高层建筑结构设计-课件.ppt

1、LOGO高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures吴方伯 教授电话：电话：E-mail：湖南大学土木工程学院LOGOPage 2高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures绪论一、本课程讲授的主要内容 高层建筑的一般知识 高层建筑结构的体系与布置 高层建筑结构的荷载与设计要求 框架结构的计算 剪力墙的计算 框架剪力墙结构的内力和位移计算 扭转近似计算LOGOPage 3高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures二、本课程的学习重点 以现行钢筋混凝土高层建筑结构设计规范、规

2、程为重点，介绍高层钢筋混凝土结构的设计原理与方法;能够进行高层钢筋混凝土结构，特别是高层框架结构、高层剪力墙结构和高层框架剪力墙结构的设计。LOGOPage 4高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures三、本课程的学习方式 课堂讲授与自学相结合 讲课与作业相结合 四、主要参考文献1.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）2.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)3.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)4.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）5.现行地基与桩基设计规范6.赵西安，现代高层建筑结构设计，1999年7

3、.沈蒲生，高层建筑结构设计，20068.傅学怡，实用高层建筑结构设计，2010年LOGOPage 5高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures第一章 高层建筑的一般知识LOGOPage 6高层建筑结构设计Design of Tall Building structures一、高层建筑的定义（世界各国无统一的定义）表1-1 一部分国家和组织对高层建筑起始高度的规定国家和组织名称国家和组织名称高层建筑起始高度高层建筑起始高度联联 合合 国国9层，分为四类：第一类：层，分为四类：第一类：916层（最高层（最高50m）；）；第第二类：二类：1725层（最高层（

4、最高75m）；第）；第三类：三类：2640层（最高层（最高100m）；）；第第四类：四类：40层以上（高度在层以上（高度在100m以上，为超高层建筑）。以上，为超高层建筑）。前前 苏苏 联联住宅在住宅在10层及层及10层以上，其它建筑为层以上，其它建筑为7层及层及7层以上层以上美美 国国2225m，或，或7层以上层以上法法 国国住宅为住宅为8层及层及8层以上，或层以上，或31m英英 国国24.3m日日 本本11层，层，31m德德 国国22m（从室内地面起）（从室内地面起）比比 利利 时时25m（从室内地面起）（从室内地面起）我我 国国防火规范防火规范GBK45-82：10层或层或24m民用建筑

5、设计通则民用建筑设计通则JGJ37-87：同上面。：同上面。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JGJ3-2010：10层，或层，或28m住宅。住宅。高度等于和大于高度等于和大于100m的建筑为超高层建筑。的建筑为超高层建筑。LOGOPage 7高层建筑结构设计Design of Tall Building structures二、发展高层建筑的意义图1-1 世界人口变化图 节约用地 节省城市基础设施费用 改善城市市容 LOGOPage 8高层建筑结构设计Design of Tall Building structures金茂大厦Jinmao Building【竣工日期】：【竣

6、工日期】：19991999年年3 3月月1818日日【占地面积】：【占地面积】：2.32.3公顷公顷 【建筑面积】：【建筑面积】：2929万平方米万平方米 【建筑层数】：地上【建筑层数】：地上8888层层，地下地下3 3层层【建筑高度】：【建筑高度】：420.5420.5米米【结构形式】：钢筋混凝土结构【结构形式】：钢筋混凝土结构三、典型工程（已建成）LOGOPage 9高层建筑结构设计Design of Tall Building structures上海环球金融中心Shanghai World Financial Center【竣工日期】【竣工日期】：2008 2008年年8 8月月292

7、9日日【用地面积】【用地面积】：30,000 m 30,000 m2 2 【占地面积】【占地面积】：14,400 m 14,400 m2 2 【建筑面积】【建筑面积】：381,600 m 381,600 m2 2 【建筑层数】【建筑层数】：地上地上101101层层、地下地下3 3层层 【建筑高度】【建筑高度】：492492米米 【结构形式】【结构形式】：钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 （SRCSRC结构）、结构）、钢结构（钢结构（S S结构）结构）LOGOPage 10高层建筑结构设计Design of Tall Building structures台北101TAIPEI 101【竣工日期竣工

