高层建筑结构设计高层建筑结构荷载

高层建筑结构设计中的风荷载随着现在建筑美学的发展和使用功能的要求，现代建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展。

因此在结构设计中风荷载越来越重要，有时至起决定性的作用。

该文主要阐述作用在结构上的风压、风力和风振系数、高层建筑结构风振系数和风振响应的精确方法，并介绍了高层建筑的风振控制的多种方法。

目前世界上正在经历着史无前例的高层、超高层建筑建设高峰。

芝加哥西尔斯大厦（Sears tower）曾以443m的高度稳坐世界最高建筑物宝座26年。

而现在世界上，拟建、在建和已建的400m以上的结构有37栋，尤以正在建造且已超过700m的迪拜大厦（Burj Dubai）为首。

发达国家甚至提出了千米高度量级的“空中城市”的概念。

随着结构高度的增加和高强材料的使用，低阻尼、高柔结构的风振响应更加显著，使得强风作用下的结构风荷载成为结构安全性和舒适性设计的控制荷载。

从Davenport最早将随机概念和方法引入建筑结构的抗风研究30多年以来，在建筑结构的顺风向荷载及响应的研究方面，已逐渐形成比较完善的计算理论和方法，主要成果也反映在多数国家的建筑结构荷载规范中。

风的特征及风压风是空气相对于地面的运动。

由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性，从而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样使不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动，便形成了风。

大量的统计资料表明，近地风的平均风速随着高度的升高而增大，同时对应于不同的地面粗糙度具有不同的变化规律。

通常可采用风速剖面来描述平均风。

平均风剖面是微气象学研究风速变化的一种方法。

目前，气象学家认为用对数律表示大气底层强风风速廓线比较理想，其表达式为式中——大气底层内高度处的平均风速；——摩擦速度或流动剪切速度；K——卡曼（Karman）常数，k 0.40；——地面粗糙长度（m）；——有效高度（m）：=，其中z——离地高度（m）；——零平均位移（m）。

风压是建筑结构设计中的基本设计依据之一，其取值的大小对高层（高耸）和大跨度结构的安全性、适用性、耐久性及是否经济有密切的关系.基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地比较离地10m 高统计所得的50年一遇10min平均最大风速、按确定的风压。

高层建筑结构的荷载计算高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载，其计算方法与一般建筑结构类似，在此不再重复。

本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷载和地震荷载作用的计算方法。

第一节 风荷载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的风荷载。

风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。

垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：0ωµµβωz s z k =式中：k ω为风荷载标准值（kN/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；s µ为风荷载体型系数；z µ为风压高度变化系数； 0ω为基本风压（kN/m 2）。

1. 基本风压0ω我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《全国基本风压分布图》中给出的基本风压值0ω，是用各地区空旷地面上离地10m 高、重现期为30年的10min 平均最大风速0υ（m/s ）计算得到的，基本风压值1600/200υω=（kN/m 2）。

荷载规范给出的0ω值适用于多层建筑；对于一般高层建筑和特别重要的或有特殊要求的高层建筑可按《全国基本风压分布图》中的数值分别乘以1.1和1.2采用。

2. 风压高度变化系数z µ表1 风压高度变化系数风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐渐加大，但风速的变化与地貌及周围环境有关。

在近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，地面空旷，空气流动几乎无阻挡物（A 类粗糙度），风速随高度的增加最快；在中小城镇和大城市的郊区（B 类粗糙度），风速随高度的增加减慢；在有密集建筑物的大城市市区（C 类粗糙度），和有密集建筑群，且房屋较高的城市市区（D 类粗糙度），风的流动受到阻挡，风速减小，因此风速随高度增加更缓慢一些。

