1、1 3 3 荷載與地震作用荷載與地震作用2本章內(nèi)容本章內(nèi)容 高層建筑結(jié)構(gòu)上作用的荷載高層建筑結(jié)構(gòu)上作用的荷載 恒載恒載 樓面活荷載樓面活荷載 屋面活荷載屋面活荷載 雪荷載雪荷載 風荷載風荷載 地震作用地震作用33.1 3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)上作用的類型高層建筑結(jié)構(gòu)上作用的類型 能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、位移、變形、開裂、破壞，影響其耐久性的因素，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)上的作用。 高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)的作用包括直接與間接兩種。高層建筑結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)上的主要作用上的主要作用 荷載荷載 非荷載非荷載 恒載恒載 活載活載 結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量非結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量 樓面活荷載樓面活荷載 屋面活荷載屋面

2、活荷載 雪荷載雪荷載 風荷載風荷載 地震作用地震作用 溫度作用溫度作用 混凝土收縮徐變混凝土收縮徐變 43.2 3.2 恒載恒載 恒載包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量，這些重量的大小、方向、作用點不隨時間而改變，又稱為永久荷載。 恒荷載標準值等于構(gòu)件的體積乘以材料的自重標注值。常見的鋼筋混凝土材料自重標準值為25kN/m3。5 一、樓面活荷載一、樓面活荷載 1.民用建筑樓面活荷載：一般取值2kN/m2，具體的取值參照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2010）的相關(guān)表格。 2.樓面活荷載的折減 考慮到作用于樓面上的活荷載不可能以標準值的大小同時布滿所有的樓面，在設(shè)計梁、墻、柱及基礎(chǔ)時，還要考慮實

3、際荷載沿樓面分布的變異情況。在確定梁、墻、柱及基礎(chǔ)的荷載標準值時，還應(yīng)按樓面活荷載標準值乘以折減系數(shù)。具體的折減系數(shù)參見建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2010)的相關(guān)表格。3.3 3.3 樓面活荷載樓面活荷載6 1.1.屋面均布活荷載屋面均布活荷載 不上人屋面：不上人屋面：0.50.5kN/mkN/m2 2 上人屋面：上人屋面：2.02.0kN/mkN/m2 2 屋頂花園：屋頂花園：3.03.0kN/mkN/m2 2 注：注： 不上人的屋面，當施工或維修荷載較大時，應(yīng)按實際不上人的屋面，當施工或維修荷載較大時，應(yīng)按實際情況采用；對不同結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，將標準值情況采用；對不同結(jié)構(gòu)應(yīng)

4、按有關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，將標準值作作0.20.2kN/mkN/m2 2的增減。的增減。 上人的屋面，當兼作其他用途時，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷上人的屋面，當兼作其他用途時，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用。載采用。 對于因屋面排水不暢、堵塞等引起的積水荷載，應(yīng)采對于因屋面排水不暢、堵塞等引起的積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施加以防止；必要時，應(yīng)按積水的可能深度確定屋取構(gòu)造措施加以防止；必要時，應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。面活荷載。 屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。3.4 3.4 屋面活荷載屋面活荷載7 2. 2. 直升機平臺的活荷載直升機平臺的活荷載 直升機總重量引起

5、的局部荷載，按由實際最大起直升機總重量引起的局部荷載，按由實際最大起飛重量決定局部荷載標準值乘以動力系數(shù)確定。飛重量決定局部荷載標準值乘以動力系數(shù)確定。 等效均布活荷載等效均布活荷載5 5kN/mkN/m2 2。3.4 3.4 屋面活荷載屋面活荷載直升機類型局部荷載標準值（kN）作用面積（m2）輕型（最大起飛重量2t）20.00.200.20中型（最大起飛重量4t）40.00.250.25重型（最大起飛重量6t）60.00.300.3089 一、屋面水平投影面上雪荷載標準值計算公式一、屋面水平投影面上雪荷載標準值計算公式 式中式中 Sk雪荷載標準值雪荷載標準值(kN/m2)；r屋面積雪分布系數(shù)

