高層建筑結構設計史慶軒高層建筑結構設計1、學習本門課程的重要性1)一門主要專業課之一；2〕與先修課程密切聯系；3〕與畢業設計和畢業后從事專業工作密切相關；4〕培養實踐能力和創新精神。2、本門課程的主要內容1〕緒論；2〕結構體系和結構布置；3〕荷載和設計方法；4〕剪力墻結構分析與設計；5〕框-剪結構分析與設計；6〕筒體結構分析與設計;7)計算機分析方法和程序。3、學習本門課程中可能出現的幾個矛盾？1〕課時少與課程內容較多〔抓住內容主線、重點突出〕2〕推導多、公式多〔掌握思路、理解推導原理〕4、教學方法和手段1〕傳統教學與多媒體教學相結合；主要內容：

主要內容1.1概述1.2高層建筑結構的設計特點1.3高層建筑結構的類型1.4高層建筑的開展概況1.1概述問題：高層建筑的定義？通常以建筑的高度和層數兩個指標來判定，但世界范圍內目前還沒有一個統一的劃分標準。1〕國外：〔1〕美國規定：高度為22~25m以上或7層以上建筑為高層建筑；〔2〕英國規定：高度為24.3m以上的建筑為高層建筑；〔3〕日本規定：8層以上或高度超過31m的建筑為高層建筑。2〕我國：〔1〕?高層民用建筑設計標準?GB50045-95和?高層民用建筑設計防火標準?GBJ50045-2002和規定：≥10層的居住建筑〔包括首層設置商業效勞網點的住宅〕或≥24m的公共建筑。〔2〕?高層建筑混凝土結構技術規程?〔JGJ3-2002〕規定：≥10層或≥28m；〔本課程內容的依據〕1.1概述1.1概述3〕國際上1972年國際高層建筑會議將高層建筑分為4類：第一類為9～16層〔最高50米〕第二類為17～25層〔最高75米)第三類為26～40層〔最高100米〕第四類為40層以上(高于100米〕注：高層建筑的高度般是指從室外地面至檐口或主要屋面的距離，不包括局部突出屋面的樓電梯間、水箱間、構架等高度。4〕超高層建筑最初來源于日本，1995年出現英文詞條Super-tallbuilding；沒有明確的分界線和規定，一般泛指某個國家和地區內較高的高層建筑；通常將高度超過100m或層數在30層以上的高層建筑稱為超高層建筑。本節小結：1〕多少層數或多少高度以上的建筑為高層建筑，全世界至今沒有一個統一的劃分標準，不同的國家、不同的年代，其規定也不一樣2〕高層建筑的規定與一個國家當時的經濟條件、建筑技術、電梯設備、消防裝置等許多因素有關。3〕超高層建筑也沒有統一劃分標準，一般一般泛指某個國家和地區內較高的高層建筑。1.1概述1.2高層建筑結構的設計特點問題：與多層建筑相比有哪些的設計特點？1、水平荷載成為設計的決定性因素1〕豎向荷載產生軸向壓力與結構高度的一次方成正比；2〕水平荷載產生的傾覆力矩以及軸力與高度的二次方成正比。1.2高層建筑結構的設計特點1.2高層建筑結構的設計特點2、側移成為設計的控制指標1〕結構頂點的側移ut與結構高度H的四次方成正比；2〕結構的側移與結構的使用功能和平安有著密切的關系；過大側移會使人產生不平安感；使填充墻和主體結構出現裂縫或損壞，影響正常使用；因P-△效應而使結構產生的附加內力，甚至破壞。3〕必須選擇可靠的抗側力結構體系，使結構不僅具有較大的承載力，而且還應具有較大的側向剛度。1.2高層建筑結構的設計特點3、軸向變形的影響在設計中不容無視1〕豎向荷載產生的結構軸向變形對其內力及變形的影響;2)對預制構件的下料長度和樓面標高會產生較大的影響；Houston75層的某商業大廈，采用剪力墻和鋼柱混合體系，由于鋼柱負荷面積大，其底層鋼柱壓縮變形比墻多260mm。1.2高層建筑結構的設計特點3〕水平荷載產生的結構軸向變形對其內力及側移的影響水平荷載作用下，使豎向結構體系一側構件產生軸向壓縮，另一側構件產生軸向拉伸，從而產生整體水平側移。表中為某剪力墻的計算結果。

由表可知，結構層數越高，軸向變形所產生的影響越大。1.2高層建筑結構的設計特點4、延性成為結構設計的重要指標1〕延性表示構件和結構屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。2〕延性系數μ：用來衡量延性的大小。3〕結構的抗震性能決于其“能量吸收與耗散〞能力的大小，即決于結構延性的大小。4〕為了保證結構具有較好的抗震性能，除承載力、剛度外，還需要有較好的延性。可通過加強結構抗震概念設計，采取恰當的抗震構造措施來保證。1.2高層建筑結構的設計特點5、結構材料用量顯著增加1〕對于高層建筑結構，隨高度增大，材料用量增大較多。2〕特別是水平荷載對材料用量影響較大。3〕結構方案對材料用量影響很大，水平力作用下對結構進行優化設計至關重要。如筒體結構可使結構用鋼量大幅度減小，高381m的帝國大廈，采用平面框架結構體系，用鋼量為206kg/m2，采用筒體結構,高344m的約翰.漢考克大廈用鋼量僅為146kg/m2，高443m的西爾斯大廈用鋼量僅為161kg/m2。本節小結1〕高層建筑同時承受豎向荷載和水平荷載，隨著房屋層數的增加，雖然豎向荷載對結構設計仍有著重要的影響，但水平荷載已成為結構設計的控制因素。水平荷載產生的內力與高度的二次方成正比，側移與高度的四次方成正比。2〕對高層建筑，水平荷載和豎向荷載產生的軸力均很大，不容忽略。3〕為了保證高層建筑的抗震性能，結構應具有較大的延性。4〕高層建筑的材料用量隨高度增加而加大，可通過優化設計減小材料用量。1.2高層建筑結構的設計特點1.3高層建筑結構的類型問題：按使用的材料，高層建筑結構的類型？1、砌體結構

優點：取材容易、施工簡便、造價低廉；缺點：脆性材料，其抗拉、抗彎、抗剪強度均較低，抗震性能較差；配筋砌體可改善砌體的受力性能，但較少用于高層。公元524年的河南嵩岳寺塔(15層簡筒結構，高50m)公元704年的西安大雁塔(7層磚木結構，總高64m)

公元1055年的河北定縣料敵塔(11層筒體結構，高82m)

