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1、高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用第第3 3章：风荷载及地震作用章：风荷载及地震作用竖向荷载竖向荷载水平荷载水平荷载自重、楼（屋）面活荷载自重、楼（屋）面活荷载风荷载、地震作用风荷载、地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用主要学习内容3-1 风荷载及计算风荷载及计算3-2 地震作用及计算地震作用及计算3-3 设计要求及荷载效应组合设计要求及荷载效应组合高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风荷载（水平荷载之一）高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载 空气流动形成的风遇到建筑空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物物时，就在建筑物表面产生表面产生压力或吸力压力或吸力，这种风力作用，这种
2、风力作用叫风荷载。叫风荷载。风的大小与风的大小与（1）近地风的性质、风速、风向有关（2）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高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风的破坏力v“森拉克”肆虐浙闽 防波堤被冲垮百米2003 七月 28 12:43 由于16号“森拉克”台风的袭击，投资1.2亿元、总长达1837米的玉环县坎门渔港防波堤遭受严重的损坏。渔港西堤被巨浪冲垮2个缺口，造成防波堤砌面下滑，总长达100多米。险情发生后，当地政府组织公安、边防、民兵应急分队和群众及时进行抢修，力争将损失降低到最低限度。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风的破坏力高层建筑与抗震设
3、计-风荷载与地震作用风的破坏力高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风的破坏力高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用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 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风荷载的特点 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
4、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。而且抗风设计具有较大的可靠性。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用3-1 风荷载风荷载1、高层建筑风荷载的特点、高层建筑风荷载的特点风荷载与建筑物的外形（高度、平面和体形）直接风荷载与建筑物的外形（高度、平面和体形）直接有关，也与周围环境（街区、周围建筑群）有很大有关，也与周围环境（街区、周围建筑群）有很大关系。关系。高层建筑外表面各部分的风压很不均匀。高层建筑外表面各部分的风压很不均匀。迎风面迎风面压力压力背风面背风面吸力吸力浮力浮力因此，高层建因此，高层建筑中一般不
5、设筑中一般不设外伸构件。外伸构件。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用要考虑风的动力作用要考虑风的动力作用风振风振 层数少的建筑物，层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、刚度大、自振周期短、风荷载产生的振动也小风荷载产生的振动也小，设计中只需考，设计中只需考虑风压的影响，而不考虑风振；虑风压的影响，而不考虑风振；高层建筑，高层建筑，刚度小、自振周期长、风的刚度小、自振周期长、风的动力作用明显动力作用明显。在工程设计中是通过风振系数在工程设计中是通过风振系数 来考虑来考虑风的动力作用的。风的动力作用的。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用平均风压与波动风压图平均风压与波动风压图高层建筑与抗震设计-
6、风荷载与地震作用振型系数振型系数脉动增大系数，按下表采用：脉动增大系数，按下表采用：风压高度变化系数，按下表采用：风压高度变化系数，按下表采用：脉动影响系数脉动影响系数高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002)中规中规定：定：当建筑物高度当建筑物高度30m、高宽比、高宽比1.5时，考虑风振时，考虑风振系数：系数：按照不同的地面粗糙度按照不同的地面粗糙度A类地形、类地形、B类地形、类地形、C类地类地形和形和D类地形取值。见类地形取值。见高层建筑混凝土结构技术规高层建筑混凝土结构技术规程程（JGJ3-2002)中的规定。中的规定。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
7、结构基本自振周期结构基本自振周期框架结构框架结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构剪力墙和筒中筒结构剪力墙和筒中筒结构结构层数结构层数基本风压，按基本风压，按荷载规范荷载规范中中“全国基本风压分布图全国基本风压分布图”采采用。用。地面粗糙度为地面粗糙度为B类地区脉动增大系数类地区脉动增大系数注：对地面粗糙度为注：对地面粗糙度为A类、类、C类和类和D类地区应按当地基本风压分别乘以类地区应按当地基本风压分别乘以1.38、0.62和和0.32后代入后代入高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001)中规定中规定把地面粗糙度分为把地面粗糙度分为A、B、C
8、三类：三类：A类类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；B类类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区；中小城镇及大城市的郊区；C类类指由密集建筑群的大城市市区；指由密集建筑群的大城市市区；D类类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用离地面或海平面高度（m)地面粗糙度类别AB CD51.171.000.740.62151.521.140.740.62502.031.671.250.843003.122.972.752.45风风压压
9、高高度度变变化化系系数数高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风速随高度的变化风速随高度的变化高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用2、风荷载、风荷载高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用由空旷平坦地面，离地由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期统计的重现期为为50年年(或或100年）的年）的10分钟平均最大风速计算分钟平均最大风速计算所得。可查荷载规范，但不得小于所得。可查荷载规范，但不得小于0.3KN/m2高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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
10、体型系数 高度变化系数 风载作用面积 风振系数高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用总风荷载和局部风荷载总风荷载和局部风荷载n 总风荷载总风荷载n 对整体房屋的作用对整体房屋的作用 ：垂直于建筑物表面：垂直于建筑物表面 各表面承受风力的合力各表面承受风力的合力 ：可采用矢量和计算可采用矢量和计算 并简化为沿房屋高度变化的分布荷载并简化为沿房屋高度变化的分布荷载 即即 作用在承力面上的作用在承力面上的 倒梯形或倒三角形荷载倒梯形或倒三角形荷载 均布荷载均布荷载高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用风载作用下 房屋的水平力示意图高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用+0.8-0.7-0.7-0.5+0.
