高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑構(gòu)造授課教師：季韜1第三章高層建筑構(gòu)造荷載作用與構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么3.1恒荷載及樓面活荷載的計(jì)算3.2風(fēng)荷載的計(jì)算3.3地震作用的計(jì)算3.4荷載效應(yīng)組合3.5構(gòu)造簡(jiǎn)化計(jì)算原那么3.6改動(dòng)效應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算3.7抗震設(shè)計(jì)的普通原那么23.1恒荷載及樓面活荷載的計(jì)算*.高層建筑遭到的荷載與作用有哪些?1〕豎向荷載〔恒荷載和活荷載〕2〕風(fēng)荷載3〕地震作用4〕施工荷載5〕由于資料體積變化受阻引起的作用(包括溫度、混凝土的徐變和收縮引起的作用〕6〕地基不均勻沉降3*.高層建筑受荷特點(diǎn)是什么?程度荷載的影響顯著添加，成為高層建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)的主要要素。4*.什么是高層建筑恒荷載?恒荷載包括構(gòu)造本身的自重和附加于構(gòu)造上的各種永久荷載。如非承重構(gòu)件的自重、可挪動(dòng)的隔墻重、玻璃幕墻及附件重、各種外飾面的資料重、樓面的找平層重、吊在樓下的各種設(shè)備管道重。資料的自重可查<建筑構(gòu)造荷載規(guī)范>(GB50009—2001)56*高層建筑活荷載的規(guī)定1〕高層建筑樓面活荷載按<建筑構(gòu)造荷載規(guī)范>(GB50009—2001)取用。2)設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及根底時(shí)，樓面活荷載規(guī)范值應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)。活荷載的折減系數(shù)按<荷載規(guī)范>。3〕施工活荷載取1-1.5kN/m2。4〕旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的自重應(yīng)按實(shí)踐情況確定。75)擦窗機(jī)等清洗設(shè)備應(yīng)按其實(shí)踐情況確定其自重的大小和作用位置。6)活荷載平均為1.5-2kN／m2,活荷載僅占全部豎向荷載的10-15%。7〕在工程設(shè)計(jì)中，普通將恒荷載與活荷載合并計(jì)算，按滿載思索，不再思索荷載的不利布置。假設(shè)活荷載較大，可將最終的彎矩乘以1.1-1.2%的系數(shù)加以放大。8規(guī)范規(guī)定的活荷載910*。鋼筋混凝土高層建筑單位面積分量的取值為多少？1〕框架、框架-剪力墻構(gòu)造體系12-14kN/m2。2〕剪力墻、筒體構(gòu)造體系14-16kN/m2。11構(gòu)造截面尺寸初估柱截面尺寸的估計(jì)12第三章高層建筑構(gòu)造荷載作用與構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么3.1恒荷載及樓面活荷載的計(jì)算3.2風(fēng)荷載的計(jì)算3.3地震作用的計(jì)算3.4荷載效應(yīng)組合3.5構(gòu)造簡(jiǎn)化計(jì)算原那么3.6改動(dòng)效應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算3.7抗震設(shè)計(jì)的普通原那么133.2風(fēng)荷載的計(jì)算風(fēng)對(duì)建筑物的作用,會(huì)產(chǎn)生如下的結(jié)果:1.強(qiáng)風(fēng)會(huì)使外墻，裝修等產(chǎn)生損壞；2.風(fēng)力作用會(huì)使構(gòu)造開(kāi)裂或留下較大的剩余變形；3.風(fēng)力使建筑物產(chǎn)生搖擺，使居住者感到不適；4.長(zhǎng)期風(fēng)力作用會(huì)使構(gòu)造產(chǎn)生疲勞。14在高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)思索以下問(wèn)題:1.保證構(gòu)造具有足夠的強(qiáng)度，能可靠地接受風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力；2.構(gòu)造必需有足夠的剛度，控制高層建筑在程度荷載下的位移，保證良好的居住和任務(wù)條件；3.選擇合理的構(gòu)造體系和建筑外形，采用較大的剛度可以減少風(fēng)振的影響；圓形、正多邊形平面可以減少風(fēng)壓的數(shù)據(jù)；154.盡量采用對(duì)稱平面外形和對(duì)稱構(gòu)造布置，減少風(fēng)力偏心產(chǎn)生的改動(dòng)影響；5.外墻、玻璃、女兒墻及其他圍護(hù)構(gòu)件必需有足夠的強(qiáng)度并與主體構(gòu)造可靠地銜接。163.2.1風(fēng)荷載規(guī)范值及根本風(fēng)壓

