风及地震荷载的对比.ppt
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1、混凝土房屋结构风荷载与地震作用的对比风荷载与地震作用的对比混凝土房屋结构分布区域分布区域对环境的要求对环境的要求分布特性分布特性动力特性动力特性能量输入特性能量输入特性高强度时的作用时间长短高强度时的作用时间长短作用在建筑物上的方式作用在建筑物上的方式对建筑物的敏感程度对建筑物的敏感程度建筑物的位移反应及规范要求不同建筑物的位移反应及规范要求不同建筑物的内力反应建筑物的内力反应验算对象(整体结构,局部构件,围护构件等)验算对象(整体结构,局部构件,围护构件等)计算方法不同计算方法不同采取的应对措施不同(抗侧力体系,减震体系)采取的应对措施不同(抗侧力体系,减震体系)混凝土房屋结构全国基本风压分
2、布图(kN/m2)无人区未予记录0.800.900.900.60混凝土房屋结构混凝土房屋结构两者对环境的要求两者对环境的要求风荷载:地表状况。风荷载:地表状况。如地面粗糙度、是否山峰、山坡、谷地、谷口、山口等地震作用:地震地质构造地震作用:地震地质构造。如是否板块交接处,地质构造是否均匀,场地土的软弱程度,是否山峰、山坡等混凝土房屋结构风荷载分布特性风荷载分布特性基本风压呈极值分布符合极值I型风荷载风荷载50年年超越超越概率概率重现期重现期最大风压的平均值最大风压的平均值50年年wf(w)混凝土房屋结构地震作用分布特性地震作用分布特性地震强度呈极值分布烈度符合极值III型地震影响地震影响50年
3、年超越超越概率概率地震重地震重现期现期多遇地震对应的烈度多遇地震对应的烈度众值烈度众值烈度小震小震63.2%50年年设防烈度设防烈度中震中震10%475年年罕遇地震对应的烈度罕遇地震对应的烈度大震大震2-3%1642-2475年年If(I)ImI0Is混凝土房屋结构风荷载与地震作用的频谱特性风荷载与地震作用的频谱特性波动风的长周期成分较多波动风的长周期成分较多地震波的周期相对于风的周期较短,频率较高地震波的周期相对于风的周期较短,频率较高风风地震地震混凝土房屋结构风荷载与地震作用的能量特性风荷载与地震作用的能量特性风作用的能量输入相对平缓,输入能量较小风作用的能量输入相对平缓,输入能量较小地震
4、动的能量输入较为剧烈,输入能量较大地震动的能量输入较为剧烈,输入能量较大对于某一地区,高风压而且低烈度时,何种作对于某一地区,高风压而且低烈度时,何种作用对结构起控制作用,需通过详细验算。用对结构起控制作用,需通过详细验算。混凝土房屋结构风荷载与地震作用风荷载与地震作用的高强度持时特性的高强度持时特性 平均高风压持续时间大约平均高风压持续时间大约10分钟,分钟,而地震的持时在而地震的持时在60s左右时就会引起大左右时就会引起大的破坏。的破坏。混凝土房屋结构作用在建筑物上的方式作用在建筑物上的方式风荷载作用:主动,力风荷载作用:主动,力位移位移地震作用:惯性力作用,位移地震作用:惯性力作用,位移
5、力力迎风面迎风面压力压力背风面背风面吸力吸力混凝土房屋结构对建筑物的敏感程度对建筑物的敏感程度风荷载作用:外部表面形状与较柔建筑物风荷载作用:外部表面形状与较柔建筑物的刚度的刚度地震作用:建筑物质量及其整体刚度地震作用:建筑物质量及其整体刚度+0.8+0.4+0.4-0.7-0.7-0.5-0.5-0.5mxkkx混凝土房屋结构对建筑物的敏感程度对建筑物的敏感程度建筑结构平面布置不同,上下布置建筑结构平面布置不同,上下布置不同(如内部抽柱等),虽外部表面一不同(如内部抽柱等),虽外部表面一致,风荷载大致相同,但引起的地震反致,风荷载大致相同,但引起的地震反应截然不同。应截然不同。混凝土房屋结构
6、建筑物的位移反应及规范要求不同建筑物的位移反应及规范要求不同高烈度区结构在风荷载下的位移反应要高烈度区结构在风荷载下的位移反应要远小于地震作用下的位移反应。远小于地震作用下的位移反应。高层结构中,除了对建筑结构在风及地高层结构中,除了对建筑结构在风及地震作用下的弹性层间位移限值进行规定外,还震作用下的弹性层间位移限值进行规定外,还对结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移进对结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移进行了规定。行了规定。混凝土房屋结构对建筑物的作用及内力反应对建筑物的作用及内力反应对于比较规则的建筑,两者对结构的作对于比较规则的建筑,两者对结构的作用分布趋势比较接近(作用力上大下小,剪