表1列出了各种情况下的风压高度变化系数。

高层建筑混凝土结构设计规范一、引言高层建筑是城市中的重要组成部分，其结构设计对于建筑的安全和稳定性具有重要意义。

本规范旨在规范高层建筑混凝土结构的设计，保障建筑的安全和稳定性。

二、适用范围本规范适用于高层建筑混凝土结构的设计，包括楼板、柱子、梁和墙体等。

三、基本要求1、建筑物的结构设计应符合国家相关法律法规和规范要求。

2、建筑物的结构应具有足够的强度和刚度，能够承受设计荷载，并满足使用要求。

3、建筑物的结构应具有良好的耐久性和抗震性能。

4、建筑物的结构应符合施工、安装、调试和维修要求，便于施工和维护。

5、建筑物的结构应尽量采用标准化、模块化和集成化的设计方法，以降低成本、提高施工效率和质量。

四、设计荷载1、荷载标准建筑物的设计荷载应符合国家相关规范和标准要求，包括自重、活荷载、风荷载、地震荷载等。

2、自重建筑物的自重应按照设计要求计算，包括混凝土、钢筋、砖墙、地基等的自重。

3、活荷载建筑物的活荷载应按照设计要求计算，包括人员、设备、家具等的活荷载。

4、风荷载建筑物的风荷载应按照设计要求计算，包括基本风压和风荷载系数。

5、地震荷载建筑物的地震荷载应按照设计要求计算，包括地震作用下建筑物的动力响应和变形。

五、结构材料1、混凝土建筑物的混凝土应符合国家相关标准要求，包括强度、耐久性、抗渗性等。

2、钢筋建筑物的钢筋应符合国家相关标准要求，包括强度、耐腐蚀性等。

3、预应力钢筋建筑物的预应力钢筋应符合国家相关标准要求，包括强度、耐腐蚀性4、砖墙建筑物的砖墙应符合国家相关标准要求，包括强度、耐久性、防火性能等。

5、地基建筑物的地基应符合国家相关标准要求，包括承载能力、稳定性等。

六、结构形式1、楼板建筑物的楼板应采用合理的梁板结构形式，梁板之间应采用适当的连接方式，以提高楼板的刚度和承载能力。

2、柱子建筑物的柱子应采用合理的截面形式，以提高柱子的承载能力和抗震性能。

建筑物的梁应采用合理的梁截面形式，以提高梁的承载能力和刚度。

高层建筑结构方案设计荷载估算(2010-04-27 01:53:45)转载▼分类：PART10设计心得标签：建筑荷载折减系数轴力布活载教育1.2 高层建筑结构作用效应的特点1.2.1 高层建筑结构的受力特点建筑结构所受的外力（作用）主要来自垂直方向和水平方向。

在低、多层建筑中，由于结构高度低、平面尺寸较大，其高宽比很小，而结构的风荷载和地震作用也很小，故结构以抵抗竖向荷载为主。

也就是说，竖向荷载往往是结构设计的主要控制因素。

建筑结构的这种受力特点随着高度的增大而逐渐发生变化。

在高层建筑中，首先，在竖向荷载作用下，由图1.2.1-1所示的框架可知，各楼层竖向荷载所产生的框架柱轴力为：边柱 N=wlH/2h中柱 N=wlH/h即框架柱的轴力和建筑结构的层数成正比；边柱轴力较中柱小，基本上与其受荷面积成正比。

就是说，由各楼层竖向荷载所产生的累积效应很大，建筑物层数越多，底层柱轴力越大；顶、底层柱轴力差异越大；中柱、边柱轴力差异也越大。

其次，在水平荷载作用下，作为整体受力分析，如果将高层建筑结构简化为一根竖向悬臂梁，那么由图1.2.1-2、图1.2.1-3所示其底部产生的倾复弯矩为：水平均布荷载 Mmax=qH2/2倒三角形水平荷载 Mmax= Qh3/3即结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度的平方成正比。

就是说，建筑结构的高度越大，由水平作用对结构产生的弯矩就更大，较竖向荷载对结构所产生的累积效应增加更快，其产生的结构内力占总结构内力的比重越大，从而成为结构强度设计的主要控制因素。

1.2.2 高层建筑结构的变形特点在竖向荷载作用下，高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形。

