1、2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載和作用2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點和工作特點2.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置2.4 高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設計2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)上的荷載和作用back在地震區(qū)，往往是地震荷載與垂直荷載的組合起控制作用；在非地震區(qū)，則是風荷載和垂直荷載的組合起控制作用?？癸L設計和抗震設計對高層建筑結(jié)構(gòu)來說是十分重要的。back概述back3332.樓面和屋面活荷載n樓面活荷載高層建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)，應按荷載規(guī)范取值。設計樓面梁、墻、柱及基礎時，樓面活荷載標準值應乘以規(guī)定的折減系數(shù)。n屋面活荷載房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載

2、應按下表中的數(shù)值采用。屋面均布活荷載不應與雪荷載同時組合。標準值組合值系數(shù)頻遇值系數(shù) 準永久值系數(shù)(kN/m2)1不上人屋面0.50.70.502上人屋面20.70.50.43屋頂花園30.70.60.5表2.1.1項次類別fqcback大量工程設計結(jié)果：n鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載(恒荷載或活荷載)平均值約為15kN/m2 框架、框架剪力墻結(jié)構(gòu)：1214kN/m2 剪力墻、筒中筒結(jié)構(gòu)：1416kN/m2n這些豎向荷載估算的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在方案階段非常有用，它成為估算地基承載力、估算結(jié)構(gòu)底部剪力和初定結(jié)構(gòu)截面的依據(jù)。n 在計算高層建筑豎向荷載下產(chǎn)生的內(nèi)力時，一般可以不考慮活荷載的不利布置，按滿

3、布活荷載計算。 backn定義 空氣流動形成的風遇到建筑物時，就在建筑物表面產(chǎn)生壓力或吸力，這種風力作用稱為風荷載。n影響因素 近地區(qū)性質(zhì)、風速、風向有關，同時與建筑物的高度、形狀、表面狀況有關。n風載的摩擦力 建筑物表面與空氣之間還有摩擦力，然而在一般情況下，它是風力的(12)左右，設計中不予考慮。n風作用的特點 不規(guī)則；波動性。back當計算主要承重結(jié)構(gòu)時kw zsz0w (計算圍護結(jié)構(gòu)時垂直作用在建筑物表面上的單位面積風荷載按下述公式計算：式中 k風荷載標準值（kN/m2 ） 0基本風壓（kN/m2）z z高度處風振系數(shù)； gz z高度處陣風系數(shù)； z風壓高度變化系數(shù)； s風荷載體型系數(shù)

4、。(2-1-1)(2-1-2)back1.風荷載標準值 （1）基本風壓0(2-1-3)式中0基本風壓(kN/m2)； 空氣的密度，取0.125kg/m3；0 平均風速(m/s)。上海：重現(xiàn)期50年:0 0.55；重現(xiàn)期100年:0 0.60 back 基本風壓值系以當?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的50年一遇10min平均最大風速0為標準，確定的風壓值?；撅L壓計算公式如下： 定義某類地區(qū)上空z高度處的風壓與基本風壓的比值。通常認為在離地面高度為300500m時，風速不再受地面粗糙度的影響。地面粗糙度分類A類：近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋

5、比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類：有密集建筑群的城市市區(qū)；D類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。山區(qū)高層建筑高度變化系數(shù)的修正位于山區(qū)的高層建筑，高度變化系數(shù)按荷載規(guī)范相應的規(guī)定進行修正。 back（2）風壓高度變化系數(shù)zu概述風荷載體型系數(shù)是指風作用在建筑物表面上所引起的實際壓力(或吸力)與來流風的速度壓的比值，它描述了建筑物表面在穩(wěn)定風壓作用下靜態(tài)壓力的分布規(guī)律。相關因素：建筑物的體型、尺度、表面位置及表面狀況、也與周圍環(huán)境和底面粗糙度有關。風載體型系數(shù)的標注正值為壓力，負值為吸力。作用方向：與建筑物表面垂直。back（3）風載體型系數(shù)su概述u各種體型風荷載體型系數(shù) u群體效應 u維護結(jié)

6、構(gòu)的風荷載體型系數(shù)與規(guī)范中給定的體型類同時，按規(guī)范采用；與規(guī)范中給定的體型不同時，可參考有關資料采用；與規(guī)范中給定的體型不同且無參考資料可以借鑒時，宜由風洞試驗確定；對于重要且體型復雜的結(jié)構(gòu)，應由風洞試驗確定。u群體效應多個建筑物，特別是群集的高層建筑，相互之間距離較近時，宜考慮風力相互干擾的群體效應。一般將單獨建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定；必要時宜通過風洞試驗得出。backu維護結(jié)構(gòu)的風荷載體型系數(shù) 驗算維護構(gòu)件及其連接的強度時，可按下列規(guī)定采用局部風局部風壓壓體型系數(shù)：外表面 正壓區(qū)：按規(guī)范采用 負壓區(qū)： 對墻面，取-1.0； 對墻角邊，取-1.