11、8+0.4+0.4-0.7-0.7-0.5-0.5-0.5+0.8-0.500-0.5-0.5高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用局部风荷载局部风荷载 局部增大体型系数局部增大体型系数n 檐口檐口、雨蓬、雨蓬、遮阳板等水平构件，、遮阳板等水平构件，局部上浮局部上浮 n 玻璃幕墙玻璃幕墙 另行标准另行标准n 平面形状不规则平面形状不规则 立面开洞或连体建筑立面开洞或连体建筑 风洞试验风洞试验 周围地形和环境较复杂周围地形和环境较复杂高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例例 已知剪力墙结构如图所示，已知剪力墙结构如图所示，38层，层，123.5m高，位于城市郊区高，位于城市郊区类场地，基本风压类场
12、地，基本风压，已知结构基本自振周期，已知结构基本自振周期1.9s。(墙厚墙厚300mm)求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 为简化计算，将建筑物分为为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处，段，每段顶标高取在楼层处，每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于城市郊区为城市郊区为B类，类，高度(m)12.2536.961.786.5111.21.061.501.792.002.16(4)求风振系数求风振系数高度高度高宽比高宽比解：
13、解：1、求风荷载标准值、求风荷载标准值(1)基本风压值基本风压值(2)风荷载体形系数风荷载体形系数(3)风压高度变化系数风压高度变化系数高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用111.2m86.5m61.7m36.9m12.25m24.5m24.8m24.8m24.8m24.6m123.5m脉动影响系数：脉动影响系数：脉动增大系数：脉动增大系数：各高度处风振系数：各高度处风振系数：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用(5)各段风载标准值各段风载标准值(6)求各段风载集中标准值求各段风载集中标准值各分段间风载集中标准值：各分段间风载集中标准值：（B受风宽度）受风宽度）高层建筑与抗震设计-风荷载与地震
14、作用(7)基底剪力：基底剪力：基底弯矩：基底弯矩：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用3-2 地震作用地震作用1、地震作用地震作用 抗震设计时，结构所承受的抗震设计时，结构所承受的“地震力地震力”实际上是由于地震地面运动引起的动态实际上是由于地震地面运动引起的动态作用，包括地震加速度、速度和动位移的作用，包括地震加速度、速度和动位移的作用，属于间接作用，称为作用，属于间接作用，称为“地震作用地震作用”。不可称为。不可称为“荷载荷载”。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震作用计算时用到地震反应谱曲线地震作用计算时用到地震反应谱曲线由由255条地震加速度纪录经计算整理得到。条地震加速度纪录经
15、计算整理得到。地震影响系数曲线地震影响系数曲线2、地震影响系数地震影响系数高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用结构自振周期结构自振周期场地特征周期场地特征周期地震影响系数最大值地震影响系数最大值直线下降段的下降斜率调整系数直线下降段的下降斜率调整系数(一般情况取一般情况取0.2)阻尼调整系数阻尼调整系数(一般情况取一般情况取1.0)衰减指数衰减指数(一般情况取一般情况取0.9)高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度6设计基本地震加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40
16、g高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用水平影响系数最大值水平影响系数最大值1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.049度度8度度7度度6度度多遇地震多遇地震地震影响地震影响罕遇地震罕遇地震特征周期特征周期设计地震设计地震分组分组场地类别场地类别第一组第一组0.250.350.450.65第二组第二组0.300.400.550.75第三组第三组0.350.450.650.90注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和和0.30g的地区的地区高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用1）水
17、平地震作用计算）水平地震作用计算 3、地震作用的计算方法地震作用的计算方法我国我国抗震规范抗震规范规定：规定：抗震设计抗震设计设防烈度在设防烈度在6度以上的建筑物必须进行；度以上的建筑物必须进行；地震作用计算地震作用计算设防烈度在设防烈度在7、8、9度的建筑物；度的建筑物；6度度类场地上的较高建筑物。类场地上的较高建筑物。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用计算方法计算方法反应谱底部剪力法反应谱底部剪力法 反应谱振型分解法反应谱振型分解法 时程分析法时程分析法作补充计算（1）反应谱底部剪力法）反应谱底部剪力法 对于对于重量重量、刚度刚度沿高沿高度分布度分布比较均匀比较均匀、高度、高度不超过不超
18、过40m，以，以剪切剪切变形为主变形为主的多层和高层建筑结构，采用此法的多层和高层建筑结构，采用此法计算水平地震作用。这时计算水平地震作用。这时各楼层各楼层仅取仅取一个自一个自由度由度。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用结构的总水平地震作用标准值结构的总水平地震作用标准值相应于结构基本自振周相应于结构基本自振周期的水平地震影响数值期的水平地震影响数值结构等效总重力荷载：结构等效总重力荷载：单质点取总重力荷单质点取总重力荷载代表值；载代表值；多质点取总重力荷多质点取总重力荷载代表值的载代表值的85%。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用总重力荷载代表值：总重力荷载代表值：建筑的总重力荷载代表值
