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1、高层建筑结构荷载第1页，此课件共27页哦3.1 3.1 恒荷载及楼面活荷载（竖向荷载）恒荷载及楼面活荷载（竖向荷载）v荷载类别：荷载类别：竖向荷载竖向荷载(包括恒荷载和活荷载包括恒荷载和活荷载)；水平荷载水平荷载(风荷载、水平地震作用风荷载、水平地震作用)；施工荷载施工荷载；由由于于材材料料体体积积变变化化受受阻阻引引起起的的作作用用(包包括括温温度度、混混凝凝土土的的徐徐变变和和收收缩所引起的作用缩所引起的作用)地基不均匀沉地基不均匀沉降等。降等。v高层建筑的荷载特点：高层建筑的荷载特点：竖向荷载远大于低层建筑，可引起相当大的结构内力；竖向荷载远大于低层建筑，可引起相当大的结构内力；水水平平
2、荷荷载载的的影影响响显显著著增增加加，成成为为高高层层建建筑筑结结构构设设计计的的主主要要因因素素。特别是，抗震设计对高层建筑结构来说是十分重要的。特别是，抗震设计对高层建筑结构来说是十分重要的。第2页，此课件共27页哦3.1.1 3.1.1 恒荷载恒荷载v结构本身的自重；结构本身的自重；v附加于结构上的各种永久荷载附加于结构上的各种永久荷载(2)(2)恒载计算恒载计算v常常用用材材料料和和构构件件的的自自重重可可按按建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范(GB500092001)取值；取值；(1)(1)恒载范围恒载范围第3页，此课件共27页哦3.1.2 3.1.2 楼楼(屋屋)面活荷载面活荷载v施
3、工活荷载一般取施工活荷载一般取1.01.5kN/m2；表表3-1规范中未规定的楼面均布活荷载规范中未规定的楼面均布活荷载项项次次类类别别标准值标准值(kNm2)准永久值系数准永久值系数(q)荷载较大时荷载较大时按实际情况按实际情况l酒吧间、舞厅、酒吧间、舞厅、展销厅展销厅3.04.00.52屋顶花园屋顶花园4.0一一5.00.83贮藏室贮藏室5.08.00.84饭店厨房、洗衣房饭店厨房、洗衣房4.05.00.55健身房、娱乐室健身房、娱乐室3.0一一4.50.5v设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘以设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘以荷荷载规范载规范规定的折减系数。
4、规定的折减系数。v高层建筑结构的楼面活荷载应按高层建筑结构的楼面活荷载应按荷载规范荷载规范取用；取用；v规范中未规定的楼面均布活荷载可按表规范中未规定的楼面均布活荷载可按表3-1取值；取值；第4页，此课件共27页哦3.1.3 3.1.3 高层建筑上竖向荷载的初估值高层建筑上竖向荷载的初估值表表3-2结构单位面积重力荷载估算表结构单位面积重力荷载估算表结构类型结构类型重力荷载重力荷载(包括活荷载包括活荷载)kN/m2（每层）（每层）框框架架轻质填充墙轻质填充墙机制砖填充墙机制砖填充墙10121214框架框架-剪力墙剪力墙轻质填充墙轻质填充墙机制砖填充墙机制砖填充墙12141416剪力墙、筒体剪力
5、墙、筒体混凝土墙体混凝土墙体1518v在方案估算阶段，可参考表在方案估算阶段，可参考表3-2提供的结构单位面积提供的结构单位面积重量估算竖向荷载。重量估算竖向荷载。第5页，此课件共27页哦3.2 3.2 风风 荷荷 载（水平荷载）载（水平荷载）3.2.1风荷载的特点风荷载的特点3.2.2 风荷载标准值风荷载标准值wk及基本风压值及基本风压值w03.2.3总风荷载总风荷载3.2.4 等效风荷载等效风荷载3.2.5 关于风洞试验关于风洞试验第6页，此课件共27页哦3.2.1风荷载的特点风荷载的特点(1)(1)动力特性动力特性v波波动动风风压压会会在在建建筑筑物物上上产产生生一一定定的的动动力力效效
6、应应（用用静静荷荷载载乘乘风风振振系系数数z来考虑）。来考虑）。(2)(2)不均匀性不均匀性v在计算整体作用时，取各个表面的平均风压；在计算整体作用时，取各个表面的平均风压；v在计算局部表面的作用时，采用局部风载体型系数。在计算局部表面的作用时，采用局部风载体型系数。(3)(3)影响因素多影响因素多v近地风的性质、风速、风向有关；近地风的性质、风速、风向有关；v建筑物所在地的地貌及周围环境有关；建筑物所在地的地貌及周围环境有关；v建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。v空空气气流流动动形形成成的的风风遇遇到到建建筑筑物物时时，在在建建筑筑物物表表面面产
7、产生生的的压压力力或吸力，即建筑物的风荷载。或吸力，即建筑物的风荷载。第7页，此课件共27页哦3.2.2风荷载标准值及基本风压值风荷载标准值及基本风压值3.2.2.1风荷载标准值风荷载标准值wk及基本风压值及基本风压值w03.2.2.2风压高度变化系数风压高度变化系数z3.2.2.3风载体型系数风载体型系数s3.2.2.4风振系数风振系数z第8页，此课件共27页哦3.2.2.1风荷载标准值风荷载标准值wk 及基本风压值及基本风压值w0(1)风荷载标准值风荷载标准值wkv垂垂直直于于建建筑筑物物表表面面单单位位面面积积上上的的风风荷荷载标准值载标准值Wk按下式计算：按下式计算：wk=zzsw0(
