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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.2. 高层建筑结构的受力特点和结构概念设计2.1. 高层建筑结构上的荷载作用2.1.1. 竖向荷载1. 恒荷载按材料重度度（重力力密度）与与构件尺尺寸进行行计算。2. 楼面、屋面面活荷载载可从荷载规规范（GGB 550000920001建建筑结构构荷载规规范）中中查得，但但要注意意以下情情况（1） 施工中采用用附墙塔塔、爬墙墙塔等对对结构受受力有影影响的超超重机械械或其它它施工设设备时，根根据具体体情况验验算施工工对结构构的影响响（2） 旋转餐厅轨轨道和驱驱
2、动设备备的重量量（3） 擦窗机等清清洗设备备（4） 屋面小型直直升机3. 活荷载的不不利布置置一般不考虑虑楼面活活荷载的的不利布布置，因因为（1） 活荷载占总总竖向荷荷载的份份额较小小（2） 实际结构中中并非按按某些跨跨有活荷荷载，而而其它一一些跨无无活荷载载，而是是某家或或房间里里有无活活荷载，而而且家具具一般总总是存在在的。（3） 即使在计算算机高度度发展的的今天，模模拟活荷荷载最不不利布置置仍非常常困难。2.1.2. 风荷载空气的流动动受到建建筑物的的阻碍，会会有建筑筑物表面面形成压压力或吸吸力，这这些压力力或吸力力即是建建筑物所所受的风风荷载。风是空气流流动形成成的，风风对建筑筑物的作
3、作用是不不规则的的，风压压随风速速、风向向变化的的紊乱变变化而不不断改变变，实际际上风荷荷载是随随时间变变化的动动力荷载载，将110 mmin以以上长周周期的风风压(大大于高层层建筑结结构自振振周期00.510 s)，常常称稳定定风压，在在设计中中作为静静荷载考考虑，对对建筑物物产生侧侧移；另另一种风风是短周周期部分分(只有有几秒钟钟左右)，常称称阵风脉脉动，上上图中沿沿平场风风压上下下的波动动部分为为脉动风风压，它它的强度度随时间间按随机机规律变变化。由由于它周周期较短短，作用用性质是是动力的的，这种种脉动风风压使建建筑物在在平均侧侧移的附附近左右右摇摆，引引起结构构的振动动，设计计时采用用
4、加大风风载的方方法来考考虑这个个动力效效应，在在风压值值上乘以以风振系系数bz。（1） 基本风压 基基本风压压与风速速有关，规规范取WW。VV216600。荷荷裁规范范规定定，取该该地区(城市)空旷平平坦地面面上离地地10 m处，330年一一遇，110 mmin平平均最大大风速VV作为计计算基本本风压的的依据。对对于山区区或海岛岛等特殊殊地形处处可用一一些系数数来调整整基本风风压仅。荷荷载规范范给出的的w。值值适用于于多层建建筑、对对一般高高层建筑筑和特别别重要的的、或有有持殊要要求的高高层建筑筑，适当当提高基基本风压压的保证证系数是是必要的的，因此此分别取取50年年一遇和和1000年一遇遇的
5、风速速计算基基本风压压值，即即取荷荷载规范范给出出的W。乘一系数，对对一般高高层建筑筑取1.1 WW。特别别重要的的高层建建筑取11.2 W。作作为基本本风压值值。（2） 风压高度变变化系数数 在在10 m以上上、随着着高度的的增加，风风速受地地面影响响越小、风风速加快快，风压压值增加加，风速速与地面面高度的的关系符符合指数数函数规规律，也也与地面面粗糙度度有关，地地面愈租租糙，风风的阻力力大，风风速小。荷荷载规范范把地地面粗糙糙度分为为三类。 AA类：近近海海面面、海岸岸、湖岸岸、海岛岛及沙漠漠地区； BB类：由由野、乡乡村、丛丛林、斤斤陵及房房屋比较较稀疏的的中、小小城镇及及大城市市郊区