8、日期】：20032003年年1010月。月。【建筑层数】【建筑层数】：地上：地上101101层层、地下地下5 5层层 。【建筑高度】【建筑高度】：508508米米 。【结构形式】【结构形式】：钢筋混凝土结构：钢筋混凝土结构 新型的巨型结构新型的巨型结构LOGOPage 11高层建筑结构设计Design of Tall Building structures吉隆坡石油双塔The Petronas Twin Towers【开工时间开工时间】：1993年年12月月27日日【竣工时间竣工时间】：1996年年2月月13日日【占地面积占地面积】：40公顷公顷【建筑面积建筑面积】：28.95万平方米万平方米

9、【建筑高度建筑高度】：452米米【建筑层数建筑层数】：88层层LOGOPage 12高层建筑结构设计Design of Tall Building structures广州塔（小蛮腰）Canton Tower【竣工时间竣工时间】：2009年年9月月【占地面积占地面积】：17.546万平方米万平方米【建筑面积建筑面积】：11.4054万平方米万平方米【建筑高度建筑高度】：塔身主体：塔身主体454米米，天线桅杆天线桅杆156米，米，总高度总高度610米米。【建筑层数建筑层数】：108层，层，最细处在最细处在66层层【结构形式结构形式】：钢筋混凝土结构：钢筋混凝土结构LOGOPage 13高层建筑结

10、构设计Design of Tall Building structures迪拜塔Burj Dubai【开工时间开工时间】：2004年年9月月21日日【竣工时间竣工时间】：2010年年1月月4日日【建筑面积建筑面积】：344,000万平方米万平方米【建筑高度建筑高度】：总高度：总高度828米米。当前当前世界第一高楼世界第一高楼。【建筑层数建筑层数】：162层层【结构形式结构形式】：钢筋混凝土结构：钢筋混凝土结构LOGOPage 14高层建筑结构设计Design of Tall Building structures四、典型工程（未建成）上海中心大厦Shanghai Center Tower【开工

11、时间开工时间】：20082008年年1111月月2929日日【竣工时间竣工时间】：20152015年投入使用年投入使用【建筑高度建筑高度】：结构高度：结构高度580580米米 总高度总高度632632米米【建筑层数建筑层数】：127127层层【结构形式结构形式】：钢筋混凝土：钢筋混凝土核心筒核心筒 -外框架外框架结构结构LOGOPage 15高层建筑结构设计Design of Tall Building structures深圳证券交易所营运中心Shenzhen International Trade Center 深圳证券交易所营运中心营运中深圳证券交易所营运中心营运中心占地面积心占地面积3

12、.91万平方米，建筑总高度万平方米，建筑总高度245.8米，建设规模约米，建设规模约26.7万平方米，万平方米，其中地上部分约为其中地上部分约为18.3万平方米，地下万平方米，地下部分约为部分约为8.4万平方米。万平方米。深圳证券交易所营运中心营运中深圳证券交易所营运中心营运中心大楼外观为立柱形，大厦底座被抬心大楼外观为立柱形，大厦底座被抬升至升至30多米多米形成一个巨大的形成一个巨大的“漂浮平漂浮平台台”，平台的，平台的“腰部腰部”由一条鲜亮的由一条鲜亮的红色光带红色光带“缠绕缠绕”，整体造型犹如一，整体造型犹如一个漂亮的烛台。个漂亮的烛台。LOGOPage 16高层建筑结构设计Design

13、 of Tall Building structures深圳平安国际金融中心PingAn International Finance Center “平安国际金融中心平安国际金融中心”共共115层层，18层为裙房，用作商业，层为裙房，用作商业，8115层层是办公区。是办公区。带外伸臂的混合结构带外伸臂的混合结构。本。本工程于工程于2011年年11月月15日动工，工期日动工，工期45年，计划于年，计划于2016年年3月竣工。月竣工。设计高度为塔顶设计高度为塔顶646米米，屋面，屋面588米米，该中心将成为深圳市标志性建筑，该中心将成为深圳市标志性建筑物。物。LOGOPage 17高层建筑结构设计