7、用分布趋势比较接近(作用力上大下小,剪力及弯矩上小下大),引起的结构内力也有力及弯矩上小下大),引起的结构内力也有相近趋势。相近趋势。而对于比较复杂的建筑则各有自己的特而对于比较复杂的建筑则各有自己的特点。点。混凝土房屋结构验算对象验算对象风荷载除对承力的结构构件进行验算外,还对风荷载除对承力的结构构件进行验算外,还对围护构件如玻璃幕墙等进行局部强风考虑。围护构件如玻璃幕墙等进行局部强风考虑。而地震作用主要对结构构件进行设计和验算。而地震作用主要对结构构件进行设计和验算。混凝土房屋结构计算方法不同计算方法不同 风荷载作用面积:垂直于风向的最大投影面积1.基本计算公式2.计算参数 基本风压值 体
8、型系数 高度变化系数 风载作用面积 风振系数先计算各层作用先计算各层作用,再计算总的底部剪力再计算总的底部剪力混凝土房屋结构计算方法不同计算方法不同(底部剪力法底部剪力法)各楼层的水平地震作用标准值为:各楼层的水平地震作用标准值为:顶部附加水平地震作用标准值为:顶部附加水平地震作用标准值为:总水平地震作用标准值为:总水平地震作用标准值为:先先计计算算总总的的底底部部剪剪力力,再再计计算算上上部部各各层层作作用用混凝土房屋结构采取的应对措施不同采取的应对措施不同风荷载控制下的结构设计,要求结构刚度越大越风荷载控制下的结构设计,要求结构刚度越大越好好而地震作用控制下的结构设计则需要结构有适中而地震
9、作用控制下的结构设计则需要结构有适中的抗侧刚度的抗侧刚度采用减振(震)措施时,两者的控制目标和采取采用减振(震)措施时,两者的控制目标和采取的手段各不相同的手段各不相同混凝土房屋结构水平荷载与结构计算简化原则水平荷载与结构计算简化原则空间结构体系与荷载的复杂性空间结构体系与荷载的复杂性 要求在结构设计时必须要求在结构设计时必须进行简化计算。进行简化计算。一、荷载作用方向一、荷载作用方向实际风荷载以及地震作用方向是随意不定的。结构计算实际风荷载以及地震作用方向是随意不定的。结构计算常常假定水平作用在结构主轴方向,常常假定水平作用在结构主轴方向,对互相正交的主轴进行对互相正交的主轴进行内力分析。内
10、力分析。混凝土房屋结构二、平面结构假定二、平面结构假定 任何结构都为一个空间结构,但是对于多数结构而任何结构都为一个空间结构,但是对于多数结构而言,可以简化为平面结构,言,可以简化为平面结构,使计算大大简化。使计算大大简化。假定:假定:1、一片框架或者墙可以抵抗本身平面内的侧向力,、一片框架或者墙可以抵抗本身平面内的侧向力,而在平面外刚度很小,可以忽略。整个结构可以划分为若干而在平面外刚度很小,可以忽略。整个结构可以划分为若干个平面结构,个平面结构,共同抵抗与平面结构平行的荷载,共同抵抗与平面结构平行的荷载,垂直该方垂直该方向的结构不参与受力。向的结构不参与受力。2、连结各个抗侧力结构间的楼板
11、在自身平面内很、连结各个抗侧力结构间的楼板在自身平面内很大,大,平面外很小。平面外很小。混凝土房屋结构混凝土房屋结构三、楼板无限刚性假定三、楼板无限刚性假定 假定楼板在自身平面内为绝对刚性,在平面外刚度假定楼板在自身平面内为绝对刚性,在平面外刚度很小可以忽略。很小可以忽略。无扭转时无扭转时 混凝土房屋结构3 设计要求及荷载效应组合设计要求及荷载效应组合什么是荷载?什么是荷载?什么是荷载效应?什么是荷载效应?混凝土房屋结构3 设计要求及荷载效应组合设计要求及荷载效应组合无地震作用组合时:无地震作用组合时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:无地震作用组合时构件内力设计值无地震作用组合时构件内力设
12、计值不考虑地震作用时构件的承载能力设计值不考虑地震作用时构件的承载能力设计值有地震作用组合时构件内力设计值有地震作用组合时构件内力设计值考虑地震作用时构件的承载能力设计值考虑地震作用时构件的承载能力设计值承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数一、一、承载力验算承载力验算混凝土房屋结构 地震作用属于地震作用属于可变作用或偶然作用可变作用或偶然作用,其可靠指标的取值,其可靠指标的取值应低于静力作用下的可靠指标。因而,从理论上说,抗震设应低于静力作用下的可靠指标。因而,从理论上说,抗震设计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设计值。但设计
