1、多层及高多层及高 层层 建建 筑筑 结结 构设计构设计参考资料:1.高层建筑混凝土技术规程(JGJ 3-2002)2.建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)3.高层建筑结构（吕西林高层建筑结构（吕西林 主编）主编）1 1、绪论、绪论我国我国高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程规定，规定，10层及层及10层以层以上或房屋高度超过上或房屋高度超过28m的建筑物为高层。的建筑物为高层。高层建筑的特点：高层建筑的特点：1.可以获得更多的建筑面积，解决城市用地紧张和地价高涨。可以获得更多的建筑面积，解决城市用地紧张和地价高涨。2.高层建筑可以比多层建筑提供更多地空闲地面，用作绿化
2、和高层建筑可以比多层建筑提供更多地空闲地面，用作绿化和休息场地，美化环境。休息场地，美化环境。3.建筑物向高空延伸可以缩小城市地规模，缩短城市道路，和建筑物向高空延伸可以缩小城市地规模，缩短城市道路，和各种公共管线的长度，节省城市建设与管理地投资。各种公共管线的长度，节省城市建设与管理地投资。4.高层建筑增加了建筑物地造价和运行成本。高层建筑增加了建筑物地造价和运行成本。5.从结构受力角度看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层从结构受力角度看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中起着重要地作用。建筑分析和设计中起着重要地作用。高层结构体系的发展过程高层结构体系的发展过程 始用年代
3、 结构体系和特点18851889190320世纪初二次大战后20世纪50年代20世纪六七十年代20世纪80年代20世纪80年代中期砖墙、铸铁柱、钢梁钢框柱钢筋混凝土框架钢框架支撑钢筋混凝土框架剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土结构钢框架钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构高层建筑结构的发展趋势高层建筑结构的发展趋势新材料的开发和利用高层建筑的高度将出现突破组合结构高层建筑将增多新型结构形式的应用将增多耗能减震技术的应用将得到发展1.国际金融中心大厦，中国台北。台
4、北101大楼高508米（含天线），有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。2.国家石油双子星座大厦，高451.9米，位于马来西亚吉隆坡3.西尔斯大楼，443米，位于美国芝加哥。4.金茂大厦，420.5米，位于中国上海。高层建筑结构体系与结构布置高层建筑结构体系与结构布置1.高层建筑结构型式繁多，以材料来分有配筋砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和钢混凝土组合结构等。2.高层建筑常见的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系和筒体结构体系。3.随着层数的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。高
5、层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。框架结构体系框架结构体系由梁、柱构件组成的结构称为框架，整幢结构都由梁、柱组成，就称为框架结构体系。剪力墙结构体系剪力墙结构体系利用建筑物作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。墙体同时也作为维护及房间分割构件。此外，还有特殊的底部大空间剪力墙和跳层剪力墙结构体系。框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，就组成了框架剪力墙结构体系。筒体结构体系筒体结构体系 将剪力墙结构在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间
6、刚度很大的薄壁筒体；也可由密柱框架或壁式框架围合，形成空间整体受力的框筒，形成具有较好抗风和抗震性能的筒体结构体系。根据筒的布置、组成和数量等可分为框架筒体结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构体系。巨型结构体系巨型结构体系巨型结构由多级结构组成，一般有巨型框架结构和巨型桁架结构。此外高层建筑还有悬挂结构体系、板柱剪力墙结构体系等。结构布置原则结构布置原则抗震设防结构布置原则房屋适用高度和高宽比结构平面布置原则结构竖向布置原则设伸缩缝、沉降缝和防震缝的原则结构截面尺寸初估抗震设防结构布置原则抗震设防结构布置原则o 选择有利的场地o 保证地基基础的承载力、刚度o 合理设置抗震缝o 应具有明确的计算
7、简图和合理的地震作用传递途径o 多道抗震设防能力o 合理选择结构体系o 结构应有足够的刚度o 结构应有足够的结构承载力o 节点的承载力应大于构件的承载力o 结构应有足够的变形能力及耗能能力房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比结构类型结构类型非抗震非抗震6度度7度度8度度9度度框架框架7060554525框架框架-剪力墙剪力墙14013012010050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙150部分框支剪力墙部分框支剪力墙130不应采用不应采用筒体筒体160筒中筒筒中筒20070A级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（m）注：注：
