高层抗风抗震设计
浅谈高层建筑抗风设计及风振有效控制方法
构 的动力反应 。被动 控制的 主要思想 就是通过增加结 构阻尼 ， 高构 提 件 延性 以及采用 附加的耗能 系统来 提高建筑 的抗振 能力以及舒适 性。 对 于钢结构而言重量 轻 、 阻尼小 ， 以更易采用结构 振动控制措施 ， 所 以
开发 了具有多种耗能机制的复合型耗 能器 。 耗能减振系统可分 为两类 ： １耗能构件减振体系 ， ） 利用结构 的非承重构件作 为耗能装置 ， 常用 的耗能构件包括耗能支撑 、 耗能剪力墙等 。 ２ 阻尼 器减振系统 ， ） 包括摩擦阻尼器 、 软钢和合金 阻尼器 、 阻尼 铅 器、 粘弹性阻尼器 Ｖ Ｄ 油阻尼器等 。 Ｅ 、
１前 言 ．
Ｔ ＭＤ 系统
３１ 制的概念 ．控 ’ 控制最早是 由 Ｋ ｂ ｒ Ｍ ｎ ｉ １６ 年 提出的 。与结 构 自身 的加 ａｏ 和 ｉ 在 ９ ０ ｉ ａ 固和加强相 比 ， 结构 中引进 附加控制系统具 有明显 的优势 。从 策略上
随着全球经济 的迅速发展 ， 在世 界各地 区都 兴建了大量 的（ ） 超 高 层建筑 ， 超 ） 在（ 高层建筑结构抗侧力体系设计 中， 一般风荷载和地震荷 载是主要 的荷 载。风压会造成 高层建筑产生 过大的变形 和振 动 ， 如果 建筑抗 风设 计不当 ， 或者导致建筑产生过大的变形 ， 会致使建筑产生局
提高结构 的抗风抗震能力 。 ３ ．耗能减振系统 ．１ ２ 耗 能减振 技术 主要通过在 结构 的某些部 位增设 耗能 器或耗 能部
件， 为结构提供一定 的附加 刚度 或附加阻尼 。在风荷 载作用 时 ， 阻尼器 产生较大 的阻尼 ， 大量耗散能量 ， 使主体结构 的动力反应减小 ， 从而更 好地保护 主体 结构的安全 ， 一种有效 、 是 安全 、 经济且 日 成熟的工程 渐 减振技术。 目前开发的耗能装置主要有金属耗能器 、 摩擦耗能器 、 粘弹
建筑结构的抗风与抗震设计
建筑结构的抗风与抗震设计建筑结构的抗风与抗震设计是现代建筑工程中至关重要的一环。
随着科技的进步和社会的发展，建筑结构的抗风与抗震性能要求越来越高，以确保建筑物在自然灾害或其他外部力量的影响下能够保持安全和稳定。
本文将探讨抗风与抗震设计的原则、方法和实践，并强调其对建筑结构的重要性。
一、抗风设计1. 风对建筑结构的影响风是一种具有强大力量的自然力量，对建筑物产生的影响主要包括气压分布、风速、气流等。
风力的大小和方向直接影响着建筑物的稳定性和安全性。
2. 抗风设计的原则为了确保建筑物在强风环境下的稳定性，抗风设计应遵循以下原则：(1) 结构整体稳定性：建筑结构应具有足够的整体稳定性，包括纵向和横向稳定性，以抵抗侧向风力的作用。
(2) 槽口设计：对于高层建筑，应采用疏风的槽口设计，减少风力对建筑等的作用。
(3) 风洞试验：在设计过程中，可以借助风洞试验模拟不同风速下的风力对建筑物的作用，从而确定合适的抗风设计方案。
二、抗震设计1. 地震对建筑结构的影响地震是地球表面破裂释放能量的现象，其产生的地震波通过介质传播，对建筑物产生打击和摇晃。
地震力的大小和频率直接影响着建筑物的抗震能力。
2. 抗震设计的原则为了确保建筑物在地震中能够保持稳定和安全，抗震设计应遵循以下原则：(1) 结构的韧性：建筑结构应具备一定的韧性，能够承受地震波的冲击和变形，在保证人员安全的前提下保护建筑物本身。
(2) 剪力墙和框架结构：在设计过程中，应采用剪力墙和框架结构等抗震措施，以增加建筑物的抗震能力。
(3) 地基处理：合理的地基处理可以提高建筑物的抗震能力，如采用升降变换地基或灌注桩等。
三、抗风与抗震设计的实践1. 结构选择与材料选用在抗风与抗震设计实践中，应根据具体需求选择合适的结构形式和材料。
例如，在地震易发区，应选择更加柔韧的结构形式和较好的抗震性能的材料，以提高建筑物的抗震能力。
2. 合理的结构布局合理的结构布局能够减少风力和地震力对建筑物的影响。
超高层建筑施工方案应对高风压地震等极端情况
超高层建筑施工方案应对高风压地震等极端情况超高层建筑施工方案应对高风压、地震等极端情况超高层建筑的施工方案需要充分考虑到各种极端情况，尤其是高风压和地震。
本文将就超高层建筑在设计和施工方面应对高风压、地震等极端情况的方法做出探讨。
一、高风压的应对方案高风压是超高层建筑所经历的一个重要极端情况，其对建筑结构和外立面的影响不容忽视。
以下是在超高层建筑设计和施工中应对高风压的措施：1.1 结构设计超高层建筑在结构设计时需要考虑风荷载的作用，采用合适的设计理念和结构体系。
例如，可以采用框架结构或框架-筒体结构等抵抗风力的结构形式。
此外，还需要合理设置剪力墙、加强柱、设置阻力板等措施以增强建筑的整体抗风性能。
1.2 施工材料选择在超高层建筑的施工中，应选用高强度、高刚度的材料，以增加结构的承载能力和刚度。
同时，需要考虑材料的抗风性能，选择低风阻系数的材料，降低风荷载对建筑外立面的影响。