按使用的材料，高層建筑可采用砌體結構、混凝土結構、鋼結構和鋼-混凝土混合結構等類型。1.3高層建筑結構的類型1.3高層建筑結構的類型2、混凝土結構優點：取材容易、良好耐久性和耐火性、承載能力大，剛度好、節約鋼材、降低造價、可模性好；缺點：自重大、構件截面較大、施工工序復雜、建造周期較長且受季節的影響；應用情況：我國絕大多數高層建筑都是采用混凝土結構，今后仍將是高層建筑開展的主流。最早混凝土框架結構高層建筑，是1903年在美國辛辛那提建造的因格爾斯大樓，16層，高64m。目前世界上最高的混凝土建筑為香港中環廣場達78層374m、其次是平壤柳京飯店達105層300m平壤市的柳京飯店1.3高層建筑結構的類型3、鋼結構優點：材料強度高、截面小、自重輕、塑性和韌性好、制造簡便、施工周期短、抗震性能好；缺點：用鋼量大、造價高、防火性能差、剛度差；應用情況：采用鋼結構的高層建筑不斷的增多；美國、日本等從鋼結構起步建造高層建筑的國家已轉向開展混凝土結構。目前世界上最高的鋼結構建筑為美國芝加哥西爾斯大廈，110層、高443m。芝加哥西爾斯大廈(SearsTower)，110層，高443m，鋼結構1.3高層建筑結構的類型1.3高層建筑結構的類型定義：鋼-混凝土組合結構、鋼-混凝土混合結構〔1〕組合結構：將鋼骨放在構件內部，外部，采用外包或內填混凝土，稱為鋼骨混凝土或鋼管混凝土。〔形成組合構件〕〔2〕混合結構：指由鋼構件、鋼筋混凝土構件或鋼骨混凝土組合構件一起組成的空間結構。〔形成混合結構〕4、鋼-混凝土組合結構或混合結構不僅具有鋼結構自重輕、截面尺寸小、施工進度快、抗震性能好等特點，同時還兼有混凝土結構剛度大、防火性能好、造價低的優點。近年來，這種結構形式逐漸增多，而且開展前景非常好。RC核心筒+外框型鋼混凝土柱及鋼柱，88層，高420m，7度抗震設防上海金茂大廈辦公層平面客房平面第88層平面剖面1.3高層建筑結構的類型上海環球金融中心RC核心筒+外伸桁架和巨型〔型鋼〕柱(三重結構體系)，101層，高492m，7度抗震設防核芯筒底部剪力墻1.3高層建筑結構的類型臺北101金融大樓高508米，超過美國芝加哥的西爾斯大樓，馬來西亞雙塔等大樓，成為新的全球第一高樓。

采用方鋼管混凝土柱，混凝土核心筒混合結構。1.3高層建筑結構的類型大樓歷時5年多，耗資600億幣。總面積7萬多平方米，共容納了160多家商店。(包括地下5層、其中B2到B5為地下停車場、地上101層，其中有78層是辦公大樓，裙樓局部那么是購物中心。1.3高層建筑結構的類型1998年在馬來西亞吉隆坡建成的彼得羅納斯大廈〔PetronasTower〕，88層，高452m，為當時世界最高的建筑。本節小結：1〕高層建筑結構的主要材料：鋼、鋼筋、混凝土相應的結構構件〔以材料分類〕可分為：鋼構件、鋼筋混凝土構件、組合構件〔包括鋼骨混凝土構件和鋼管混凝土構件〕。相應的結構分類〔以材料分類〕：鋼結構、鋼筋混凝土結構、混合結構〔兩種或兩種以上材料的構件組成的結構，如鋼構件+鋼筋混凝土構件等〕2〕鋼結構具有強度高，自重輕〔有利于根底〕，延性好，變形能力大，有利于抗震，可以工廠預制，現場拼裝，交叉作業。但價格高，防火材料〔增加造價〕，側向剛度小。1.3高層建筑結構的類型3〕鋼筋混凝土是應用最廣的建筑材料，絕大局部高層建筑為鋼筋混凝土結構。具有價格低〔地方材料〕，可澆筑成任何形狀，不需要防火，剛度大。但強度低，構件截面大，占用空間大，自重大，不利于根底、抗震，延性不如鋼結構。高強混凝土是近40年來建筑材料最重要的創造創造。高強可減小柱、墻截面尺寸，早強可加快施工進度，密實可提高耐久性、彈性模量高，徐變小可減小壓縮變形。但高強混凝土變形能力小，脆性大，易開裂，耐火不如普通混凝土等。4〕組合結構是以鋼骨為骨架，外包鋼筋混凝土，鋼骨、混凝土為整體、共同受力，鋼骨可以做施工平臺，與鋼構件比：用鋼少，剛度大，防火、防銹；與混凝土構件比：重量輕，承載力大，抗震性能好。1.3高層建筑結構的類型1.4高層建筑的開展概況高層建筑是近代經濟開展和科學技術進步的產物，至今已有100余年的歷史，是城市現代化的象征。盡管歷史較短，但其開展速度很快。近30年來，世界各地興建的高層建筑，其規模之大，數量之多，技術之先進，形式之多樣，外觀之新穎，無一不讓人驚嘆稱奇。國外開展概況：1〕19世紀中期至19世紀末為高層建筑的形成期。1851年創造了電梯系統，使人們建造更高的建筑成為可能。高層建筑從最初采用鑄鐵框架到鋼框架，建筑物的高度越過了100m大關，1898年紐約建造了ParkRow大廈〔30層118m〕。1.3高層建筑的開展概況2〕20世紀末至20世紀50年代初為高層建筑的開展期。在結構理論方面突破了純框架抗側力體系，提出在框架結構中設置豎向支撐或剪力墻，來增加高層建筑的側向剛度。這一時期，混凝土作為建筑材料開始進入高層建筑領域。但由于僅采用平面結構〔框架結構〕設計理論，且材料強度較低，開展受到限制，僅建造于非地震區。這一時期的典型建筑：1905年建造了50層的MetropLitann大樓；1907年在紐約建造了辛爾大樓，47層，高187m，為第一幢超過金字塔高度的高層建筑；1913年紐約又建造了60層、高242m的烏爾瓦斯〔Woolworth〕大樓；1923年建造了高319m的Charysler大廈；1931年，建造了著名的帝國大廈，102層、高381m，它保持世界最高建筑達41年之久，現今仍為世界上的10幢最高建筑之一。1902年在美國的辛辛那提市建造了16層、高64m的英格爾斯〔Ingalls〕大樓，為世界第一幢鋼筋混凝土高層建筑。1.4高層建筑的開展概況3〕20世紀50年代初至目前為高層建筑的繁榮期。鋼筋混凝土高層建筑得到了空前的開展；焊接和高強螺栓在鋼結構制造中的推廣和進一步應用；60年代首次提出了筒體結構設計概念等。同時，輕質高強材料、抗風抗震結構體系、施工技術及施工機械等方面都取得了很大進步，計算機在設計中的應用使得高層建筑飛速開展。20世紀60年代末至70年代，美國高層建筑開展到頂峰，成為世界高層建筑的中心。20世紀80年代至目前，我國及東南亞地區的高層建筑得到空前開展，成為高層建筑的中心。這一時期，高層建筑在世界各地都得到不同程度的開展。

1.4高層建筑的開展概況這一時期的典型建筑：1968年建造的芝加哥約翰.漢考克中心〔JohnHancockCenter〕，100層高344m，采用對角支撐桁架型筒體結構體系；1973年建造的紐約世界貿易中心〔WorldTradeCenter〕雙塔樓，北樓高417m，南樓高415m，均110層，采用鋼結構框筒結構，該工程首次進行了模型風洞試驗，首次采用了壓型鋼板組合樓板，首次在樓梯井道采用了輕質防火隔板，首次采用粘彈性阻尼器進行風振效應控制等，并對以后高層建筑結構的設計和建造具有重要的參考價值。2001年9月11日世界貿易中心突遭恐怖分子消滅性襲擊，因高溫下鋼結構失效，造成兩座大樓先后豎向逐層座塌，對全世界高層建筑的開展產生了很大的影響。1.4高層建筑的開展概況1974年建造的芝加哥西爾斯大廈〔SearsTower〕，110層，高443m，采用鋼結構成束框架筒體結構，曾保持世界最高建筑達20多年。日本于1964年廢除了建筑高度不得超過31m的限制，于1968年首次建成了36層，高147m的霞關大廈，1978年在東京建造了60層、高226m的陽光大廈等。90年代以后，由于亞洲經濟的崛起，西太平洋沿岸的日本、朝鮮、韓國、中國大陸、香港、臺灣、新加坡和馬來西亞等國家和地區，陸續建造了高度超過200m、300m、400m的高層建筑，成為繼美國之后新的高層建筑中心。目前，世界各地還有一些高層建筑正在醞釀中，相信不久還有可能出現更高的高層建筑。1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況國家石油雙子星座大廈

