1、結構設計步驟匯總結構設計步驟匯總：步驟一：結構布置步驟一：結構布置步驟二：截面初選步驟二：截面初選步驟三步驟三：匯集荷載及荷載計算匯集荷載及荷載計算 豎向恒荷載、豎向活荷載、水平風荷載、地震作用豎向恒荷載、豎向活荷載、水平風荷載、地震作用步驟五步驟五：內(nèi)力計算內(nèi)力計算步驟六步驟六：控制截面及控制截面內(nèi)力調(diào)整控制截面及控制截面內(nèi)力調(diào)整梁柱軸線端內(nèi)力調(diào)整至構件邊緣端梁柱軸線端內(nèi)力調(diào)整至構件邊緣端豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布步驟四步驟四：側移驗算側移驗算側移不滿足要求回到步驟一側移不滿足要求回到步驟一步驟七步驟七：內(nèi)力組合、確定最不利內(nèi)力內(nèi)力組合、

2、確定最不利內(nèi)力步驟八步驟八：截面尺寸驗算截面尺寸驗算步驟九步驟九：延性設計調(diào)整延性設計調(diào)整步驟十步驟十：抗彎承載力計算、抗剪承載力計算抗彎承載力計算、抗剪承載力計算步驟十二步驟十二：構造要求構造要求豎向：恒、活（雪）其它荷載（作用）：溫度、基礎沉降等水平向：風、地震滿足滿足：承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第三章第三章 高層建筑結構荷載作用高層建筑結構荷載作用 與結構設計原則與結構設計原則第三章第三章 高層建筑結構荷載作用高層建筑結構荷載作用 與結構設計原則與結構設計原則3.1 3.1 豎向荷載豎向荷載（簡介）（簡介）3.2 3.2 風荷載風荷載（重點）（重

3、點）3.3 3.3 地震作用地震作用（建筑結構抗震與防災課介紹此部分內(nèi)容）（建筑結構抗震與防災課介紹此部分內(nèi)容）3.4 3.4 荷載效應組合荷載效應組合3.5 3.5 結構簡化計算原則結構簡化計算原則與多層建筑結構有所不同，高層建筑結構與多層建筑結構有所不同，高層建筑結構 1）豎向荷載豎向荷載效應遠大于多層建筑結構；效應遠大于多層建筑結構； 2）水平荷載水平荷載的影響顯著增加，成為其設計的主要因素；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）對高層建筑結構尚應考慮豎向地震豎向地震的作用。的作用。 3.1 3.1 豎向荷載豎向荷載 o建筑結構荷載規(guī)范建筑結構荷載規(guī)范(GB

4、50009-2012)(GB50009-2012)一、永久荷載一、永久荷載結構自重、附加永久荷載結構自重、附加永久荷載 隔墻、裝飾、設備管道等（規(guī)范附錄隔墻、裝飾、設備管道等（規(guī)范附錄A A）二、可變荷載二、可變荷載樓面活荷載、雪荷載、直升飛機自重樓面活荷載、雪荷載、直升飛機自重 多層：多層：應考慮活荷載不利分布應考慮活荷載不利分布 高層：高層：不考慮，活荷載相對小，水平荷載引起內(nèi)力大不考慮，活荷載相對小，水平荷載引起內(nèi)力大 經(jīng)驗值：經(jīng)驗值：單位面積豎向荷載重量單位面積豎向荷載重量 框架、框架框架、框架剪力墻結構體系：剪力墻結構體系：121214 14 kN/mkN/m2 2 剪力墻、筒體結構

5、體系：剪力墻、筒體結構體系：141416 16 kN/mkN/m2 2 表表4.1.1 民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)民用建筑樓面均布活荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù) 項項次次類類 別別標準值標準值(kNm2)組合值組合值系數(shù)系數(shù)c頻遇值頻遇值系數(shù)系數(shù)f準永久值準永久值系數(shù)系數(shù)q1(1)住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園(2) 試驗室、閱覽室、會議室、 醫(yī)院門診室2.00.70.50.60.40.52教室、食堂、餐廳、一般資料檔案室2.50.70.60.53(1)禮堂、劇場、影院、有固定座位的看臺(2)公共洗衣房3.03.00.70.7

6、0.50.60.30.54(1)商店、展覽廳、車站、港口、機場大廳及其旅客等候室(2)無固定座位的看臺3.53.50.70.70.60.50.50.35(1)健身房、演出舞臺(2)運動場、舞廳4.04.00.70.70.60.60.50.36(1)書庫、檔案庫、貯藏室、百貨食品超市(2)密集柜書庫5.012.00.90.90.87通風機房、電梯機房7.00.90.90.88汽車通道及停車庫：(1)單向板樓蓋(板跨不小于2m)和雙向板樓蓋(板跨不小于3m3m)客車消防車(2)雙向板樓蓋(板跨不小于6m6m)和無梁樓蓋(柱網(wǎng)尺寸不小于6m6m)客車消防車4.035.02.520.00.70.70.