1.3 疏风设计对于超高层建筑，可以采用一些疏风设计措施，减小风对建筑的影响。
例如，在建筑顶部设置护罩或减压天窗，引导风流，缓解风荷载的作用；或者通过设置空气动力学形状突起物、风洞测试等方式来改变建筑物表面流体形态，减小风荷载。
二、地震的应对方案地震是另一个重要的极端情况，对超高层建筑的结构和安全性产生严重影响。
为有效应对地震，超高层建筑的设计和施工需要考虑以下方面：2.1 地基的处理超高层建筑的地基处理至关重要。
需要进行专业的地质勘察和地震分析，了解该地区的地质状况和地震频率。
根据勘察结果，选择适宜的地基处理方式，如地基处理、加固地基、增加基础刚度等。
2.2 结构抗震设计超高层建筑的结构应采用合适的抗震性能设计。
可以采用增加剪力墙、设立阻尼装置、设置地震缝等方式来提高建筑的抗震能力。
同时，还需要根据地震分析结果确定合理的结构刚度和耐震等级。
2.3 材料和施工技术超高层建筑的材料选择和施工技术也对地震的应对起到关键作用。
需要选用优质的抗震材料，并按照相关规范和标准进行施工，确保结构的稳定性和安全性。
高层建筑的风载与地震载设计
高层建筑的风载与地震载设计高层建筑是现代城市的重要组成部分，为了保证其安全、稳定和舒适性，在设计过程中必须充分考虑风载与地震载的影响。
这不仅关系到建筑物的结构安全，也直接影响到人的生命财产安全。
本文将详细探讨高层建筑的风载与地震载设计，包括其基本概念、设计标准、计算方法以及在实际工程中的应用。
一、高层建筑的风载设计1. 风载的基本概念风载是指建筑物受到风力作用时产生的水平和垂直荷载。
高层建筑由于其高度和刚度，容易受到强风的影响，特别是在城市环境中，高楼之间的峡谷效应更可能造成风速加大。
风载不仅影响建筑的稳定性，还会对围护结构及附属设施造成损坏。
因此，在高层建筑的设计中，必须认真分析风载的大小及作用特性。
2. 风载计算方法在风载设计中，常用的方法主要包括：(1) 风速分析根据气象资料确定某区域内的基本风速，通常遵循相关规范规定。
常用的工程规范比如《建筑抗震设防规范》和《建筑结构荷载规范》等，给出了不同地区、不同高度建筑物的基础风速。
(2) 风压计算根据风速可计算出风压，风压是根据以下公式计算得出的： [ q = 0.613 V^2 ] 其中，( q ) 为动压（Pa），( V ) 为基本风速（m/s）。
在此基础上，还需要考虑降雨、雪荷等其他因素对设计的影响。
(3) 结构特性分析通过对建筑物自身特性的分析，比如刚度和质量分布等，评估其抗风能力。
一般来说，高度较大的建筑物需要重点考虑力学性能，并采取相应的加固措施，以提高抵抗水平。
3. 风载设计标准在国家及国际标准中，对高层建筑的抗风设计有明确要求，如《建筑结构荷载规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》等。
这些标准提供了详细的设计参数和方法，为工程师提供了科学依据。
此外，还需综合考虑当地气候特点进行调适，以实现更好的使用安全和舒适性。
二、高层建筑的地震载设计1. 地震载的基本概念地震载是指由于地震波作用于建筑物而引起的惯性力及动力响应。
这类力作用常常具有突发性和不可预见性，对高层建筑构成了极大的影响。
工程结构的抗震和抗风设计(1)
通过在地基上设置滚轮或球体等滚动元件，使建筑物在地震时发生滚动，从而减轻地震力 对结构的作用。
消能减震技术及应用
金属耗能器
利用金属的塑性变形能力，吸收和消耗地震或风振产 生的能量。
摩擦耗能器
通过摩擦产生热量来消耗振动能量，降低结构的动力 反应。
粘弹性阻尼器
利用粘弹性材料的耗能特性，减轻结构在地震或风荷 载作用下的振动。
结构体系选择
采用刚度大、阻尼比高的结构体系，如框架-核心筒结构 、钢框架-支撑结构等，提高结构的整体抗风能力。
加强构件设计
对关键构件如柱子、梁、楼板等进行加强设计，提高其承 载力和变形能力。
大跨度桥梁抗风措施
桥塔设计
采用合理的桥塔形状和截面形式，提高桥塔的稳 定性和抗风能力。
主梁设计
通过优化主梁截面形状和气动布局，减小风致振 动和涡激振动对桥梁的影响。
耗能装置
在桥梁关键部位设置耗能装置，如金属屈服耗能器、摩擦耗能器等 ，通过耗能来减轻地震对桥梁的破坏。
结构冗余度设计
通过增加桥梁结构的冗余度，如设置多余墩柱、加强横梁联系等，提 高桥梁的整体性和抗震性能。
地下结构抗震措施
土体加固
对地下结构周围的土体进行加固处理，如注浆、高压旋喷桩等， 提高土体的承载力和抗震性能。
的能量。
消能减震技术
利用阻尼器、耗能支撑等装置吸收 和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
结构优化
通过改进结构形式、增强构件刚度 、提高连接性能等手段，提升结构 的整体抗震能力。
桥梁结构抗震措施
减隔震支座
在桥梁墩台与上部结构之间设置减隔震支座，实现地震时桥梁上部 结构的相对位移，减小地震力对桥梁的影响。
高层建筑的风载与地震载设计
