第3章 高层建筑结构荷载

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
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。
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；
施工中采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响的起重机械或 其他施工设备时，应根据具体情况确定对结构产生的施工荷载
旋转餐厅轨道和驱动设备的自重应按实际情况确定。 擦窗机等清洗设备应按其实际情况确定其自重的大小和作用 位置。 直升机平台的活荷载应采用下列两款中能使平台产生最大内 力的荷载：
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 2/2 w ＝ v 0 0 得的50年一遇10分钟平均年最大风速V0来确定：
(7)高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑， 均可仅考虑第一振型的影响，按下式计算顺风向风振系数。
(8)对于横风向风振作用效应明显的高层建筑，宜考虑横风向 风振的影响。 (9)顺风向风振系数和横风向风振影响的计算参见《建筑结构 荷载规范》 GB 50009-2012。
3.2.2.5
1 直升机总重量引起的局部荷载，按由实际最大起飞重量
决定的局部荷载标准值乘以动力系数确定，对具有液压轮 胎起落架的直升机，动力系数可取1.4；——当没有机型技 术资料时，局部荷载标准值及其作用面积可根据直升机类 型按表下取用。 2 等效均布活荷载5kN／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。
计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数s 按下列规定采用：
1 圆形平面建筑取0.8； 2 正多边形及截角三角形平面建筑，由下式计算(式中n是 多边形的变数)： 3 高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3; 4 下列建筑取1.4： 1) V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑； 2) L形、槽形和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑； 3) 高宽比H/B大于4，长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平 面建筑。
关于风洞试验
房屋高度大于200m或有下列情况之一时，宜进 行风洞试验判断确定建筑物的风荷载：
1 平面形状或立面形状复杂； 2 立面开洞或连体建筑； 3 周围地形和环境较复杂。
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（图3-5）。
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 3.2.3 总风荷载 3.2.4 等效风荷载
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）。
在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型 系数可按表3-4 (pp62表3-2)采用，或由风洞试验确定。
风荷载体型系数在取值时应注意以下几点：
—迎风面为压力(表3-4中体型系数用“＋”号表示)；
—侧风面及背风面为吸力(表3-4中体型系数用“－” 号表示)；
—各面上的风压分布并不均匀(风压分布见图3-1)，计算主体 结构时，采用各个表面的平均风载体型系数； —风压(吸)力方向都垂直于该表面； —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——檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上 浮风荷载时，风荷载体型系数从不宜小于2.0。
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
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
3.2.2.4 风振系数βz
(1)风振系数是用来考虑风压脉动影Байду номын сангаас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。 (6) 对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的房屋和基本自振周期 T1大于0.25s的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑 风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
3.2.2.2 风压高度变化系数μz
(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。 (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表3-3(pp61表3-1)。
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。
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。
3.2.4 等效风荷载
=Wn+1hn+1[1+3hn+1/(4H)]
等效集中荷载示意图
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（图3-6）。
3.3 地震作用——多质点体系水平地震作用
1、结构体系的简化 一般把各层质量集中在 楼层处； n个楼层即形成n 个质点。 每一楼面标高位置的重量 (称重力荷载代表值 )由以下 几部分组成：
1 p0 H
(w h )
i 1 i i
n
水平地震作用简化（图2）
n 1 2 V0 qmax H Fi H i qmax 2 i 1 H
FH
i 1 i
n
i
作 业
本章结束，谢谢听讲！
表3-3
风压高度变化系数μs (GB 50009-2001)
(3)基本风压w0在取值时应注意的几个问题：
基本风压 w0应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012附录的规定采用 ，但应≥0.3kN／m2； 对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按基本风压 的1.1倍采用。 基本风压值不是风对建筑物表面的压力； 《荷载规范（ GB50009-2012 ）》附录可查出重现期为 10 年、 50年、100年的w0值。
(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。
(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
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μs 3.2.2.4 风振系数βz
恒荷载（本层楼面结构及上、下各半层墙、柱）的全部； 简化后的计算简图如图， 雪荷载的50％； 图中Gi为第i层质点的重 一般楼面活荷载的50％，藏书库、档案库活荷载的 80％。
力荷载代表值。
2、反应谱底部剪力法计算水平地震作用
多质点体系的水平地震作用分布特点：当质量、刚 度沿高度分布较均匀（Gi≈Gj）时，Fi与Hi成正比。 3、水平地震作用的简化 （1）主体结构:高层建筑主体结构上的水平地震作用 力可按底部弯矩相等的原则，简化为倒三角形分布，
得：P=P1+P2=Fn+1+3Fn+1hn+1/(2H)=Fn+1[1+3hn+1/(2H)]