7、70.70.70.70.70.70.60.60.60.6續(xù)表續(xù)表4.1.1 項項次次類類 別別標準值標準值(kNm2)組合值組合值系數(shù)系數(shù)c頻遇值頻遇值系數(shù)系數(shù)f準永久值準永久值系數(shù)系數(shù)q9廚房 (1)一般的 (2)餐廳的2.04.00.70.70.60.70.50.710浴室、廁所、盥洗室：2.50.70.60.511走廊、門廳：(1)宿舍、旅館、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園、住宅(2)辦公樓、教學樓、餐廳，醫(yī)院門診部(3)當人流可能密集時2.02.53.50.70.70.70.50.60.50.40.50.3樓梯：(1)多層住宅(2)其他2.03.50.70.70.50.50.40.312陽臺

8、：(1)一般情況(2)當人群有可能密集時2.53.50.70.60.54.3.1 4.3.1 房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載，應房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷載，應 按表按表4.3.1 4.3.1 采用。采用。 屋面均布活荷載，不應與雪荷載同時組合。屋面均布活荷載，不應與雪荷載同時組合。4.3.1 屋面均布活荷載屋面均布活荷載 項次項次類類 別別標準值標準值kNm2組合值系數(shù)組合值系數(shù)c頻遇值系數(shù)頻遇值系數(shù)f準永久值系數(shù)準永久值系數(shù)q1不上人的屋面0.50.70.502上人的屋面2.00.70.50.43屋頂花園3.00.70.60.54屋面運動場4.00.70.

9、60.43.2 3.2 風荷載風荷載 一、概念：一、概念：空氣流動形成風（近地風起主要作用）空氣流動形成風（近地風起主要作用） 迎風面：迎風面：壓力壓力 背風面：背風面：吸力吸力 風毀事故：風毀事故： 橋梁橋梁 高層高層少，局部破壞多（玻璃）少，局部破壞多（玻璃） 高聳高聳有有3.2 3.2 風荷載風荷載高、大、細、長高、大、細、長等柔性工程結構的主要設計荷載等柔性工程結構的主要設計荷載 塔科馬海峽大橋塔科馬海峽大橋 昵稱昵稱: :舞動的格蒂舞動的格蒂橋梁形式橋梁形式: :懸索橋懸索橋 主跨主跨:2800:2800英尺英尺(853(853米米) ) 全長全長:5000:5000英尺英尺(152

10、4(1524米米) ) 通航凈空通航凈空:195:195英尺英尺(59.4(59.4米米) ) 通車日期通車日期:1940:1940年年7 7月月1 1日日 坍塌日期坍塌日期:1940:1940年年1111月月7 7日上午日上午1111時，原因是機械共振時，原因是機械共振風速大約為每小時風速大約為每小時4242英里英里(67(67公里公里/ /小時小時) )，頻率，頻率0.20.2赫茲。赫茲。被風吹垮的一流懸索大橋20112011年年6 6月月2323日，日，河北省石家莊市正河北省石家莊市正定縣子龍大橋石欄定縣子龍大橋石欄被大風吹倒。受損被大風吹倒。受損石欄達石欄達400400米，多米，多數(shù)是

11、從柱子處齊根數(shù)是從柱子處齊根折斷。折斷。20102010年年1 1月月3 3日日1414時時2020分許分許, ,在建的昆明新機場配套引橋工程在澆灌過程中在建的昆明新機場配套引橋工程在澆灌過程中垮塌。事故造成七人死亡垮塌。事故造成七人死亡, ,三十四人受傷。該建筑承建單位的相關負責人三十四人受傷。該建筑承建單位的相關負責人在接受媒體采訪時表示在接受媒體采訪時表示, ,事故的發(fā)生事故的發(fā)生“不排除天氣的原因不排除天氣的原因, ,比如刮風引比如刮風引起。起?！?0122012年年9 9月月1212日日1313點點4040分分左右，西湖邊著名景點集左右，西湖邊著名景點集賢亭被風吹垮，為賢亭被風吹垮，