14、Design of Tall Building structures九龍倉长沙国际金融中心Changsha International Finance Center “九龍倉九龍倉”位于长沙市五一商位于长沙市五一商圈和中央商务核心区。圈和中央商务核心区。最高塔楼设计高度最高塔楼设计高度510米米，建，建成后将成为成后将成为湖南第一高楼湖南第一高楼，长沙市，长沙市的新地标。项目计划于的新地标。项目计划于2016年全部年全部建成。建成。LOGOPage 18高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures第二章 结构体系及布置LOGOPage 19高层建筑结构设

15、计Design of Tall Building Structures2-1 引言 一、高层建筑结构的受力特点 当建筑物高度增加时，水平荷载（风荷载及地震作用）对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外，结构侧向位移增加更快。图2-1是结构内力（N，M）、位移（）与高度的关系，弯矩和位移都成指数曲线上升。内力或位移=f(H4)M=f(H2)N=f(H)H图2-1 结构内力、位移与高度的关系LOGOPage 20二、高层建筑结构设计的一般规定 高层建筑结构设计应注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的

16、整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列规定：应具有必要的承载力、刚度和变形能力；应避免因局部破坏而导致整个结构破坏；对可能的薄弱部位要采取加强措施；结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转；宜具有多道抗震防线。高层建筑结构设计Design of Tall Building StructuresLOGOPage 21三、高层建筑结构体系 多层和高层建筑抗侧力体系在不断的发展和改进，建筑高度也不断增高。现在，多层和高层建筑结构体系大约可分为四大类型：框架结构；剪力墙结构；框架剪力墙结构；筒体结构。各有不同的适用的高度和优缺点。高层建筑结构设计Design of Tall B

17、uilding StructuresLOGOPage 222-2 常用结构体系 框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系是多层及高层建筑中传统的、广为应用的抗侧力体系；在高度较大的高层建筑中，利用结构空间作用，又发展了：框架-筒体结构、框筒结构、筒中筒结构及多筒结构等多种抗侧力很好的结构体系。高层建筑结构设计Design of Tall Building StructuresLOGOPage 23一、框架结构 梁、柱、板构成 当采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同承受水平荷载时，称其为框架结构体系。1、结构特点：建筑平面布置灵活；可形成大空间；施工简便，较经济；抗侧刚度小，侧移大；对支

18、座不均匀沉降敏感；宜用于15层以下，最大 适用高度70m。图2-2 框架结构示例高层建筑结构设计Design of Tall Building StructuresLOGOPage 24 2、类别:整体式框架整体现浇；装配式框架构件预制；装配整体式框架部分现浇、部分预制（采用叠合梁）。3、承重分类：横向框架承重；纵向框架承重；纵横向框架承重。高层建筑结构设计Design of Tall Building StructuresLOGOPage 25二、剪力墙结构剪力墙、梁、板构成 利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构，称为剪力墙结构体系。结构特点：抗侧刚度大；整体性、抗震性好；平面布置不

19、灵活。最大适用高度150-180m。高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures图2-3 剪力墙结构示例LOGOPage 26高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures三、框架-剪力墙结构 结构特点：剪力墙承受大部分水平荷载，框架主要承受竖向荷载。一般用于140-170m。图2-4 框架-剪力墙结构示例LOGOPage 27高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures四、筒体结构1、框架-核心筒结构 结构特点：类似框架-剪力墙结构。最大适用高度160-220m。图2-5 框

20、架-核心筒结构示例LOGOPage 28高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2、筒中筒结构 结构特点：刚度大、空间整体性好。最大适用高度200-300m。图2-6 筒中筒结构示例LOGOPage 29高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3、多筒体结构图2-7 多筒体结构示例 当建筑物高度大，受到的水平荷载较大，筒中筒结构的强度和刚度不能满足要求时，可以采用多重筒结构。即：在建筑平面内也布置多个筒体，形成如图2-7所示的多筒体结构。LOGOPage 30高层建筑结构设计Design of Tall B

21、uilding Structures五、其他结构 结构特点：分两级结构，第二级为一般框架，只承受竖向荷载，并将其传递给第一级。第一级结构承受全部水平荷载和竖向荷载。适用于超高层建筑。图2-8 新的竖向承重结构体系 巨型框架结构、巨型桁架结构、悬挂结构等。LOGOPage 31高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-3 结构布置 1、柱网、层高按300mm进级，一般3m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m等。2、主体结构不应采用铰接。3、抗震不宜采用单跨框架。4、填充墙宜用轻质墙，抗震设计如采用砌体填充墙应符合如下要求:（1）上、下层刚度不宜变