——根本風(fēng)壓值；

——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

——風(fēng)載體型系數(shù)；

——風(fēng)振系數(shù)。如何確定風(fēng)荷載規(guī)范值?17*.什么是風(fēng)荷載根本風(fēng)壓?它應(yīng)根據(jù)<荷載規(guī)范>中附表D．4采用，但不得小于0.3kN/m2。對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑(60m以上),其根本風(fēng)壓值應(yīng)按l00年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。1819風(fēng)荷載體型系數(shù)與哪些要素有關(guān)?不但與建筑的平面外形、高寬比、風(fēng)向與受風(fēng)墻面所成的角度有關(guān)，而且還與建筑物的立面處置、周圍建筑物密集程度及其高低等有關(guān)?？招牧鲃?dòng)產(chǎn)生的渦流，對(duì)建筑部分那么會(huì)產(chǎn)生較大的壓力和吸力。20如何計(jì)算體型系數(shù)？①圓形和橢圓形平面，②正多邊形及三角形平面，n為多邊形的邊數(shù)③矩形、鼓形、十字形平面，21④對(duì)于V形、Y形、弧形、雙十字形、井字形平面建筑，L形、槽形平面建筑及高寬比H/B大于4、長(zhǎng)寬比L/B不大于1.5的矩形和鼓形平面建筑，其風(fēng)荷載體型系數(shù)為1.4.⑤迎風(fēng)面積取垂直于風(fēng)向的最大投影面積。⑥在需求更細(xì)致進(jìn)展風(fēng)荷載計(jì)算的情況下，可按<荷載規(guī)范>附錄采用，或由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定。222324風(fēng)壓高度變化系數(shù)與哪些要素有關(guān)?位于平坦或稍有起伏的高層建筑，其高度變化系數(shù)與高度和地面粗糙度類別有關(guān)。位于山區(qū)的高層建筑，在確定高度變化系數(shù)后，還應(yīng)思索地形條件的修正。25如何對(duì)地面粗糙度進(jìn)和分類？A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地域；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū).26如何查風(fēng)壓高度變化系數(shù)？27如何思索風(fēng)載的動(dòng)力效應(yīng)?風(fēng)對(duì)建筑構(gòu)造的作用是不規(guī)那么的，通常把風(fēng)作用的平均值看成穩(wěn)定風(fēng)壓(即平均風(fēng)壓)，實(shí)踐風(fēng)壓是在平均風(fēng)壓上下動(dòng)搖的。平均風(fēng)壓使建筑物產(chǎn)生一定的側(cè)移，而動(dòng)搖風(fēng)壓使建筑物在平均側(cè)移附近振動(dòng)。對(duì)于高度較大、剛度較小的高層建筑，動(dòng)搖風(fēng)壓會(huì)產(chǎn)生不可忽略的動(dòng)力效應(yīng)。目前采用加大風(fēng)載的方法來(lái)思索這個(gè)動(dòng)力效應(yīng)，即在風(fēng)壓值上乘以風(fēng)振系數(shù)。287.4.1對(duì)于根本自振周期T1大于0.25s的工程構(gòu)造，如房屋、屋蓋及各種挺拔構(gòu)造，以及對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的高柔房屋，均應(yīng)思索風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)構(gòu)造發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。風(fēng)振計(jì)算應(yīng)按隨機(jī)振動(dòng)實(shí)際進(jìn)展，構(gòu)造的自振周期應(yīng)按構(gòu)造動(dòng)力學(xué)計(jì)算。7.4.2對(duì)于普通懸臂型構(gòu)造，例如構(gòu)架、塔架、煙囪等挺拔構(gòu)造，以及高度大于30m，高寬比大于1.5且可忽略改動(dòng)影響的高層建筑，均可僅思索第一振型的影響。29如何計(jì)算風(fēng)振系數(shù)？---振型系數(shù)---脈動(dòng)增大系數(shù)---脈動(dòng)影響系數(shù)---風(fēng)壓高度變化系數(shù)30如何計(jì)算脈動(dòng)增大系數(shù)?31如何計(jì)算脈動(dòng)影響系數(shù)？