3-荷载作用与结构设计原则
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荷载及结构设计
风荷载
建筑物受到的风力作用，与建筑物 的形状、高度和地理位置有关。
雪荷载
积雪对建筑物屋顶和墙面的压力， 取决于降雪量和建筑物的形状。
偶然荷载对结构设计的影响
01
02
03
地震作用
地震产生的水平力和垂直 力对建筑物的影响，需根 据地震烈度进行抗震设计。
爆炸荷载
建筑物内部或外部爆炸产 生的冲击波和碎片对结构 的影响。
03
专门针对建筑结构设计的有限元分析软件，具有高效的计算速
度和丰富的后处理功能。
05 结构优化与创新设计
结构优化方法
拓扑优化
通过改变结构的拓扑构型，实现材料的高效利用和性能提升。
形状优化
调整结构的几何形状，以改善应力分布、提高刚度等性能。
尺寸优化
在给定结构形式下，通过调整构件截面尺寸，实现结构性能的优 化。
案例二
某高层酒店设计。建筑高度200米，地上40层，地下2层。设计荷载包括恒载、活载、雪 载、风载和地震作用。结构设计采用剪力墙结构体系，注重提高结构的抗震性能和舒适度 。
案例三
某高层住宅楼设计。建筑高度150米，地上30层，地下2层。设计荷载主要考虑恒载、活 载、风载和地震作用。结构设计采用框架-剪力墙结构体系，重点优化结构的受力性能和 经济效益。
撞击荷载
如车辆撞击、飞机坠毁等 极端事件对建筑物结构的 冲击。
04 结构分析方法与工具
结构力学分析方法
弹性力学分析
基于弹性力学理论，对结 构进行应力、应变和位移 分析，适用于小变形和线 性材料行为的情况。
塑性力学分析
考虑材料的塑性变形行为， 对结构进行极限分析和设 计，适用于大变形和非线 性材料行为的情况。
荷载与结构设计方法重点概念总结
荷载与作用荷载一由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
如重力、土压力、水压力、风压力。
作用一能使结构产生效应的各种因素总称为作用。
效应一结构的内力、变形，应力、应变，速度、加速度等。
作用：直接作用一（狭义）荷载：广义荷载间接作用直接作用一一直接作用在结构上的各种荷载间接作用一一能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。
作用的分类：1.按随时间的变异分类。
（1）永久作用：在结构设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。
（2）可变作用：在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。
（3）偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。
如地震、爆破。
2.按随空间位置的变异性分类（1）固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布。
如结构自重、固定设备的荷载等。
（2）可动作用：在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。
如房屋中的人员、家具荷载，桥梁上的车辆荷载等。
3•按结构的反应分类（1）静态作用：对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。
如结构自重、土压力、温度变化等。
（2）动态作用：对结构或构件产生不可忽略的加速度。
如地震、风、冲击和爆炸等。
重力1结构自重自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。
2 土的自重应力土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。
土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。
雪荷载1雪压：单位地面上积雪的自重。
2基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
2.影响屋面雪压的因素。
（1）风对屋面的影响一漂积作用。
（2）屋面坡度对积雪的影响。
（3）屋面温度对积雪的影响。
楼面和屋面活荷载由于楼面均布活荷载可理解为楼面总活荷载按楼面面积平均，因此一般情况下，所考虑的楼面面积越大，实际平摊的楼面活荷载越小。
故计算结构或构件楼面活荷载效应时，如引起效应的楼面活荷载面积超过一定的数值则应对楼面均布活荷载折减。
建筑结构上的荷载与作用
腐蚀作用
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之 一，其在建筑结构工程领域的应用前 景广阔。通过引入智能化技术，可以 实现建筑结构的自适应、自修复和智 能化管理，提高结构的安全性和可靠 性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保 理念将在建筑结构工程中得到更广泛 的推广和应用。