8、2)基本风压值基本风压值w0v以以当当地地比比较较空空旷旷平平坦坦地地面面上上离离地地10m高高统统计计所所得得的的50年一遇年一遇10分钟平均年最大风速分钟平均年最大风速V0来确定：来确定：w0 v02/2(3)基本风压基本风压W W0 0在取值时应注意的几个问题：在取值时应注意的几个问题：v基本风压基本风压W W0 0可按全国基本风压分布图采用，但可按全国基本风压分布图采用，但0.3kNm2；v对对于于特特别别重重要要或或对对风风荷荷载载比比较较敏敏感感的的高高层层建建筑筑，需需要要考考虑虑重重现现期期为为100100年的强风；年的强风；v基本风压值不是风对建筑物表面的压力；基本风压值不是
9、风对建筑物表面的压力；v荷荷载载规规范范（GB50009-2001GB50009-2001）附附录录D D可可查查出出重重现现期期为为1010年年、5050年、年、100100年的年的w w0 0值。值。第9页，此课件共27页哦3.2.2.2风压高度变化系数风压高度变化系数z(1)与离地面或海平面高度及地面粗糙度类别有关。当与离地面高度与离地面或海平面高度及地面粗糙度类别有关。当与离地面高度为为1010米，且地面粗糙度类别为米，且地面粗糙度类别为B B类的类的z z为为1.001.00。(2)(2)不同地面粗糙度的风速沿高度的变化曲线见教材。不同地面粗糙度的风速沿高度的变化曲线见教材。(3)(
10、3)地面粗糙度可分为地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：四类：vA A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；vB B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；和城市郊区；vC C类指有密集建筑群的城市市区；类指有密集建筑群的城市市区；vD D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。(4)(4)位于山峰和山坡地的高层建筑物，其风压高度变化系数亦应位于山峰和山坡地的高层建筑物，其风压高度变化系数亦应考虑进行修正。考虑进行修正。(5)(5)风压高度变化系
11、数见下表风压高度变化系数见下表3-3。第10页，此课件共27页哦表表表表3-33-3风压高度变化系数风压高度变化系数s s离地离地面或面或海平海平面高面高度度(m)地面粗糙度类别地面粗糙度类别离地面离地面或或海平面海平面高高度度(m)地面粗糙度类别地面粗糙度类别ABCDABCD45040035030025020015010090803.123.123.123.122.992.832.642.402.342.273.123.123.122.972.802.612.382.092.021.953.123.122.942.752.542.302.031.701.621.543.122.912.682
12、.452.191.921.6l1.271.191.11706050403020151052.202.122.031.921.801.631.521.381.171.861.771.671.561.421.251.141.001.001.451.351.251.131.001.840.740.740.741.020.930.840.730.620.620.620.620.62注：注：对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的风压高度变对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的风压高度变化系数。化系数。第11页，此课件共27页哦3.2.2.3风载体型系数风载体型系数sv它描述的是建筑物表面
13、在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关；主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关；v当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数乘以相风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数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得出。宜通过风洞试验