32振型系數(shù)應(yīng)根據(jù)構(gòu)造動(dòng)力計(jì)算確定。對(duì)外形、質(zhì)量、剛度沿高度按延續(xù)規(guī)律變化的懸臂型挺拔構(gòu)造及沿高度比較均勻的高層建筑，振型系數(shù)也可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室外地面高度與房屋高度H的比值。7.3.2當(dāng)多個(gè)建筑物，特別是群集的高層建筑，相互間距較近時(shí)，宜思索風(fēng)力相互關(guān)擾的群體效應(yīng)；普通可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)μs乘以相互關(guān)擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的實(shí)驗(yàn)資料確定；必要時(shí)宜經(jīng)過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出。33什么情況下宜采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)確定建筑物的風(fēng)荷載？1.高度大于200m。2.高度大于150m,且有以下情況之一時(shí)〔1〕平面外形不規(guī)那么，立面外形復(fù)雜?！?〕立面開(kāi)洞或連體建筑。〔3〕周圍地形和環(huán)境較復(fù)雜。34353.2.2總風(fēng)荷載和部分風(fēng)荷載〔1〕總風(fēng)荷載36〔2〕部分風(fēng)荷載在迎風(fēng)面以及房屋側(cè)面寬度為1/6墻面寬度的角隅部分，要驗(yàn)算外墻圍護(hù)構(gòu)造強(qiáng)度及銜接強(qiáng)度，迎風(fēng)面體型系數(shù)用1.5，側(cè)面體型系數(shù)為-1.5，因此單位面積上的風(fēng)荷載為：對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、雨籠、遮陽(yáng)板等懸挑構(gòu)件應(yīng)驗(yàn)算上浮風(fēng)荷載，當(dāng)上浮風(fēng)荷載超越自重時(shí)，懸挑構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)反彎矩，部分向上體型系數(shù)取2.0.3738394041作業(yè)題：框架剪力墻構(gòu)造平面如圖1所示，高度為45m，共15層，設(shè)地域根本風(fēng)壓為0.64kN/m2，D類場(chǎng)地，試求出總風(fēng)荷載沿高度的分布及總風(fēng)荷載在平面上的合力作用線。423.3地震作用的計(jì)算〔略〕433.4荷載效應(yīng)組合3.4.1荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)的組合方式在高層建筑構(gòu)造上，作用有豎向荷載(包括恒荷載和運(yùn)用荷載)、風(fēng)荷載；在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還有程度地震作用和豎向地震作用。在構(gòu)造計(jì)算時(shí)，該當(dāng)首先分別計(jì)算上述各種荷載作用下產(chǎn)生的效應(yīng)(內(nèi)力和位移)，然后將這些內(nèi)力和位移分別按照建筑物的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)展組合，得到構(gòu)件效應(yīng)的設(shè)計(jì)值(內(nèi)力設(shè)計(jì)值和位移設(shè)計(jì)值)。443.4.2非抗震設(shè)計(jì)時(shí)的組臺(tái)

非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按以下公式確定:45ψQ、ψW——分別為樓面活荷載組合值系數(shù)和風(fēng)荷載組合值系數(shù)，當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制造用時(shí)應(yīng)分別取0.7和0.0；當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制造用時(shí)應(yīng)分別取1.0和0.6或0.7和1.0。(注：對(duì)書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)、貯藏室、通風(fēng)機(jī)房和電梯機(jī)房，樓面活荷載組合值系數(shù)取0.7的場(chǎng)所應(yīng)取為0.9。)