12、為20022002年年前后，西湖南線整治時重前后，西湖南線整治時重建。建。 風對高層建筑結構有如下的特點風對高層建筑結構有如下的特點 1 1風力作用與建筑物風力作用與建筑物外形有直接關系外形有直接關系 2 2風力受建筑物風力受建筑物周圍環(huán)境影響較大周圍環(huán)境影響較大 3 3風力作用具有風力作用具有靜力、動力兩重性質(zhì)靜力、動力兩重性質(zhì)。 4 4風力在建筑物表面的風力在建筑物表面的分布很不均勻，在角區(qū)和建筑物內(nèi)收分布很不均勻，在角區(qū)和建筑物內(nèi)收 的局部區(qū)域，會產(chǎn)生較大的風力的局部區(qū)域，會產(chǎn)生較大的風力。 5 5與地震作用相比，與地震作用相比，風力作用持續(xù)時間較長風力作用持續(xù)時間較長 6 6抗風設計具

13、有較大的可靠性抗風設計具有較大的可靠性。3.2 3.2 風荷載（特點）風荷載（特點）3.1 3.1 風荷載風荷載 二、隨機性二、隨機性按照統(tǒng)計規(guī)律歸納出風荷載標準值按照統(tǒng)計規(guī)律歸納出風荷載標準值計算公式計算公式 當計算主要承重結構時當計算主要承重結構時0wWzszk三、風荷載的計算三、風荷載的計算 ( (一一) )基本風壓基本風壓空曠平坦地面、距地空曠平坦地面、距地1010m m、5050年一遇、年一遇、1010minmin平均最大風速平均最大風速計算。計算。0200210：空氣密度：空氣密度具體查閱：荷載規(guī)范附錄具體查閱：荷載規(guī)范附錄D D，不小于不小于0.30.3kN/mkN/m2 2說明

14、：說明：一般高層建筑考慮一般高層建筑考慮5050年一遇年一遇特別重要或者有特殊要求的高層建筑考慮特別重要或者有特殊要求的高層建筑考慮100100年一遇年一遇（二）風荷載體型系數(shù)（二）風荷載體型系數(shù)風對建筑表面的作用力并不等于基本風壓值，而是隨建筑物的風對建筑表面的作用力并不等于基本風壓值，而是隨建筑物的體型、尺度、表面位置等而改變，其大小由實測或風洞試驗確定體型、尺度、表面位置等而改變，其大小由實測或風洞試驗確定 = =垂直于建筑表面的平均風作用力垂直于建筑表面的平均風作用力/ /基本風壓值基本風壓值 ss典型風荷載體型系數(shù)舉例典型風荷載體型系數(shù)舉例壓力為正號壓力為正號 吸力為負號吸力為負號典

15、型風荷載體型系數(shù)舉例典型風荷載體型系數(shù)舉例局部風壓體型系數(shù)：局部風壓體型系數(shù)： 正壓區(qū)：同上取法正壓區(qū)：同上取法 負壓區(qū)：負壓區(qū)： 墻面：墻面：-1.0-1.0 墻角邊：墻角邊：-1.8-1.8 屋面局部部位（周邊和屋面坡度大于屋面局部部位（周邊和屋面坡度大于10100 0的屋脊部位）：的屋脊部位）：-2.2-2.2 檐口、雨篷、遮陽板等突出構件：檐口、雨篷、遮陽板等突出構件：-2.0-2.0 （三）風壓高度變化系數(shù)（三）風壓高度變化系數(shù)地面粗糙度分類：地面粗糙度分類： A A類：類：近海海面和海島、近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)海岸、湖岸及沙漠地區(qū) B B類：類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、田野

16、、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū) C C類：類：有密集建筑群的城有密集建筑群的城市市區(qū)市市區(qū) D D類：類：有密集建筑群且房有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)屋較高的城市市區(qū)z（四）風振系數(shù)（四）風振系數(shù) Z風分為風分為平均風（即穩(wěn)定風）和脈動風（常稱陣風脈動）平均風（即穩(wěn)定風）和脈動風（常稱陣風脈動） 平均風平均風靜力靜力 脈動風脈動風動力動力（四）風振系數(shù)（四）風振系數(shù) 與結構的自振特性有關，（包括自振周期、振型等，也與與結構的自振特性有關，（包括自振周期、振型等，也與結構的高度有關）結構的高度有關） 一般豎向懸臂型結構（構架、塔架、煙囪