由于各竖向构件的应力大小不同，因而其压缩变形大小也不同。

在钢筋混凝土结构中，由于在施工过程中的找平，同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同，若不对基底应力进行调整，也可能导致基础产生不均匀沉降。

在水平荷载作用下，高层建筑结构最大的顶点位移为：水平均布荷载△max=qH4/8EI倒三角形水平荷载△max= 11qH4/120EI式中EI为结构的从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比。

1.高层建筑结构有何受力特点高层建筑结构受力特点1. 引言高层建筑结构是指建筑物高度在一定范围内远远超过周围建筑物的建筑。

由于高层建筑的高度，其受力特点与普通建筑不同。

本文将就高层建筑结构的受力分析进行详细阐述。

2. 垂直荷载2.1 自重荷载高层建筑的自重荷载是指建筑物所有组成部分的重力。

高层建筑结构在设计和施工过程中要考虑自重荷载的作用，合理设计结构以承受自重荷载的作用。

2.2 活载荷载高层建筑在正常使用过程中，会受到人员、家具、设备等活动荷载的作用。

这些活载荷载需要合理计算和施加在建筑结构上，以确保结构的稳定性和安全性。

3. 风荷载高层建筑由于高度较大，所以受到风荷载的影响较为显著。

风荷载是指风对建筑物表面的压力和摩擦力。

高层建筑结构需要合理考虑风荷载的作用，设计适当的结构以抵抗风力的影响。

4. 地震荷载高层建筑由于高度较大，所以在地震发生时受到的地震荷载较为显著。

地震荷载是指地震引起的水平和垂直加速度对建筑物的作用。

高层建筑结构需要充分考虑地震荷载的作用，采取相应的抗震设计措施，确保结构的稳定性和安全性。

5. 结构系统高层建筑的结构系统可以分为框架结构、剪力结构、核心筒结构等不同类型。

每种结构系统都具有自身的特点和适用范围，设计和选择合适的结构系统对保证高层建筑结构的稳定性至关重要。

6. 附件本文档附带的附件包括高层建筑结构的示意图、力学分析图表等。

7. 法律名词及注释7.1 建筑法律名词1：XX法规注释：XX法规是指XX地区对于建筑结构设计和施工的法律法规。

7.2 建筑法律名词2：XX条款注释：XX条款是指XX法规中关于高层建筑结构的具体规定。

高层建筑结构的设计要点1. 引言高层建筑结构的设计是建筑工程中的重要环节。

本文将介绍高层建筑结构设计过程中需要注意的要点，以保证结构的稳定性和安全性。

2. 建筑系统选择在设计高层建筑结构时，需要根据建筑的用途和高度选择合适的建筑系统，如框架结构、剪力结构、核心筒结构等。

高层建筑的结构与受力分析高层建筑由于其高度较高，所以在设计和施工过程中需要特别重视其结构与受力分析。

本文将对高层建筑的结构和受力分析进行详细探讨。

一、高层建筑的结构类型高层建筑的结构类型多种多样，常见的包括框架结构、筒体结构、剪力墙结构等。

每种结构类型都有其独特的特点和适用范围。

1. 框架结构：框架结构是高层建筑最常见的结构类型之一。

它利用垂直柱和水平梁构成的框架来承担建筑的荷载。

框架结构具有灵活性和适应性，适用于不同形状和高度的建筑。

2. 筒体结构：筒体结构是一种通过建筑物外围的承重墙、柱和板板形成的结构类型。

筒体结构具有较好的抗侧向力能力和稳定性，适用于地震等自然灾害频发的地区。

3. 剪力墙结构：剪力墙结构采用设置剪力墙来承担建筑的纵向荷载，是一种高度抗震的结构类型。

剪力墙结构在地震区域的高层建筑中广泛采用，能够有效地抵抗地震力的作用。

二、高层建筑的受力分析高层建筑的受力分析对于确保建筑物的安全和稳定性至关重要。

在设计和施工过程中，需对各种力的作用进行合理分析和计算。