22、化过大;（2）减小抗侧移刚度偏心；（3）避免形成短柱。5、抗震不应采用砌体墙与框架梁混合承重。6、抗震框架结构少量剪力墙位置产生较大刚度偏心时，宜将剪力墙减 薄，开竖缝等措施减小剪力墙的作用。一、框架结构LOGOPage 32高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures1、非抗震时宜双向布置剪力墙，抗震时避免单向布置剪力墙，抗侧移 刚度不宜过大。2、不应采用全短肢剪力墙（h/b8）结构，其中，h为剪力墙墙肢截面高 度，b为剪力墙墙肢截面厚度。3、剪力墙门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。4、H/B应大于2，防止地震力太大和受剪破坏，其中，

23、H为剪力墙高 度，B为剪力墙宽度。二、剪力墙结构LOGOPage 33高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures1、剪力墙布置力求对称、均匀。2、各层刚度中心位置力求一致。3、剪力墙尽可能离开房屋重心，提高抗扭能力。4、沿高度刚度不宜发生突变，避免产生局部摆动。5、尽可能增加剪力墙承担的竖向荷载，从而可以减少钢筋的用量。6、每道剪力墙承担的水平剪力不宜超过总水平剪力的40%。三、框架剪力墙结构LOGOPage 34高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-4 变形缝的设置 1、伸缩缝 减小温度变化和混凝土收

24、缩对结构的影响而设置的缝，缝宽 t5cm。表2-1 伸缩缝最大间距结构体系结构体系施工方法施工方法最大间距（最大间距（m）框架结构框架结构现浇现浇55剪力墙结构剪力墙结构现浇现浇45 采用后浇带可适当放宽伸缩缝间距：后浇带每3040m一道，带宽8001000mm；钢筋采用搭接，宜在2个月后浇筑。LOGOPage 35高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3、防震缝 避免地震附加力对结构的影响而设置的缝，缝宽按规范要求设置。防震缝最小缝宽应符合下列规定：（1）框架房屋，高度不超过15m 的部分，可取70mm；高度超过15m的部分，6度、7度、8度、9

25、度相应每增加5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm。（2）框架-剪力墙结构房屋可按第一项规定的70%采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定的50%采用，但二者均不宜小于70mm。2、沉降缝 避免不均匀沉降对结构的影响而设置的缝，缝宽t5cm。沉降缝不但上部结构要断开，基础也要断开。LOGOPage 36高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-5 结构高宽比控制 结构高宽比应控制在相应的范围内，保证抗侧移刚度和抗倾覆能力。表2-2 A级高度钢筋混凝土高层建筑适用的最大高宽比结构体系结构体系非抗震设非抗震设计计 抗震设防烈度抗震设防烈度6度、度、7度度8

26、度度9度度框架、板柱框架、板柱-剪力墙剪力墙5432框架框架-剪力墙剪力墙5543剪力墙剪力墙6654筒中筒、框架筒中筒、框架-核心筒核心筒6654LOGOPage 37高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-6 结构平面和竖向布置原则 二、竖向布置 体型规则、均匀、避免过大的外挑和内收；侧移刚度下大上小，逐渐均匀变化。一、平面布置 结构平面应尽量设计成规则、对称而简单的平面形状，尽量减少因形状不规则产生结构扭转的可能性。LOGOPage 38高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-7 楼盖结构 1

27、、房屋高度超过50m时宜采用现浇楼盖；2、高度不超过50m时，8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖，6、7度抗震设计的框架或剪力墙结构可采用装配式楼盖。3、楼盖结构型式：普通肋形楼盖、无梁楼盖、组合式楼盖等。LOGOPage 39高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures2-8 高层建筑的地基基础设计 高层建筑地基基础的设计应该因地制宜，主要取决于具体工程及所在地的工程地质状况和施工条件。一、具有共性的三个必须遵循的设计原则：1、适宜的地基（桩基）刚度，保证高层建筑的稳定和嵌固；2、地基（桩基）的承载力控制，避免高层建筑在重力荷载、水平荷载