6、CC类：平平均建筑筑高度115m以以上、有有密集建建筑群的的大城市市市区。荷载规范结结出了风风压高度度变化系系数，用用以修正正基本风风压。（3）风载载体型系系数 风载载体型系系数主要要与建筑筑物的体体型、尺尺寸等几几何性质质有关，高高层建筑筑的体型型变化大大且复杂杂，一般般都通过过实测或或风洞模模拟试验验得到。当当风流动动经过建建筑物时时，对建建筑物不不同部位位会产生生不同效效果，有有压力，也也右吸力力，空气气流功还还会产生生涡流，对对建筑物物局部有有较大的的压力或或吸力。风风压在建建筑物表表面的分分布是不不均匀的的。下图图给出风风压沿房房屋表面面的分布布图。 风风压除与与建筑物物平面形形状有
7、关关外，还还与建筑筑物的高高宽比有有关，高高宽比增增大，mss增大。矩矩形平面面的高层层建筑mss与风向向角a有关关, a为为建筑表表面法线线与风作作用方向向的夹角角，ms随a增大而而减小。但但压力分分布沿宽宽度趋于于不均匀匀。当a0度时时，沿宽宽度均为为压力，当当a600度时，宽宽度两端端各为压压力和吸吸力，此此时将对对房屋产产生扭矩矩。ms还与建建筑物的的表面形形态(有有无阳台台、遮阳阳板以及及横、竖竖线条处处理等)及建筑筑物的透透气性有有关，如如表面有有明显凹凹凸，其其迎风面面的体型型系数比比表面平平整大，尤尤其当表表面有竖竖线条处处理时更更为明显显，一般般增大66%8，建建筑物的的透气
8、性性越大，ms越小。在建筑体积积相同的的情况下下，合理理选择体体型可可有效降降低风对对结构的的作用，一一般情况况下，十十字形、YY形、六六边形及及圆型平平面的mss小于矩矩形平面面的ms，从而而对于矩矩形平面面，将角角偶处进进行适当当的平滑滑处理，如如改为圆圆角或截截角，将将减小mss值。根据国内内外风洞洞试验和和有关规规定，对对高层建建筑群体体，须考考虑风载载体型系系数的增增大系数数，即高高层建筑筑群体之之间相互互干扰，会会使风压压分布增增大，称称为群楼楼效应。（3）风振振系数bzz 风风的作用用是不规规则的，风风压随风风速、风风向的紊紊乱变化化而不停停改变。除除了看成成静荷裁裁的稳定定风压
9、外外，还有有脉动风风压使建建筑物在在平均侧侧移附近近振动，脉脉动风压压对建筑筑产生的的动力效效应与建建筑物高高度和刚刚度有关关，对高高度较大大、刚度度较小的的高层建建筑，脉脉动风压压会使位位移加大大，设计计时采用用加大风风载的办办法来考考虑这种种动力效效应，在在风压值值上乘以以风振系系数bz。 规规范规定定，建筑筑高度大大于300m且高高宽比大大于1.5的高高层建筑筑应考虑虑风振影影响。高层建筑的的风振系系数，按按下式计计算：(22.3)设计时应分分别计算算风载对对建筑物物的总体体效应及及局部效效应。总总体效应应是指作作用在建建筑物上上的全部部风荷载载使结构构产生的的内力及及位移，局局部效应应
10、是指风风载对建建筑物某某个局部部产生的的内力及及变形。1总风载载计算总体效效应时，采采用各个个表面承承受风力力的合力力，迎风风面积取取垂直于于风向的的最大投投影面 (2.4)2局部风风裁实际上风压压在建筑筑物表面面上是不不均匀的的，在验验算墙板板、女儿儿墙、窗窗破璃、玻玻璃幕墙墙、广告告脾、挑挑檐、阳阳台等构构件的承承载力和和连接件件的强度度时，应应考虑局局部风载载的不利利作用可采用用如下图图所示的的局部风风荷载体体型系数数2.1.3. 地震作用1. 基本概念地震作用是是指地震震波的作作用产生生的地面面运动，通通过房屋屋基础影影响上部部结构，使使结构产产生振动动，由于于是间接接施加在在结构上上
