高层建筑结构设计第3章

局部风荷载用于计算结构局部构件或围护构件或围护构件与主 体的连接，如水平悬挑构件、幕墙构件及其连接件等。
3.1.3 风洞试验介绍
宜进行风洞试验的建筑物： （1）高度大于200m； （2）平面形状或立面形状复杂；
（3）立面开洞或连体建筑；
（4）周围地形和环境较复杂。
图3-5
风洞试验
3.1
风荷载
3.1.3 风洞试验介绍
2.特征周期Tg与场地土和场地
特征周期(s) 表3-9
各类建筑场地的覆盖层厚度(m)
表3-10
3.2
地震作用
3.2.4 设计反应谱
2.特征周期Tg与场地土和场地
土的类型划分和剪切波速范围 表3-11
第3章 高层建筑结构荷载
3.2 地震作用
3.2.5 水平地震作用计算
1.反应谱底部剪力法
FEk α1G eq (3-9)
高层建筑结构设计
（第二版）
•
钱稼茹 赵作周 叶列平 编著
第3章 高层建筑 结构荷载
3.1 风荷载
3.2
地震作用
第3章 高层建筑结构荷载
3.1 风荷载
wk β zμ sμ z w0 (3-1)
1.基本风压值w0 它是取该地区(城市)空旷平坦地面上离地10m处、重现期为50年(或100年) 的10分钟平均最大风速v0(m/s)作为计算基本风压值的依据(近似按照v20/1600 计算风压值)。 2.风压高度变化系数μz
2 S Ek S2 (3-22a) x (0.85S y )
2 S Ek S2 (3-22b) y (0.85Sx )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.2
地震作用
3.2.5 水平地震作用计算
3.时程分析法 采用时程分析法主要是对甲类高层建筑，竖向布置不规则的 高层建筑，8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度高度超过100m的高层建筑， 8 度Ⅲ、Ⅳ类场地高度超过80m和9度高度超过60m的房屋建筑，以 及复杂高层建筑等在多遇地震作用下的补充计算。
i 1 i 1 n n
2 2 2 γtj Y ji Gi / (X 2 (3-18b) ji Y ji θ ji r i )Gi i 1 i 1
n
n
γtj γxjcosθ γ yj sinθ (3-18c)
S Ek ρ jr S j S r (3-19)
γ 0.9 0.05-ζ (3-6) 0.3 6ζ
η1 0.02
0.05-ζ (3-7) 4 32ζ
η2 1
图3-10 地震影响系数曲线
0.05-ζ (3-8) 0.08 1.6ζ
水平地震影响系数最大值
表3-8
3.2
地震作用
3.2.4 设计反应谱
第3章 高层建筑结构荷载
3.2 地震作用
地震波传播产生地面运动，通过基础影响上部结构，上部结构产生的振动 称为结构的地震反应，包括加速度、速度和位移反应。 地震波可以分解为六个振动分量：两个水平分量、一个竖向分量和三个转 动分量。对建筑结构造成破坏的，主要是水平振动。 地面运动的特性可以用三个特征量来描述：强度(用振幅值大小表示)、频 谱和持续时间。
3.1.1 单位面积上的风荷载标准值
图3-1
风速随高度的变化
3.1
风荷载
3.风荷载体型系数μs
高层建筑风载体型系数表3-2
3.1.1 单位面积上的风荷载标准值
图3-2 风压分布 (a)空气流经建筑物时风压对建筑物的作用(平面); (b)迎风面风压分布系数;(c)背风面风压分布系数
3.1
风荷载
4.风振系数βz
3.2.3 抗震计算方法
F mSa (3-5a)
F mS a x 0,max Sa mg g x 0,max kβG αG (3-5b)
图3-9 不同性质土壤的地震反应谱