6、；屋面積雪分布系數(shù)；So基本雪壓基本雪壓(kNm2)。 基本雪壓應(yīng)按規(guī)范附錄基本雪壓應(yīng)按規(guī)范附錄D.4中附表中附表n4給出的給出的50年一遇的雪壓采用。對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，基年一遇的雪壓采用。對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，基本雪壓應(yīng)適當提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范本雪壓應(yīng)適當提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范具體規(guī)定。具體規(guī)定。 0ssrk3.5 3.5 雪荷載雪荷載（3.1）10 二、二、 基本雪壓基本雪壓 根據(jù)當?shù)貧庀笈_(站)觀察并收集的每年最大雪壓，經(jīng)統(tǒng)計得出的50年一遇的最大雪壓(重現(xiàn)期為50年的最大雪壓)，即為當?shù)氐幕狙骸Ｑ菏侵竼挝凰矫娣e上的雪重，決定雪壓值大小的是積雪深度與積雪密度，因

7、此年最大雪壓s0 (kN/m2)可按下式確定： ghs0（3.1-1）11三、屋面積雪分布系數(shù)三、屋面積雪分布系數(shù) 123.6 3.6 風荷載風荷載13一、風荷載的特點一、風荷載的特點 風力作用風力作用與建筑物外形有直接關(guān)系與建筑物外形有直接關(guān)系，圓形圓形與與正方形正方形受到的受到的風力較合理風力較合理; ; 風力受到建筑物周圍環(huán)境影響較大，處于風力受到建筑物周圍環(huán)境影響較大，處于高層建筑群中的高層建筑群中的高層建筑高層建筑，有時會出現(xiàn)受力更為不利的情況，有時會出現(xiàn)受力更為不利的情況; ; 風力作用具有風力作用具有靜力、動力靜力、動力兩重性質(zhì)兩重性質(zhì); ; 風力在建筑物表面的分布很不均勻，在風

8、力在建筑物表面的分布很不均勻，在角區(qū)和建筑物內(nèi)收角區(qū)和建筑物內(nèi)收的局部區(qū)域的局部區(qū)域，會產(chǎn)生較大的風力，會產(chǎn)生較大的風力; ; 與地震作用相比，與地震作用相比，風力作用持續(xù)時間較長風力作用持續(xù)時間較長，其，其作用更接近作用更接近于靜力于靜力，但建筑物的使用期限出現(xiàn)較大風力的次數(shù)較多，但建筑物的使用期限出現(xiàn)較大風力的次數(shù)較多; ; 由于有較長期的氣象觀測，大風的重現(xiàn)期很短，所以風力由于有較長期的氣象觀測，大風的重現(xiàn)期很短，所以風力大小的估計比地震作用大小的估計較為可靠大小的估計比地震作用大小的估計較為可靠, ,因而抗風設(shè)計具因而抗風設(shè)計具有較大的可靠性。有較大的可靠性。14二、風荷載標準值二、風

9、荷載標準值 1. 1. 單位面積風荷載標準單位面積風荷載標準值值 主體承重結(jié)構(gòu)主體承重結(jié)構(gòu) 圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)0wwzszk0wwzsigzk局部風壓體型系數(shù)。處的陣風系數(shù)；高度sigzz1q2q迎風面迎風面壓力壓力背風面背風面吸力吸力15二、風荷載標準值二、風荷載標準值 2.2.總風荷載標準值總風荷載標準值 風向風向)cos(0isiizzkBww數(shù)。個表面的風荷載體型系第個表面的寬度；第方向的夾角；個表面外法線與風作用第iiisiiiB1620021vw由空曠平坦地面，離地由空曠平坦地面，離地10m10m統(tǒng)計的重現(xiàn)期為統(tǒng)計的重現(xiàn)期為5050年年( (或或100100年）的年）的1010分鐘平