14、得出。v风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与（或吸力）与基本风压基本风压w0的比值。的比值。第12页，此课件共27页哦迎风面为压力迎风面为压力(体型系数用体型系数用“”号表示号表示)；侧风面及背风面为吸力侧风面及背风面为吸力(体型系数用体型系数用“”号表示号表示)；各面上的风压分布并不均匀各面上的风压分布并不均匀(风压分布见图风压分布见图3-1)，采用各个表面的，采用各个表面的平均风载体型系数平均风载体型系数(高层建筑风载高层建筑风载体型系数见体型系数见下见表下见表3-4或或教材教材表表3-2)；风压风压(吸吸
15、)力方向都垂直于该表面；力方向都垂直于该表面；计算风荷载对某个局部表面的作用时，采用局部风载体型系数计算风荷载对某个局部表面的作用时，采用局部风载体型系数验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数：型系数：v风荷载体型系数在取值时应注意以下几点：风荷载体型系数在取值时应注意以下几点：第13页，此课件共27页哦(1)外表面外表面v正压区：按一般体型系数取值。正压区：按一般体型系数取值。v负压区：负压区：对墙面，取对墙面，取1.01.0；对墙角边，取对墙角边，取-1.8-1.8；对屋面局部部位取对屋面局部部位取-2.2-2
16、.2；对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0-2.0。(2)内表面内表面v对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2-0.2或或0.20.2。第14页，此课件共27页哦表表3-4高层建筑风载体型系数高层建筑风载体型系数第15页，此课件共27页哦3.2.2.4风振系数风振系数z(2)(2)风作用不规则，风压随着风速、风向而不停地改变。风作用不规则，风压随着风速、风向而不停地改变。(3)(3)通常把风作用的平均值看成稳定风压，即平均风压。通常把风作用的平均值看成稳定风压，即平均风压。(4)(4)实际风压是在平均风压
17、上下波动，实际风压是在平均风压上下波动，见图见图3-23-2。(5)考考虑虑的的方方法法是是采采用用风风振振系系数数z，设设计计时时用用它它加加大大风风荷荷载载，仍仍然然按照静力作用计算风载效应。按照静力作用计算风载效应。(1)(1)风振系数是用来考虑风压脉动影响风振系数是用来考虑风压脉动影响的的。第16页，此课件共27页哦3.2.3总风荷载总风荷载v通常按通常按x、y两个互相垂直的主轴方向分别计算总风荷载。两个互相垂直的主轴方向分别计算总风荷载。v按下式计算按下式计算z高度处高度处1m高度的总风荷载标准值：高度的总风荷载标准值：Wk=zzw0(s1B1cos1+s2B2cos2+snBnco
18、sn)(2)(2)区别是风压力还是风吸力，以便作矢量相加；区别是风压力还是风吸力，以便作矢量相加；(3)(3)各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点。各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点。(1)(1)总总风风荷荷载载为为建建筑筑物物各各个个表表面面承承受受风风力力的的合合力力，是是沿沿建筑物高度变化的线荷载；建筑物高度变化的线荷载；第17页，此课件共27页哦3.2.4等效风荷载等效风荷载(1)(1)主体建筑上的等效均布风荷载主体建筑上的等效均布风荷载M0=p0H2/2=W1h1h1/2+W2h2(h1+h2/2)+Wihi(h1+h2+hi-1+hi/2)+第18页，此课件共27页哦
19、(2)(2)(2)(2)小塔楼上的风荷载小塔楼上的风荷载小塔楼上的风荷载小塔楼上的风荷载小塔楼上风荷载的简化小塔楼上风荷载的简化v突出屋面的楼（电）梯间、水箱、女儿墙等的风荷载，按对突出屋面的楼（电）梯间、水箱、女儿墙等的风荷载，按对主主体结构顶部位移相等体结构顶部位移相等的原则，简化为作用在主体结构顶部的集中力的原则，简化为作用在主体结构顶部的集中力P。第19页，此课件共27页哦v经经简简化化后后，作作用用在在高高层层建建筑筑上上的的风风荷荷载载，结结构构分分析析时时可可只只取取主体结构参与计算。主体结构参与计算。等效集中荷载示意图等效集中荷载示意图v小塔楼上风荷载小塔楼上风荷载的简化的简化
20、P=P2H3/(3EI)；m1 1=m1 1H2/(2EI)；令令P=m1，得：，得：P2=3m1/(2H)=3P1hn+1/(4H)P=P1+P2=P1+3P1hn+1/(4H)=P11+3hn+1/(4H)=Wn+1hn+11+3hn+1/(4H)第20页，此课件共27页哦第21页，此课件共27页哦3.2.5关于风洞试验关于风洞试验(1)(1)风荷载对高层建筑的影响风荷载对高层建筑的影响(2)(2)宜按风洞试验确定风荷载的建筑物宜按风洞试验确定风荷载的建筑物(3)(3)风洞试验的模型风洞试验的模型第22页，此课件共27页哦图图图图3-13-1风压分布情况风压分布情况风压分布情况风压分布情况第23页，此课件共27页哦图图3-1风压分布情况风压分布情况第24页，此课件共27页哦图图3-23-2平均风压与波动风压平均风压与波动风压第25页，此课件共27页哦作 业第26页，此课件共27页哦结 束第27页，此课件共27页哦