28、等作用下发生地基破坏（主要是剪切破坏）。3、重力荷载合力中心与基础（桩基）平面形心的重合，保证高层建筑的稳定和抗倾覆。LOGOPage 40高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures二、基础型式及选择1、柱下独立基础 适用：层数不多、土质较好的框架结构。2、交叉梁基础 双向为条形基础 适用：层数不多、层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架剪 力墙结构。图2-9 交叉梁基础LOGOPage 41高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3、片筏基础 适用：层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。图2-10 带墩基

29、的片筏基础图2-11 梁板式片筏基础LOGOPage 42高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures4、箱形基础 适用：层数较多、土质较弱的高层建筑。图2-12 箱形梁基础剖面图(a)(b)(c)图2-14箱形基础横剖面LOGOPage 43高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures5、桩基础 适用：地基持力层较深时采用。图2-13 桩基础桩承台桩图2-15桩基础图2-16桩筏基础桩图2-17桩箱基础桩图2-14 桩筏基础图2-15 桩箱基础6、复合基础 适用：层数较多或土质较弱时采用。LOGOPage 44高

30、层建筑结构设计Design of Tall Building Structures第三章 高层建筑的荷载及设计要求LOGOPage 45高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures高层建筑结构主要承受竖向荷载和水平荷载。1）竖向荷载2）水平荷载恒荷载活荷载风荷载地震作用与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构：1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；2）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素；3）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。LOGOPage 46高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3-1 竖向荷载

31、二、楼面活荷载 见表3-1一、恒载 为结构自重，装饰层重等。结构自重=构件设计尺寸材料单位体积自重LOGOPage 47高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures表3-1 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数 项次项次类类 别别标准值标准值(kN/m2)组合值组合值系数系数 (c)频遇值频遇值系数系数 (f)准永久值准永久值系数系数 (q)1（1）住宅、宿舍、旅馆、办公室、医院）住宅、宿舍、旅馆、办公室、医院 病房、托儿院、幼儿园病房、托儿院、幼儿园（2）教室、实验室、阅览室、会议室、）教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室医

32、院门诊室2.00.70.50.60.40.52食堂、餐厅、一般资料档案室食堂、餐厅、一般资料档案室2.50.70.60.53（1）礼堂、剧场、影院、有固定座位的）礼堂、剧场、影院、有固定座位的 看台看台（2）公共洗衣房）公共洗衣房3.03.00.70.70.50.60.30.54（1）商店、展览厅、车站、港口、机场）商店、展览厅、车站、港口、机场 大厅及其旅客等候室大厅及其旅客等候室（2）无固定座位的看台）无固定座位的看台3.53.50.70.70.60.50.50.3LOGOPage 48高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures 项次项次类类 别别

33、标准值标准值(kN/m2)组合值组合值系数系数(c)频遇值频遇值系数系数(f)准永久值准永久值系数系数(q)5（1）健身房、演出舞台）健身房、演出舞台（2）舞厅）舞厅4.04.00.70.70.60.60.50.36（1）书库、档案库、贮藏室）书库、档案库、贮藏室（2）密集柜书库）密集柜书库5.012.00.90.90.87 通风机房、电梯机房通风机房、电梯机房7.00.90.90.88 汽车通道及停车库：汽车通道及停车库：（1）单向板楼盖（板跨不小于）单向板楼盖（板跨不小于2m）客车客车 消防车消防车（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于不小于6m x 6

34、m)客车客车 消防车消防车4.035.02.520.00.70.70.70.70.70.70.70.70.60.60.60.6LOGOPage 49高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures 项次项次类类 别别标准值标准值(kN/m2)组合值组合值系数系数 (c)频遇值频遇值系数系数 (f)准永久值准永久值系数系数 (q)9 厨房（厨房（1）一般的）一般的 （2）餐厅的）餐厅的2.04.00.70.70.60.70.50.710 浴室、厕所、舆洗室：浴室、厕所、舆洗室：（1）第一项中的民用建筑）第一项中的民用建筑 （2）其他民用建筑）其他民用建筑2.0

