高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震輔導材料一

1、1《高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震》輔導材料一輔導材料一荷載與作用（一）荷載與作用（一）學習目標1.了解了解豎向荷向荷載、水平荷、水平荷載對載對高層建筑的影響；建筑的影響；2.了解地震波的了解地震波的傳播及播及類型、地震震型、地震震級、基本烈度和、基本烈度和設防烈度；防烈度；3.掌握地震作用的確定方法掌握地震作用的確定方法反應譜應譜法；法；4.掌握掌握單自由度自由度彈性體系地震反性體系地震反應分析方法。分析方法。學習重點1.豎向荷

2、向荷載、水平荷、水平荷載和地震作用；和地震作用；2.地震的地震的傳播及播及類型，地震震型，地震震級，基本烈度和，基本烈度和設防烈度；防烈度；3.反應譜應譜法；法；4.單自由度自由度彈性體系地震反性體系地震反應分析。分析。一、荷載作用于高層房屋的荷載有兩種：豎向荷載與水平荷載，豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重和樓（屋）蓋上的均布荷載，水平荷載包括風荷載和地震作用。在多層房屋中，往往以豎向荷載為主，但也要考慮水平荷載的影響，特別是地震作用的影響。隨著房

3、屋高度的增加，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力越來越大，會直接影響結(jié)構(gòu)設計的合理性、經(jīng)濟性，成為控制荷載。因此在非地震區(qū)，風荷載和豎向荷載的組合將起控制作用，而在地震區(qū)，則往往是地震作用與豎向荷載組合起控制作用。1豎向荷載豎向荷載中的結(jié)構(gòu)自重和樓面均布活荷載均應按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009）（以下簡稱《荷載規(guī)范》）確定。樓面均布活荷載是按“樓板內(nèi)彎矩等效”的原則，將實際荷載換算為等效均布荷載。對于作用在樓面上的活荷載，并不是所給的等效均布

4、荷載同時布滿在所有樓面上。因此在設計梁、墻、柱和基礎時，應考慮實際荷載沿樓面分布的變異性。在確定梁、墻、柱和基礎的荷載標準值時，還應按現(xiàn)行《荷載規(guī)范》對樓面活荷載標準值乘以折減系數(shù)。2風荷載風受到地面上各種建筑物的阻礙和影響，風速會改變，并在建筑物表面上形成壓力或吸力，這種風力的作用稱為風荷載。風力在整個建筑物表面的分布情況隨房屋尺寸的大小、體積和表面情況的不同而異，并隨風速、風向和氣流的不斷變化而不停地改變著。風荷載實質(zhì)上是一種隨時間

5、變化的動力荷載，它使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力反應。在實際工程設計中，通常將風荷載看成等效靜力荷載，但在高度較大的建筑中要考慮動力效應影響。（1）基本風壓值0w基本風壓值系以當?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計所得的重現(xiàn)期為50年一遇10min平均0w最大風速（ms）為標準，按=1600確定的風壓值。它應根據(jù)現(xiàn)行《荷載規(guī)范》中“全國基本風0v0w20v壓分布圖”采用，但不得小于0.3kN㎡。對一般的高層建筑，按《荷載規(guī)范》中所給的采用；對于特別

6、重要或?qū)︼L荷載比較敏感的高層建0w筑，應考慮100年重現(xiàn)期的風壓值。當沒有100年一遇的風壓資料時，也可近似將50年一遇的基本風壓值乘以1.1后采用。（2）風載體型系數(shù)s?3（3）抗震設防標準抗震設防是指對建筑物進行抗震設計，包括地震作用、抗震承載力計算和采取抗震措施，已達到抗震的效果?？拐鹪O防標準的依據(jù)是設防烈度?！犊拐鹨?guī)范》附錄A給出了我國主要城鎮(zhèn)抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組。在一般情況下可采用基本烈度。各類建筑抗

7、震設計，應符合《抗震規(guī)范》的要求。（4）抗震設防目標抗震設計總思路是：在建筑物使用壽命期間，對不同頻度和強度的地震，建筑物應具有不同的抵抗力。即對一般較小的地震，由于其發(fā)生的可能性較大，因此要求防止結(jié)構(gòu)破壞，這在技術(shù)上、經(jīng)濟上是可以做到的；強烈地震發(fā)生的可能性較小，而且如果遭遇到強烈地震，要求做到結(jié)構(gòu)不損壞，在經(jīng)濟上不合理，因此允許結(jié)構(gòu)破壞，但在任何情況下，不應導致建筑物倒塌?！犊拐鹨?guī)范》結(jié)合我國目前的經(jīng)濟能力，提出了“三水準”的抗震設

8、防目標：第一水準：當遭受到多遇的低于本地區(qū)設防烈度的地震（簡稱“小震”）影響時，建筑一般應不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。第二水準：當遭受到本地區(qū)設防烈度影響時，建筑可能有一定的損壞，經(jīng)一般修理或不修理仍能繼續(xù)使用。第三水準：當遭受到高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震（簡稱“大震”）時，建筑不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設計時，原則上應滿足三水準抗震設防目標的要求，在具體做法上，為簡化計算，《抗震規(guī)范》采用二階段設計法，

9、即：第一階段設計：按小震作用效應和其他荷載效應的一定組合驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力以及構(gòu)件的彈性變形，以滿足第一水準抗震設防目標的要求。第二階段設計：在大震作用下驗算結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）的彈塑性變形，以滿足第三水準的抗震設防目標的要求?！犊拐鹨?guī)范》以一定的抗震構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)滿足第二水準抗震設防目標的要求。上述“三水準，二階段”的抗震設防目標可概括為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。三、單質(zhì)點彈性體系的地震反應地震所釋放出來的能量，以地震波的

10、形式向四周擴散，地震波到達地面后引起地面運動，使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產(chǎn)生強迫振動。在振動過程中，作用在結(jié)構(gòu)上的慣性力就是地震作用。因此，地震作用可以理解為一種能反映地震影響的等效作用。建筑物在地震作用和一般荷載共同作用下，如果結(jié)構(gòu)的內(nèi)力或變形超過容許數(shù)值時，那么建筑物就遭到破壞，乃至倒塌。因此，在結(jié)構(gòu)抗震計算中，確定地震作用是個十分重要的問題。地震作用與一般靜載荷不同，它不僅取決于地震烈度大小，而且與建筑物的動力特性

11、（結(jié)構(gòu)的自振周期、阻尼）有密切關系。因此，確定地震作用比確定一般靜荷載要復雜得多。目前，我國和其他許多國家的抗震設計規(guī)范都采用反應譜理論來確定地震作用。這種計算理論是根據(jù)地震時地面運動的實測紀錄，通過計算分析所繪制的加速度（在計算中通常采用加速度相對值）反應譜曲線為依據(jù)的。所謂加速度反應譜曲線，就是單質(zhì)點彈性體系在一定地震作用下，最大反應加速度與體系自振周期的函數(shù)曲線。如果已知體系的自振周期，那么利用加速度反應譜曲線或相應公式就可以很方