13、规范为了使用方便,便于将地震作用效应与静计值。但设计规范为了使用方便,便于将地震作用效应与静力荷载作用效应直接比较,力荷载作用效应直接比较,在抗震设计中仍采用静力设计时在抗震设计中仍采用静力设计时的材料强度设计值的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数来提高。但通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力。其承载力。抗震承载力调整系数抗震承载力调整系数材料钢筋混凝土结构构件梁轴压比小于0.15的柱轴压比不小于0.15的柱剪力墙各类受剪、偏拉构件0.750.750.800.850.85混凝土房屋结构二、荷载效应组合及最不利内力二、荷载效应组合及最不利内力1、无地震作用时的荷载效应组合、无地震作
14、用时的荷载效应组合 无地震作用组合应用于非抗震设计及无地震作用组合应用于非抗震设计及6度抗震度抗震设防、但不要求作地震作用计算的结构设防、但不要求作地震作用计算的结构:分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值计算的荷载效应;计算的荷载效应;分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值的分项系数;的分项系数;分别为活荷载和风荷载的组合系数;分别为活荷载和风荷载的组合系数;混凝土房屋结构有两种荷载工况:有两种荷载工况:1、恒载、恒载+活载活载由活荷载控制的组合:由活荷载控制的组合:1.2x恒载效应恒载效应+1.4x活载效应活载效应由恒荷载控制的组
15、合:由恒荷载控制的组合:1.35x恒载效应恒载效应+1.4x0.7x活载效应活载效应2、恒载、恒载+活载活载+风荷载风荷载多层结构:多层结构:1.2x恒载效应恒载效应+1.4x活载效应活载效应+1.4x0.6x风载效应风载效应高层结构:高层结构:1.2x恒载效应恒载效应+1.4x活载效应活载效应+1.4x1.0 x风载效应风载效应混凝土房屋结构2、有地震作用时的荷载效应组合、有地震作用时的荷载效应组合 所有要求进行地震作用计算的结构要进行有地所有要求进行地震作用计算的结构要进行有地震作用的荷载组合:震作用的荷载组合:分别为地震荷载代表值、水平地震分别为地震荷载代表值、水平地震作用标准值、竖向地
16、震作用标准值、作用标准值、竖向地震作用标准值、风荷载标准值的荷载效应;风荷载标准值的荷载效应;分别为上述各种荷载作用的分项系数;分别为上述各种荷载作用的分项系数;荷载的组合系数,取荷载的组合系数,取0.2。混凝土房屋结构有地震作用组合的荷载工况:有地震作用组合的荷载工况:1、对于所用多层及高层建筑:、对于所用多层及高层建筑:1.2x重力荷载效应重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应水平地震作用效应2、对于、对于60m以上高层建筑增加以下一项:以上高层建筑增加以下一项:1.2x重力荷载效应重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应水平地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应风荷载效应3、9度设防高层
17、建筑增加以下两项:度设防高层建筑增加以下两项:1.2x重力荷载效应重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应水平地震作用效应+0.5x竖向地震作用效应竖向地震作用效应1.2x重力荷载效应重力荷载效应+1.3x竖向地震作用效应竖向地震作用效应4、对于、对于9度设防、且为度设防、且为60m以上高层建筑增加以下一项:以上高层建筑增加以下一项:1.2x重力荷载效应重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应水平地震作用效应+0.5x竖向地震作用效应竖向地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应风荷载效应混凝土房屋结构3、高层建筑中竖向活荷载的布置高层建筑中竖向活荷载的布置 高层结构中,由于活荷载与恒载相比不大,它
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- 地震 荷载 对比