在未来的发展中，应 注重环保材料的选择、节能减排措施 的实施以及建筑废弃物的回收利用等 方面，推动建筑结构工程向更加环保 、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为 静力荷载和动力荷载；根据荷载的作 用时间和变化特点，可分为永久荷载 、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸 力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力， 是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力 ，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性 产生影响，特别是在高层建筑、大跨 度桥梁等结构中，风荷载的作用更加 显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积 产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力 ，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、 建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范 规定的公式进行计算。
高湿度环境会加速建筑材料的腐蚀，如木材腐朽、金属锈蚀等。
腐蚀环境对结构影响
化学腐蚀
01
建筑物处于腐蚀性环境中，如酸雨、盐碱地等，会导致建筑材
料的化学腐蚀。
电化学腐蚀
02
不同金属间存在电位差，会导致电化学腐蚀的发生，如钢筋在
混凝土中的锈蚀。
生物腐蚀
03
微生物、昆虫等生物活动会对建筑材料造成破坏，如木材被白
智能化技术是当前科技发展的热点之 一，其在建筑结构工程领域的应用前 景广阔。通过引入智能化技术，可以 实现建筑结构的自适应、自修复和智 能化管理，提高结构的安全性和可靠 性。
随着环保意识的不断提高，绿色环保 理念将在建筑结构工程中得到更广泛 的推广和应用。在未来的发展中，应 注重环保材料的选择、节能减排措施 的实施以及建筑废弃物的回收利用等 方面，推动建筑结构工程向更加环保 、可持续的方向发展。
荷载分类
根据荷载的性质和变化规律，可分为 静力荷载和动力荷载；根据荷载的作 用时间和变化特点，可分为永久荷载 、可变荷载和偶然荷载。
作用在建筑结构上的力
风力
风对建筑结构产生的压力或吸 力，是可变荷载的一种。
雪荷载
积雪对建筑结构产生的压力， 是可变荷载的一种。
重力
建筑结构自身重量产生的重力 ，是永久荷载的主要来源。
影响
风荷载会对建筑物的稳定性和安全性 产生影响，特别是在高层建筑、大跨 度桥梁等结构中，风荷载的作用更加 显著。
雪荷载
定义
雪荷载是指降雪在建筑物顶部或屋面上堆积 产生的荷载。
影响
雪荷载会对建筑物的屋顶结构和承重墙等产生压力 ，可能导致结构变形或破坏。
计算方法
雪荷载的计算需要考虑降雪量、雪的密度、 建筑物的形状和坡度等因素，通常采用规范 规定的公式进行计算。
高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
2）当多栋或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。一般可将单栋建 筑的体型系数μ s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 洞试验确定。
3.2 风荷载的计算
（4）高层建筑的风振系数βz
z 1 (3.26) 《荷载》：7.4.1 对z 于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对 于高度大于30m且高宽比大于1.5 z的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
计算：它可由构件和装修的尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重可按荷载规范阿取值。
注意：在高层建筑结构设计中，恒荷载计算时不要漏项。
3.1 竖向荷载的计算
3.1.2 活荷载 相对恒荷载，活荷载种类较多，计算也复杂。 1）取值：楼面均布活荷载可按《荷载》规范取； 2）折减：设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面荷载在标准值应乘以《荷载》规定的折减系数。 3）施工或检修荷载：一般取1.0～1.52。 4.5.1 设计屋面板、檩条、钢筋砼挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载(人和小工具的自重) 应取1.0，并应在最不利位置处进行验算。
3.2 风荷载的计算
3.2.1 风荷载标准值和基本风压 《高规》：3.2.1 主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按（3.2.1）式计算，风荷载 作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。
（3.2.1） 式中：ωk—风荷载标准值（）； ωo—基本风压（2）；μz—风压高度变化系数； μs—风荷载体型系数；βz—z度处的风振系数。
G H 式中：、—分别为i集中i 于质点i、j的重力荷载代表值；
F F 1 、—质i点i、j的n 计算高度； Ek
n
G H δn—顶部附加地震作用系数，可按表采用。 jj
3.2 风荷载的计算
（4）高层建筑的风振系数βz
z 1 (3.26) 《荷载》：7.4.1 对z 于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对 于高度大于30m且高宽比大于1.5 z的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
计算：它可由构件和装修的尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重可按荷载规范阿取值。
