荷载与地震作用资料

13荷载与地震作用2本章内容高层建筑结构上作用的荷载恒载楼面活荷载屋面活荷载雪荷载风荷载地震作用33.1高层建筑结构上作用的类型•能使结构产生内力、位移、变形、开裂、破坏，影响其耐久性的因素，统称为结构上的作用。•高层建筑结构在设计使用年限内的作用包括直接与间接两种。高层建筑结构上的主要作用荷载非荷载恒载活载结构构件重量非结构构件重量楼面活荷载屋面活荷载雪荷载风荷载地震作用温度作用混凝土收缩徐变43.2恒载•恒载包括结构构件和非结构构件的重量，这些重量的大小、方向、作用点不随时间而改变，又称为永久荷载。•恒荷载标准值等于构件的体积乘以材料的自重标注值。常见的钢筋混凝土材料自重标准值为25kN/m3。5•一、楼面活荷载•1.民用建筑楼面活荷载：一般取值2kN/m2，具体的取值参照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010）的相关表格。•2.楼面活荷载的折减•考虑到作用于楼面上的活荷载不可能以标准值的大小同时布满所有的楼面，在设计梁、墙、柱及基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况。在确定梁、墙、柱及基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数。具体的折减系数参见《建筑结构荷载规范》（GB5009-2010)的相关表格。3.3楼面活荷载6•1.屋面均布活荷载•不上人屋面：0.5kN/m2•上人屋面：2.0kN/m2•屋顶花园：3.0kN/m2•注：•①不上人的屋面，当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定，将标准值作0.2kN/m2的增减。•②上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。•③对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。•④屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。3.4屋面活荷载7•2.直升机平台的活荷载•直升机总重量引起的局部荷载，按由实际最大起飞重量决定局部荷载标准值乘以动力系数确定。•等效均布活荷载5kN/m2。3.4屋面活荷载直升机类型局部荷载标准值（kN）作用面积（m2）轻型（最大起飞重量2t）20.00.20×0.20中型（最大起飞重量4t）40.00.25×0.25重型（最大起飞重量6t）60.00.30×0.3089•一、屋面水平投影面上雪荷载标准值计算公式••式中Sk——雪荷载标准值(kN/m2)；μr——屋面积雪分布系数；So——基本雪压(kN／m2)。基本雪压应按规范附录D.4中附表n4给出的50年一遇的雪压采用。对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。0ssrk3.5雪荷载（3.1）10•二、基本雪压•根据当地气象台(站)观察并收集的每年最大雪压，经统计得出的50年一遇的最大雪压(重现期为50年的最大雪压)，即为当地的基本雪压。雪压是指单位水平面积上的雪重，决定雪压值大小的是积雪深度与积雪密度，因此年最大雪压s0(kN/m2)可按下式确定：•ghs0（3.1-1）11三、屋面积雪分布系数•123.6风荷载13一、风荷载的特点风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理;风力受到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;风力作用具有静力、动力两重性质;风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域，会产生较大的风力;与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建筑物的使用期限出现较大风力的次数较多;由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠,因而抗风设计具有较大的可靠性。14二、风荷载标准值•1.单位面积风荷载标准值•主体承重结构•围护结构—局部风压体型系数。—处的阵风系数；—高度—sigzz迎风面压力背风面吸力15二、风荷载标准值•2.总风荷载标准值风向数。个表面的风荷载体型系—第—个表面的宽度；—第—方向的夹角；个表面外法线与风作用—第—iiisiiiB16——由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算所得。可查荷载规范，但不得小于0.3kN/m2三、基本风压0w特别重要，特殊要求的高层建筑：按重现期为100年的风速计算，可取为1.1wo17四、风压高度变化系数•离地面越高，空气流动受地面摩擦力的影响就越小，风速越大，风压也越大。•《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010)中规定把地面粗糙度分为A、B、C、D四类：•A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；•B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区；•C类指由密集建筑群的大城市市区；•D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区。18•基本风压是按10m高度给出的，所以不同高度上的基本风压应该乘以高度系数得出；•风压高度系数取决于粗糙度指数，根据前面给出的地面粗糙度类别，以及《建筑结构荷载规范》（GB5009-2010）可以计算出风压高度变化系数的准确数值。19205、风载体型系数风载体型系数s～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。一般采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表8.3.1列出38项不同类型的建筑物和各类结构的体型系数，当建筑物与表中列出的体型类同时可参考应用。房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用；房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用；房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风洞试验确定；对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）对《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010）表8.3.1的简化和整理，给出了12种体型的风载体型系数（附录B）。212223242526•验算围护构件及其连接的承载力时，可按下列规定采用局部风压体型系数：•1）外表面：正压区按规范规定采用，负压区按下列规定采用•墙面，取-1.0；•墙角边，取-1.8；•屋面局部部位，取-2.2；•檐口、雨篷、遮阳板等突出物，取-2.0。•2）内表面：对封闭式建筑物，按外表面风压的正负取0.2或-0.2。风荷载体型系数27六、风振系数–1.层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、风荷载产生的振动也小，设计中只需考虑风压的影响，而不考虑风振；–2.高层建筑，刚度小、自振周期长、风的动力作用明显。–3.实际在工程设计中是通过风振系数来考虑风的动力作用的。Z28六、风振系数29振型系数，可近似采用计算点距地面高度与房屋高度的比值脉动增大系数，按下表采用：风压高度变化系数，按下表采用：脉动影响系数当建筑物高度30m、高宽比1.5时，考虑风振系数：按照不同的地面粗糙度A类地形、B类地形、C类地形和D类地形取值。30脉动影响系数v32例∶已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区Ⅱ类场地，基本风压，已知结构基本自振周期1.9s。(墙厚300mm)求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩33为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处，每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于城市郊区为B类。高度(m)12.2536.961.786.5111.21.061.501.792.002.16(4)求风振系数高度高宽比解：1、求风荷载标准值0wwZsZk(1)基本风压值(2)风荷载体形系数(3)风压高度变化系数34111.2m86.5m61.7m36.9m12.25m24.5m24.8m24.8m24.8m24.6m123.5m脉动影响系数：脉动增大系数：各高度处风振系数：35(5)各段风载标准值(6)求各段风载集中标准值各分段间风载集中标准值：3544318026152038132024.5m24.8m24.8m24.8m24.6m123.5m36(7)基底剪力：基底弯矩：37思考题（三）1、某10层现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构高层办公建筑，其平面及剖面如图所示，各层质量及侧向刚度沿高度比较均匀，当基本风压207.0mkNw、地面粗糙度为B类，求图示风向作用下，建筑物横向各楼层的风力标准值，计算时不考虑周围建筑物的影响。