19、应按下列规定采用：建筑的总重力荷载代表值应按下列规定采用：1、恒荷载、恒荷载取取100%2、雪荷载、雪荷载取取50%3、楼面活荷载、楼面活荷载按实际情况计算时取按实际情况计算时取100%；按；按等效均布活荷载计算时，藏书库、档案室、库房取等效均布活荷载计算时，藏书库、档案室、库房取80%，一般民用建筑取，一般民用建筑取50%。4、屋面活荷载、屋面活荷载不考虑不考虑结构等效总重力荷载：结构等效总重力荷载：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例例1：某三层框架的结构计算简图及恒载图、活载图如图所示。：某三层框架的结构计算简图及恒载图、活载图如图所示。按按8度设防，第一组，度设防，第一组，类场地土。
20、两跨梁的总长为类场地土。两跨梁的总长为12m。均。均布荷载的单位为布荷载的单位为 ，集中荷载的单位为，集中荷载的单位为要求：计算总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值。要求：计算总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值。5090高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用解：解：1、计算各层重力荷载代表值、计算各层重力荷载代表值2、计算总重力荷载代表值、计算总重力荷载代表值 及等效总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用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：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震
21、作用顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数结构基本自振周期结构基本自振周期高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布比较均底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。当建筑物有突出屋面的小建筑如屋顶间、匀的结构。当建筑物有突出屋面的小建筑如屋顶间、女儿墙、烟囱等时，由于该部分的重量和刚度突然女儿墙、烟囱等时，由于该部分的重量和刚度突然变小，将产生变小，将产生鞭稍效应鞭稍效应，使其地震反应特别强烈。，使其地震反应特别强烈。为简化计算，为简化计算，抗震规范抗震规范提出，当计算这类小建提出，当计算这类小建筑的地震作用效
22、应时，宜乘以筑的地震作用效应时，宜乘以增大系数增大系数3，此增大部，此增大部分不再向下传递。分不再向下传递。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 抗震验算时，结构任意楼层的水平地震剪力抗震验算时，结构任意楼层的水平地震剪力应符合下列要求：应符合下列要求：第第i层对应于水平地震作用标准值的楼层层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力。剪力。剪力系数，不应小于下表规定的楼层最小剪力系数，不应小于下表规定的楼层最小剪力系数，对竖向不规则结构的薄弱层，剪力系数，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以尚应乘以1.15的增大系数。的增大系数。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用楼层最小剪力系数值楼层最小剪力系数值
23、类别类别7度度8度度9度度扭转效应明显或基本周扭转效应明显或基本周期小于期小于3.5s的结构的结构0.016(0.024)0.032(0.048)0.064基本周期大于基本周期大于5.0s的结的结构构0.012(0.018)0.024(0.032)0.040注：注：1、基本周期介于、基本周期介于3.5s和和5s之间的结构，可插入取值；之间的结构，可插入取值；2、括号内数值分别用于设计基本地震加速度为、括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和和0.30g的地区。的地区。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用5层砌体房屋模型层砌体房屋模型1：4模拟地震振动台试验模拟地震振动台试验高层建筑
24、与抗震设计-风荷载与地震作用例例2：某工程为某工程为8层框架结构，梁柱现浇，楼板预层框架结构，梁柱现浇，楼板预制，设防烈度为制，设防烈度为7度，第一组，场地为度，第一组，场地为类场地土，类场地土，特征周期为特征周期为 ，水平地震影响系数最大值，水平地震影响系数最大值为为 ，现已计算出结构自振周期为，现已计算出结构自振周期为 ，集中在楼盖和屋盖的恒载为顶层，集中在楼盖和屋盖的恒载为顶层5400kN，2-7层层5000kN，底层，底层6000kN，活载为，活载为1-7层层1000kN，顶层雪荷载顶层雪荷载600kN。要求：按底部剪力法计算各楼层的地震作用标准要求：按底部剪力法计算各楼层的地震作用标
25、准值与地震剪力标准值。值与地震剪力标准值。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用7m7m4m7x3m=21m高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用解：解：1、楼层重力荷载代表值、楼层重力荷载代表值计算地震作用时，重力荷载计算地震作用时，重力荷载代表值去全部恒载，代表值去全部恒载，50%活载，因而各楼层的重力荷载代表值活载，因而各楼层的重力荷载代表值为为:顶层：顶层：27层：层：底层：底层：总重力荷载代表值为：总重力荷载代表值为：2、总地震作用标准值计算、总地震作用标准值计算结构等效总重力荷载代表值为：结构等效总重力荷载代表值为：由于由于高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用地震影响系数曲线地震影响系
26、数曲线高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用3、计算各楼层的地震作用标准值、计算各楼层的地震作用标准值由于由于应考虑顶部附加水平作用应考虑顶部附加水平作用，所以，顶部附加水平地震作用为：所以，顶部附加水平地震作用为：各楼层的地震作用标准值为：各楼层的地震作用标准值为：4、计算各楼层的地震剪力标准值、计算各楼层的地震剪力标准值总地震作用标准值为：总地震作用标准值为：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用xg(t)xi(t)a1iajiani2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法 将质量集中在楼层位置，n个楼层为n个质点，具有n个振型。首先分别计算每个振型的水平地震作用及其效应（剪力、弯矩、轴力、位移