8、1.房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；2.框架框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3.部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；4.9度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比B级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度
9、（级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度（m）结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度框架剪力墙170160140120剪力墙全部落地剪力墙180170150130部分框支剪力墙150140120100筒体框架核心筒220210180140筒中筒300280230170注：注：1.房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）；2.部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构；3.平面和竖向均不规则的建筑或位于平面和竖向
10、均不规则的建筑或位于类场地的建筑，表中数值应适当降低；类场地的建筑，表中数值应适当降低；4.当房屋高度超过表内数值时，结构设计应有可靠依据，采取有效的加强措施。当房屋高度超过表内数值时，结构设计应有可靠依据，采取有效的加强措施。房屋适用高度和高宽比房屋适用高度和高宽比A级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度框架、板柱剪力墙5432框架剪力墙5543剪力墙6654筒中筒、框架核心筒6654B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比非抗震设计抗震设防烈度6度、
11、7度8度876结构平面布置原则结构平面布置原则o高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。均匀，不应采用严重不规则的平面形状。不规则类型定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构一侧凹进的尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50，或开洞面积大于该层楼面面积的30，或较大的楼层错层。平面不规则类型平面不规则类型结构平面布置原则结构平
12、面布置原则设防烈度L/Bl/Bmaxl/bL/Bmax6度、7度6.00.352.01.08度、9度5.00.31.51.0平面尺寸平面尺寸L、l、l的限值的限值结构竖向布置原则结构竖向布置原则 抗震设防的建筑结构竖向布置应使体型规则、均匀，避免有抗震设防的建筑结构竖向布置应使体型规则、均匀，避免有较大的外调和内收，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐地减小，较大的外调和内收，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐地减小，避免抗侧力结构的刚度和承载力突变。避免抗侧力结构的刚度和承载力突变。竖向不规则的类型竖向不规则的类型不规则类型定义侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70，或小于其上相邻三个楼
13、层侧向刚度平均值的80；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25。竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80结构沿竖向刚度突变有下述原因结构沿竖向刚度突变有下述原因:o结构的竖向体系突变1.建筑顶部内收形成塔楼。2.楼层外调内收。o结构体系的变化1.剪力墙结构或框筒结构的底部大空间需要，底层或底部若干层剪力墙不落地，可能产生刚度突变。2.中部楼层部分剪力墙中断。3.顶层设置空旷的大空间，取消部分剪力墙或内柱。结构竖向布置原则结构竖向布置原则结构竖向布置原则结构竖向
14、布置原则当结构的轴线布置或者结构形式发生变化时，要设置结构转换层，常见的有厚板转换和箱形梁转换。设伸缩缝、沉降缝和防震缝的原则设伸缩缝、沉降缝和防震缝的原则截面尺寸的初估截面尺寸的初估o 柱截面尺寸的初估o 梁截面尺寸的初估o 板截面尺寸的初估CcNAfcc柱 截 面 尺 寸 的 初 估：柱 截 面 尺 寸 一 般 可 由 轴 压 比 控 制 来 进 行 初 估，轴 压 比由 式：得 到。梁截面尺寸的初估梁截面尺寸的初估梁的种类hb/l单跨梁1/81/12连续梁1/121/15扁梁1/21/18单向密肋梁1/181/22双向密肋梁1/221/25悬臂梁1/61/8井字梁1/151/20框支墙托