35、2.50.70.70.50.60.40.511 走廊、门厅、楼梯：走廊、门厅、楼梯：（1）宿舍、旅馆、医院病房、托）宿舍、旅馆、医院病房、托 儿所、儿所、幼儿园、住宅幼儿园、住宅（2）办公楼、教室、餐厅，医院门诊部）办公楼、教室、餐厅，医院门诊部（3）消防疏散楼梯，其他民用建筑）消防疏散楼梯，其他民用建筑2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.312 阳台：阳台：（1）一般情况：）一般情况：（2）当人群有可能密集时）当人群有可能密集时2.53.50.70.60.5LOGOPage 50高层建筑结构设计Design of Tall Building Structur

36、es四、雪荷载式中：Sk雪荷载标准值；r屋面积雪分布系数；S0基本雪压。三、屋面均布活荷载上人的平屋顶 2.0 kN/m2不上人的平屋顶 0.5 kN/m2直升机的等效均布荷载为 5 kN/m2020.45kN/m(n50S 年）。长沙：2,48ah m am hakr0SS图3-1 屋面积雪分布系数（3-1）LOGOPage 51高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3-2 风荷载 式中：高度z处建筑物表面单位面积上的风载标准值；风载体形系数；风压高度变化系数；基本风压值；风振系数。kwzzs0wkzzs0ww （3-2）LOGOPage 52高

37、层建筑结构设计Design of Tall Building Structures一、基本风压值020.35kN/m(n50年）长沙：020.45kN/m(n100年）0w 一般高层建筑最大风压重现期为50年；特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，按100年重现期的风压值采用。当没有100年一遇的风压资料时，也可近似将50年一遇的基本风压值乘以增大系数1.1采用。对风荷载比较敏感的建筑（H60m）,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。LOGOPage 53高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures二、风压高度变化系数z 风压高度系数为某类地表上空高

38、度处的风压与基本风压的比值，该系数取决于地面粗糙程度指数。地面粗糙度类别地面特征A近海海面、海岛、海岸、沙滩B乡村田野丘陵、房屋比较稀疏的中小城市和大城市郊区C房屋密集的城市市区D房屋较高密集的大城市市区表3-2 地面粗糙度分类LOGOPage 54高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures表3-3 风压高度变化系数z离地面或海离地面或海平面高度平面高度(m)地面粗糙度类别地面粗糙度类别ABCD5101520304050607080901001.091.281.421.521.671.791.891.972.052.122.182.231.001.00

39、1.131.231.391.521.621.711.791.871.932.000.650.650.650.740.881.001.101.201.281.361.431.500.510.510.510.510.510.600.690.770.840.910.981.04LOGOPage 55高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures续表3-3离地面或海离地面或海平面高度平面高度(m)地面粗糙度类别地面粗糙度类别ABCD1502002503003504004505005002.462.642.782.912.912.912.912.912.912.25

40、2.462.632.772.912.912.912.912.911.792.032.242.432.602.762.912.912.911.331.581.812.022.222.402.582.742.91LOGOPage 56高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures三、风荷载体型系数s 风荷载体型系数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。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

41、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。建筑结构荷载规范（GB50009-2012）表8.3.1列出39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。LOGOPage 57高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures 例：矩形截面sLOGOPage 58高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures四、风振系数z2z10z121gI BR 式中：g 峰值因子，可取2.5；I1010m高度名义湍流，对应A、B、C和D类地面粗糙度，可

42、分别取0.12、0.14、0.23和0.39；R 脉动风荷载的共振分量因子；Bz 脉动风荷载的背景分量因子。LOGOPage 59高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures注意：房屋高度大于200m时，宜采用风洞实验来确定建筑物的风荷载；房屋高度大于150m，有下列情况之一时，宜采用风洞实验来确定建筑物的风荷载：平面形状不规则，立面形状复杂；立面开洞或连体建筑；周围地形和环境较复杂。五、风洞试验LOGOPage 60高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures3-3 地震作用 地震作用由于地面运动引起房屋的结构反