27、），然后再进行内力和位移的振型组合。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用-相应于相应于j j振型自振周期的地震影响系数；振型自振周期的地震影响系数；-j-j振型振型i i质点的水平相对位移；质点的水平相对位移；-j-j振型的振型参与系数；振型的振型参与系数；-i-i质点的重力荷载代表值。质点的重力荷载代表值。m1m2mi1振型地震作用标准值2振型j振型n振型-体系体系j j振型振型i i质点水平地震作用标准值计算公式质点水平地震作用标准值计算公式2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法与单自由度体系的计算方法相同高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 地震作用效应（弯矩、位移等）地震作用效应（弯矩
28、、位移等）-j-j振型地震作用振型地震作用产生的地震效应；产生的地震效应；m-选取振型数选取振型数2.2.计算水平地震作用的振型分解反应谱法计算水平地震作用的振型分解反应谱法如剪力、弯矩、轴力、位移 一般只取一般只取2-32-3个振型，当基个振型，当基本自振周期大于本自振周期大于1.5s1.5s或房屋高宽或房屋高宽比大于比大于5 5时，振型个数可适当增时，振型个数可适当增加，一般取加，一般取5-65-6个振型。个振型。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用3.振型分解反应谱法计算地震作用效应步骤（1）求体系的自振周期和振型（2）计算各振型的地震影响系数（3）计算各振型的振型参与系数（4）计算各振
29、型各楼层地震作用（5）计算各振型的地震作用效应（6）计算地震作用效应（层间剪力）高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.28罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地
30、震 9 8 7 6地震影响地震影响烈度烈度地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）查表得查表得地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s）0.90 0.65 0.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震
31、分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数查表得查表得第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振
32、型参与系数）计算各振型的振型参与系数第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼层的水平地震作用震作用第一振
33、型第一振型第一振型第一振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼层的水平地震作用震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第二振型第二振型高层建筑与抗震设
34、计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼层的水平地震作用震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型第三振型第三振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试
35、用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼层的水平地震作用震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（5 5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）第
36、一振型第一振型1 1振型振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼层的水平地震作用震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（5 5）计算
37、各振型的地震作用效应（层间剪力）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）1 1振型振型第二振型第二振型2 2振型振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层的水平地）计算各振型各楼
38、层的水平地震作用震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（5 5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）1 1振型振型2 2振型振型第三振型第三振型3 3振型振型高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数（3 3）计
39、算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数（4 4）计算各振型各楼层地震作用）计算各振型各楼层地震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（5 5）计算各振型的地震作用效应）计算各振型的地震作用效应1 1振型振型2 2振型振型3 3振型振型（6 6）计算地震作用效应（层间剪力）计算地震作用效应（层间剪力）组合后各层地震剪力组合后各层地震剪力高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用2）竖向地震作用）竖向地震作用 震害和理论分析表明，在高震害和理论分析表明，在高烈度区，竖向地震