15、架1/51/7单跨预应力梁1/121/18多跨预应力梁1/181/20梁截面高度与跨度之比梁截面高度与跨度之比hb/l板截面尺寸的初估板截面尺寸的初估板的类型t/l单向板1/251/30单向连续板1/351/40双向板（短边）1/401/45悬挑板1/101/12楼梯平台1/30无粘结预应力板1/40无柱帽无梁板（重载）1/30有柱帽无梁板（轻载）1/35楼板厚度与跨度之比楼板厚度与跨度之比t/l水平承重体系（楼盖体系）及其选择楼（屋）盖体系的作用 承受竖向荷载 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力选择原则 结构整体性、面内刚度 结构高度小、质量轻 建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术
16、等常用楼盖体系及其适用性 现浇楼盖 预制板楼盖 预应力叠合板楼盖 组合楼盖常用楼盖体系及其适用性 现浇楼盖S 肋梁楼盖 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 宽扁梁（用于层高受限时）S 密肋楼盖省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理S 无梁楼盖适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题S 非预应力平板楼盖广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整；跨度大时自重大、不经济现浇非预应力空心板楼盖S 无粘结预应力平板楼盖适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活 预制板楼盖S 预应力空心板楼盖适用于高度50m以下时，但要求严
17、格（缝内设钢筋、设现浇 面层、加强板端连接）S 预应力大楼板楼盖与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题 预应力叠合板楼盖预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好 组合楼盖 压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大基础结构布置基础结构布置基础类型基础选型原则基础埋深基础底板厚度基础类型基础类型o 钢筋混凝土筏板基础：钢筋混凝土筏板基础：当高层建筑层数不多，地基土质较好、上部结构轴线间距较小且荷载不大时，可以采用钢筋混凝土筏形基础。o 箱形基础：箱形基础：箱形基础具有较大的结构刚度和整体性，适用于上部荷载较大而地基土较软弱的情况。o 桩基：桩基
18、：桩基具有承载力可靠、沉降小的优点，适用于软弱地基土和可能液化的地基条件。有端承桩和摩擦桩之分。基础选型原则基础选型原则o当地基土质均匀、承载力高而沉降量小时，可以采用天然地基和当地基土质均匀、承载力高而沉降量小时，可以采用天然地基和竖向刚度较小的基础；反之，则应采用人工地基或竖向刚度较大竖向刚度较小的基础；反之，则应采用人工地基或竖向刚度较大的整体式基础。的整体式基础。o当高层建筑基础直接搁置于未风化或微风化的岩层上，或者层数当高层建筑基础直接搁置于未风化或微风化的岩层上，或者层数较少的独立裙房，可采用单独基础和条形基础。采用独立基础时较少的独立裙房，可采用单独基础和条形基础。采用独立基础时
19、应设置纵横向的拉梁。应设置纵横向的拉梁。o当采用桩基时，应尽可能采用单根、单排大直径桩或扩底墩，使当采用桩基时，应尽可能采用单根、单排大直径桩或扩底墩，使上部结构的荷载直接由柱或墙体传至桩顶，基础底板因此可以做上部结构的荷载直接由柱或墙体传至桩顶，基础底板因此可以做得较薄。得较薄。基础埋深基础埋深基础结构形式钢筋混凝土结构钢结构天然地基或复合地基H/15H/15桩基H/18（桩长不计）H/185基础埋深基础埋深埋深是指：侧向限值位移的土体深度，即由天然地面至箱基、筏基底板或桩承台底标高底距离，桩长不计。基础底板厚度基础底板厚度平均反力f（KN/）受力状况t/l150200单向1/61/8双向1
20、/91/12400500单向1/31/4双向1/41/6基础厚度与跨度之比基础厚度与跨度之比t/l基础底板厚度可按表选用：基础底板厚度可按表选用：水平位移限值和舒适度要求水平位移限值和舒适度要求 在正常使用条件下，高层建筑结构应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和刚度。表现在：1.弹性方法计算的验算 2.弹塑性验算 3.其他要求。弹性方法计算的验算弹性方法计算的验算1.高度不大于高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比不宜的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比不宜大于表中限值。大于表中限值。2.高度等于或大于高度等于或大于250m的高层建筑，其楼层
21、层间最大位移与层高之比的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比不宜大于不宜大于1/500；3.高度在高度在150250m之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比的限值按比的限值按1和和2插值。插值。结构类型u/h限值框架1/550框架剪力墙、框架核心筒、板柱剪力墙1/800筒中筒、剪力墙1/1000框支层1/1000楼层层间最大位移与层高之比的限值楼层层间最大位移与层高之比的限值弹塑性验算弹塑性验算;pppphh高层建筑结构在罕遇地震作用下有时需进行弹塑性变形验算，防止结构因局部楼层变形过大而倒塌破坏，结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求