高层建筑的风载与地震载设计在现代建筑设计中，高层建筑作为城市的地标性建筑，不仅要具有美观的外观和良好的功能性，还需要经受住各种自然力的考验。
其中，风载和地震载是两个极为重要的设计考量因素。
本文将从风载和地震载两个方面着重探讨高层建筑的设计原则。
一、风载设计风载是指风对建筑物施加的力量，包括静风和动风两种状态。
静风指的是恒定的气压场风，动风则指的是随时间而变化的气压场风。
高层建筑由于其较大的高度和较小的底面积，在遭受风力作用时容易产生较大的侧向位移和扭转。
因此，在设计过程中，需要考虑以下几个方面：结构抗风稳定性高层建筑在受到侧向风荷载作用时，结构必须具有足够的抗侧向变形和稳定性以确保整体结构安全。
常见的抗风设计措施包括设置剪力墙、框架结构、支撑系统等。
空气动力特性考虑高层建筑在风场中的空气动力特性，通过数值模拟和实验研究等方式获取建筑物在不同风速下的响应特性，并根据研究结果进行结构优化设计。
结构材料选择不同类型的结构材料对于抗风能力有着不同的表现，因此在设计阶段需要合理选择结构材料，并进行强度计算和抗震试验以确保其符合设计要求。
二、地震载设计地震是导致建筑物破坏甚至倒塌的重要原因之一，而高层建筑由于其柔性和质量分布等特点，对地震反应更为敏感。
因此，在设计高层建筑时，地震载设计也显得尤为关键。
地震烈度根据所在地区地震烈度参数来确定设计地震力，通常以地震加速度表示，需要考虑水平向和垂直向两个方向上的地震作用。
结构抗震性能结构的抗震性能是指结构在地震作用下不发生倒塌、不发生严重破坏并能维持适用功能所需具备的一系列性能。
考虑结构在弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段的传力机制和变形能力，通过加固措施提高抗震性能。
土壤基础条件地基土壤特性对于高层建筑抗震能力有着重要影响，应该充分了解土壤承载能力、沉降性能等参数，并针对土壤条件进行相应处理。
三、风载与地震载综合设计在实际设计中，高层建筑所受到的风载和地震载同时作用于结构体系上，因此综合考虑这两种荷载对结构体系产生影响至关重要。
高层建筑结构抗风振性能分析与设计
高层建筑结构抗风振性能分析与设计高层建筑抗风振是指建筑物在强风作用下抵抗风振的能力。
由于高层建筑的高度和细长形状，容易受风的作用，产生结构的振动。
因此，为了确保高层建筑的安全和稳定，必须对其抗风振性能进行分析和设计。
一、风振分析高层建筑抗风振性能的分析是通过计算建筑物在风场中受到的风压力，分析建筑结构的振动特性，以及评估结构的稳定性和安全性。
主要包括以下几个方面：1. 风压力计算：根据建筑物高度、形状和所在地的风速，计算出建筑物在不同高度和不同方向上受到的风压力大小。
这需要考虑的因素包括建筑物的表面积、气动力系数和风压力系数等。
2. 结构振动特性分析：通过数学模型和计算方法，分析建筑结构在风作用下的振动特性。
包括自振频率、阻尼比和模态形式等参数。
这些参数能够帮助工程师判断结构的振动情况，进而评估其稳定性和抗风能力。
3. 结构响应分析：根据建筑结构的振动特性，进行结构响应分析，即模拟建筑物在风场中的受力和变形情况。
通过有限元分析等方法，定量计算结构的应力、位移和变形等参数，为结构的抗风设计提供依据。
二、设计原则与方法在高层建筑抗风振的设计过程中，需要遵循一些基本的原则和方法，以保证结构的稳定性和安全性。
1. 抵抗风压力：结构的设计应考虑到不同高度和不同方向上的风压力变化。
采用适当的结构形式和截面尺寸，以抵抗风压力的作用，并保证结构的整体稳定性。
2. 减小结构振动：通过合理的结构抗振措施，减小结构在风作用下的振动。
常用的方法包括增加结构的坚固性、增加阻尼装置、优化结构参数和采用风洞试验等。
3. 考虑风-结构相互作用：在风振设计中，需要考虑风-结构相互作用的影响。
即风场的作用对结构的响应造成的影响，以准确评估建筑物的受力和变形情况。
4. 断面设计：根据结构的受力特点和抗振要求，进行断面的设计。
选择合适的材料和截面形式，以满足结构的抗风要求和使用寿命。
5. 工程实践经验：高层建筑抗风振的设计需考虑到实际工程施工和运行中的各种影响因素。
对于高层建筑结构抗震设计
对于高层建筑结构的抗震设计探讨摘要：进行高层建筑结构抗震设计的过程当中应该充分考虑当地的地质情况，有针对性的进行相应的设计，尽可能的降低地震造成的损坏。
本文介绍了高层建筑的抗震设计要求，分析了高层建筑结构的抗震设计要点。