位于馬來西亞吉隆坡，混合結構，451.9米。1.4高層建筑的開展概況西爾斯大廈位于芝加哥，鋼結構，1974年建成,高443米，是目前美國最高建筑物，由SOM建筑設計事務所設計，大廈的造型有如9個上下不一的方形空心筒子集束在一起。1.4高層建筑的開展概況金茂大廈

位于上海，混合結構，共88層，建筑高度420.5米大廈由著名的美國芝加哥SOM設計事務所設計，是目前中國大陸最高的大樓。1.4高層建筑的開展概況截面從1.5*4.9~1*3.5m結構體系是一個用外伸桁架與外側8個巨型組合柱連接的混凝土核心筒。1.4高層建筑的開展概況紐約世界貿易中心大樓

位于紐約曼哈頓鬧市區的南部，鋼結構，110層，高約415米，是美國紐約市最高、樓層最多的摩天大樓。1.4高層建筑的開展概況

位于紐約，鋼結構，目前它是美國第二高的建筑，帝國大廈原本共381米，20世紀50年代安裝的天線使它的高度上升至443.5米。

帝國大廈

1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況

位于芝加哥，是美國第三高度，1969年建成，100層，343.51米，幾何形狀為上小下大的截錐體。結構型式為鋼斜撐周邊桁筒體系，在每個建筑立面形成巨大的X形斜向支撐。是世界最早的巨型鋼桁架結構。漢考克大廈中環廣場大廈

位于香港，混凝土結構，374米。1.4高層建筑的開展概況中銀大廈

位于香港，混合結構，369米。1.4高層建筑的開展概況位于中國臺北，混合結構，高508米，超過美國芝加哥的西爾斯大樓，馬來西亞雙塔等大樓，成為新的全球第一高樓。

該樓有世界最大且最重的“風阻尼器〞，還有兩臺世界最高速的電梯，從一樓到89樓，只要39秒的時間。還拿下了“世界高樓〞四項指標中的三項世界之最，即“最高建筑物〞(508米)、“最高使用樓層〞(438米)和“最高屋頂高度〞(448米)。“世界最高天線高度〞仍為芝加哥西爾斯大廈。國際金融中心大廈1.4高層建筑的開展概況廣州新地標—廣州西塔廣州西塔即將開工60億打造內地第一高(2007-1-24)將新聞正文字號變大西塔位于廣州新城市中軸線上，是廣州的新地標，總投資約60億元人民幣，計劃2009年10月28日竣工。建成后的西塔和將來的東塔對峙，并與世界第一高塔廣州新電視塔隔江相望。西塔總建筑面積約44.8萬平方米，集辦公、酒店、休閑娛樂為一體。西塔樓高103層，結構高度為432米，將成為中國大陸第一高樓。主塔樓是筒中筒結構體系。1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況阿聯酋BurjAl-Arab酒店，又稱又稱阿拉伯塔

—世界上唯一的建筑高度最高的七星級酒店，共有56層，321米高，由英國設計師設計。

1.4高層建筑的開展概況阿聯酋迪拜塔該塔目前高555米〔超過了高度為553米的加拿大多倫多電視塔〕。為防止競爭者超越，從2004年開始建造迪拜塔起就一直對其高度和層數保密。迪拜塔由美國建筑師阿德里安·史密斯設計，韓國三星公司承建，預計2021年底竣工。迪拜塔37層以下是一家酒店，45層至108層那么作為公寓。第123層將是一個觀景臺，站在上面可俯瞰整個迪拜市。1.4高層建筑的開展概況我國高層建筑開展概況(1)我國古代高層建筑的開展公元524年在河南建造了嵩岳寺塔(15層筒結構，高50m)公元704年在西安建造了大雁塔(7層磚木結構，總高64m)公元1055年在河北定縣建造了料敵塔(11層筒體結構，高82m)公元1056年山西建造了應縣木塔(9層，高67m)，堪稱世界木結構的奇跡1.4高層建筑的開展概況(2)我國近代高層建筑的開展〔四個階段〕第一階段從新中國成立到60年代末為初步開展階段，大多為20層以下的RC框架結構1959年建成的北京民族飯店(12層，高47.4m)1964年建成了北京民航大樓(15層，高60.8m)1966年建成了廣州人民大廈(18層，高63m)1.4高層建筑的開展概況民族飯店

1.4高層建筑的開展概況第二階段為70年代為開展階段，建造了一些20—30層的高層建筑，主要用于住宅、旅館、辦公樓1974年建成的北京飯店新樓(20層，高87.4m，是當時北京最高的建筑)1976年建成的廣州白云賓館(33層、高114.05m)上海漕溪路20幢1216層剪力墻住宅樓；北京前門40幢916層大模板施工的剪力墻住宅樓1.4高層建筑的開展概況北京飯店新樓1.4高層建筑的開展概況360040008000800066000300036000300066000800080004000360070000785078502300廣州白云賓館1.4高層建筑的開展概況第三階段為80年代為高層建筑開展的繁榮期，層數和高度不斷突破，功能和造型越來越復雜，分布地區越來越廣泛，結構體系趨于多樣化。僅19801983年所建的高層建筑就相當于1949年以來30多年中所建高層建筑的總和。1.4高層建筑的開展概況深圳開展中心大廈，(43層，高165.3m，加上天線的高度共185.3m)，是我國第一座大型高層鋼結構建筑。1.4高層建筑的開展概況廣州國際大廈(63層，高200m)1.4高層建筑的開展概況北京京廣中心大廈

(57層，高208m)1.4高層建筑的開展概況第四階段從90年代開始〔1〕高層建筑興建速度加快1990—1994年間，每年建成10層以上建筑在1000萬平方米以上，占全國已建成的高層建筑的40%〔2〕超高層建筑的開展高層建筑的開展及層數和高度增長更快，建成了多座200米以上的高層建筑1.4高層建筑的開展概況上海明天廣場：60層，238m，最高的框架—剪力墻結構，98年建成。1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況我國高層建筑開展概況50年代

北京十大建筑

1．人民大會堂2．中國歷史革命博物館3．軍事博物館4．民族文化宮(民族飯店)5．釣魚臺國賓館6．中國美術館7．華僑大廈(已撤除，重建)8．北京火車站9．全國農業展覽館10．北京工人體育場和工人體育館

人民大會堂

1.4高層建筑的開展概況中國人民革命軍事博物館

1.4高層建筑的開展概況中國革命歷史博物館

1.4高層建筑的開展概況全國農業展覽館

1.4高層建筑的開展概況北京火車站

1.4高層建筑的開展概況工人體育場

1.4高層建筑的開展概況華僑大廈

1.4高層建筑的開展概況民族飯店

1.4高層建筑的開展概況釣魚臺國賓館

1.4高層建筑的開展概況80年代

北京十大建筑

1.4高層建筑的開展概況

北京國際飯店

中國國際展覽中心

人民抗日戰爭紀念館

北京圖書館1.4高層建筑的開展概況北京長城飯店中中央彩色電視中心中國劇院

首都機場候機樓1.4高層建筑的開展概況地鐵

大觀園1.4高層建筑的開展概況90年代

北京十大建筑

1.4高層建筑的開展概況國家奧林匹克體育中心和亞運村1.4高層建筑的開展概況中央播送電視臺1.4高層建筑的開展概況北京國際金融大廈1.4高層建筑的開展概況北京恒基中心1.4高層建筑的開展概況

