《高层建筑结构与抗震》辅导材料一荷载与作用一.pdf

《高层建筑结构与抗震》辅导材料一 荷载与作用 （一） 学习目标 1. 了解竖向荷载、水平荷载对高层建筑的影响； 2. 了解地震波的传播及类型、地震震级、基本烈度和设防烈度； 3. 掌握地震作用的确定方法-反应谱法； 4. 掌握单自由度弹性体系地震反应分析方法。 学习重点 1. 竖向荷载、水平荷载和地震作用； 2. 地震的传播及类型，地震震级，基本烈度和设防烈度； 3. 反应谱法； 4. 单自由度弹性体系地震反应分析。 一、荷载 作用于高层房屋的荷载有两种：竖向荷载与水平荷载，竖向荷载包括结构自重和楼 （屋）盖上的均布 荷载，水平荷载包括风荷载和地震作用。 在多层房屋中，往往以竖向荷载为主，但也要考虑水平荷载的影响，特别是地震作用的影响。随着房 屋高度的增加，水平荷载产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。 因此在非地震区，风荷载和竖向荷载的组合将起控制作用，而在地震区，则往往是地震作用与竖向荷载组 合起控制作用。 1．竖向荷载 竖向荷载中的结构自重和楼面均布活荷载均应按照 《建筑结构荷载规范》（GB50009）（以下简称 《荷 载规范》）确定。楼面均布活荷载是按 “楼板内弯矩等效”的原则，将实际荷载换算为等效均布荷载。对 于作用在楼面上的活荷载，并不是所给的等效均布荷载同时布满在所有楼面上。因此在设计梁、墙、柱和 基础时，应考虑实际荷载沿楼面分布的变异性。在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按现行 《荷 载规范》对楼面活荷载标准值乘以折减系数。 2．风荷载 风受到地面上各种建筑物的阻碍和影响，风速会改变，并在建筑物表面上形成压力或吸力，这种风力 的作用称为风荷载。 风力在整个建筑物表面的分布情况随房屋尺寸的大小、体积和表面情况的不同而异，并随风速、风向 和气流的不断变化而不停地改变着。风荷载实质上是一种随时间变化的动力荷载，它使建筑结构产生动力 反应。在实际工程设计中，通常将风荷载看成等效静力荷载，但在高度较大的建筑中要考虑动力效应影响。 （1） 基本风压值w0 基本风压值w0 系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的重现期为50年一遇10min平均最 大风速v （m/s）为标准，按w v2 /1600 确定的风压值。它应根据现行 《荷载规范》中 “全国基本风压 0 0 0 分布图”采用，但不得小于0.3kN/㎡。 对一般的高层建筑，按 《荷载规范》中所给的w0 采用；对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建 筑，应考虑 100年重现期的风压值。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1.1后采用。 （2） 风载体型系数 s 1 风载体型系数是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压 s 力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。当风流经建筑物时， 对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。 （3） 风压高度变化系数 z 风压高度变化系数，应根据地面粗糙度类别按 《荷载规范》确定。 z （4） 风振系数 z 风对建筑结构的作用是不规则的，通常把风作用的平均值看成稳定风压 （即平均风压），实际风压是 在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。 对于高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，使振幅加大，在设计中必须 考虑。目前采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。 z 二、地震与抗震设防 1．地震波、震级和烈度 （1） 地震波 当震源岩层发生断裂、错