7、8； 對檐口、雨蓬、遮陽板、等突出構(gòu)件，取-2.0.； 對屋面局部部位(周邊和屋面坡度大于10的屋脊部位)，取-2.2。內(nèi)表面對封閉式建筑物，按外表面風壓的正負情況取-0.2或0.2。back 對于基本自振周期大于0.25s的工程結(jié)構(gòu),如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu)，以及對于高度大于30m且高寬比大于1.5的高柔房屋，應考慮風壓脈動對結(jié)構(gòu)發(fā)生順風向風振的影響。(2-1-4)式中振型系數(shù)，一般由結(jié)構(gòu)動力學計算確定；對于質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻的彎剪型結(jié)構(gòu)，也可近似采用振型計算點高度與房屋高度的比值； 脈動增大系數(shù)； 脈動影響系數(shù)；z（5）陣風系數(shù)gz計算維護結(jié)構(gòu)風荷載的陣風系數(shù)可按荷載規(guī)范取值。ba

8、ck（4）風振系數(shù)zwzz0wni 1iisiBcos (2-1-5)式中 Bi 第個面寬度；i第個面法線與風作用方向的夾角。u當建筑物的某個表面與風作用方向垂直時i =0，這個表面的風壓全部計入總風荷載；u當建筑物某個表面與風作用方向平行時i =90 ，這個表面的風壓不計入總風荷載；其它情況都應計入該表面上風力在作用方向的投影值。u各表面風荷載的合力作用點即為總風荷載的作用點。n總風荷載n局部風荷載back2.總風荷載和局部風荷載計算。back按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度back說明： 第一階段為彈性分析，包括截面設計和變形計算； 大部分建筑的第二階段設計主要由概念

9、設計和構(gòu)造措施來保證。集中質(zhì)量模型l地震作用及地震反應l地震作用影響因素l設計地震作用的方向l地震作用的計算范圍和原則l地震作用的計算方法及其適用范圍l計算模型n設計地震作用的方向l水平（兩個）l豎向（一個）n結(jié)構(gòu)效應的方向l平動（兩個水平、一個豎向）l扭轉(zhuǎn)（豎軸）n地震動特性方面l抗震設防烈度-表2.5l設計近遠震-表2.6l場地類別-表2.6n結(jié)構(gòu)特性方面l結(jié)構(gòu)自振周期l建筑質(zhì)量（重力荷載）l結(jié)構(gòu)阻尼比（材料） 豎向地震作用n 水平地震作用的計算原則 一般情況下，應允許在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平地震作用計算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔。有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角

10、度15時，應分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件反方向的水平地震作用。 質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響6度區(qū)（除甲類建筑和IV類場地上的較高房屋外）可不算豎向地震作用7-9度區(qū)（除可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的房屋外）均算8、9度大跨度結(jié)構(gòu)和長懸臂結(jié)構(gòu)9度的高層建筑對于質(zhì)量和剛度沿高度較均勻的框架結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)TTuT7 . 11考慮非承重砌墻剛度對結(jié)構(gòu)自振周期影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)0.6-0.7；框架剪力墻0.7-0.8；剪力墻0.9-1.0(2-1-5)結(jié)構(gòu)自振周期，s假定把樓層重力荷載代表值作為樓層作用的水平力，然后按彈性方法計算結(jié)構(gòu)頂點的水平位

11、移。n重力荷載代表值 永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重）標準值+可變荷載（雪、積灰、樓面活荷載）組合值niikQikEQGG1永久荷載標準值組合值系數(shù):按建筑抗震設計規(guī)范表5.1.3采用可變荷載標準值(2-1-6)n設計反應譜n水平地震影響系數(shù)水平地震影響系數(shù)最大值T(s)max0.45max0 0.1Tg（特征周期） 3.0=(Tg/T)2max =0.2 max烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震-0.500.901.40圖2.1 水平地震影響系數(shù)曲線表2.1 水平地震影響系數(shù)最大值場地類別IIIIIIIV表2.2 特征周期 TgeqniiiniiiniiniiEkG