17、等高聳結構），一般豎向懸臂型結構（構架、塔架、煙囪等高聳結構），高度大于高度大于3030m m，高寬比大于高寬比大于1.51.5且可以忽略扭轉影響的高層且可以忽略扭轉影響的高層建筑，按照下式計算：建筑，按照下式計算： Z 峰值因子，取峰值因子，取2.5 10m10m高度處的湍流強度高度處的湍流強度(A、B、C、D分別為0.12、 0.14、0.23、0.39 ) 脈動風荷載的共振分量因子脈動風荷載的共振分量因子 脈動風荷載的背景分量因子脈動風荷載的背景分量因子g10IRZB210121RBgIzZ 脈動風荷載的背景分量因子脈動風荷載的背景分量因子ZB210121RBgIzZ 結構基本自振周期的

18、經(jīng)驗公式結構基本自振周期的經(jīng)驗公式方法一：方法一： 鋼筋混凝土框架和框剪結構：鋼筋混凝土框架和框剪結構： 鋼筋混凝土剪力墻結構：鋼筋混凝土剪力墻結構： H H房屋總高度房屋總高度( (m)m) B B房屋寬度房屋寬度( (m)m)方法二：方法二： 框架結構：框架結構：T1（0.080.1）n混凝土結構混凝土結構 框架剪力墻結構：框架剪力墻結構： T1（0.060.08）n 剪力墻結構及筒中筒：剪力墻結構及筒中筒： T10.05方法三：方法三：鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構鋼結構鋼結構32311053. 025. 0BHT32311003. 003. 0BHTNT)15. 01 . 0(1nT)1

19、0. 005. 0(1風洞試驗風洞試驗u風洞是專門設計的一種實驗管道風洞是專門設計的一種實驗管道, ,用動力裝置在管道實驗段用動力裝置在管道實驗段內(nèi)的造成可調(diào)節(jié)速度的空氣流動，以進行各種類型的空氣動內(nèi)的造成可調(diào)節(jié)速度的空氣流動，以進行各種類型的空氣動力學實驗。根據(jù)流動相對性和相似性原理，將實驗模型固定力學實驗。根據(jù)流動相對性和相似性原理，將實驗模型固定在實驗段內(nèi)，當氣體以一定的速度流過模型時，測量記錄流在實驗段內(nèi)，當氣體以一定的速度流過模型時，測量記錄流場的參數(shù)和模型的氣動力響應，即可推算到與模型相對應的場的參數(shù)和模型的氣動力響應，即可推算到與模型相對應的原型物在空氣中運動時受到的氣動力。原型

20、物在空氣中運動時受到的氣動力。3.3 3.3 地震作用地震作用3.4 3.4 荷載作用效應組合荷載作用效應組合u荷載效應荷載效應指結構或構件在某種荷載作用下的指結構或構件在某種荷載作用下的結構的內(nèi)力和位移結構的內(nèi)力和位移。u荷載效應組合荷載效應組合指在所有可能同時出現(xiàn)的荷載指在所有可能同時出現(xiàn)的荷載組合下，確定結構或構件內(nèi)產(chǎn)生的效應。組合下，確定結構或構件內(nèi)產(chǎn)生的效應。滿足滿足：承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)一、承載能力極限狀態(tài)設計表達式一、承載能力極限狀態(tài)設計表達式 無地震作用效應組合無地震作用效應組合有地震作用效應組合有地震作用效應組合 wkwwEvk

21、EvEhKEhGEGSSSSS參與組合參與組合的的荷載荷載和作用和作用說明說明重力荷載及水平地震重力荷載及水平地震作用作用1.21.21.31.3抗震設計的高層建筑均應考慮抗震設計的高層建筑均應考慮重力荷載及豎向地震重力荷載及豎向地震作用作用1.21.21.31.39 9度；水平長懸臂和大跨度度；水平長懸臂和大跨度7 7度度（0.15g0.15g）、）、8 8度、度、9 9度度重力荷載、水平地震重力荷載、水平地震及豎向地震作用及豎向地震作用1.21.21.31.30.50.59 9度；水平長懸臂和大跨度度；水平長懸臂和大跨度7 7度度（0.15g0.15g）、）、8 8度、度、9 9度度重力荷載、水平地震重力荷載、水平地震作用及作用及風荷載風荷載1.21.21.31.31.41.460m60m以上的高層建筑以上的高層建筑重力荷載、水平地震重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用作用、豎向地震作用及及風荷載風荷載1.21.21.31.30.50.51.41.460m60m以上的高層建筑；以上的高層建筑；9 9度；水平度；水平長懸臂和大跨度長懸臂和大跨度7 7度（度（0.15g0.15g）、）、8 8度、度、9 9度度0.50.51.31.31.41.4水平長懸臂和大跨度水平長懸臂和大跨度7 7度度（0.15g0.15g）、）、8 8度、度、9 9度度GEhEvW有地震作用