10、均最大風速計算所分鐘平均最大風速計算所得。可查荷載規(guī)范，但不得小于得。可查荷載規(guī)范，但不得小于0.30.3kN/mkN/m2 2三、基本風壓三、基本風壓0w特別重要，特殊要求的高層建筑：按重現(xiàn)期為100年的風速計算，可取為1.1wo17四、風壓高度變化系數(shù)四、風壓高度變化系數(shù)離地面越高，空氣流動受地面摩擦力的影響就越小，風速越大，風壓離地面越高，空氣流動受地面摩擦力的影響就越小，風速越大，風壓也越大。也越大。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2010)GB50009-2010)中規(guī)定把地面粗糙度分為中規(guī)定把地面粗糙度分為A A、B B、C C、D D四類：四類：A A類類指近海

11、海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)；指近海海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)；B B類類是田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)及大城是田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)及大城市的郊區(qū)；市的郊區(qū)；C C類類指由密集建筑群的大城市市區(qū)；指由密集建筑群的大城市市區(qū)；D D類類指由密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。指由密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。18 基本風壓是按10m高度給出的，所以不同高度上的基本風壓應(yīng)該乘以高度系數(shù)得出； 風壓高度系數(shù)取決于粗糙度指數(shù)，根據(jù)前面給出的地面粗糙度類別，以及建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2010）可以計算出風壓高度變化系數(shù)的準確數(shù)值。19205、風載體型

12、系數(shù)風載體型系數(shù) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012GB50009-2012）表）表8.3.18.3.1列出列出3838項項不同類型的不同類型的建筑物和各類結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)，當建筑物與表中列出的體型類同時可參考建筑物和各類結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)，當建筑物與表中列出的體型類同時可參考應(yīng)用。應(yīng)用。 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類同時，可房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類同時，可按表規(guī)定取用按表規(guī)定取用； 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同時，可房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同時，可參考有關(guān)資料采用參考有關(guān)資料采用； 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同且無參考資料可借鑒時，房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同且無

13、參考資料可借鑒時，宜由風洞宜由風洞試驗確定試驗確定； 對重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，對重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)由風洞試驗確定應(yīng)由風洞試驗確定。212223242526 驗算圍護構(gòu)件及其連接的承載力時，可按驗算圍護構(gòu)件及其連接的承載力時，可按下列規(guī)定采用局部風壓體型系數(shù)：下列規(guī)定采用局部風壓體型系數(shù)： 1）外表面：正壓區(qū)按規(guī)范規(guī)定采用，負壓區(qū)按下列規(guī)定采用 墻面，取-1.0； 墻角邊，取-1.8； 屋面局部部位，取-2.2； 檐口、雨篷、遮陽板等突出物，取-2.0。 2）內(nèi)表面：對封閉式建筑物，按外表面風壓的正負取0.2或-0.2。風荷載體型系數(shù)風荷載體型系數(shù)27六、風振系數(shù)六、風振系

14、數(shù)1. 1. 層數(shù)少的建筑物，層數(shù)少的建筑物，剛度大、自振周期短、剛度大、自振周期短、風荷載產(chǎn)生的振動也小風荷載產(chǎn)生的振動也小，設(shè)計中只需考慮風壓，設(shè)計中只需考慮風壓的影響，而不考慮風振；的影響，而不考慮風振；2. 2. 高層建筑，高層建筑，剛度小、自振周期長、風的動剛度小、自振周期長、風的動力作用明顯力作用明顯。3. 3. 實際在工程設(shè)計中是通過風振系數(shù)實際在工程設(shè)計中是通過風振系數(shù) 來考慮風來考慮風的動力作用的。的動力作用的。Z28六、風振系數(shù)六、風振系數(shù)29ZzZ1z振型系數(shù)，可近似采用計算點距地面高度與房屋高度的比值振型系數(shù)，可近似采用計算點距地面高度與房屋高度的比值脈動增大系數(shù)，按下