北京植物園展覽溫室1.4高層建筑的開展概況

首都圖書館新館1.4高層建筑的開展概況

首都新東安市場1.4高層建筑的開展概況外語教學與研究出版社辦公樓1.4高層建筑的開展概況

北京新世界中心1.4高層建筑的開展概況

清華大學圖書館新館1.4高層建筑的開展概況2000年以后北京建筑1.4高層建筑的開展概況CBD核心區北京財富中心

1.4高層建筑的開展概況央視新臺址央視新臺址建設工程位于北京朝陽區東三環中路、北京商務中心區的核心地段，占地面積18.7萬平方米，總建筑面積55萬平方米,230m。央視新臺址建設工程總投資約50億元人民幣，2003年10月開工建設，2021年正式運行。1.4高層建筑的開展概況國家大劇院1.4高層建筑的開展概況北京奧運場館1.4高層建筑的開展概況北京奧運場館國家游泳中心1.4高層建筑的開展概況國家游泳中心和國家體育場結構方案1.4高層建筑的開展概況1.4高層建筑的開展概況思考題〔1〕我國對高層建筑結構是如何定義的？〔2〕高層建筑結構的受力及變形特點是什么？設計時應考慮哪些問題？〔3〕從結構材料方面來分，高層建筑結構有哪些類型？各有何特點？〔4〕國內外高層建筑的開展各劃分為哪幾個階段？第2章結構體系與結構布置高層建筑結構設計

標題主要內容：

主要內容2.1結構體系2.2結構總體布置2.3高層建筑的樓蓋結構及根底2.1結構體系問題：高層建筑主要有幾種結構體系

？

高層建筑的基本抗側力單元有框架、剪力墻、框剪、筒體等，由它們可以組成多種結構體系。框架結構剪力墻結構筒體結構帶加強層的高層建筑結構

框架-核心筒結構

框架-剪力墻結構

2.1結構體系2.1.1框架結構體系

1、定義：房屋結構均由梁、柱構件通過節點連接而構成。橫向主梁柱縱向連系梁2.1結構體系

注：由Ｌ形、Ｔ形、Ｚ形或十字形截面柱構成的異形柱框架結構，截面各肢的肢高肢后比不大于4。2.1結構體系2.1結構體系2.1結構體系2、分類：按施工方法不同，框架結構可分為現澆式、裝配式和裝配整體式三種。在地震區，多采用梁、柱、板全現澆或梁柱現澆、板預制的方案；在非地震區，有時可采用梁、柱、板均預制的方案。

2.1結構體系3、受力變形特點：框架結構的側移一般由兩局部組成：1〕水平力引起的樓層剪力，使梁、柱構件產生彎曲變形，形成框架結構的整體剪切變形Us；2〕由水平力引起的傾覆力矩，使框架柱產生軸向變形〔一側柱拉伸，另一側柱壓縮〕形成框架結構的整體彎曲變形Ub；3〕當框架結構房屋的層數不多時，其側移主要表現為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。注：框架結構屬于柔性結構，側移主要表現為整體剪切變形。2.1結構體系4、優缺點：1〕優點：建筑平面布置靈活，能獲得大空間〔特別適用于商場、餐廳等〕也可按需要隔成小房間；建筑立面容易處理；結構自重較輕；計算理論比較成熟；在一定高度范圍內造價較低。2〕缺點：側向剛度較小，水平荷載作用下側移較大，有時會影響正常使用；如果框架結構房屋的高寬比較大，那么水平荷載作用下的側移也較大，而且引起的傾覆作用也較大。因此，設計時應控制房屋的高度和高寬比。〔以15~20層以下為宜〕2.1結構體系2.1.2剪力墻結構體系

1、定義：房屋豎向承重結構全部由剪力墻組成。

剪力墻結構平面圖2.1結構體系2.1結構體系2、受力變形特點：在豎向荷載作用下，剪力墻是受壓的薄壁柱；在水平荷載作用下，剪力墻那么是下端固定、上端自由的懸臂柱。注：1〕剪力墻結構屬于剛性結構，對于高寬比較大的剪力墻，側向變形呈彎曲型。2〕剪力墻結構水平承載力和側向剛度均很大，側向變形較小。

3、優缺點：1〕優點：剪力墻結構水平承載力和側向剛度均很大，側向變形較小；房間墻面及天花板平整，層高較小，特別適用于住宅、賓館等建筑。〔結構高度：幾十米~100多米〕2〕缺點：結構自重較大；建筑平面布置局限性大，較難獲得大的建筑空間〔一般剪力墻間距3~8m〕。2.1結構體系4、框支剪力墻結構：1〕框支剪力墻結構將剪力墻結構房屋的底層或底部幾層做成框架，這種結構亦稱為帶轉換層高層建筑結構。2〕破壞特點：帶轉換層高層建筑結構在其轉換層上、下層間側向剛度發生突變，形成柔性底層或底部，在地震作用下易遭破壞甚至倒塌。3〕布置原那么：在底部大空間剪力墻結構中，一般應把落地剪力墻布置在兩端或中部，并將縱、橫向墻圍成筒體；另外，還應采取增大墻體厚度、提高混凝土強度等措施加大落地墻體的側向剛度，使上、下部側向剛度差異盡量小。〔上部可采用短肢剪力墻〕2.1結構體系5、短肢剪力墻結構：這種結構體系一般是在電梯、樓梯部位布置剪力墻形成筒體，其他部位那么根據需要，在縱橫墻交接處設置截面高度為２ｍ左右的Ｔ、十、Ｌ形截面短肢剪力墻，墻肢之間在樓面處用梁連接，并用輕質材料填充，形成使用功能及受力均較合理的短肢剪力墻結構體系。〔在小高層中應用很廣〕2.1結構體系2.1.3框架-剪力墻結構體系

1、定義：為了充分發揮框架結構平面布置靈活和剪力墻結構側向剛度大的特點，當建筑物需要有較大空間，且高度超過了框架結構的合理高度時，可采用框架和剪力墻共同工作的結構體系。

剪力墻剪力墻框架梁框架梁框架梁剪力墻剪力墻2.1結構體系2、受力變形特點：框架-剪力墻結構體系以框架為主，并布置一定數量的剪力墻，通過水平剛度很大的樓蓋將二者聯系在一起共同抵抗水平荷載。其中剪力墻承擔大局部水平荷載，框架只承擔較小的一局部。注：在水平荷載作用下，框架的側向變形屬剪切型，層間側移自上而下逐層增大；剪力墻的側向變形一般是彎曲型，其層間側移自上而下逐層減小。當框架與剪力墻通過樓蓋形成框架-剪力墻結構時，各層樓蓋因其巨大的水平剛度使框架與剪力墻的變形協調一致，其側向變形介于剪切型與彎曲型之間，一般屬于彎剪型。2.1結構體系3、優點：兼有框架和剪力墻的優點，比框架結構的水平承載力和側向剛度都有很大提高，比剪力墻結構布置靈活，可應用于10～20層的辦公樓、教學樓、醫院和賓館等建筑中。4、框架-剪力墻結構中剪力墻的數量和布置：1〕剪力墻的數量：不宜過多，以滿足位移限值為宜。2〕剪力墻的布置：不宜過長；不宜少于3道，最好作成筒體；對稱布置；在縱橫向數量接近；應貫穿全高，上下剛度連貫而均勻。2.1結構體系2.1.4筒體結構體系