1. 垂直荷载：高层建筑承受的垂直荷载包括自重荷载和使用荷载。

自重荷载是指建筑本身的重量，而使用荷载是指建筑内外部设施、人员活动等产生的荷载。

设计师需要根据建筑的功能和用途，准确计算垂直荷载的作用。

2. 水平荷载：高层建筑需要考虑到水平荷载，包括风荷载和地震荷载。

风荷载是指风对建筑物表面产生的压力，地震荷载是指地震对建筑物的作用力。

在设计过程中，需根据具体地点的风速和地震烈度，合理计算水平荷载。

3. 温度荷载：高层建筑由于在使用过程中会受到温度的变化而产生热胀冷缩的作用。

设计师需要考虑到温度变化对建筑物的影响，并通过合理的设计和材料选择来减少温度荷载对建筑物的影响。

三、高层建筑结构设计的关键要素高层建筑的结构设计有许多关键要素需要考虑，下面将介绍其中几个重要要素。

1. 强度和稳定性：高层建筑的结构必须具备足够的强度和稳定性，以承受各种荷载的作用。

高层建筑的主要荷载一、引言高层建筑是城市中耸立的巨型建筑物，其承受的荷载是建筑结构设计中至关重要的因素。

主要荷载是指对建筑物施加压力或力量的因素，包括建筑自重、风荷载、地震荷载以及使用荷载等。

本文将深入探讨高层建筑的主要荷载及其对建筑结构的影响。

二、建筑自重建筑自重是指建筑物本身所承受的重力，主要由建筑材料的重量所决定。

高层建筑的自重较大，因此在设计阶段需要充分考虑建筑结构的承载能力，以确保安全稳固。

三、风荷载风荷载是指风对建筑物表面所产生的压力。

由于高层建筑面积大、高度高，容易受到风力的影响，因此风荷载在设计中必须予以充分考虑。

工程师通常使用风洞试验等方法来确定高层建筑所承受的风荷载，以保证建筑的结构稳定性。

四、地震荷载地震荷载是指地震对建筑物结构所产生的力量。

高层建筑作为城市中的重要标志性建筑，必须能够在地震发生时保持稳定。

因此，在设计高层建筑时，地震荷载是必须要考虑的主要荷载之一。

工程师会根据地震区域的状况，采用合适的抗震设计措施，确保建筑的抗震能力。

五、使用荷载使用荷载是指建筑物在使用过程中所承受的荷载，如人员活动、设备设施等。

高层建筑由于人员密集、设备众多，使用荷载较大。

在设计中，需要充分考虑建筑物的使用功能，合理安排荷载分布，以确保建筑结构的安全性。

六、其他荷载除了以上主要荷载外，高层建筑还可能承受其他荷载，如温度荷载、雪荷载、震荡荷载等。

这些荷载的大小和影响因素需要根据具体情况进行综合考虑，并在设计中予以合理处理。

七、荷载对建筑结构的影响主要荷载对高层建筑的结构稳定性和安全性起着至关重要的作用。

合理的荷载设计可以确保建筑物在长期使用过程中不发生变形、开裂或倒塌等事故。

在设计过程中，工程师需要根据荷载的大小和性质，选择合适的建筑材料、结构形式和抗震措施，以确保建筑的结构安全可靠。

八、结论高层建筑的主要荷载是建筑结构设计中必须要考虑的关键因素。

建筑自重、风荷载、地震荷载和使用荷载等荷载对高层建筑的结构稳定性和安全性有着重要影响。

高层建筑结构设计确定风荷载高层结构设计要确保结构在风荷载作用下具备足够的抵抗变形能力和承载能力，保证结构在风荷载作用下的安全性。

同时，高层建筑物在风荷载作用下将产生振动，过大的振动加速度将使在高楼内居住的人们感觉不舒适，因此高层建筑结构应具备良好的使用条件，满足舒适度的要求。

1.1等效静态风荷载一般作用在建筑物上的风包括平均风和脉动风。

其中平均风是风荷载的长周期部分作用在建筑物上，其周期常在10min以上，可认为是作用在建筑物上的静荷载，因为其周期与建筑物的自振周期相差较远；脉动风则是短周期部分作用在建筑物上，其脉动的周期很短，一般只有几秒，其作用可以被认为是作用在建筑物上随机的动荷载，因为其周期与建筑物的自振周期比较接近。