46各分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按以下規(guī)定采用：(1)承載力計(jì)算時(shí)：①永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)γG：當(dāng)其效應(yīng)對(duì)構(gòu)造不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)其效應(yīng)對(duì)構(gòu)造有利時(shí)，應(yīng)取1.0；②樓面活荷載的分項(xiàng)系數(shù)γQ：普通情況下應(yīng)取1.4；③風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)γW—應(yīng)取1.4。(2)位移計(jì)算時(shí)，各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.0。47高層建筑中活荷載所占的比例很小，而且普通不思索活荷載的不利分布，按滿載計(jì)算，所以經(jīng)常將恒荷載和活荷載合并為豎向荷載進(jìn)展一次性處置，這時(shí)豎向荷載效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)人可取為1.25。內(nèi)力那么應(yīng)思索表3.14中的各個(gè)組合，分別進(jìn)展配筋計(jì)算，取最大配筋值為截面設(shè)計(jì)的結(jié)果。非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，分別計(jì)算出豎向荷載、風(fēng)荷載所產(chǎn)生的位移后，總位移可直接相加(分項(xiàng)系數(shù)為1.0)；48493.4.3抗震設(shè)計(jì)時(shí)的組合抗震設(shè)計(jì)時(shí)，思索荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按下式確定S--荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值SGE—重力荷載代表值的效應(yīng)；SEhk一程度地震作用規(guī)范值的效應(yīng)SEvk一豎向地震作用規(guī)范值的效應(yīng)50γG一重力荷載分項(xiàng)系數(shù)；γw一風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)；γEh—程度地震作用分項(xiàng)系數(shù)；γEv—豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù)；ψW—風(fēng)荷載的組合系數(shù)，應(yīng)取0.2：各分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按以下規(guī)定采用：(1)承載力計(jì)算時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按表3.15采用。(2)位移計(jì)算時(shí)，各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.0。5152533.5構(gòu)造簡(jiǎn)化計(jì)算原那么3.5.1彈性任務(wù)形狀在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造計(jì)算是對(duì)多遇的小震進(jìn)展的，此時(shí)構(gòu)造處于不裂的彈性階段。但對(duì)于某些構(gòu)件，由于按彈性計(jì)算所得的內(nèi)力過(guò)大，出現(xiàn)截面設(shè)計(jì)困難，配筋不合理的情況，例如，連梁可思索剛度折減系數(shù)。“大震不倒〞經(jīng)過(guò)構(gòu)造要求予以保證，內(nèi)力計(jì)算已無(wú)意義。543.5.2高層建筑構(gòu)造應(yīng)思索整體任務(wù)高層建筑樓板在本身平面內(nèi)的剛度是很大的，幾乎不產(chǎn)生變形，同層各構(gòu)件的程度位移一樣。剪力墻構(gòu)造中各片墻的程度力大致按其等效剛度分配?？蚣軜?gòu)造中的各片框架程度力大致按其抗側(cè)剛度分配?？蚣?剪力墻和筒體構(gòu)造那么受力較為復(fù)雜，要進(jìn)展專門的計(jì)算。553.5.3樓板在本身平面內(nèi)的剛度為無(wú)限大，平面外的剛度可以不思索樓板好像程度放置的深梁，在平面內(nèi)剛度非常大，在平面內(nèi)只需剛體位移—平動(dòng)和挪動(dòng)，不改動(dòng)外形。現(xiàn)澆樓板可以滿足樓板剛度無(wú)限大的假定?？蚣?剪力墻采用裝配式樓面時(shí)，必需加現(xiàn)澆面層。樓板