1、定義：是指由一個或幾個筒體作為豎向承重結構的高層建筑結構體系筒體結構平面圖2.1結構體系2、分類：實腹筒、框筒和桁架筒。1〕實腹筒：鋼筋混凝土剪力墻圍成的筒體。2〕框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。3〕桁架筒：將筒體的四壁做成桁架，就形成桁架筒。2.1結構體系2.1結構體系2.1結構體系3、受力變形特點：筒體最主要的受力特點是它的空間性能，在水平荷載作用下，筒體可視為下端固定、頂端自由的懸臂構件。注：1〕空間性能：按材料力學計算其應力分布特點。2〕剪力滯后現象：對于框筒結構，在翼緣框架中，遠離腹板框架的各柱軸力愈來愈小；在腹板框架中，遠離翼緣框架各柱軸力的遞減速度比按直線規律遞減的要快。上述現象稱為剪力滯后。

2.1結構體系實際應力分布翼緣框架腹板框架腹板框架翼緣框架荷載作用方向材料力學解答實際應力分布材料力學解答角柱處應力較大中部應力較小2.1結構體系3〕產生剪力滯后現象的原因：框筒中各柱之間存在剪力，剪力使聯系柱子的窗裙梁產生剪切變形，從而使柱之間的軸力傳遞減弱。4〕框筒中剪力滯后現象愈嚴重，參與受力的翼緣框架柱愈少，空間受力性能愈弱。5〕如何減少剪力滯后：〔1〕要求設計密柱深梁；〔2〕建筑平面應接近方形；〔3〕結構高寬比宜大于3，高度不小于60m；〔4〕樓板的整體性好。4、優缺點：筒體結構具有很大的側向剛度及水平承載力，并具有很好的抗扭剛度。2.1結構體系5、應用：1〕筒中筒結構一般用實腹筒做內筒，框筒或桁架筒做外筒。內筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等。框筒的側向變形以剪切變形為主，內筒一般以彎曲變形為主，二者通過樓板聯系，共同抵抗水平荷載，其協同工作原理與框架-剪力墻結構類似。2.1結構體系2〕框筒結構框筒也可作為抗側力結構單獨使用。為了減小樓板和梁的跨度，在框筒中部可設置一些柱子。這些柱子僅用來承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。2.1結構體系3〕多筒結構－成束筒成束筒是由假設干單筒集成一體成束狀，形成空間剛度極大的抗側力結構。自下而上逐漸減少筒體數量的處理手法，使高層建筑結構更加經濟合理。但這些逐漸減少的筒體結構，應對稱于建筑物的平面中心。2.1結構體系2.1結構體系4〕巨型框架利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數層用巨型梁相連，筒體和巨型梁即構成巨型框架。巨型框架具有很大的承載能力和側向剛度。由于它可以看作是由兩級框架組成，第一級為巨型框架，是承載的主體；第二級是位于巨型框架單元內的輔助框架〔只承受豎向荷載〕，也起承載作用。因此，這種結構是具有兩道抗震防線的抗震結構，具有良好的抗震性能。小框架巨型梁巨型柱2.1結構體系

上海證券交易所2.1結構體系2.1.5框架-核心筒結構體系1、定義：由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結構。2、受力變形特點：筒體主要承擔水平荷載，框架主要承擔豎向荷載。結構兼有框架結構與筒體結構兩者的優，建筑平面布置靈活便于設置大房間，又具有較大的側向剛度和水平承載力，其受力和變形特點與框架-剪力墻結構類似。2.1結構體系3、與筒中筒結構的區別：1〕筒中筒結構具有良好的空間性能；框架-核心筒結構按平面結構進行分析。2〕框架一核心筒結構的抗側剛度遠小于筒中筒結構。3〕筒中筒結構中抵抗剪力以實腹筒為主，抵抗傾覆力矩那么以外框筒為主；框架一核心筒結構中實腹筒成為主要抗側力局部。注：1〕對由密柱深梁形成的框筒結構，由于空間作用，在水平荷載作用下其翼緣框架柱承受很大的軸力；2〕當柱距加大，裙梁的跨高比加大時，剪力滯后加重，柱軸力將隨著框架柱距的加大而減小，即對柱距較大的“稀柱筒體〞，翼緣框架柱仍然會產生一些軸力，存在一定的空間作用。3〕當柱距增大到與普通框架相似時，除角柱外，其它柱的軸力將很小，由量變到質變，通常就可忽略沿翼緣框架傳遞軸力的作用，按平面結構進行分析。2.1結構體系2.1.6帶加強層的高層建筑結構體系

1、定義：可沿框架—核心筒結構房屋的高度方向，每隔20層左右，于設備層或結構轉換層處，由核心筒伸出縱、橫向伸臂與結構的外圍框架柱相連，并沿外圍框架設置一層樓高的帶狀水平梁或桁架。2.1結構體系2、受力變形特點：與框架-核心筒結構相比，伸臂-核心筒結構具有更大的側向剛度和水平承載力，從而適用于更多層數的高層建筑。1〕外柱參與承擔傾覆力矩引起的拉力和壓力，故增大了整個結構抗力偶矩的等效力臂Ｌ；2〕設置加強層相當于在結構上施加了反力矩，它局部地抵消了水平荷載在筒體各截面所產生的力矩。2.1結構體系2.1.7各種結構體系的最大適用高度和適用的最大高寬比1、最大適用高度〔參考課本〕Ａ級高度的鋼筋混凝土高層建筑是指符合表2.1.1高度限值的建筑，也是目前數量最多，應用最廣泛的建筑；Ｂ級高度的高層建筑是指較高的〔其高度超過表2.1.1規定的高度〕、設計上有嚴格要求高層建筑，其最大適用高度應符合表2.1.2的規定。2.1結構體系2.1結構體系2、適用的最大高寬比〔參考課本〕房屋的高寬比愈大，水平荷載作用下的側移愈大，抗傾覆作用的能力愈小。因此，應控制房屋的高寬比，防止設計高寬比很大的建筑物。注：按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比；對帶有裙房的高層建筑，當裙房的面積和剛度相對于其上部塔樓的面積和剛度較大時，計算高寬比時房屋的高度和寬度可按裙房以上局部考慮。2.2結構總體布置2.2.1結構平面布置〔參考課本〕1、根本要求高層建筑的結構平面布置，應有利于抵抗水平荷載和豎向荷載，受力明確，傳力直接，力求均勻對稱，減少扭轉的影響。1)在高層建筑的一個獨立結構單元內，宜使結構平面形狀簡單、規那么，剛度和承載力分布均勻。不應采用嚴重不規那么的平面布置。高層建筑結構總體布置包括：結構平面布置和結構豎向布置問題：高層建筑結構總體布置有何要求？（了解）2.2結構總體布置2〕高層建筑宜選用風作用效應較小的平面形狀。對抗風有利的平面形狀是簡單、規那么的凸平面。例如：圓形、正多邊形、橢圓形、鼓形等平面。對抗風不利的平面是有較多凹、凸的復雜平面形狀，如Ｖ形，Ｙ形、Ｈ形、弧形等平面。對抗風有利的平面形狀2.2結構總體布置3〕抗震設計的Ａ級高度鋼筋混凝土高層建筑，其平面布置宜簡單、規那么、對稱，減少偏心；平面長度L不宜過長，突出局部長度l不宜過大；不采用角部重疊或細腰形平面圖形。2.2結構總體布置4)抗震設計的Ｂ級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑，其平面布置應簡單、規那么，減少偏心。注：Ｂ級高度鋼筋混凝土高層建筑和混合結構高層建筑的最大適用高度較高，復雜高層建筑的豎向布置已不規那么，這些結構的地震反響較大，故對其平面布置的規那么性應要求更嚴一些。5)結構平面布置應減少扭轉的影響。平面不規那么、質量中心與剛度中心偏心較大和抗扭剛度太弱的結構，其震害嚴重。注：對結構的扭轉效應從以下兩個方面加以限制：〔1〕限制結構平面布置的不規那么性，防止質心與剛心存在過大的偏心。〔2〕結構的抗扭剛度不能太弱。2、對樓板開洞的限制〔略〕2.2結構總體布置3、變形縫的設置1〕縫的分類：沉降縫、伸縮縫和防震縫。2〕設縫的優缺點：優點：用縫將復雜建筑分為規那么的局部，或減小溫度應力。缺點：影響建筑使用功能；立面處理不便；根底防水不易處理等。３〕趨勢：目前趨勢是防止設縫，或盡可能少設縫。2.2結構總體布置3〕沉降縫〔1〕設縫：高層建筑的主體結構周圍常設置裙房，它們與主體結構的重量相差懸殊，會產生相當大的沉降差。這時可用沉降縫將二者分成獨立的結構單元，使各局部自由沉降。〔2〕不設縫：需采取以下措施：A、采用樁基，樁支承在基巖上；或采取減少沉降的有效措施并經計算，沉降差在允許范圍內。B、樓與裙房采用不同的根底形式。C、先施工主樓，后施工裙房，使兩者最終沉降量一致。D、將裙房坐在懸挑根底上。2.2結構總體布置4〕伸縮縫由溫度變化引起的結構內力稱為溫度應力，使房屋產生裂縫，影響正常使用，底部數層和頂部數層較為明顯。伸縮縫可減少溫度應力。?高層規程?規定了伸縮縫的最大間距增大伸縮縫間距的措施，〔1〕增加頂層、底層、山墻等部位的配筋;〔2〕采用有效隔熱措施

