第2章结构设计中的总体问题

竖 向 作 用 荷 载
估算
水 平 作 用 荷 载
2.2 建筑结构上的作用力 二、水平作用荷载估算 ( Estimate the Horizontal Loads )
风荷载(Wind 0—— 基本风压 ， 它是气象部 (一) 风荷载 W Load ) 门以当地空旷平坦地面上, βZ——门以当地空旷平坦地面上 , 离地 Z µS——风荷载体型系数 。 房屋体型不同将直接影响 风荷载体型系数。 风荷载体型系数 在非地震区，风荷载是房屋主要的水平力， 在非地震区，风荷载是房屋主要的水平力， 10分钟平均最大 10 m 高处所得的10 高 度 处 ， 高处所得的 10 分钟平均最大 风的方向和流速， 改变风压大小。 风的方向和流速的 改变风压大小 。 一般迎风面的风 在方案阶段的总体分析中， ，根据不同年限按 在方案阶段的总体分析中，一般只需考虑作用在 风速V 风速 为标准， 风 振 背风面的风荷载为吸力( 为负值) 荷载为压力，系 数 ，O为标准 荷载为压力，背风面的风荷载为吸力(μS 为负值)， 房屋上风荷载的合力 房屋上风荷载的合力Hω，它是作用在房屋迎风面 风荷载的合力 具体公式确定的风压值。 具体公式确定的风压值 。 哈尔滨 它考虑了 房屋受到的总的风荷载应为迎风面风荷载和背风面 及背风面A 上风荷载标准值ω 的合力： 及背风面 ω上风荷载标准值ωk的合力： ） = W构10 年 µZ 50 μ 风压沿高度 高 耸 结 即式中(μS1——风压沿高度 风荷载的叠加， 0( 风荷载的叠加，即式中( 、 - 年 2、。 年 ) 100 2 Hω=ωk× Aω 0.65）kN/m （0.35、0.55、化 系 数 ， 与 周 、 的变 S ） 、 风压脉动 围环境有关 的影响。 的影响。 根据《建筑结构荷载规范》 50009根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) 50009
地 震 烈 度 7度 8度 ＞30 框架房屋高度 ≤30 ＞30 ≤30 m 抗震等级 轴压比限值 [µ N ] 三级 0.9 二级 0.8 二级 0.8 一级 0.7
9度 ≤25 一级 0.7
的
枵
估算 ( Estimate the Horizontal Loads )
房屋设计的方案阶段， 房屋设计的方案阶段，总体估算通常主要考虑
第2章 结构设计中的总体问题
The General Problems in Structural Design 2.1 概述 (Introduction ) 2.2 建筑结构上的作用力 (The loads on Building Structure ) 2.3 房屋的高宽比与抗倾覆问题 (The Ratio of height-width and Overturning Stability) 2.4 结构的刚度和变形 (The Stiffness and Deformation of Structure ) 2.5 房屋不对称的影响 (The Effect of Unsymmetrical Building ) 2.6 结构的总体估算 (The General Estimation of Structure ) 2.7 结构总体系的构成 (The Constitution of General Structural System )
µN = N / (Ac fc )≤[µN ] 式中：µN —— 框架柱的轴压比 ； 式中： Ac —— 柱截面面积； 柱截面面积； fc —— 混凝土的轴心抗压强度设计值。 混凝土的轴心抗压强度设计值。
2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算 ( Estimate the Vertical Loads )
温度变化 引起的变形、 引起的变形、 地基沉降、 地基沉降、结 构材料的收缩 和徐变变形等
阳光、 阳光、 雷雨、海水、 雷雨、海水、 大气污染作 用等
结构失效将带来生命和财产的巨大损失, 结构失效将带来生命和财产的巨大损失 因此在设计中对结构有最基本的功能要求。 因此在设计中对结构有最基本的功能要求。
轴压比限值 [ µN ]
轴压比直接影响墙、 轴压比直接影响墙 、 柱破坏时的延 性性质。 现浇钢筋混凝土框架结构为 性性质 。 以 现浇钢筋混凝土框架结构 为 按有关规范， 柱轴压比限值[ 例 ， 按有关规范 ， 柱轴压比限值 [μN ] 与地震烈度、结构形式、房屋高度有关。 与地震烈度、 结构形式 、 房屋高度有关。
2.2 建筑结构上的作用力
结构(Structure)是建筑物的基本受力骨架 结构(Structure)是建筑物的基本受力骨架 (Structure)
自 重 外部荷载作用 变形作用 环境作用
结构自 身的重量， 身的重量， 如梁、 如梁、板、 柱及构造层 重等
活荷 载、风荷 载、雪荷 载、地震 作用等
设置地下室
（1）减小地基 附加压应力； 附加压应力； （2）锚固好基 础，提高房屋 稳定性。 稳定性。
8
8
hh
