多、高层房屋结构的分析和设计计算
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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。