12、GmHGaFFF11111111111EkniiiiiiFHGHGF1mHiHiFiFEkFnn1EknnFFniminiFFV 頂部附加地震作用 突出屋面小建筑物 適用條件Geq結(jié)構(gòu)等效重力荷載代表值SDOF：Geq=G1MDOF： Geq=Sum(Gi)*0.85 水平地震影響系數(shù)1ijijjjiGaF計算振型計算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計算振型地震作用計算振型地震效應振型組合xg(t)xi(t)njijinniijiiiiyayayayayax12211a1iajiani兩點注意：計算步驟塔樓對于不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)第 j 振型 i 質(zhì)點的水平地震作用標準值：第1振型第2

13、振型第j振型 jniijiniijiGXGX121 mjjSS12FviHiFviFEvk 樓屋蓋的豎向地震作用效應分配 按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配 平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架（8、9度） eqeqveqvEvkGGGFmaxmax165. 0EvkniiiiiviFHGHGF1niieqGG175. 0 長懸臂和其它大跨結(jié)構(gòu)（8、9度）iviGF)2.0, 1.0(iviGFn采取合理的平面和立面設計，避免截面的突變。n合理選擇結(jié)構(gòu)型式，降低結(jié)構(gòu)約束程度，從而減小約束應力。n合理布置分布鋼筋，重視構(gòu)造鋼筋作用，加強構(gòu)造配筋。n在頂層、 屋頂、 山墻及縱墻兩端開間等溫度變

14、化影響較大的提高配筋率。n優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級配，減少坍塌度，對于超長結(jié)構(gòu)采用后澆帶方法施工或結(jié)構(gòu)劃分為長度較短的區(qū)段。采取利用壓縮性小的地基，減少總沉降量及沉降差。對于不同高度及基礎設計成整體的結(jié)構(gòu)，在施工時將他們暫時斷開，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，已完成大部分沉降量以后再澆灌連接部分的混凝土。將裙房做在高層建筑的懸挑基礎上，達到裙房與高層部分沉降一致。綜合采用上述方法處理。防震縫寬度必須符合JGJ3-2002高層建筑混凝土級結(jié)構(gòu)技術規(guī)程的規(guī)定。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時其寬度應按不利的結(jié)構(gòu)類型確定；防震縫兩側(cè)的房屋高度不同時，其寬度應按較低的房屋高度確定；防震縫宜沿房屋全高設置；地下室，基

15、礎不可設防震縫，但在與上部防震縫對應處應加強構(gòu)造和連接；當結(jié)構(gòu)單元之間或主樓與裙房之間無可靠措施，不應采用牛腿托梁的做法設置防震縫。n結(jié)構(gòu)設計時，應考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的整體工作性能n水平作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響占主導地位n高層建筑結(jié)構(gòu)具有剛度大、延性差易損的特點n在進行結(jié)構(gòu)設計時，應考慮結(jié)構(gòu)的薄弱層。2.3.1 結(jié)構(gòu)總體布置原則結(jié)構(gòu)體系確定后，結(jié)構(gòu)總體布置應密切結(jié)合建筑設計進行，使建筑物具有良好的造型和合理的傳力路徑。因此，結(jié)構(gòu)體系受力性能和技術經(jīng)濟指標能否作到先進合理，與結(jié)構(gòu)布置密切相關。 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比分為A級和B級。A級高度和B級高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最大適宜高度

16、應符合如下表規(guī)定。 抗震設防烈度6度、 7度8度9度框架、 板柱剪力墻5432框架剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、 框架核心筒6654A級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比結(jié)構(gòu)體系非抗震設計6度、7度8度876B級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比非抗震設計抗震設防烈度2.3.3 結(jié)構(gòu)平面布置原則(1) 在高層建筑的一個獨立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。(2) 高層建筑宜選用風作用效應較小的平面形狀。(3) 抗震設計的A級高度鋼筋混凝土高層建筑，其平面布置宜符合下列要求 ： a. 面宜簡單、規(guī)則、對稱、減少偏b.

17、 平面長寬不宜過長，突出部分長度不宜過大，長寬比等滿足規(guī)程要求。 c. 不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。 (4) 抗震設計的B級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復雜高層建筑，其平面布置應簡單、規(guī)則，減少偏心。 (5) 結(jié)構(gòu)平面布置應減少扭轉(zhuǎn)的影響。 (6) 當樓板平面比較狹長、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應在設計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。 n高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應采用豎向布置嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。n抗震設計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰樓層側(cè)向剛度的70或其上、下相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80。nA級高度高層建筑的樓層