;〔3〕使用混凝土添加劑等減少收縮;〔4〕施工中預留后澆帶；〔5〕上部改變結構形式或局部(頂部〕設伸縮縫;〔６〕增大樓板配筋或采用預應力樓板等。注：〔1〕施工后澆帶的作用在于減小混凝土的收縮應力，提高建筑物對溫度應力的耐受能力，并不直接減少溫度應力。〔2〕后澆帶，應通過建筑物的整個橫截面，將全部墻、梁和樓板分開；在后澆帶處，板、墻鋼筋應采用搭接接頭〔圖〕，梁主筋可不斷開；后澆帶應從結構受力較小的部位曲折通過，不宜在同一平面內通過；一般情況下，后澆帶可設在框架梁和樓板的1/3跨處，設在剪力墻洞口上方連梁跨中或內外墻連接處。5〕防震縫〔1〕設縫的優點：地震作用下，復雜高層結構會產生扭轉及復雜的振動形式，并在房屋的連接薄弱部位造成損壞，宜通過設縫將復雜建筑分為規那么建筑。〔2〕設縫的缺點：地震作用時，防震縫兩側的房屋很容易發生碰幢而造成震害。〔３〕防震縫寬度為防止縫兩側建筑的碰撞，縫必須留有足夠的寬度。防震縫最小寬度為：框架結構：≤15ｍ時，取70mm；＞15ｍ時，每增加2~5m，加寬20mm；2.2結構總體布置框架-剪力墻結構：取上述規定的70%,但不小于70mm。剪力墻結構：取框架結構的50%，但不小于70mm。縫兩側結構體系不同時，縫寬按不利的結構類型確定。〔4〕抗震設防的建筑，其伸縮縫，沉降縫寬度均應符合防震縫寬度的要求。〔5〕在相鄰的高、低結構之間設置防震縫時，不應采取牛腿托梁的做法設置防震縫。2.2結構總體布置2.2結構總體布置問題：三縫的主要區別？什么情況下設置？不設縫時應采取什么措施？沉降縫伸縮縫防震縫防止地震時結構間的相互碰撞注：必要時可以三縫合一。防止主體與裙房過大的沉降差減小結構溫度應力2.2結構總體布置2.2.2結構豎向布置高層建筑結構的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小，變化宜均勻、連續,不應突變。豎向布置應符合以下要求：1〕豎向宜規那么、均勻，防止有過大的外挑和內收；側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化；不應采用豎向布置嚴重不規那么的結構。2.2結構總體布置2〕抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%。注：樓層的側向剛度可取該樓層剪力與該樓層層間側移的比值。2.2結構總體布置3〕為防止結構出現薄弱層，A級高度高層建筑樓層層間的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%，不應小于其上一層受剪承載力的65%；B級高度高層建筑樓層層間的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的75%。4〕抗震設計時，結構豎向抗側力構件宜上、下連續貫穿。2.2結構總體布置5〕當結構上部樓層相對于下部樓層有收進、或外挑時，應滿足：〔1〕當上部樓層有收進，且H1/H之比大于0.2時，B1宜小于B的0.75倍；〔2〕當上部樓層有外挑時，B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的0.9倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。2.2結構總體布置6〕結構頂層取消局部墻、柱形成空曠房間時，其樓層側向剛度和承載力與其下部樓層相差較多，形成剛度和承載力突變，此時應進行詳細的計算分析，并采取有效的構造措施。如用彈性動力時程分析進行補充計算、沿柱子全長加密箍筋、大跨度屋面構件要考慮豎向地震作用效應等。7〕高層建筑設置地下室，可利用土體的側壓力防止水平力作用下結構的滑移、傾覆，減輕地震作用對上部結構的影響；還可降低地基的附加壓力，提高地基的承載能力。震害經驗也說明，有地下室的高層建筑，其震害明顯減輕。因此，高層建筑宜設地下室，而且同一結構單元應全部設置地下室，不宜采用局部地下室，地下室應有相同的埋深。2.3高層建筑的樓蓋結構及根底2.3.1樓蓋結構選型

1、分類：現澆樓蓋、裝配式樓蓋

2、選型2.3高層建筑的樓蓋結構及根底2.3高層建筑的樓蓋結構及根底2.3.2樓蓋構造要求(略)2.3.3根底形式及埋置深度高層建筑根底占的工程量大、造價高、消耗的材料多，對建筑物施工工期也影響很大。一般9一16層民用高層住宅的工期占總工期的1／3左右，造價也占總造價的l／3左右。因此，根底設計對高層建筑的經濟技術指標有較大的影響。根底設計應滿足要求：1〕沉降：根底的總沉降量和差異沉降量滿足標準規定的允許值；2〕承載力：滿足天然地基或復合地基承載力及樁基承載力的要求；3〕防水：地下結構滿足建筑防水的要求；4〕影響：盡可能防止或減輕對毗鄰房屋或市政設施的影響；5〕經濟：應考慮綜合經濟效益，不僅考慮根底本身的用料和造價，還應考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。2.3高層建筑的樓蓋結構及根底1、根底形式高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的根底形式。根底的選型應根據上部結構情況、工程地質、施工條件等因素綜合考慮確定。1〕單獨柱基適用于層數不多，地基土質較好的框架結構。2〕一般宜采用整體性好和剛度大的筏形根底、交叉梁根底、箱形根底。3〕當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁根底。4〕當表層土質較差時，為了利用較深的堅實土層，減少沉降量，提高根底嵌固程度，可以采用樁基，成為樁筏根底或樁箱根底。。2.3高層建筑的樓蓋結構及根底2、根底埋置深度1〕埋置深度可從室外地坪算至根底底面。2〕在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。(1)當采用天然地基或復合地基時，埋置深度可取房屋高度的1/15；(2)當采用樁根底時，埋置深度可取房屋高度的1/18〔樁長不計在內〕；(3)當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性及根底底面與地基之間零應力區面積不超過限值的前提下，根底埋置深度可不受上述條件的限制,但應驗算傾覆和滑移。3〕高層建筑根底必須有足夠的埋置深度，主要是考慮：(1)防止根底發生滑移和傾斜，提高根底的穩定性。(2)增大埋深，可以提高地基的承載力，減少根底的沉降量。(3)增大埋深后，地面運動時，阻尼增大，可減輕震害。第3章荷載和地震作用

