山东科技大学第3章_高层建筑结构荷载(1)

3.1.2 楼(屋)面活荷载
高层建筑结构的楼面活荷载应按《荷载规范》取用； 规范中未规定的楼面均布活荷载可按表3-1取值；
表3-1
项次 l 2 3 4 5 类
规范中未规定的楼面均布活荷载
别 标准值(kN／m2) 3.0— 4.0 4.0一5.0 5.0— 8.0 4.0— 5.0 3.0一4.5 准永久值系数(ψq) 0.5 0.8 0.8 0.5 0.5
3.2.3 总风荷载
(1)总风荷载为建筑物各个表面承受风力的合力， 是沿建筑物高度变化的线荷载；
通常按x、y两个互相垂直的主轴方向分别计算总风荷载。 按下式计算z高度处1m高度的总风荷载标准值：
Wk=βzμzw0(μs1B1cosα1+μs2B2cosα2+…+μsnBncosαn)
(2)区别是风压力还是风吸力，以便作矢量相加； (3)各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点。
基本风压W0可按全国基本风压分布图采用，但≥0.3kN／m2；
对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，需要考虑 重现期为100年的强风；
基本风压值不是风对建筑物表面的压力；
《荷载规范（GB50009-2001）》附录D可查出重现期为 10年、50年、100年的w0值。
3.2.2.2 风压高度变化系数μz
风荷载体型系数在取值时应注意以下几点：
—迎风面为压力(体型系数用“＋”号表示)；
—侧风面及背风面为吸力(体型系数用“－” 号表示)；
—各面上的风压分布并不均匀(风压分布见图3-1)，采用各个 表面的平均风载体型系数(高层建筑风载体型系数见下见 表3-4或教材表3-2)； —风压(吸)力方向都垂直于该表面；
3.2.2.1 风荷载标准值wk 及基本风压值w0
(1)风荷载标准值wk
垂直于建筑物表面单位面积上 的风荷载标准值Wk按下式计算：
wk=βzμzμsw0
(2)基本风压值w0
以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所 w0＝ v02/2 得的50年一遇10分钟平均年最大风速V0来确定：
(3)基本风压W0在取值时应注意的几个问题：
结构类型
框 架
重力荷载(包括活荷载) kN/m2（每层）
轻质填充墙 机制砖填充墙 轻质填充墙 机制砖填充墙 混凝土墙体 10～12 12～14 12～14 14～16 15～18
框架-剪力墙
剪力墙、筒体
3.2 风 荷 载（水平荷载）
3.2.1 风荷载的特点
3.2.2 风荷载标准值wk 及基本风压值w0 3.2.3 总风荷载 3.2.4 等效风荷载 3.2.5 关于风洞试验
(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 应考虑进行修正。 (5)风压高度变化系数见下表3-3。
表3-3
离地 面或 海平 面高 度 (m) >450 400 350 300 250 200 150 100 90 80
风压高度变化系数μs
离地面 或 海平面 高 度(m) 70 60 50 40 30 20 15 10 5 地面粗糙度类别
酒吧间、舞厅、 展销厅 屋顶花园 贮藏室 饭店厨房、洗衣房 健身房、娱乐室
荷载较大时 按实际情况
施工活荷载一般取1.0～1.5 kN/m2；
设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘以 《荷载规范》规定的折减系数。
3.1.3
高层建筑上竖向荷载的初估值
在方案估算阶段，可参考表3-2提供的结构单位 面积重量估算竖向荷载。 表3-2 结构单位面积重力荷载估算表
经简化后，作用在高层建筑上的风荷载，结构分析时可
只取主体结构参与计算。
3.2.5 关于风洞试验
(1)风荷载对高层建筑的影响
(2)宜按风洞试验确定风荷载的建筑物
(3)风洞试验的模型
图3-1 风压分布情况
图3-1 风压分布情况
图3-2 平均风压与波动风压
作 业
结
束
(2)内表面 对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2 或0.2。
表3-4
高层建筑风载体型系数
3.2.2.4 风振系数βz
(1)风振系数是用来考虑风压脉动影响的。
(2)风作用不规则，风压随着风速、风向而不停地改变。 (3)通常把风作用的平均值看成稳定风压，即平均风压。 (4)实际风压是在平均风压上下波动，见图3-2。 (5)考虑的方法是采用风振系数βz ，设计时用它加大风荷 载，仍然按照静力作用计算风载效应。
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； •水平荷载的影响显著增加，成为高层建筑结构设计的主要因 素。特别是，抗震设计对高层建筑结构来说是十分重要的。
3.1.1 恒荷载
(1) 恒载范围
结构本身的自重；
附加于结构上的各种永久荷载
(2) 恒载计算
常用材料和构件的自重可按《建筑结构荷载规范》 (GB50009－2001)取值；