11、，应称称为地震震作用，而而不称为为荷载，结结构的地地震反应应包括速速度、加加速度和和位移反反应。水水平传播播的地震震波使结结构产生生水平振振动，而而竖向传传播的地地震波使使房屋产产生竖向向振动，设设计中主主要考虑虑水平地地震作用用、只有有震中附附近的高高烈度区区，或大大跨度结结构，才才同时考考虑竖向向地震的的作用。 地震震作用和和地面运运动特性性有关。地地面运动动的最重重要的特特性是强强度(由由幅值大大小表示示)、频频谱与持持时。强强烈地震震的加速速度和速速度幅值值一般很很大，但但如果地地震时间间很短，对对建筑物物的影响响可能不不大；而而有时地地面运动动的加速速度和速速度幅值值并不很很大，而而
12、地震波波的卓越越周期(频谱分分析中能能量占主主导地位位的频率率成分)与结构构物基本本周期接接近，或或者振动动时间很很长，都都可能对对建筑物物造成严严重影响响。因此此称强度度、频谱谱与持时时为地震震动三要要素。地面运动的的特性除除了与震震源所在在位置、深深度、地地震发生生原因、传传播距离离等因素素有关外外，还与与地震传传播经过过的区域域和建筑筑物所在在区域的的场地土土性质有有密切关关系。建筑本身的的动力特特性是指指建筑物物的自振振周期、振振型与阻阻尼，它它们与建建筑物的的质量和和结构的的列度有有关。通通常质量量大、刚刚度大、周周期短的的建筑物物在地震震作用下下的惯性性力较大大，刚度度小、周周期长
13、的的建筑物物位移较较大。特特别是当当地震波波的卓越越周期与与建筑物物自振周周期相近近时，会会引起类类共振，结结内的地地震反应应加剧。2. 三水准抗震震设计目目标及一一般计算算原则抗震规范中中规定设设防烈度度为6度度及6度度以上的的地区，建建筑物必必须进行行抗震设设计。抗震设防的的目标是是按三个个水准要要求，“小震不不坏，中中震可修修，大震震不倒” 第一水准准：在小小地震(众值烈烈度，550年超超越概率率为6332)结构构应处于于弹性状状态，结结构不损损坏，不不修理仍仍可继续续使用。 第二水准准：在中中震(设设防烈度度即一般般采用基基本烈度度，500年超越越概率为为10)作用用下，允允许结构构某
14、些部部位达到到或超过过屈服极极限(钢钢筋混凝凝土结构构会产生生裂缝)，产生生弹塑性性变形，吸吸收并耗耗散地震震能量，使使结构保保持稳定定，经一一般修理理或不修修理可继继续使用用。 第三水准准：在强强震(罕罕遇烈度度，500年超越越概率为为23%)作用下下，结构构进入弹弹塑性大大变形状状态，部部分产生生破坏，结结构不能能倒塌，避避免危及及生命安安全即即要求坏坏而不倒倒。 为达达到三水水准要求求，抗震震设计采采用两阶阶段的设设计方法法。 第第一阶段段为设计计阶段。除除了在确确定结构构方案和和结构布布置时应应考虑抗抗震要求求外，还还要按设设防烈度度进行结结构分折折和地震震内力计计算及弹弹性位移移计算
15、，用用极限状状态方法法设计截截面配筋筋，并按按延性要要求采取取相应的的抗震措措施，使使之具有有第二水水准的变变形能力力，从而而实现“小震水水坏”和“中震可可修”。 这这一阶段段设计对对所有抗抗震设计计的高层层建筑都都必须进进行。 第第二阶段段是验算算阶段。对抗震要求较高的建筑结构(如甲类建筑)，要用罕遇地震作用计算易损部位(薄弱层)的弹塑性侧移变形。如果层间变形不超过允许值150，应采取措施提高薄弱层的承载能力，增加变形能力，加强抗震构造措施；若变形超过允许值，应重新设计(修改第一阶段设计)，使薄弱层的弹塑性位移不超过允许位移，满足大震不倒的要求。高层建筑结结构应按按下列原原则考虑虑地层作作用： （1）抗抗侧力结结构正交交布置时时，可在在结构两两个主轴轴方向分分别考虑虑水平地地震；有有斜交抗抗侧力结结构时，应应分别考考虑各斜斜交方向向的水平平地震作作用。 （2）质质量与刚刚度明显显不对称称、不均均匀的结结构，应应考虑水水平地震震作用的的扭转影影响。（3） 9度设防时时应考虑虑竖向地地震作用用的不利利组合。3. 地震作用的的计算方方法 确定地震作作用的方方法可分分为静力力法、反反应谱方方法和时时程分析析方法(直接动动力法)三大类类。 反反应谱方方法是用用动