作用在建筑结构上的风荷载除了平均风和脉动风产生的平均风力和脉动风力，还有风振产生的惯性力。

平均风力、脉动风力和惯性力组合得到最终的等效静态风荷载。

（1）惯性力依据高频动态天平试验结果，可以求出高层建筑底部的平均风力(包含力矩和剪力)和脉动风力，在给出高层建筑结构参数的情况下，可以计算出位移和加速度响应,由共振加速度可以进一步求出惯性力。

惯性力是由振动产生的，由加速度和质量决定，沿高度分布惯性力均方根σaf(z)表达式为：上式中m(z)为沿高度的质量，为沿高度的加速度。

（2）平均风力和脉动风力空气来流沿高层建筑高度分布的风力可通过下式表达：其中：ρ为空气密度；是z处单位高度上的力系数，一般通过风压测量试验确定；是来流风速。

风速是平均风速与脉动风速的合成，即：一般来说，脉动风速相对于平均风速是小量，忽略二阶小量，即可得到沿高度分布的平均风力和脉动风力分别如下：脉动力均方根为：其中，为沿高度的来流湍流度。

（3）等效静态风荷载沿高度分布的等效静态风荷载由下式给出：式中g为峰值因子，可取3.5。

1.2结构体型系数对于普通的高层结构，结构体型系数一般按《建筑结构荷载规范》（GB52022-0512）表8.3.1和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第4.2.3条取包络值。

高层建筑结构设计规范要求高层建筑结构设计是一个关乎安全和可持续性的重要领域。

为确保高层建筑的稳定和抗震能力，设计师必须遵守一系列严格的规范要求。

本文将介绍一些常见的高层建筑结构设计规范要求，以便读者了解并在实践中运用。

一、设计荷载要求高层建筑结构设计的第一步是确定设计荷载。

设计师必须考虑建筑在正常使用和极端情况下所承受的荷载，包括垂直荷载、水平荷载和温度荷载等。

这些荷载的大小和分布需参考当地规范要求，并根据建筑的用途和位置进行合理的调整。

二、结构安全性要求高层建筑必须保证结构的安全性，以抵御自然灾害和人为因素的影响。

设计师应遵循规范要求，确保建筑在地震、风灾和火灾等情况下的结构安全性。

例如，设计师需要考虑使用抗震设计和防火材料，并合理安排紧急疏散通道，以确保居民在紧急情况下能够迅速安全地离开建筑。

三、结构材料要求高层建筑的结构材料对于建筑的强度和稳定性起到至关重要的作用。

设计师应选择合适的结构材料，如混凝土、钢材等，并保证其质量符合规范要求。

此外，设计师还应考虑材料的阻火性、耐腐蚀性和环境友好性等方面。

四、结构形式要求高层建筑的结构形式是指建筑的整体结构布局和构造形式。

设计师需要根据建筑的用途和地理环境等因素，选择适当的结构形式，如框架结构、剪力墙结构或组合结构等。

在设计过程中，还要考虑结构形式对于建筑的稳定性和抗震能力的影响。

五、结构连接和节点要求高层建筑的结构连接和节点是指各个构件之间的连接方式和连接节点的设计。

设计师需根据规范要求选择合适的连接方式，并保证其强度和稳定性。

同时，设计师还要注意连接节点的设计，确保其能够承受各种荷载，并具备一定的延性和韧性。

六、监测和维护要求高层建筑在使用过程中需要进行定期的监测和维护，以确保结构的安全和功能的正常运行。

设计师在结构设计中应考虑监测系统的设置和维护通道的安排，并提供适当的使用和维护手册，供业主和维护人员参考。

综上所述，高层建筑结构设计规范要求包括设计荷载要求、结构安全性要求、结构材料要求、结构形式要求、结构连接和节点要求以及监测和维护要求等。