D 1.02 0.93 0.84 0.73 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62
注： 对于山顶及山坡上的高层房屋，可采用从山麓算起的 风压高度变化系数。
3.2.2.3 风载体型系数μs
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）与基本风压w0的比值。 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； 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。
突出屋面的楼（电）梯间、水箱、女儿墙等的风荷载， 按对主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P。
h n+1
w n+1
塔楼
P1 P1
m1
h n+1
P1
m1
2
主体结构
P 1 = W n+1 h n+1
H
P1
m 1= P 1
h n+1
2 P2 P 1+ P 2
小塔楼上风荷载的简化
3.2.4 等效风荷载
(1)主体建筑上的等效均布风荷载
p0 2 H
2
[W i hi ( h j
i 1 j 1
n
i 1
hi 2
)]
M0=p0H2/2=[W1h1h1/2+W2h2(h1+h2/2)+…+Wihi(h1+h2+…+hi-1+hi/2) +…]
(2)小塔楼上的风荷载
地面粗糙度类别
A 3.12 3.12 3.12 3.12 2.99 2.83 2.64 2.40 2.34 2.27
B 3.12 3.12 3.12 2.97 2.80 2.61 2.38 2.09 2.02 1.95
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C 3.12 3.12 2.94 2.75 2.54 2.30 2.03 1.70 1.62 1.54
3.2.1 风荷载的特点
空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的 压力或吸力，即建筑物的风荷载。
(1)动力特性
波动风压会在建筑物上产生一定的动力效应（用静荷载乘 风振系数βz来考虑）。
(2)不均匀性
在计算整体作用时，取各个表面的平均风压； 在计算局部表面的作用时，采用局部风载体型系数。
(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 面高度为10米，且地面粗糙度类别为B类的μz为1.00。
(2)不同地面粗糙度的风速沿高度的变化曲线见教材。
(3)地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B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； C类指有密集建筑群的城市市区； D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
—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 压体型系数：
(1)外表面 正压区：按一般体型系数取值。 负压区：
— — — — 对墙面，取1.0； 对墙角边，取-1.8； 对屋面局部部位取-2.2； 对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0。
第3章
高层建筑结构荷载
3.1 恒荷载及楼面活荷载（竖向荷载） 3.2 风 荷 载（水平荷载） 3.3 地震作用（水平荷载）
3.1 恒荷载及楼面活荷载（竖向荷载）
荷载类别：
•竖向荷载(包括恒荷载和活荷载)； •水平荷载(风荷载、水平地震作用)； •施工荷载；
•由于材料体积变化受阻引起的作用(包括温度、混凝土的徐 变和收缩所引起的作用) •地基不均匀沉 降等。
D 3.12 2.91 2.68 2.45 2.19 1.92 1.6l 1.27 1.19 1.11
A 2.20 2.12 2.03 1.92 1.80 1.63 1.52 1.38 1.17
B 1.86 1.77 1.67 1.56 1.42 1.25 1.14 1.00 1.00
C 1.45 1.35 1.25 1.13 1.00 1.84 0.74 0.74 0.74
(3)影响因素多
近地风的性质、风速、风向有关； 建筑物所在地的地貌及周围环境有关； 建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。
3.2.2 风荷载标准值及基本风压值
3.2.2.1 风荷载标准值wk 及基本风压值w0 3.2.2.2 风压高度变化系数μz 3.2.2.3 风载体型系数μs3.2.2.4 风振系数βz
小塔楼上风荷载的简化 △P=P2H3/(3EI) ； △m1=m1H2/(2EI)； 令△P =△m1，得： P2=3m1/(2H)=3P1hn+1/(4H) P=P1+P2=P1+3P1hn+1/(4H) =P1[1+3hn+1/(4H)] =Wn+1hn+1[1+3hn+1/(4H)]