22、：式中：层间弹塑性位移，层间弹塑性位移角限值，层高。层间弹塑性位移角限值层间弹塑性位移角限值结构类型p框架结构1/50框架剪力墙、框架核心筒、板柱剪力墙1/100剪力墙结构和筒中筒结构1/120框支层1/120高度超过150m的高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足舒适度要求，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009）规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度不应超过限值。1.2 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则高层建筑结构荷载作用与结构设计原则恒荷载及楼面活荷载的计算风荷载的计算地震作用的计算荷载效应的组合结构简化计算原则扭转效应的简化计算1.2.1 恒荷载及
23、楼面活荷载的计算恒荷载及楼面活荷载的计算o 恒荷载：包括结构本身的自重和附加于结构上的永久荷载，如非承重构件的自重、可移动的隔墙重、玻璃幕墙及其附件重、各种外饰面的材料重、楼面的找平层、吊在楼面下的各种管道重等。它可由构件和装修的尺寸和材料的重量直接计算，材料的自重可按荷载规范取值。恒荷载及楼面活荷载的计算恒荷载及楼面活荷载的计算o 活荷载：楼面活荷载按荷载规范取用。设计楼面梁、墙柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘以折减系数。施工活荷载一般取1.01.5KN/m2直升机平台的活荷载按荷载规范取。目前，我国的钢筋混凝土高层建筑单位面积的重量大约如下：框架、框架-剪力墙结构体系：1214KN/m2
24、剪力墙、筒体结构体系：1416KN/m2。而活荷载平均为1.52.0KN/m2，仅占全部竖向荷载的10%15%左右，同时高层建筑的层数和跨数都很多，不利布置方式繁多，所以在工程设计时把恒荷载和活荷载合并计算，按满载考虑。1.2.2 风荷载的计算风荷载的计算 空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生压力和吸力，这种风力作用称为风荷载压力和吸力，这种风力作用称为风荷载。风的作用是不规则。风的作用是不规则的，风压随着风速、风向的紊乱变化而不停的改变。实际上，的，风压随着风速、风向的紊乱变化而不停的改变。实际上，风荷载是随时间而波动的动力荷载，但
25、房屋设计中一般把它风荷载是随时间而波动的动力荷载，但房屋设计中一般把它看成静荷载。在设计抗侧力结构、维护构件及考虑人们的舒看成静荷载。在设计抗侧力结构、维护构件及考虑人们的舒适度时都需要考虑风荷载的作用。首先，要确定建筑物表面适度时都需要考虑风荷载的作用。首先，要确定建筑物表面单位面积上的风荷载标准值，然后计算建筑物表面的总风荷单位面积上的风荷载标准值，然后计算建筑物表面的总风荷载。对于高度较大且比较柔软的高层建筑，要考虑动力效应载。对于高度较大且比较柔软的高层建筑，要考虑动力效应影响，适当加大风荷载数值。影响，适当加大风荷载数值。确定高层建筑风荷载的方法有两种，大多数建筑（高度确定高层建筑风
26、荷载的方法有两种，大多数建筑（高度300m以下）可按照以下）可按照荷载规范荷载规范规定的方法计算风荷载值，规定的方法计算风荷载值，少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验确定风荷载，以补充规范的不足。过风洞试验确定风荷载，以补充规范的不足。风荷载标准值风荷载标准值0kzsz 荷载规范规定垂直于建筑物表面上的风荷载应按下式计算：高度处的风振系数。风压高度变化系数；风荷载体型系数；）；基本风压（）；风荷载标准值（zmkNmkNzzsk22/0基本风压0年一遇的风压值采用。建筑其基本风压按风荷载比较敏感的高层或后采用；对于特别
27、重要中所给的值乘以层建筑，用荷载规范。对于一般的高采用，但不得小于它应根据荷载规范确定的风压值。准，按分钟平均最大风速为标年一遇的的高，统计得到的地面上离地系以当地比较空旷平坦基本风压值1001.1m/3.02110501022000KNm风荷载体型系数s风作用力大小和方向可以通过实测或风洞实验得到，图风作用力大小和方向可以通过实测或风洞实验得到，图31是一个矩形是一个矩形建筑物的实测结果，图中风压分布系数是指表面风压与基本风压的比值，建筑物的实测结果，图中风压分布系数是指表面风压与基本风压的比值，正值是压力，负值是吸力。从图中可以看出房屋表面风压分布是不均匀的。正值是压力，负值是吸力。从图中
28、可以看出房屋表面风压分布是不均匀的。但在设计时，采用各个表面风作用力的平均值，该平均值与基本风压但在设计时，采用各个表面风作用力的平均值，该平均值与基本风压的比值称为风载体型系数。规范给出了系数取值，设计时直接查取。的比值称为风载体型系数。规范给出了系数取值，设计时直接查取。风压高度变化系数z 位于平坦或稍有起伏地形的高层建筑，其风压高度变化位于平坦或稍有起伏地形的高层建筑，其风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别确定。系数应根据地面粗糙度类别确定。荷载规范荷载规范将地面粗糙度分为将地面粗糙度分为A、B、C、D四类，其风速四类，其风速沿高度的变化系数见规范。其中：沿高度的变化系数见规范。其中：A