高層建筑結構設計

標題本章主要內容：

主要內容3.1豎向荷載〔簡介〕3.2風荷載〔重點〕3.3地震作用〔工程結構抗震課介紹此局部內容〕3.1豎向荷載第3章高層建筑結構的荷載和地震作用與多層建筑結構有所不同，高層建筑結構——1〕豎向荷載效應遠大于多層建筑結構；2〕水平荷載的影響顯著增加，成為其設計的主要因素；3〕對高層建筑結構尚應考慮豎向地震的作用。高層建筑結構主要承受豎向荷載和水平荷載。1）豎向荷載2）水平荷載恒荷載活荷載風荷載地震作用3.1豎向荷載3.1恒荷載恒荷載是指各種結構構件自重和找平層、保溫層、防水層、裝修材料層、隔墻、幕墻及其附件、固定設備及其管道等重量，其標準值可按構件及其裝修的設計尺寸和材料單位體積或面積的自重計算確定。材料容重可從?荷載標準?查取；固定設備由相關專業提供。3.1豎向荷載3.2活荷載1、樓面活載1〕高層建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數，可按?荷載標準?的規定取用。2〕在荷載聚集及內力計算中，應按未經折減的活荷載標準值進行計算，樓面活荷載的折減可在構件內力組合時取用。2、屋面活載1〕屋面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數，可按?荷載標準?的規定取用。2〕有些情況下，應考慮屋面直升機平臺的活荷載。3.1豎向荷載3、屋面雪荷載〔1〕屋面水平投影面上的雪荷載標準值：S0為根本雪壓，系以當地一般空曠平坦地面上統計所得50年一遇最大積雪的自重確定。按?荷載標準?取用；μr為屋面積雪分布系數，可按?荷載標準?取用。〔2〕雪荷載的組合值系數可取0.7；頻遇值系數可取0.6；準永久值系數按雪荷載分區Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分別取0.5、0.2和0。〔3〕雪荷載不應與屋面均布活荷載同時組合。4、施工活荷載施工活荷載一般取1.0~1.5kN/m2。

對高層建筑結構，計算活荷載產生的內力時，可不考慮活荷載的最不利布置。為簡化計算，可按活荷載滿布進行計算，然后將這樣求得的梁跨中截面和支座截面彎矩乘以1.1~1.3的放大系數。3.2風荷載3.2風荷載

空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動就形成了風，與建筑物有關的是靠近地面的流動風，簡稱為近地風。當風遇到建筑物時在其外表上所產生的壓力或吸力即為建筑物的風荷載。對于高層建筑，一方面風使建筑物受到一個根本上比較穩定的風壓，另一方面風又使建筑物產生風力振動。〔靜力＋動力〕3.2風荷載3.2.1風荷載標準值1、基本風壓我國《荷載規范》規定，基本風壓系以當地比較空曠平坦地面上離地10m高，統計所得的50年一遇10分鐘平均最大風速v0（m/s）為標準，按風速確定的風壓值，但不得小于0.3kN/m2。特別重要的高層建筑，取100年。3.2風荷載風壓沿高度的變化規律一般用指數函數表示，即2、風壓高度變化系數風速大小與高度有關，一般近地面處的風速較小，愈向上風速逐步加大。當達到一定高度時（300~500m），風速不受地表影響，達到所謂梯度風。而且風速的變化還與地面粗糙程度有關。——分別為標準高度〔例如10m〕及該處的平均風速；——地面粗糙度系數；地表粗糙程度愈大，值那么愈大；由于?標準?只給出了10m高度處的風壓，那么其他高度處的風壓可由此求得。風壓高度變化系數：為某類地表上空高度處的風壓與根本風壓的比值，該系數取決于地面粗糙程度指數。現行標準將地面粗糙程度分為四類：A類——指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區；B類——指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區；C類——指有密集建筑群的城市市區；D類——指密集建筑群且房屋較高的城市市區。3.2風荷載3、風荷載體型系數1〕風壓分布系數——風壓與體型的關系

2〕定義：風荷載體型系數是指風作用在建筑物外表所引起的壓力(吸力)與原始風速算得的理論風壓的比值。3〕特點：風荷載體型系數一般都是通過實測或風洞模擬試驗的方法確定，它表示建筑物外表在穩定風壓作用下的靜態壓力分布規律，主要與建筑物的體型與尺度有關。迎風面的風壓力在建筑物的中間偏上為最大，兩邊及底下最小；側風面一般近側大，遠側小，分布也極不均勻；背風面一般兩邊略大，中間小。3.2風荷載3〕計算：在計算風荷載對建筑物的整體作用時，只需按各個外表的平均風壓計算，即采用各個外表的平均風荷載體型系數計算。4〕風荷載體型系數確實定：根據設計經驗和風洞試驗〔１〕單體風壓體型系數例:+0.8-0.6-0.6－(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2當表面粗糙時取μs=0.8〔2〕群體風壓體型系數對建筑群，尤其是高層建筑群，當房屋相互間距較近時，由于漩渦的相互干擾，房屋某些部位的局部風壓會顯著增大。?高層規程?規定，當多棟或群集的高層建筑相互間距較近時，宜考慮風力相互干擾的群體效應。一般可將單體建筑的體型系數乘以相互干擾增大系數，該系數可參考類似條件的試驗資料確定，必要時宜通過風洞試驗確定。〔3〕局部風壓體型系數在計算風荷載對建筑物某個局部外表的作用時，要采用局部風荷載體型系數，用于驗算外表圍護結構及玻璃等強度和構件連接強度。檐口、雨蓬、遮陽板、陽臺等水平構件計算局部上浮風荷載時，風荷載體型系數不宜小于2.0。設計建筑幕墻時，應按有關的標準規定采用。3.2風荷載4、風振系數１〕風速特點：風速的變化可分為兩局部：一種是長周期的成分，其值一般在10min以上；另一種是短周期成分，一般只有幾秒左右。因此，為便于分析，通常把實際風分解為平均風〔穩定風〕和脈動風兩局部。穩定風周期長，對結構影響小；脈動風周期短，對結構影響大。２〕風的動力效應：對于高度較大、剛度較小的高層建筑，脈動風壓會產生不可忽略的動力效應，在設計中必須考慮，目前采用加大風荷載的方法來考慮這個動力效應，即對風壓值乘以風振系數。3.2風荷載2〕計算：對于根本自振周期T1大于0.25s的工程結構，以及高度大于30m且高寬比大于1.5的高柔房屋均應考慮脈動風壓對結構產生的風振影響。3.2風荷載3.2風荷載3.2.2總風荷載總風荷載為建筑物各個外表上承受風力的合力，是沿建筑物高度變化的線荷載。通常按x、y兩個互相垂直的方向分別計算總風荷載。z高度處的總風荷載標準值按下式計算：+0.8-0.6-0.6－(0.48+0.03H/L)Wz1Wz2Wz3Wz43.2風荷載例題

