高层建筑结构设计电子教案第3章

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1、第3讲第7周，第3、4次课年月日章、节名称第三章荷载作用与结构设计原则第一节恒荷载及楼面活荷载的计算第二节风荷载的计算第三节地震作用的计算第四节荷载效应组合第五节结构简化计算原则第六节抗震设计的一般原则教学目的与教学要求理解高层建筑结构体系及布置的基本概念，在水平荷载与结构计算简化原则中熟练掌握总风荷载和局部风载的计算，以及用反应谱方法计算等效地震作用的方法，理解地震作用两阶段设计的内容、方法及目的以及常遇地震、罕遇地震和设防烈度的关系，掌握结构自振周期计算的实用方法，理解结构计算的平面结构假定。教学重、难点风荷载的计算地震作用的计算教学方法利用

2、多媒体教学手段，结合规范、图片和例题进行分析教学教学内容第三章荷载作用与结构设计原则第一节风荷载定义：空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物所受的风荷载（风压）。是不规则动荷载，设计时看作为静荷载。风荷载的大小与下列因素有关：（1）近地风的性质、风速、风向（2）建筑物所在地的地藐及周围环境（3）自振周期、高度、体型、平面尺寸、表面状况计算公式：式中：为风荷载标准值（）；（与建筑表面垂直，正为压力，负为吸力）βz为z高度处的风振系数；μs为风荷载体型系数；μz为风压高度变化系数；为基本风压。1基本风压－计算公式：规定：－

3、离地10m，50年一遇，10min平均最大风速；荷载规范给出的值适用于普通多高层建筑；特别重要的或较敏感的高层建筑可乘1.1荆州武汉北京厦门乌鲁木齐2风压高度变化系数－与离地高度和地面粗糙程度有关地面粗糙程度－我国规范修订稿将地貌分成A，B，C，D四类A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C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。3风载体型系数－风压分布图分布规律一般多高层建筑结构风载体型系数可按附录1取值4风振系数－波动风压对平均风压有放大作用计算公式：3.2

4、.2总风荷载和局部风荷载总风荷载：建筑各个表面的风压与该面垂直总风荷载作用为建筑各表面风压沿风向投影—表面法线与风向夹角局部风荷载角隅部分悬挑构件第二节地震作用的计算地震作用地震时，由于地震波的作用产生地面运动，并通过房屋基础影响上部结构，使结构强迫振动（水平、竖向，以水平为主），这就是地震作用。抗震设计目标：小震不坏，中震可修，大震不倒小震（低于本地区设防烈度的多遇地震）作用下，结构应维持在弹性状态，保证正常使用而不损坏；中等地震（本地区规定的设防烈度的地震）作用下，结构可以局部进入塑性状态，但结构不允许破坏，震后经修复可以重新使用；强烈地震（

5、高于本地区设防烈度的预估罕遇地震）作用下，应保证结构不能倒塌。1高层建筑结构按照重要性分类甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑（如核电站、三峡大坝）；计算烈度高于本地区抗震设防烈度要求，设防措施提高一度。乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑（供水、供电、通讯、交通、医疗等）；同度计算，高一度设防。丙类建筑物：除上述以外的一般高层建筑；同度计算，同度设防。2按下列原则考虑地震作用：1）一般情况下，计算两个主轴方向的地震作用，并分别由该方向抗侧力构件承担。2）质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震

6、作用下的扭转影响，其他情况应计算单向地震作用下的扭转影响。3）有斜交抗侧力构件（角度大于15度）时应分别计算各抗侧力构件方向的地震作用。4）8度和9度的大跨度和长悬臂结构以及9度时的高层建筑应考虑竖向地震作用。第三节等效水平地震荷载计算方法反应谱底部剪力法反应谱振型分解法时程分析法设计反应谱－地震影响系数根据大量地震波加速度反应曲线，经过统计、平均、平滑处理，得到地震影响系数，作为设计反应谱。为场地的特征周期，按下表查用；为截面抗震验算的水平地震影响系数最大值，按下表查用；自振周期的简化计算方法：1）假想顶点位移法（半经验半理论）：—以楼层重力荷

7、载代表值Gi为楼层水平力，按照弹性刚度计算的顶点位移，单位为(m)顶点位移层间位移—周期折减系数（考虑砌体填充墙对结构刚度的贡献，计算周期变短，地震作用增大。）框架结构：框架－剪力墙：剪力墙结构：2）经验公式法（手算粗估）框架结构：T1=(0.08~0.1)n框架－剪力墙结构：T1=(0.06~0.08)n剪力墙结构：T1=(0.04~0.06)nn—楼层数1、底部剪力法适用范围：高度不超过40m，质量和刚度沿高度方向分布比较均匀，并以剪切变形为主（第一振型为主）的高层建筑。计算图形：采用底部剪力法计算水平地震作用时，各楼层个仅考虑一个自由度，即

8、只考虑第一振型。底部剪力法－计算方法结构总水平地震作用的标准值顶部附加水平地震作用的标准值各楼层地震作用的标准值－相应于结构基本自振周期