15、表采用：脈動增大系數(shù)，按下表采用：Z風壓高度變化系數(shù)，按下表采用：風壓高度變化系數(shù)，按下表采用：脈動影響系數(shù)脈動影響系數(shù)當建筑物高度當建筑物高度30m、高寬比、高寬比1.5時，考慮風振系數(shù)：時，考慮風振系數(shù)：按照不同的地面粗糙度按照不同的地面粗糙度A類地形、類地形、 B類地形、類地形、 C類地類地形和形和D類地形取值。類地形取值。30 脈動影響系數(shù)v31T結(jié)構(gòu)基本自振周期結(jié)構(gòu)基本自振周期框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)NT)1 .008.0(框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)NT)08.006.0(剪力墻和筒中筒結(jié)構(gòu)剪力墻和筒中筒結(jié)構(gòu)NT05.0結(jié)構(gòu)層數(shù)結(jié)構(gòu)層數(shù)0基本風壓，按基本風壓，按荷載規(guī)范荷載規(guī)范中中“全國

16、基本風壓分布圖全國基本風壓分布圖”采采用。用。)/(2mkN地面粗糙度為地面粗糙度為B類地區(qū)脈動增大系數(shù)類地區(qū)脈動增大系數(shù)注：對地面粗糙度為注：對地面粗糙度為A類、類、C類和類和D類地區(qū)應(yīng)按當?shù)鼗撅L壓分別乘以類地區(qū)應(yīng)按當?shù)鼗撅L壓分別乘以1.38、0.62和和0.32后代后代入入32例例 已知剪力墻結(jié)構(gòu)如圖所示，已知剪力墻結(jié)構(gòu)如圖所示，38層，層，123.5m高，位于城市郊區(qū)高，位于城市郊區(qū)類場地，基本風壓類場地，基本風壓2/77. 0mkN，已知結(jié)構(gòu)基本自振周期，已知結(jié)構(gòu)基本自振周期1.9s。(墻厚墻厚300mm)求：在橫向風荷載作用下一層底的剪力及傾覆力矩求：在橫向風荷載作用下一層底的剪

17、力及傾覆力矩 33 為簡化計算，將建筑物分為為簡化計算，將建筑物分為5段，每段頂標高取在樓層處，段，每段頂標高取在樓層處，每段中點距地面的距離作為計算風壓高度，地面粗糙度，位于每段中點距地面的距離作為計算風壓高度，地面粗糙度，位于城市郊區(qū)為城市郊區(qū)為B類。類。 高度(m)12.2536.961.786.5111.21.061.501.792.002.16Z(4)求風振系數(shù)求風振系數(shù)高度高度305 .123H高寬比高寬比5 .112.4305 .123BH解：解：1、求風荷載標準值、求風荷載標準值0wwZsZk(1)基本風壓值基本風壓值3 . 077. 00w(2)風荷載體形系數(shù)風荷載體形系數(shù)3

18、 . 1s(3)風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù)ZZ34111.2m86.5m61.7m36.9m12.25m24.5m24.8m24.8m24.8m24.6m123.5m脈動影響系數(shù)：脈動影響系數(shù)：53. 0脈動增大系數(shù)：脈動增大系數(shù)：58. 1,78. 29 . 177. 0220T各高度處風振系數(shù)：各高度處風振系數(shù)：ZiZzZ 1333. 116. 253. 058. 186. 01281. 10 . 253. 058. 167. 01177. 179. 153. 058. 138. 01095. 15 . 153. 058. 117. 01016. 106. 153. 058. 102. 0154321ZZZZZ35(5)各段風載標準值各段風載標準值(6)求各段風載集中標準值求各段風載集中標準值mB5045 .12各分段間風載集中標準值：各分段間風載集中標準值：kiiiwhBP2524232221/882. 277. 016. 23 . 1333. 1/565. 277. 000. 23 . 1281. 1/109. 277. 079. 13 . 1177. 1/644. 177. 050. 13 . 1095. 1/078. 177. 006. 13 . 1016. 1mkNwmkNwmkNwm