40、作用对高层建烈度区，竖向地震作用对高层建筑、高耸结构及大跨结构等的影筑、高耸结构及大跨结构等的影响是显著的。响是显著的。在在9度区的高层建筑度区的高层建筑，结构总，结构总竖向地震作用标准值为：竖向地震作用标准值为：高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用楼层的竖向地震效应为楼层的竖向地震效应为:（再乘以增大系数（再乘以增大系数1.5)竖向地震影响系数的最大值，可取水平竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的地震影响系数最大值的65%；结构等效总重力荷载，可取其总重力荷结构等效总重力荷载，可取其总重力荷载代表值的载代表值的75%。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用4、结构自振周期的计
41、算、结构自振周期的计算计算方法：计算方法：直接从结构自由振动的方程组中求解（精度高、直接从结构自由振动的方程组中求解（精度高、工作量大）；工作量大）；实用近似计算方法实用近似计算方法(荷载规范中的附录荷载规范中的附录E）；）；对已有建筑进行自振周期实测得出的经验统计公对已有建筑进行自振周期实测得出的经验统计公式（我国采用脉动或激振动经大量统计回归得到式（我国采用脉动或激振动经大量统计回归得到的公式）。的公式）。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用2）钢筋混凝土框架）钢筋混凝土框架-剪力墙结构剪力墙结构1）钢筋混凝土剪力墙结构（高度为）钢筋混凝土剪力墙结构（高度为25m50m、剪力、剪力墙间距为
42、墙间距为6m左右）：左右）：4）钢结构：）钢结构：3）钢筋混凝土框架结构：）钢筋混凝土框架结构：建筑层数建筑层数高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用5、地震作用计算的一般规定地震作用计算的一般规定1）各类建筑结构的地震作用，应按下列原则考虑：）各类建筑结构的地震作用，应按下列原则考虑：一般情况下，要考虑两个主轴方向的水平地震一般情况下，要考虑两个主轴方向的水平地震作用，并进行抗震验算。作用，并进行抗震验算。有斜交的结构，要分别考虑各个方向的水平地有斜交的结构，要分别考虑各个方向的水平地震作用。震作用。质量和刚度有明显不均匀、不对称的结构，应质量和刚度有明显不均匀、不对称的结构，应水平地震作用的
43、扭转影响。水平地震作用的扭转影响。8度、度、9度区的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和度区的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和高耸结构，高耸结构，9度区的高层建筑，应考虑竖向地震度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用。作用。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用2）各类建筑结构的抗震计算应采用下列方法：）各类建筑结构的抗震计算应采用下列方法：对于重量、刚度沿高度分布比较均匀、高度不对于重量、刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过超过40m，以剪切变形为主的多层和高层建筑结，以剪切变形为主的多层和高层建筑结构，采用底部剪力法简化计算；构，采用底部剪力法简化计算；除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应除上述以外的建筑
44、结构，宜采用振型分解反应谱法；谱法；特别不规则的建筑、甲类建筑、特别不规则的建筑、甲类建筑、7度和度和8度区度区、类场地高度大于类场地高度大于80 m的高层建筑、的高层建筑、8度区度区、类场地和类场地和9度区高度大于度区高度大于60m的高层建筑，的高层建筑，宜采用时程分析法进行补充验算。宜采用时程分析法进行补充验算。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用3-3 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
45、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1.承载力验算承载力验算高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用 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。但设计规范为了使用方便，便于将地震作用效应与静计值。但
46、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高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用2、荷载效应组合及最不利内力、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）无地震作用时的荷载效应组合 无地震作
47、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度抗震设防、度抗震设防、但不要求作地震作用计算的结构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,年限调整系数；年限调整系数；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；高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用有两种荷载工况：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
48、载效应由恒荷载控制的组合：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风载效应风载效应高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用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
49、别为地震荷载代表值、水平地震作用标准值、竖向地震作用标准值、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。高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用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
50、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高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用