高層建筑結構的荷載和地震作用

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1、第3章高層建筑結構的荷載和地震作用高層建筑結構主要承受豎向荷載、風荷載和地震作用等。豎向荷載包括結構構件自重、樓面活荷載、屋面雪荷載、施工荷載等。與多層建筑結構有所不同，高層建筑結構的豎向荷載效應遠大于多層建筑結構，水平荷載的影響顯著增加，成為其設計的主要因素；同時，對高層建筑結構尚應考慮豎向地震的作用。高層建筑結構還應考慮溫度變化、材料的收縮和徐變、地基不均勻沉降等間接作用在結構中產(chǎn)生的效應。3.1豎向荷載3.1.1恒荷載恒荷載是指各種結構構件自重和找平層、保溫層、防水層、裝修材料層、隔墻、幕墻及其附件、固定設備及其管道等重

2、量，其標準值可按構件及其裝修的設計尺寸和材料單位體積或面積的自重計算確定。對常用材料和構件的容重可從《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（以下簡稱《荷載規(guī)范》）附表A.1中查得。對某些自重變異較大的材料和構件（如現(xiàn)場制作的保溫材料、混凝土薄壁構件等），考慮到結構的可靠度，在設計時應根據(jù)該荷載對結構有利或不利影響，取其自重上限值或下限值。固定設備重量由有關專業(yè)設計人員提供。3.1.2活荷載1.樓面活載高層建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)，可按《荷載規(guī)范》的規(guī)定取用。在設計樓面梁、墻、柱及基礎

3、時，樓面活荷載標準值應乘以規(guī)定的折減系數(shù)，其值可按《荷載規(guī)范》的規(guī)定取用。在荷載匯集及內(nèi)力計算中，應按未經(jīng)折減的活荷載標準值進行計算，樓面活荷載的折減可在構件內(nèi)力組合時，針對具體設計構件所處的位置選用相應的活荷載折減系數(shù)，對活荷載引起的內(nèi)力進行折減，然后再將經(jīng)過折減的活荷載引起的構件內(nèi)力來參與組合。1.屋面活載屋面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)，可按《荷載規(guī)范》的規(guī)定取用。屋面直升機平臺的活荷載應采用下列兩款中能使平臺產(chǎn)生最大內(nèi)力的荷載：（1）直升機總重量引起的局部荷載，按由實際最大起飛重量決定的局部荷載標

4、準值乘以動力系數(shù)確定。對具有液壓輪胎起落架的直升機，動力系數(shù)可取1.4；當沒有機型技術資料時，局部荷載標準值及其作用面積可根據(jù)直升機類型按下列規(guī)定取用；輕型，最大起飛重量2t，局部荷載標準值取20kN，作用面積0.20m×0.20m；中型，最大起飛重量4t，局部荷載標準值取40kN，作用面積0.25m×0.25m；重型，最大起飛重量6t，局部荷載標準值取60kN，作用面積0.30m×0.30m。2（2）等效均布活荷載5kN/m3.屋面雪荷載屋面水平投影面上的雪荷載標準值s，應按下式計算：ks=μs（3.1.1）kr0式中：s為

5、基本雪壓，系以當?shù)匾话憧諘缙教沟孛嫔辖y(tǒng)計所得50年一遇最大積雪的自重確定，應按0《荷載規(guī)范》中全國基本雪壓分布圖及有關的數(shù)據(jù)取用；μr為屋面積雪分布系數(shù)，屋面坡度α≤25°時，μr取1.0，其它情況可按《荷載規(guī)范》取用。雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7；頻遇值系數(shù)可取0.6；準永久值系數(shù)按雪荷載分區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分別取0.5、0.2和0。14.施工活荷載2施工活荷載一般取1.0~1.5kN/m。當施工中采用附墻塔、爬塔等對結構受力有影響的起重機械或其它施工設備時，應根據(jù)具體情況驗算施工荷載對結構的影響。擦窗機等清洗設備應按其實

6、際情況確定其自重的大小和作用位置。對高層建筑結構，在計算活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力時，可不考慮活荷載的最不利布置。這是因為目前我2國鋼筋混凝土高層建筑單位面積的重量大約為12~14kN/m（框架、框架－剪力墻結構體系）和14~1622kN/m（剪力墻、筒體結構體系），而其中活荷載平均約為2.0N/m左右，僅占全部豎向荷載15%左右，所以樓面活荷載的最不利布置對內(nèi)力產(chǎn)生的影響較??；另一方面，高層建筑的層數(shù)和跨數(shù)都很多，不利布置方式繁多，難以一一計算。為簡化計算，可按活荷載滿布進行計算，然后將這樣求得的梁跨中截面和支座截面彎矩乘以1.1~1

7、.3的放大系數(shù)。3.2風荷載空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動就形成了風，與建筑物有關的是靠近地面的流動風，簡稱為近地風。當風遇到建筑物時在其表面上所產(chǎn)生的壓力或吸力即為建筑物的風荷載。風荷載的大小及其分布非常復雜，除與風速、風向有關外，還與建筑物的高度、形狀、表面狀況、周圍環(huán)境等因素有關，一般可通過實測或風洞試驗來確定。對于高層建筑，一方面風使建筑物受到一個基本上比較穩(wěn)定的風壓，另一方面風又使建筑物產(chǎn)生風力振動，因此，高層建筑不僅要考慮風的靜力作用，還要考慮風的動力作用。3.2.1風荷載標準值主體結構計算時，垂直于建筑物表

8、面的風荷載標準值wk應按式（3.2.1）計算，風荷載作用面積應取垂直于風向的最大投影面積。w=βμμw（3.2.1）kzsz02式中wk——風荷載標準值（kN/m）；2w0——基本風壓（kN/m）；μs——風荷載體型系數(shù)，應按《荷載規(guī)范》第7.3節(jié)的規(guī)定采用；μz——風壓高度