注意：在高层建筑结构设计中，恒荷载计算时不要漏项。
3.1 竖向荷载的计算
3.1.2 活荷载 相对恒荷载，活荷载种类较多，计算也复杂。 1）取值：楼面均布活荷载可按《荷载》规范取； 2）折减：设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面荷载在标准值应乘以《荷载》规定的折减系数。 3）施工或检修荷载：一般取1.0～1.52。 4.5.1 设计屋面板、檩条、钢筋砼挑檐、雨篷和预制小梁时,施工或检修集中荷载(人和小工具的自重) 应取1.0，并应在最不利位置处进行验算。
3.2 风荷载的计算
3.2.1 风荷载标准值和基本风压 《高规》：3.2.1 主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按（3.2.1）式计算，风荷载 作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。
（3.2.1） 式中：ωk—风荷载标准值（）； ωo—基本风压（2）；μz—风压高度变化系数； μs—风荷载体型系数；βz—z度处的风振系数。
G H 式中：、—分别为i集中i 于质点i、j的重力荷载代表值；
F F 1 、—质i点i、j的n 计算高度； Ek
n
G H δn—顶部附加地震作用系数，可按表采用。 jj
荷载与与结构设计原则复习
荷载与与结构设计原则复习第一章荷载类型1．荷载类型：1．荷载与作用：荷载、直接作用、间接作用、效应2．作用的分类：按随时间的变异、随空间位置的变异和结构的反应分类例如：1、由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。
(√)2、由各种环境因素产生的间接作用在结构上的各种力称为荷载。
(×)3、什么是荷载? (荷载的定义是什么?)?)答：由各种环境因素产生的直接作用在结构的各种力称为荷载。
4、土压力、风压力和水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。
(×)5、什么是效应?答：作用在结构上的荷载使结构产生的内力、变形、裂缝等就叫做效应。
6、什么是作用?直接作用和间接作用?答：使结构产生效应(结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种因素总称为作用。
可归结为作用在结构上的力的因素称为直接作用；不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用。
7、只有直接作用才能引起结构效应，间接作用并不能引起结构效应。
(×)8、严格意义上讲，只有直接作用才能称为荷载。
(√)9、以下几项中属于间接作用的是C C10、预应力属于 A 。
温度变化属于 B 。
A、永久作用B、静态作用C、直接作用D、动态作用第二章重力1．重力(静载)1）结构自重2）土的自重应力3）雪荷载（基本雪压、雪重度、屋面的雪压）例如：1、基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
(√)2、我国基本雪压分布图是按照 C 一遇的重现期确定的。
A、10年B、30年C、50年D、100年3、虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的关系，但是两者不一定是同时出现。
(√)4、造成屋面积雪与地面积雪不同的主要原因有：风、屋面形式和屋面散热等。
2．重力(活载)1）车辆荷载：公路车辆荷载（车道荷载、车列荷载）、列车荷载2）楼面活荷载例如：1、车列荷载与车道荷载有什么区别?答：车列荷载是把大量经常出现的汽车荷载排列成车列的形式作为设计荷载。
荷载作用与结构设计原则
结构的适用性
01
结构在正常使用过程中，应具有 良好的工作性能，满足使用要求 。
02
结构的正常使用应满足耐久性要 求，保证结构在规定的使用年限 内正常工作。
结构的耐久性
结构在正常使用和维护条件下，应具 有足够的耐久性，满足设计使用年限 的要求。
结构的耐久性应考虑环境因素对结构 性能的影响，如温度、湿度、化学腐 蚀等。
楼盖梁板设计
根据楼盖荷载计算结果，进行楼盖梁板的设计，以满 足承载力和稳定性要求。
05
结构材料选择
钢材
01
钢材强度高、延性好，适用于承受较大动荷载和静荷载的建筑 物。
02
钢材易于加工、焊接，便于施工，适用于各种复杂结构形式。
钢材耐腐蚀性差，需要采取防腐措施，如涂装、热镀锌等。
03
混凝土
01 混凝土抗压强度高、耐久性好，适用于承受较大 静荷载的建筑物。
分析方法
常见的分析方法有静力分析、动力分析和有限元分析等。
02
结构设计原则
结构的安全性
01
结构在正常施工和正常使用过程中，能承受可能出 现的各种作用，即具有足够的承载能力。
02
结构在偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性，即 具有足够的稳定性。
03
结构在正常使用的各过程中，不会出现过大的变形 或裂缝，影响正常使用和耐久性。
梁板设计
01
02
03
梁板截面尺寸
根据跨度、荷载大小和材 料性能等条件，确定梁板 截面尺寸。
梁板内力分析
通过计算和分析，确定梁 板在各种荷载作用下的内 力分布。
梁板配筋设计
根据梁板内力分析结果， 进行配筋设计，以满足承 载力和稳定性要求。
高层建筑设计理论第3章
❖ 第4.2.2条：基本风压应按照现行国家标准《建筑结构 荷载规范》GB50009 的规定采用。对于安全等级为一 级的高层建筑以及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值的1.1倍采用。（强条）