29、类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村。丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和类指田野、乡村。丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；城市郊区；C类指有密集建筑群的城市市区；类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。高度处的风振系数zz风的作用是不规则的。通常近似把风速的平均值看成稳定风速或平风的作用是不规则的。通常近似把风速的平均值看成稳定风速或平均风速，它对建筑物的作用使建筑物产生静侧移；实际风速在均风速，它对建筑物的作用使建筑物产生静侧移；实际风速在平均风速附近波
30、动，风压也在平均风压附近波动，称为波动风平均风速附近波动，风压也在平均风压附近波动，称为波动风压，因此实际上建筑物在平均侧移附近摇摆。压，因此实际上建筑物在平均侧移附近摇摆。对于高度大于对于高度大于30m且高宽比大于且高宽比大于1.5的房屋建筑，设计时，用风的房屋建筑，设计时，用风振系数振系数z增大风载（否则取增大风载（否则取z1.0）。）。z的计算公式如下：的计算公式如下：式中式中z基本振型基本振型z高度处振型系数，当刚度和质量沿高度高度处振型系数，当刚度和质量沿高度 分布均匀时，可近似用分布均匀时，可近似用z/H代替振型系数；代替振型系数；脉动增大系数；脉动增大系数；脉动影响系数；脉动影响
31、系数；z 风压高度变化系数。风压高度变化系数。zzz1总体风荷载总体风荷载总体风荷载是建筑物各表面承受风作用的合力，是沿高度变化的分布荷载用于总体风荷载是建筑物各表面承受风作用的合力，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。首先计算得到某高度处的风荷载计算抗侧力结构的侧移及各构件内力。首先计算得到某高度处的风荷载标准值标准值wk，然后计算某高度处各个受风面上风荷载的合力值（各受风面，然后计算某高度处各个受风面上风荷载的合力值（各受风面上的风荷载垂直于该表面，投影后求合力）。也可按下式直接计算：上的风荷载垂直于该表面，投影后求合力）。也可按下式直接计算：式中式中 n 建筑外围
32、表面数；建筑外围表面数；Bi第第i个表面的宽度；个表面的宽度；si第第i个表面的风载体型系数；个表面的风载体型系数；i第第i个表面法线与总风荷载作用方向的夹角。个表面法线与总风荷载作用方向的夹角。要注意每个表面体系系数的正负号，即注意每个表面是风压力还是风吸力，要注意每个表面体系系数的正负号，即注意每个表面是风压力还是风吸力，以便在求和时作矢量相加。注意由上式计算得到的以便在求和时作矢量相加。注意由上式计算得到的W是线荷载，单位是是线荷载，单位是KN/m。各表面风力的合力作用点，即为总体风荷载的作用点。设计时将沿高度分各表面风力的合力作用点，即为总体风荷载的作用点。设计时将沿高度分布的总体风荷
33、载的线荷载换算成集中作用在各楼层位置的集中荷载，再布的总体风荷载的线荷载换算成集中作用在各楼层位置的集中荷载，再计算结构的内力及位移。计算结构的内力及位移。)coscoscos(2221110nnsnsszzBBBwW 结构的自振周期经验公式的计算可见荷载规范，准确的计算需进行结构的动力分析可得。例：例：o 某高层建筑为剪力墙结构，上部结构为38层，底部13层层高为4m，其他各层层高为3m,室外地面至檐口的高度为120m,平面尺寸为30m*60m,已知基本风压为0.5KN/m2,建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN,为简化计算，将建筑物沿高度
34、分为6段，每个区段位20m,近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。试计算在风荷载作用下的结构底部（一层）的剪力标准值。作业：某10层的现浇钢筋混凝土结构框架-剪力墙办公楼平面及剖面如图所示，当地基本风压为0.7，地面粗糙度为B类，试计算作用于各层楼的风力标准值。1.2.3地震作用的计算地震作用的计算o 一般的计算原则o 水平地震作用的计算o 突出屋面上塔楼的地震作用o 竖向地震作用的计算一般计算原则地震区的高层建筑一般应进行抗震设防。6度设防时一般不必计算地震作用，只须采取必要的抗震措施，79度设防时，要计算地震的作用，10度及以上地区要进行专门研究。抗震设计的高层建筑应根据其使用功能的
35、重要性分为甲、乙、丙三个抗震设防类别。高层建筑结构应按下列原则考虑地震作用：1.一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；2.质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响；3.8度、9度抗震设计时，高层建筑中的大跨度和长悬臂结构应考虑竖向地震作用；4.9度抗震设计时应计算竖向地震作用。一般计算原则高层建筑应按下列不同情况分别采用相应的地震作用计算方法：1.高度不超过40m，以剪切变形为主，刚度与质量沿高度分布比
36、较均匀的建筑物，可采取底部剪力法。2.高层建筑宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联影响的振型分解法。3.79度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：A甲类高层建筑结构；B下表所列的乙、丙类高层建筑结构C复杂高层建筑结构；D质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。设防烈度、场地类别建筑高度范围8度、类场地和7度100m8度、类场地80m9度60m采用时程分析法的高层建筑结构水平地震作用的计算高层建筑结构的地震影响系数曲线：)(sT01.0gTgT50.6max2max45.0max2)(T
