使房屋产生竖向振动和水平振动, 一般对房屋的破坏主要是由水平振动造成 的,因此设计中主要考虑水平地震作用, 只有震中附近的高烈度区或竖向振动会产 生严重后果时,才同时考虑竖向地震作用 。 3-2. 地震作用 DateDate2424 死亡24人,经济损失94亿美元。 DateDate25
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- 01 高层 建筑结构 荷载
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