2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算 ( Estimate the Vertical Loads )
(三)墙、柱及基础荷载估算 N = qi×m×A × 柱及基础荷载估算时， 墙、柱及基础荷载估算时，通常可近似地不考虑 式中：N —— 墙、柱荷载设计值; 式中： 柱荷载设计值; 上部结构的连续性，即把上部结构都认为是简支梁板， 上部结构的连续性，即把上部结构都认为是简支梁板， qi —— 相应房屋的楼层折算荷载; 相应房屋的楼层折算荷载; 柱只承受每侧跨度一半传来的荷载。 墙、柱只承受每侧跨度一半传来的荷载。估算时可按 m —— 墙、柱的承荷楼层数 柱的承荷楼层数; 跨度的一半划分墙柱的承荷面积， 跨度的一半划分墙柱的承荷面积，再根据上述楼面荷 载估算墙、柱及基础的荷载N 载估算墙、柱及基础的荷载 。 、柱的承荷面积。 A ——不考虑结构连续性的墙 柱的承荷面积。 不考虑结构连续性的墙、 不考虑结构连续性的墙
2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算 (Estimate the Vertical Loads )
(二)总重W 与地基承载力 总重 (Total weight and Carrying Capacity of the Base) 房屋的各种荷载最终都要通过基础传给地 在设计的方案阶段， 基 。 在设计的方案阶段 ， 要先根据勘探提供 的地质资料和地基承载力， 大致估算所需的 的地质资料和地基承载力 ， 若地基 当房屋总 若地基承载力 基底面积以及利用哪一层土壤作为基础的持 重不大而地基 较低或荷载较大时 。 力层，以便确定基础形式和埋深等。 力层，以便确定基础形式和埋深等 上层土质较 差 承载力较高时 扩大基础底面积 独立基础或 条形基础 筏片基础 桩基础
而且主要是房屋的自重。 ～2.5 kN/m2) (其中活荷约占 其中活荷约占1.5～ 载，而且主要是房屋的自重。在方案阶段的近似估算中通常 其中活荷约占 可根据房屋类型、 可根据房屋类型、结构形式统计出某类房屋单位面积的折算 包括楼面自重、墙柱及设备重以及楼面活荷等) 荷载qi(包括楼面自重、墙柱及设备重以及楼面活荷等)，进 行近似估算。 行近似估算。
2.1
概述( 概述(Introduction) )
工程结构的设计进程
建 筑 功 能 要 求 ) ) ) ) ( ( ( (
施 工 设 计 设 计 图 设 计
2.1
概述( 概述(Introduction) )
建筑 设 计 主要是在总体规 划范围内对房屋的功 能分区，人流组织， 能分区，人流组织， 房屋体形，体量， 房屋体形，体量，立 面，总体效果等提出 设计方案。 设计方案。
方 案 设 计
结构 设 计
要对建筑设计方案提供结构 保障， 保障，以求结构体系和建筑方案 协调统一。 协调统一。在此基础上要对总体 结构进行初步估算， 结构进行初步估算，以保证总体 结构稳定可靠，结构合理， 结构稳定可靠，结构合理，总体 变形控制在允许范围内。 变形控制在允许范围内。
2.1 概述(Introduction) 概述
建筑
的
枵
在房屋设计的方案阶段， 在房屋设计的方案阶段，总体估算时通常需要考虑
竖 向 作 用 的 荷 载 估算
水 平 作 用 的 荷 载
竖向作用荷载估算(Estimate the Vertical Loads ) 2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算
(一)房屋总重W 房屋总重
值约为12～ 国内高层建筑 qi 值约为 ～16 kN/m2 在一般工业与民用建筑中， 在一般工业与民用建筑中 ， 竖向作用力主要是重力荷
2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算 (Estimate the Vertical Loads )
高层建筑结构， 由于上部荷载很大 ， 高层建筑结构 ， 由于上部荷载很大， 有时即使 将房屋底面积全部做成筏片基础， 将房屋底面积全部做成筏片基础 ， 其承载力也不一 定能满足要求。 定能满足要求。
2.2 建筑结构上的作用力 一、竖向作用荷载估算 (Estimate the Vertical Loads )
应 当 指 出
值随房屋所在地区、采用的结构形式、 （1） qi 值随房屋所在地区、采用的结构形式、建筑 ） 材料的品种等出入较大，以上数据仅供参考。 材料的品种等出入较大，以上数据仅供参考。设计 中应参考当地的统计资料， 中应参考当地的统计资料，必要时可对当地同类房 屋进行统计分析。 屋进行统计分析。 若各层荷载不同或面积不同， （ 2 ） 若各层荷载不同或面积不同 ， 应分别统计后叠 加起来。当房屋不对称或荷载不对称时， 加起来。当房屋不对称或荷载不对称时，尚应求出 总重W 的作用位置,以便考虑荷载偏心的影响。 总重 的作用位置,以便考虑荷载偏心的影响。
边柱
承荷面积
中柱
角柱
设计中需要根 据墙、柱荷载和轴 据墙、柱荷载和轴 压比来确定墙柱的 压比来确定墙柱的 截面尺寸。 截面尺寸。