2、风压高度变化系数 μ Z 风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，
愈向上风速越大，而且风速的变化与地貌及周围环境有直 接关系。
风压高度变化系数
表 3-7 风压高度变化系数 z
风压的高度变化
单位面积风荷载标准值
(1)当计算主要承重结构时
wk z s z w0
式中 wk ——风荷载标准值(kN/m2)； w0 ——基本风压(kபைடு நூலகம்/m2)；
s ——风压高度变化系数； z ——风荷载体型系数； z ——z 高度处的风振系数。
(2)当计算围护结构时
wk gz s z w0
式中 gz ——高度 z 处的阵风系数。
基本风压
作用在建筑物上的风压力与风速有关，可表示为：
0
1 2
2
式中 0 ——用于建筑物表面的风压(N／m2)； ——空气的密度，取 =1.25k9／m3； ——平均风速(m／s)。
全国l0年、50年和l00年一遇的风压标准值可由《建筑结 构荷载规范》(GB50009--2012)附表中查得。
屋面活荷载
屋面活荷载一般可按下述方法进行取值： 1.房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载的标准值 及其组合值系数、频遇值系数和准永久值系数的取值，不应小于 表3-3的规定。 2．屋面直升机停机坪荷载应按局部荷载考虑，或根据局部荷载换 算为等效均布荷载考虑，其等效均布荷载不应低于5.0kN/m2。
2.风力受建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有时会 出现受力更为不利的情况。例如，由于不对称遮挡而使风力偏心产生扭转；相邻 建筑物之间的狭缝风力增大，使建筑物产生扭转等等。在这些情况下要适当加大 安全度。
2、风压高度变化系数 μ Z 风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，
愈向上风速越大，而且风速的变化与地貌及周围环境有直 接关系。
风压高度变化系数
表 3-7 风压高度变化系数 z
风压的高度变化
单位面积风荷载标准值
(1)当计算主要承重结构时
wk z s z w0
式中 wk ——风荷载标准值(kN/m2)； w0 ——基本风压(kபைடு நூலகம்/m2)；
s ——风压高度变化系数； z ——风荷载体型系数； z ——z 高度处的风振系数。
(2)当计算围护结构时
wk gz s z w0
式中 gz ——高度 z 处的阵风系数。
基本风压
作用在建筑物上的风压力与风速有关，可表示为：
0
1 2
2
式中 0 ——用于建筑物表面的风压(N／m2)； ——空气的密度，取 =1.25k9／m3； ——平均风速(m／s)。
全国l0年、50年和l00年一遇的风压标准值可由《建筑结 构荷载规范》(GB50009--2012)附表中查得。
屋面活荷载
屋面活荷载一般可按下述方法进行取值： 1.房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载的标准值 及其组合值系数、频遇值系数和准永久值系数的取值，不应小于 表3-3的规定。 2．屋面直升机停机坪荷载应按局部荷载考虑，或根据局部荷载换 算为等效均布荷载考虑，其等效均布荷载不应低于5.0kN/m2。
2.风力受建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有时会 出现受力更为不利的情况。例如，由于不对称遮挡而使风力偏心产生扭转；相邻 建筑物之间的狭缝风力增大，使建筑物产生扭转等等。在这些情况下要适当加大 安全度。
高层建筑 第三章荷载作用与组合
(3) 偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间较短的荷载。如地 震、爆炸力、撞击力等。 按作用方向：(1) 竖向荷载：荷载作用方向沿垂直方向的 荷载。如结构自重、楼屋面活荷载等。 (2)水平荷载：荷载作用方向沿水平方向的荷 载。如风荷载、水平地震作用等。 与多层建筑相比，高层建筑层数多、高度较大，其竖向荷 载的影响是与建筑高度成正比的线性关系，而水平作用所 产生的作用效应随建筑高度成非线性的增长。并逐渐成为 设计控制指标。 三、荷载代表值 荷载代表值是指为了方便设计给荷载规定以一定的量值。 包括：标准值、组合值、频遇值和准永久值。 其中标准值指正常情况下在设计基准期（如50年）内可能 出现的最不利荷载值，是荷载的基本代表值，而其他代表
离地面或海 平面高度
A 5 1.09 1.00 0.65 10 1.28 1.00 0.65 20 1.52 1.23 0.74 30 1.67 1.39 0.88 40 1.79 1.52 1.00 50 1.89 1.62 1.10 60 1.97 1.71 1.20 70 2.05 1.79 1.28 80 2.12 1.87 1.36 90 2.18 1.93 1.43 100 2.23 2.00 1.50 150 2.46 2.25 1.79 200 2.64 2.46 2.03