3.2風荷載3.2風荷載引致災害的自然作用災害類別氣象方面極端雨量太多洪災太少干旱極端氣溫太高熱浪太低霜凍、大風雪極端強風臺風、龍卷風地貌方面板塊活動地震、海嘯、火山爆發重力作用泥石流、雪崩生物方面與動物、微生物有關蝗蟲、白蟻等蟲害細菌或病毒疾病︰如傷寒、“非典”、瘟疫與植物有關真菌病害︰如小麥的鐵銹病數量激增野草蔓延、赤潮第一章抗震設計的根本知識和根本要求1.1地震災害概述一、地震是群災之首災害自然災害人為災害人為災害：火災、污染〔大氣、水、海洋〕、核泄漏、戰爭等自然災害：

地震災害是群災之首，它具有突發性和不可預測性，次生災害嚴重，對社會產生很大影響等特點。死亡24人，經濟損失94億美元。12層鋼筋混凝土住宅和商務大樓，自樓梯間相接處分裂，東側樓6層以下全部塌陷，并向東側倒在鄰房4層樓公寓上。西側樓5層以下全部倒塌，并向西傾倒在另一棟大樓上，柱間距介于8米到10米，且柱子數量偏少。16層鋼筋混凝土住宅大樓。地震時其中一棟傾倒，靠在呈L型平面大樓上，柱間距7至10米。造成傾倒的原因是底層柱子數量少，間距太大。唐山大地震：1976年7月28日3時42分54秒，河北唐山、豐南一帶發生了7.8級強烈地震，震中區烈度11度。地震涉及天津市和北京市。150萬人口中死亡24萬，傷16萬；直接經濟損失100億元，震后重建費用100億元。唐山市文化路青年宮，為磚混結構的二層樓房，7.8級地震時倒塌一層，7.1級地震時除四根門柱外，全部坍塌。開灤煤礦醫院，五層磚混結構〔局部七層〕，僅西部轉角殘存。開灤煤礦救護樓，磚混結構人字木屋架的三層樓房，墻倒頂塌。

唐山地區交通局，磚混結構的三層辦公樓遭到破壞。〔此處為唐山地震重點保護遺跡之一。〕唐山市河北省礦業學院圖書館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結構，西頭倒毀，東頭框架幸存。〔此處為唐山地震重點保護遺跡之一。〕唐山市機車車輛廠震后概貌。震后工廠廠區近年來國際上大地震：〔1〕印度大地震，2001年1月26日上午8時46分，印度西北部古吉拉特邦，地級7.9級。〔2〕美國加州北嶺地震，1994年1月17日，7.0級，2400棟建筑被毀，多處高架公路橋受損，死亡61人，傷7300人，直接經濟損失300億美元。〔3〕日本阪神地震，1995年11月17日，7.2級，22萬棟房屋倒塌或嚴重損壞，死亡6348人，傷4萬人，經濟損失1000億美元。二、我國的地震情況1.我國是一個多地震國家據統計，我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。原因是：我國正好介于地球的兩大地震帶之間。全世界地震主要分布于以下兩個帶：〔1〕環太平洋地震帶：包括南北美洲的太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、經千島群島日本列島南下至我國臺灣省，再經菲律賓群島轉向東南，直到新西蘭。〔2〕喜馬拉雅——地中海地震帶：從印度、尼泊爾經緬甸至我國橫斷山脈、喜馬拉雅山區，越帕米爾高原，經中亞細亞到地中海及其附近。以上兩個地震帶釋放的能量，約占全球所有地震釋放能量的98%。喜馬拉雅——地中海地震帶環太平洋地震帶2.我國是一個地震災害最嚴重的國家1920年寧夏海原地震〔8.5級〕死亡23.4萬人。1976年河北唐山地震〔7.8級〕死亡24.2萬人。中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。1900年以來，中國死于地震的人數達55萬之多，占全球地震死亡人數的53%；1949年以來，100屢次破壞性地震襲擊了22個省〔自治區、直轄市〕，其中涉及東部地區14個省份，造成27萬余人喪生，占全國各類災害死亡人數的54%，地震成災面積達30多萬平方公里，房屋倒塌達700萬間。20世紀全球兩次死亡20萬人以上的大地震均發生于我國。3.我國的地震活動地區①臺灣省及其附近海域；②西南地區，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地區，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓；④華北地區，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山-燕山一帶、山東中部和渤海灣；⑤東南沿海的廣東、福建等地。我國的地震活動主要分布在五個地區的23條地震帶上。這五個地區是：4.目前的地震形勢地震的發生有間歇性。一段時間內發生較頻繁，一段時間內較平靜。我國目前處于地震活潑期。三、抗震減災的的任務結構工程師的任務：3.對已存在的工程結構作抗震鑒定、抗震加固。抗震減災工作應依法進行。?中華人民共和國防震減災法?

(1997年12月29日第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過)第十七條新建、擴建、改建建設工程，必須到達抗震設防要求。第十九條建設工程必須按照抗震設防要求和抗震設計標準進行抗震設計，并按照抗震設計進行施工。第四十五條違反本法規定，有以下行為之一的，由縣級以上人民政府建設行政主管部門或者其他有關專業主管部門按照職責權限責令改正，處一萬元以上十萬元以下的罰款：1.對地震區域作抗震減災規劃；2.對新建筑工程作抗震設計；〔一〕不按照抗震設計標準進行抗震設計的；〔二〕不按照抗震設計進行施工的第一章抗震設計的根本知識和根本要求1.2地震的一些根本概念地震是指因地球內部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動。地震是一種自然現象，地球上每天都在發生地震，一年約有500萬次。其中約5萬次人們可以感覺到；能造成破壞的約有1000次；7級以上的大地震平均一年有十幾次。目前記錄到的世界上最大地震是

8.9級，發生于1960年5月22日的智利地震。什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球內部發生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影點稱為震中；震中及其附近的地方稱為震中區，也稱極震區；從震中到地面上任何一點的距離稱為震中距。地震分類一.按地震成因分類---包括構造地震、火山地震、陷落地震1.構造地震破壞性地震主要屬于構造地震，約占世界地震總數的90%以上。92%的地震發生在地殼中，其余的發生在地幔上部地震天然地震人工地震2.火山地震由于火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，只占世界地震的7%左右。1914年日本櫻島火山爆發，產生的震動相當于一個6.7級地震。3.陷落地震由于地下溶洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規模比較小，次數也很少。人工地震因人為因素直接造成的地震是人工地震。如工業爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發地震。1962年3月19日在廣東河源新豐江水庫壩區發生了迄今我國最大的水庫誘發地震，震級為6.1級。二.按震源深淺分類淺源地震——震源深度小于60千米的稱為淺源地震，占85%以上。中源地震——震源深度在60至300千米的稱為中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的稱為深源地震。淺源地震涉及范圍小，但破壞力大；深源地震涉及范圍大，但破壞力小。2002年6月29日晨1：20發生于吉林7.2級地震，震源深度540km，無破壞。目前有記錄的最深震源達720公里。1960年2月29日發生于摩洛哥艾加迪爾城的5.8級地震，深度為3km。震中破壞極為嚴重，但破壞僅局限在震中8km內。地震波地震波是地震發生時由震源地方的巖石破裂產生的彈性波。地震波分為體波和面波。體波橫波（S波）縱波（P波）面波瑞利波樂甫波橫波特點:周期長、振幅大、波速慢,100-800m/s縱波特點:周期短,振幅小,

波速快,200-1400m/s面波比體波衰減慢、振幅大、周期長、傳播遠。建筑物破壞主要由面波造成。雜波P波開始S波開始面波開始1.3震級與烈度一、地震震級1.定義能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。反映一次地震本身大小的等級，用M表示式中A表示標準地震儀距震中100km紀錄的最大水平地動位移，單位為微米。2.震級與能量的關系一個6級地震相當于一個兩萬噸級的原子彈。