2.时程分析法
第3章 高层建筑结构荷载
3.2 地震作用
3.2.4 设计反应谱
1.地震影响系数曲线
时程分析所用地震加速度时程的最大值(cm/s2) 表3-13
第3章 高层建筑结构荷载
3.2 地震作用
3.2.6 结构自振周期计算
1.理论方法及其修正系数 理论方法即采用刚度法或柔度法，通过求解特征方程，得到结构的 自振周期和振型。 2.半理论半经验公式 （1）顶点位移法 （2）能量法
T1 1.7α0 ΔT (3-23)
Gi Δi2
g Gi Δi
i 1 i 1 N N
T1 2πα0
(3-24)
3.2
地震作用
3.2.6 结构自振周期计算
3.经验公式 钢筋混凝土剪力墙结构
T1横 0.06 N (3-25) T1纵 0.05N
(3-26) 钢筋混凝土框架-剪力墙结构 T1 (0.06~0.09)N
ji
N
Thanks
抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系 表3-7
3.2.3 抗震计算方法
1.反应谱法
m x c x kx -m x 0 (3-4)



图3-8 1940年El Centro NS 记录加速度反应谱
图3-7 单自由度体系地震反应及反应谱
3.2
地震作用
1.反应谱法 我国抗震设计的加速度反应谱计算方法：
Fji α j γ j X jiGi (i 1,2,...n,j 1,2,...m) (3-12)
γj
n
X ji Gi X Gi
i 1 2 ji i 1 n
(3-13)
2
n X G i 1 ji i γGj n (3-14a) 2 X ji Gi
3.2.1 地震作用的特点
3.2.2 抗震设防目标、方法及范围
1.三水准抗震设防目标
“小震不坏，中震可修，大震不倒”
2.两阶段抗震设计方法 第一阶段，小震作用下的结构设计； 第二阶段，大震作用下的弹塑性变形验算。
3.2
地震作用
3.抗震设防范围
3.2.2 抗震设防目标、方法及范围
《抗震规范》规定，基本烈度为6度及6度以上地区内的建筑结构，应当 抗震设防。《抗震规范》适用于设防烈度为6～9度地区的建筑抗震设计。
i 1
γ
m G
γGj
j1
m
GE
m
(3-14b)
图3-12 不考虑扭转耦联的结构的振型示意图
S Ek S2 (3-15) j
j1
3.2
地震作用
3.2.5 水平地震作用计算
2.振型分解反应谱法 （2）扭转耦联振型分解反应谱法
Fxji α jγtj X ji Gi (3-16a)
Fyji αjγtjYjiGi (i 1,2,...n,j 1,2,...m) (3-16b)
r 2i I i g /Gi (3-17)
Ftji α jγtjri 2θ ji Gi (3-16c)
γtj X ji Gi / (X 2 ji Y 2 ji θ 2 ji ri 2 )Gi (3-18a)
j1 r 1 m m
ρ jr
3/ 2 8 ζ jζ r (ζ j λT ζ r )λT 2 2 2 2 (1-λT ) 4ζ jζ r λT (1 λT ) 4(ζ j2 ζ r2 )λT
(3-20)
3/ 2 8ζ 2 (1 λT )λT ρ jr (3-21) 2 2 2 2 (1-λT ) 4ζ 2 λT (1 λT ) 8ζ 2 λT
3.1.1 单位面积上的风荷载标准值
图3-3
风振动作用
βz 1
φ z ξν (3-2) μz
第3章 高层建筑结构荷载
3.1 风荷载
总体风荷载是建筑物各表面承受风作用力的合力，是沿高度变 化的分布荷载，用于计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。
3.1.2 总体风荷载与局部风荷载
w βzμ z w0 (μ s1B1cosα1 μ s 2 B2cosα2 … μ sn βncosαn ) (3-3)
钢筋混凝土框架结构 钢结构
T1 (0.08~0.1)N (3-27)
T1 0.1N (3-28)
FEvk αv ,max Geq (3-29)
3.2.7 竖向地震作用计算
Gi H i
Fvi
G jH j
j1
N
FEvk (3-30)
Nvi Fvj (3-31)
Fi
Gi Hi
Gj H j
j 1
n
FEk (1-δn )(i 1,2,....n) (3-10)
ΔFn δnFEk (3-11)
图3-11 水平地震作用沿高度分布
顶部附加地震作用系数δn
表3-12
3.2
地震作用
3.2.5 水平地震作用计算
2.振型分解反应谱法 （1）不考虑扭转耦联的振型分解反应谱法