值是采用相应的系数乘以其标准值得出。系数查现行《建 筑结构荷载规范》（GB50009-2012）。 永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载应根据设 计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表 值；偶然荷载应按建筑结构使用特点确定其代表值。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进 行荷载组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶 然组合进行荷载组合。对于正常使用极限状态，应根据不 同的设计要求，采用荷载的标准组合或偶然组合、频遇组 合或准永久组合进行荷载组合。
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C
D
A
B
C
D
>450 400 350 300 250 200 150 100 90 80
3.12 3.12 3.12 3.12 2.99 2.83 2.64 2.40 2.34 2.27
3.12 3.12 3.12 2.97 2.80 2.61 2.38 2.09 2.02 1.95
3.12 3.12 2.94 2.75 2.54 2.30 2.03 1.70 1.62 1.54
2016/2/28
30
§3.3.1 一般计算原则
表3-4 设防8烈度 多遇地震 设防地震 罕遇地震 6度 0.04 0.12 0.28 水平地震影响系数最大值αmax 7度 8度 9度 0.08（0.12） 0.16（0.24） 0.32 0.23（0.34） 0.45（0.6） 0.90 0.50（0.72） 0.90（1.20） 1.40
框
架
框架-剪力墙 剪力墙、筒体
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7
§ 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；
别 标准值(kN／m2) 3.0— 4.0 4.0一5.0 准永久值系数 (ψq) 0.5 0.8
酒吧间、舞厅、 展销厅 屋顶花园
3
4 5
贮藏室
饭店厨房、洗衣房 健身房、娱乐室
5.0— 8.0
4.0— 5.0 3.0一4.5
0.8
0.5 0.5
荷载较大时 按实际情况
施工荷载一般取1.0～1.5 kN/m2；
2016/2/28 作用点：各表面风荷载合力作用点，即为总风荷载作用点。 21
§3.2.4 总风荷载和局部风荷载
（2）局部风荷载
概念：在某些风压较大的部位，要考虑局部风荷载对
某些构件的作用； 方法：局部增大体型系数； 计算式： 迎风面：ωi =1.5βzμzω0 侧面： ωc =﹣1.5βzμzω0 局部上浮风荷载： ωi =2βzμzω0
z
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18
§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
图3.2
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平均风压与波动风压
19
§ 3.2.3 横风向风振
当结构高宽比较大，结构顶点风速大于临界风速时，
会引起明显的结构横风向振动；
对于横风向振动作用明显的高层建筑，应考虑横风向
风振的影响；
横风向风振的计算范围、方法及顺风向与横风向效应
23
§3.2.5 等效风荷载
(2)小塔楼上的风荷载
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。
hn+1
wn+1
塔楼
P1 P1
hn+1
2
m1
P1
m1
主体结构
P1=Wn+1hn+1
H
n+1 m1=P1 h2
P1
P2
P1+P2
• βz ——z高度处的风振系数。
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10
§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
（1）基本风压值w0
基本风压值w0 是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所
得的50年一遇10min平均最大风速V0为标准；
w0 = v02/2
不得小于0.3KN/ ㎡； 一般的高层建筑，用《荷载规范》中所给的w0 乘以1.1后使用； 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
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。
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§ 3.2.2 风荷载标准值及基本风压
wk=βzμzμsw0
• Wk——风荷载标准值（KN/m2）;
• w0——基本风压（ KN/m2 ）； • μs ——风荷载体型系数； • μz ——风压高度变化系数；
恒荷载的计算：
由构件和装修的尺寸和材料重量直接计算。材料自重
参考《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）
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§ 3.1.2 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按表3.1取值；
表3-1
项 次 l 2 类
规范中未规定的楼面均布活荷载
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。
