高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震輔導(dǎo)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(dǎo)材料一輔導(dǎo)材料一荷載與作用（一）荷載與作用（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解了解豎向荷向荷載、水平荷、水平荷載對(duì)載對(duì)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(jí)、基本烈度和、基本烈度和設(shè)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(yīng)譜應(yīng)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(yīng)分析方法。分析方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)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(jí)，基本烈度和，基本烈度和設(shè)防烈度；防烈度；3.反應(yīng)譜應(yīng)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(yīng)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(fēng)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(huì)直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性，成為控制荷載。因此在非地震區(qū)，風(fēng)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(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009）（以下簡(jiǎn)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(shí)際荷載換算為等效均布荷載。對(duì)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(shí)布滿在所有樓面上。因此在設(shè)計(jì)梁、墻、柱和基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際荷載沿樓面分布的變異性。在確定梁、墻、柱和基礎(chǔ)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，還應(yīng)按現(xiàn)行《荷載規(guī)范》對(duì)樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以折減系數(shù)。2風(fēng)荷載風(fēng)受到地面上各種建筑物的阻礙和影響，風(fēng)速會(huì)改變，并在建筑物表面上形成壓力或吸力，這種風(fēng)力的作用稱為風(fēng)荷載。風(fēng)力在整個(gè)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(fēng)速、風(fēng)向和氣流的不斷變化而不停地改變著。風(fēng)荷載實(shí)質(zhì)上是一種隨時(shí)間

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

6、重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建0w筑，應(yīng)考慮100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值。當(dāng)沒有100年一遇的風(fēng)壓資料時(shí)，也可近似將50年一遇的基本風(fēng)壓值乘以1.1后采用。（2）風(fēng)載體型系數(shù)s?3（3）抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防是指對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，包括地震作用、抗震承載力計(jì)算和采取抗震措施，已達(dá)到抗震的效果?？拐鹪O(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是設(shè)防烈度?！犊拐鹨?guī)范》附錄A給出了我國(guó)主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，應(yīng)符合《抗震規(guī)范》的要求。（4）抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)計(jì)總思路是：在建筑物使用壽命期間，對(duì)不同頻度和強(qiáng)度的地震，建筑物應(yīng)具有不同的抵抗力。即對(duì)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(jì)上是可以做到的；強(qiáng)烈地震發(fā)生的可能性較小，而且如果遭遇到強(qiáng)烈地震，要求做到結(jié)構(gòu)不損壞，在經(jīng)濟(jì)上不合理，因此允許結(jié)構(gòu)破壞，但在任何情況下，不應(yīng)導(dǎo)致建筑物倒塌。《抗震規(guī)范》結(jié)合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)能力，提出了“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)

8、防目標(biāo)：第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到多遇的低于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震（簡(jiǎn)稱“小震”）影響時(shí)，建筑一般應(yīng)不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到本地區(qū)設(shè)防烈度影響時(shí)，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(zhǔn)：當(dāng)遭受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震（簡(jiǎn)稱“大震”）時(shí)，建筑不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，原則上應(yīng)滿足三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，在具體做法上，為簡(jiǎn)化計(jì)算，《抗震規(guī)范》采用二階段設(shè)計(jì)法，

9、即：第一階段設(shè)計(jì)：按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的一定組合驗(yàn)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(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二階段設(shè)計(jì)：在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目標(biāo)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(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。上述“三水準(zhǔn)，二階段”的抗震設(shè)防目標(biāo)可概括為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。三、單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震反應(yīng)地震所釋放出來的能量，以地震波的

10、形式向四周擴(kuò)散，地震波到達(dá)地面后引起地面運(yùn)動(dòng)，使地面上原來處于靜止的建筑物受到動(dòng)力作用而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。在振動(dòng)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(shí)，那么建筑物就遭到破壞，乃至倒塌。因此，在結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算中，確定地震作用是個(gè)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(dòng)力特性

11、（結(jié)構(gòu)的自振周期、阻尼）有密切關(guān)系。因此，確定地震作用比確定一般靜荷載要復(fù)雜得多。目前，我國(guó)和其他許多國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都采用反應(yīng)譜理論來確定地震作用。這種計(jì)算理論是根據(jù)地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的實(shí)測(cè)紀(jì)錄，通過計(jì)算分析所繪制的加速度（在計(jì)算中通常采用加速度相對(duì)值）反應(yīng)譜曲線為依據(jù)的。所謂加速度反應(yīng)譜曲線，就是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在一定地震作用下，最大反應(yīng)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(yīng)譜曲線或相應(yīng)公式就可以很方