37、Tgmax12)5(2.0gTT地震影响系数曲线05.0;55.005.09.0阻尼比，取00;8/05.002.0111时，取且当）（地震影响系数；地震影响系数；max 地震影响系数最大值；地震影响系数最大值；-曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；1-直线下降段的下降斜率调整系数；直线下降段的下降斜率调整系数；2-阻尼调整系数，阻尼调整系数，T-结构自振周期（结构自振周期（s），），Tg-特征周期，它是对应于反应谱峰值区拐点处的周期，可根据场地类别，地震特征周期，它是对应于反应谱峰值区拐点处的周期，可根据场地类别，地震震级和震中距确定。震级和震中距确定。抗震规范抗震规范按震级和震中距
38、的影响将设计地震分成三组，按震级和震中距的影响将设计地震分成三组，特征周期及可根据场地类别及设计地震分组按表采用，但在计算特征周期及可根据场地类别及设计地震分组按表采用，但在计算8度度.9度罕遇地震度罕遇地震作用时，其特征周期应增加作用时，其特征周期应增加0.05 s55.055.07.106.005.01222时，取；且当地震影响系数地震影响系数设计地震分组设计地震分组 场场 地地 类类 别别 第一组第一组 0.25 0.25 0.35 0.35 0.45 0.45 0.65 0.65 第二组第二组 0.30 0.30 0.40 0.40 0.55 0.55 0.75 0.75 第三组第三组
39、 0.35 0.35 0.45 0.45 0.65 0.65 0.90 0.90水平地震影响系数最大值水平地震影响系数最大值地震地震影响影响 烈烈 度度6789多遇地震多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震罕遇地震-0.50（0.72）0.90（1.20）1.40表中的括号内数值分别用于基本地震加速度为表中的括号内数值分别用于基本地震加速度为0.15g和和0.03g 的地区的地区场地土的特征周期场地土的特征周期计算水平地震作用的底部剪力法计算水平地震作用的底部剪力法一、底部剪力的计算一、底部剪力的计算3jF第第j j振型振型2jF1 jFj j振型的底部剪力为
40、振型的底部剪力为nijijFV10jjjijjiGxFniijijjGx1niijijjGGxG111G G结构的总重力荷载代表值结构的总重力荷载代表值niiGG1组合后的结构底部剪力组合后的结构底部剪力GqGGxGVFnjniijijjnjEKj11121112)(0 njniijijjGGxq1121)(高振型影响系数高振型影响系数(规范取规范取0.85)0.85)eqEKGF1Geq结构等效总重力荷载代表值，结构等效总重力荷载代表值，0.850.85G GiiiiGxFF1111二、各质点的水平地震作用标准值的计算二、各质点的水平地震作用标准值的计算1HkHH1G1GkHknF1FkFi
41、iGH11nkkknkkEKGHFF11111nkkkGH111nkkkEKGHF111/EKnkkkiiiFGHGHF1地震作用下各楼层水平地震层间剪力为地震作用下各楼层水平地震层间剪力为nikkiFVEKnnFF三、顶部附加地震作用的计算三、顶部附加地震作用的计算EKnkkkiiiFGHGHF1 当结构层数较多时，按上式计算出的水平地当结构层数较多时，按上式计算出的水平地震作用比振型分解反应谱法小。震作用比振型分解反应谱法小。为了修正，在顶部附加一个集中力为了修正，在顶部附加一个集中力 。nFH1G1GkHk1HkHnF1FkFnF)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF-结构总水平地震作
42、用标准值；结构总水平地震作用标准值；EkF1-相应于结构基本周期的水平地震相应于结构基本周期的水平地震影响系数；多层砌体房屋、底部框影响系数；多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值；震影响系数最大值；eqG-结构等效总重力荷载结构等效总重力荷载；iF-i i质点水平地震作用质点水平地震作用；eqEkGF1iG-i i质点重力荷载代表值质点重力荷载代表值；iH-i i质点的计算高度；质点的计算高度；n-顶部附加地震作用系数，多层内框架顶部附加地震作用系数，多层内框架 砖房砖房0.2,0.2,多层刚混、钢结构房屋按下多层刚混、钢结构房屋按下
43、 表表,其它可不考虑。其它可不考虑。gTT4.11gTT4.11)(sTg35.055.035.055.007.008.01T01.008.01T02.008.01T000顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数底部剪力法应用举例底部剪力法应用举例例例1 1：试用底部剪力法计算图示：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期知结构的基本周期T T1 1=0.467s,=0.467s,抗抗震设防烈度为震设防烈度为8 8度度,类场地类场地,设设计地震分组为第二组。计地震分组为第二组。解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷载代表值）计算结构等效总重