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§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
（2）风荷载体形系数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。
1.45 1.35 1.25 1.13 1.00 1.84 0.74 0.74 0.74
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。
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§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
的组合方法应符合《荷载规范》相关规定；
考虑横风向风振影响时，结构主轴方向的侧位移应符
合有关楼层层间最大位移与层高之比的要求。
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§ 3.2.4 总风荷载和局部风荷载
总体效应：作用在建筑物上的全部风荷载使结构产生的
内力及位移； 局部效应：风荷载对建筑物某个部位产生的内力及变形。
图3.4
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小塔楼上风荷载的简化
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§3.2.5 等效风荷载
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)]
主讲教师：陈道政 教授
第三章：高层建筑结构荷载作用 和结构设计原则
3.1 恒荷载及楼面活荷载的计算 3.2 风荷载的计算 3.3 地震作用的计算 3.4 荷载效应组合
3.5 结构简化计算原则
3.6 高层结构的设计要求
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施加于结构层上的荷载和作用有：
竖向荷载 风荷载 地震作用 施工荷载 由于材料体积变化受阻引起的作用
图3.5
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。
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图3.6
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塔楼风荷载示意图
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§ 3.2.6 关于风洞实验
(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
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—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：
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§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
图3.1
风压分布情况
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§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
表3-3 高层建筑风载体型系数
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§3.2.2 风荷载标准值及基本风压
（4）风振系数βz
通常把风作用的平均值看成稳定风压（平均风压），
实际风压在平均风压上下波动； 波动风压使建筑物在平均侧移附近振动（见图3-2）； 对于高度大、刚度小的高层建筑，波动风压产生不看 人忽略的动力效应； 风振系数的计算公式如下： zv z 1
• • • • φz —振形系数 ξ —震动增大系数（见教材表3.4） v—脉动影响系数（见教材表3.5） μz —风压高度变化系数
括号内为设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
表3-5
场地类别
特征周期Tg（s）
Ⅰ2 Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ1
地震分组
第一组 第二组 第三组
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§ 3.2.5 等效风荷载
(1)主体建筑上的等效均布风荷载
i 1 hi 2 n p0 2 [Wi hi ( h j )] H i 1 2 j 1
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图3.3 等效均布风荷载 M0=p0H2/2=[W1h1h1/2+W2h2(h1+h2/2)+…+Wihi(h1+h2+…+hi-1+hi/2) +…]
3.12 2.91 2.68 2.45 2.19 1.92 1.6l 1.27 1.19 1.11
70 60 50 40 30 20 15 10 5
2.20 2.12 2.03 1.92 1.80 1.63 1.52 1.38 1.17