43、应称为地震。我国是一个多地震的国家，地震灾害的面积占国土面积的一半以上。660个城市中，位于地震区的占74.5%；118 个百万以上的大城市中，有85.7%位于地震区，2/3的基本烈度为度及度以上。LOGOPage 61高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures一、建筑抗震设防分类和设防标准分分 类类建建 筑筑 类类 型型设设 防防 标标 准准甲类甲类重大建筑、产生次生灾害建筑重大建筑、产生次生灾害建筑高于本地区设防烈度高于本地区设防烈度乙类乙类不能中断或需尽快恢复建筑不能中断或需尽快恢复建筑计算按本地区设防烈度构造高一度计算按本地区设防烈度构造高一度

44、丙类丙类一般建筑一般建筑计算和构造均按本地区设防烈度计算和构造均按本地区设防烈度丁类丁类次要建筑次要建筑计算按本地区设防烈度构造适当降低计算按本地区设防烈度构造适当降低表3-4LOGOPage 62高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures二、三水准设防目标和两阶段设计方法目标地震三个设防标准及要求结构状态50年超越概率与基本烈度的关系设计阶段6度7度8度9度多遇地震（小震）众值烈度（不坏或可不修）63%低一度半0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32第一阶段：承载力验算。取第一水准参数按弹性方法计算内力与变形并配筋偶遇地震（中震）基本

45、烈度（可修）10%基本烈度0.230.450.90罕遇地震（大震）大震烈度（不倒）2%3%高一度0.50(0.72)0.90(1.20)1.40第二阶段：变形验算注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g0.15g和和0.30g0.30g的地区的地区表3-5LOGOPage 63高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures图3-2 框架结构破坏程度与 房间侧移的对应关系图3-3 三个水准烈度的频率 和对应关系EFf/hI1.55度度 1度度150120015500不不倒倒可可修修不不坏坏众值众值烈度烈度

46、基本基本烈度烈度大震大震烈度烈度0LOGOPage 64高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures三、设计地震分组分组的目的：体现震级于与震中距的影响。分组：分第一组、第二组和第三组三个组。湖南省县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组。LOGOPage 65高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures四、特征周期值 （s）Tg设计地震分组设计地震分组场场 地地 类类 别别IIIIIIIV第一组第一组第二组第二组第三组第三组0.250.300.350.350.400.450.450.550.650.650.

47、750.90表3-6LOGOPage 66高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures五、基本地震加速度抗震设防烈度抗震设防烈度6789基本地震加速度值基本地震加速度值0.05g 0.10g（0.15g）0.20g（0.30g）0.40g表3-7湖南省：常德市抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g；岳阳、岳阳县、汨罗、湘阴、临澧、澧县、津市、桃源、安乡、汉寿抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g;长沙、益阳、张家界等抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g.LOGOPage 67高层建筑结构设计Design of Tal

48、l Building Structures六、设计反映谱曲线mk单质点体系运动方程为：0mckmxxxx 式中:m，c，k 质量、阻尼系数和刚度系数；,质点的位移、速度、加速度；地面运动加速度。x xx 0 x 图3-4（3-3-1）LOGOPage 68高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures如地面运动 已知，便可求出质点的位移、速度、加速度反应，反应的最大值分别为 ，。有了质点最大加速度反应 后，由牛顿定律可得最大惯性力为：asdsvsas0max0maxgaaxsFmsmgk GGx 式中：m，G 单质点体系的质量及重量；g，k 重力加速度及地

49、震系数；为动力系数；地震影响系数(t)x（3-3-2）LOGOPage 69高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures0.050.90.5510.02(0.05)/820.0510.06 1.7 注：小于0时，取0；小于0.55时，取0.55。12（3-3-3）（3-3-4）（3-3-5）)(sT01.0gTgT50.6max2max45.0max2)(TTgmax12)5(2.0gTT 图3-5 地震影响系数曲线LOGOPage 70高层建筑结构设计Design of Tall Building Structures七、等效地震荷载计算方法1、水平地

50、震作用计算（1）底部剪力法：当结构高度小于40m，沿高度方向质量及刚度分布比较的均匀，并以剪切变形为主的高层建筑，可采用底部剪力法计算等效地震荷载。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值按下列公式计算：LOGOPage 71高层建筑结构设计Design of Tall Building StructuresE k1eqFGiiiE knjjj=1(1)nG HFFG HnnE kFFnnFF iFEkFnGiGjGiHjH式中：相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；结构等效总重力荷载，对单质点体系应取总重力荷载代表值的85%；顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