关键词：高层建筑，结构，抗震设计，要点abstract: for high-rise buildings aseismic design of process should fully consider the local geology condition, targeted for the corresponding design, possible reducing earthquake damage. this paper introduces the seismic design of high-rise building requirements, analyzes the structure of the high-rise building aseismic design essentials.keywords: high building, structure, seismic design, the main points中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：我国是一个地震灾害比较频繁的国家，对于高层建筑来说，一旦遭遇地震，往往会遭受巨大的损失。
因此在进行高层建筑结构抗震设计的过程当中应该充分考虑当地的地质情况，有针对性的进行相应的设计，尽可能的降低地震造成的损坏。
一、高层建筑的抗震设计要求我国《建筑抗震规范》对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。
因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。
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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)
高山地区的拉萨，上值约为 1
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
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
2600
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
（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）
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.
第一章
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
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，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 水平侧向风力的影响。
§2－2 基本风速和基本风压
L 横向力系数（水平向结构也称升力系数）
扭矩系数
M
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 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
（六）最大风速的概率或概率密度曲线（线型）
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
设计值与平均值及根方差的关系
T 0 50年，2.59
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
（d） 成束筒BRI: 33
（e）
（f）
BRI: 33 ( 花旗银行大厦 ) （g） BRI: 63
BRI:56
抗剪：理想的抗剪体系是一片无洞口的板块或墙体
x x T 0 100 年，3.14
dexΒιβλιοθήκη 60.577 l2 nl2 (n P 0)
基于上述六个条件，我国建筑结构荷载规范规
定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面、离地
10m高，统计所得30年一遇10分钟平均最大风速
v(m/s) 为标准。
一般按w 0
v2 1600
确定的风压值，但不得小于0.2k5N /m2
标准地貌
标准高度
平均风速的时距
最大风速 的概率分布 或概率密度 曲线（线型）
基本风速 或基本风压
最大风速 的重现期
最大风速的样本
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
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
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。
高层抗风抗震设计
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
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
（c）弯曲变形不能过大
两个系数: BRI （ Bending Rigidity Index ）
对于高层建筑和高耸结构，上述的风压应乘以1.1