44、力荷载代表值8.9)180270270(85.085.0nikkeqGGkN6.5997tm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K10.5m7.0m3.5m（2 2）计算水平地震影响系数）计算水平地震影响系数查表得查表得16.0max1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影响地震影响烈度烈度地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷载代表值）计算结构等效总重力荷
45、载代表值kN6.5997eqG例例1 1：试用底部剪力法计算图示：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期知结构的基本周期T T1 1=0.467s,=0.467s,抗抗震设防烈度为震设防烈度为8 8度度,类场地类场地,设设计地震分组为第二组。计地震分组为第二组。tm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K10.5m7.0m3.5m（2 2）计算水平地震影响系数）计算水平地震影响系数16.0maxs4.0gT地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s）0.90 0.65 0
46、.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别s31 TTgmax21)(TTg139.0)(sT01.0gTgT50.6max2max45.0max2)(TTgmax12)5(2.0gTT（3 3）计算结构总的水）计算结构总的水平地震作用标准值平地震作用标准值eqEKGF1kN7.8336.5997139.0例例1 1：试用底部剪力法计算图示：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期知结构的基本周期T T1 1=0.467s,=0.467s,抗
47、抗震设防烈度为震设防烈度为8 8度度,类场地类场地,设设计地震分组为第二组。计地震分组为第二组。解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷载代表值）计算结构等效总重力荷载代表值kN6.5997eqGtm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K10.5m7.0m3.5m（2 2）计算水平地震影响系数）计算水平地震影响系数16.0maxs4.0gT139.01（3 3）计算结构总的水平地震作用标准值）计算结构总的水平地震作用标准值kN7.833EKF（4 4）顶部附加水平地震作用）顶部附加水平地震作用EKnnFFgTT4.11gTT4.11)(sTg35.0
48、55.035.055.007.008.01T01.008.01T02.008.01T000顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数56.04.1gTgTT4.110n（5 5）计算各层的水平地震作）计算各层的水平地震作用标准值用标准值)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF例例1 1：试用底部剪力法计算图示：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期知结构的基本周期T T1 1=0.467s,=0.467s,抗抗震设防烈度为震设防烈度为8 8度度,类场地类场地,设设计地震分组为第二组。计地震分组为第二组。解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷
49、载代表值）计算结构等效总重力荷载代表值kN6.5997eqGtm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K10.5m7.0m3.5m（2 2）计算水平地震影响系数）计算水平地震影响系数16.0maxs4.0gT139.01（3 3）计算结构总的水平地震作用标准值）计算结构总的水平地震作用标准值kN7.833EKF（4 4）顶部附加水平地震作用）顶部附加水平地震作用0n（5 5）计算各层的水平地震作用标准值）计算各层的水平地震作用标准值)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF7.1667.8335.108.918078.92705.38.92705.38
50、.92701F5.3337.8335.108.918078.92705.38.92700.78.92702F5.3337.8335.108.918078.92705.38.92705.108.91803F例例1 1：试用底部剪力法计算图示：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期知结构的基本周期T T1 1=0.467s,=0.467s,抗抗震设防烈度为震设防烈度为8 8度度,类场地类场地,设设计地震分组为第二组。计地震分组为第二组。解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷载代表值）计算结构等效总重力荷载代表值kN6.5997eqGtm270
