03-荷载及组合1风.ppt
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1、高层建筑结构,任课教师:王萱,结构设计步骤汇总(十二步),步骤一:结构布置 步骤二:截面初选,步骤三:汇集荷载及荷载计算 竖向恒荷载 竖向活荷载 水平风荷载 地震作用,结构设计步骤汇总(十二步),步骤四:内力计算 竖向恒荷载作用下内力计算 竖向活荷载作用下内力计算 水平风荷载作用下内力计算 地震作用下内力计算,步骤六:控制截面及控制截面内力调整 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布,步骤五:侧移验算 侧移不满足要求回到步骤一,结构设计步骤汇总(十二步),步骤七:内力组合、确定最不利内力 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布
2、,步骤八:截面尺寸验算,步骤九:延性设计调整,步骤十:抗弯承载力计算,步骤十一:抗剪承载力计算,步骤十二:构造要求,第三章 结构上的荷载作用与组合,建筑结构上作用类型 荷载作用 其它非荷载作用:温度、基础沉降等 设计原则 简化计算方法 抗震设计原则,满足:承载能力极限状态 正常使用极限状态,第三章 结构上的荷载作用与组合,荷载作用 恒荷载 结构构件重量(梁、板、拄、墙、支撑等) 非结构构件重量(抹灰、饰面材料、吊顶等) 活荷载 楼面活荷载 屋面活荷载 雪荷载 风荷载 其它非荷载作用 地震作用 温度作用 混凝土收缩徐变等,建筑结构荷载规范(GB50009-2001), 3.1竖向荷载,一、恒荷载
3、(永久荷载)结构自重、附加永久荷载 隔墙、装饰、设备管道等(规范附录A) 标准值=? 常用材料容重 钢筋混凝土:25kN/m3 钢材: 78.5kN/m3 水泥砂浆:20kN/m3 玻璃:25.6kN/m3,建筑结构荷载规范(GB50009-2001), 3.1竖向荷载,二、活荷载(可变荷载) 楼面活荷载、雪荷载、直升飞机自重 施工活荷载一般取1.01.5 kN/m2 荷载规范:GB500092001 多层:应考虑活荷载不利分布 高层:一般不考虑,活荷载相对小,水平荷载引起内力大。 如果活荷载较大,按满布法计算的框架梁跨中弯矩乘1.11.2系数; 或考虑活荷载不利分布。 单位面积竖向荷载重量经
4、验值 框架、框架剪力墙结构体系:1214 kN/m2 剪力墙、筒体结构体系:1416 kN/m2, 3.1竖向荷载,?求结构的竖向荷载,即 楼面(或屋面)荷载如何传递到梁、柱(或墙), 3.2风荷载(风场), 3.2风荷载(风的破坏力), 3.2风荷载(风的破坏力), 3.2风荷载(风的破坏力),广州大道南一栋五层厂房 近1000平方米的2块铁皮被卷起后砸中附近五金厂,100多名工人侥幸逃过大难, 3.2风荷载(水平荷载之一) 高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载,风荷载: 空气流动形成的风遇到建筑物时, 在建筑物表面产生压力或吸力。,风的大小与 (1)近地风的性质、风速、风向有关 (2
5、)建筑物所在地的地藐及周围环境 (3)建筑本身的高度、形状以及 表面状况有关, 3.2风荷载(特点),风对高层建筑结构有如下的特点 风力作用与建筑物外形有直接关系,圆形与正方形受到的风力较合理. 风力受到建筑物周围环境影响较大,处于高层建筑群中的高层建筑,有时会出现受力更为不利的情况 风力作用具有静力、动力两重性质。 风力在建筑物表面的分布很不均匀,在角区和建筑物内收的局部区域,会产生较大的风力。 与地震作用相比,风力作用持续时间较长,其作用更接近于静力,但建筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。 由于有较长期的气象观测,大风的重现期很短,所以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠。而且抗
6、风设计具有较大的可靠性。, 3.2风荷载(概念),一、概念:空气流动形成风(近地风起主要作用) 迎风面:压力 背风面:吸力 风毁事故:桥梁 高层少,局部破坏多(玻璃) 高耸有 二、风荷载标准值计算公式 随机性按照统计规律归纳出风荷载标准值计算公式 当计算主要承重结构时 当计算围护结构时 wk-风荷载标准值(kN/m2) gz-高度Z处的阵风系数.,:, 3.2风荷载(计算公式),三、风荷载的计算 (一)基本风压 空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min平均最大风速 计算。,:空气密度,具体查阅:荷载规范附录D,不小于0.3kN/m2 说明: 一般高层建筑考虑50年一遇; 特别重要或者有
7、特殊要求的高层建筑考虑100年一遇。 (60米以上),kN/m2, 3.2风荷载(计算公式),三、风荷载的计算 (一)基本风压 空旷平坦地面、距地10m、50年一遇、10min平均最大风速 计算。,:空气密度,课后查阅:济南10年、50年、100年一遇的基本风压?,kN/m2, 3.2风荷载(风荷载体型系数),(二)风荷载体型系数 风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值,而是随建筑物的 体型、尺度、表面位置等而改变,其大小由实测或风洞试验确定 =垂直于建筑表面的平均风作用力/基本风压值, 3.2风荷载(风荷载体型系数),(二)风荷载体型系数 风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值,而是随建筑物
8、的 体型、尺度、表面位置等而改变,其大小由实测或风洞试验确定 =垂直于建筑表面的平均风作用力/基本风压值,压力为正号 吸力为负号, 3.2风荷载(风荷载体型系数举例),典型风荷载体型系数举例, 3.2风荷载(风荷载体型系数举例),典型风荷载体型系数举例, 3.2风荷载(局部风压体型系数),局部风压体型系数: 正压区:同上取法 负压区: 墙面:-1.0 墙角边:-1.8 屋面局部部位(周边和屋面坡度大于100的屋脊部位):-2.2 檐口、雨篷、遮阳板等突出构件:-2.0, 3.2风荷载(风压高度变化系数),(三)风压高度变化系数 风压高度变化系数应该根据地面粗糙度类别确定 地面粗糙度分类: A类
9、:近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 B类:田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区 C类:有密集建筑群的城市市区 D类:有密集建筑群且房屋较高的城市市区,风压高度变化系数Z,A,B,C,D,梯度风高度不同,梯度风高度不同, 3.2风荷载(风振系数),(四)风振系数 (高度Z处风振系数),风分为平均风(即稳定风)和脉动风(常称阵风脉动) 平均风静力 脉动风动力, 3.2风荷载(风振系数),(四)风振系数 (高度Z处风振系数) 与结构的自振特性有关,(包括自振周期、振型等,也与结构的高度有关) 基本自振周期T1 0.25 (S)工程结构,高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋
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- 03 荷载 组合
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