高层结构抗风与抗震设计

说时，，一界除风般了速可必，须这为种注弯振意动曲第犹型一如压（类杆振剪失动稳力以一墙样外，），但，还受必到也的须有不同是剪时轴考心压虑力第而是风力， 切二型类（所颤振以 振框动常 （架现称 弯象为 扭）空 耦。，气 合特动 受当别力 力为是失 ）稳。框，，当剪在旋风结涡工构程脱中时落，，频通率常可称接为为近弛弯结振构（弯某或一扭受力）或 剪自型振。空频气率动时力，失稳可在产工生程共上视振为现必象须，避免即发使生在的考一类虑振阻动尼现存象。在的
高山地区的拉萨，上值约为 1
2600
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已知某以高度z处的风速为v，则作用在结构上的 风力一般可表示为顺风向风力（ilong-wind）、 横风向风力(across-wind)和扭风力矩。
图2－1结构上的风力
p D
D
1 2
v2B
p L
p M
L M
1 v2B 2 1 v2B 2
概率，因为不超过该设计最大0风速的概率或保证率应
P 为： 0
P 1 1
0
T
0
我国荷载规范规定：对一般结构，重现期为30 年，对于高层建筑和高耸结构，重现期取50年，对于 特别重要和有特殊要求的高层建筑和高耸结构，重现
期可取100年。重现期为年通常俗称为T 年一遇。 0
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（六）最大风速的概率或概率密度曲线（线型）
（c）弯曲变形不能过大
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两个系数: BRI （ Bending Rigidity Index ）
SRI ( Shear Rigidity Index )
（a）
（b）
BRI: 100 世贸中心：33 帝国大厦：33
BRI: 33
（c）
BRI: 33 外框筒＋内框架
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（d）
成束筒BRI: 33
（2－2）
D 阻力系数 B 结构的参数尺度，常取截面垂直于流动方向的最大尺度（m）
L 横向力系数（水平向结构也称升力系数）
扭矩系数
M
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三种类型的振动
顺风向弯剪振动 或弯扭耦合振动
横风向风力下 涡流脱落振动
空气动力失稳 （驰振、颤振）
当结对 在当无构成任风偏将结某小而时意吹心构 种 于 逐产，风向在 截 这 渐风生可力结顺 面 些 衰在情构力风 形 力 减顺向 式 ， ，横况，矩风和 下 则 却风下可时横 ， 结 反向向都在风 这 构 而，的产能结向 些 将 不在风风处断振生 发构力力在增横生周顺动甚可总长风涡围至以体从力，向激产扭产负而向对力生阻导风振生矩尼致负风高力动旋作效结号力层，现涡用应构阻所象，下中破尼作结，，坏效以。当用构当振。应横在旋有动这的下来风抗涡微将时力，向风脱小不的。风能起如振计落力 随 点果动算不攻 着 风结角 时 速构时 间 称阻， 增 为尼在 长力临
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§2－2 基本风速和基本风压
标准地貌
标准高度
平均风速的时距
基本风速 或基本风压
最大风速 的概率分布 或概率密度 曲线（线型）
最大风速的样本
最大风速 的重现期
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一、标准高度的规定 房屋建筑类统一取10m为标准高度
二、标准地貌的规定 标准地貌指空旷平坦地区，在具体执行时，对于城
市郊区，房屋较为低矮的小城市，也作标准地貌处 理。 三、平均风速的时距 取平均风速时距为10分钟 （风的卓越周期约在1分 钟） 四、最大风速的样本 取年最大风速为统计样本，即每年以一最大风速记 录值为一个样本
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五、最大风速的重现期
设重现期为T 年，则 1 为超过设计最大风速的
0
T
高层结构抗风与抗震设计
李正良
重庆大学土木工程学院 教授、博士生导师
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前言
第一章
第二章 风荷载及风致影响 第三章 高层建筑结构抗震分析与设计
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前言
结构体系的概念
剪切：(a)不被剪断
(b)剪切变形不能过大
弯曲：(a)必须不被倾覆 (b)不发生因拉或压缩的破坏
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§2－1 风力、结构风力及风效应 由流体力学中的伯努利可知风压与风速关系：
空气单位体积重力
w1 v 1 v (kN/m3)
2
2
2 2g
（2－1）
风压力
(kN/m2)
空气质点密度 (t / m3)
在标准大气情况下，约为 1
1630
沿海城市上海，上值约为 1
1740
风速
(m/ s)
采用极值型I分布曲线，它的概率分布函数为：
P e x e x p ( x p ) I
1.28255
x
x 0.45005x
x －－平均值
x de－－设计最大风速
x－－根方差
－－保证系数
20设21计/3/7值与平均值及根方差的关系
T 0 50年，2.59
x x T 0 100 年，3.14
速度）是高层建筑设计计算的重要因素。
高层建筑在风力遭到损坏的例子 ：
1926年9月美国迈阿密市芽咯萨大楼（17层钢框架）台风袭击后发生塑 性变形，顶部水平残余位移竟达0.61m。里特洛尔大楼 在整个风暴中严 重摇晃。 在较近时期，美国德克萨斯州洛波克市的哥比雷夫大楼也在风暴中严重 摇晃，波士顿一座大楼在一次风暴中几乎所有玻璃全都粉碎。
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第一章
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第二章 风荷载及风致影响
§2－1 风力、结构风力及风效应 §2－2 基本风速和基本风压 §2－3 顺风向的等效风荷载 §2－4 横风向涡流脱落共振等效风荷载
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第二章 风荷载及风致影响
风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一。 结构抗风分析（包括荷载、内力、位移、加
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（e）
（f）
BRI: 33 ( 花旗银行大厦 ) （g）
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BRI: 63
BRI:56
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抗剪：理想的抗剪体系是一片无洞口的板块或墙体
SRI=100
SRI=62.5
与杆件的长度、截面、高度有关 SRI=31.3
SRI,BRI的概念设计及应用 wind design, seismic design.
情况风下的，流仍动将水平产方生向比是横主要向的风，力但大也可十能倍在甚一至定的几仰十角倍下的流动效，应从，而除水平 必须风予力以外格ห้องสมุดไป่ตู้外还存的在重竖视向。风力，由于高层建筑主要荷载是水平侧向荷载，竖向
荷载的适当增加并不起着很大的影响，因此对于高层建筑来说，主要考虑
2021/3/7 水平侧向风力的影响。