高层建筑结构计算

高层建筑结构计算基本假定高层建筑结构计算的基本假定高层建筑是一个复杂的空间结构。

它不仅平面形状多变，立面体型也各种各样，而且结构形式和结构体系各不相同。

高层建筑中有框架、剪力墙和筒体等竖向抗侧力结构，又有水平放置的楼板将它们连为整体。

这样一种高次超静定、多种结构形式组合在一起的三维空间结构，要进行内力和位移计算，就必须进行计算模型的简化，引入不同程度的计算假定。

简化的程度视所用的计算工具按必要和合理的原则决定。

结构计算的基本假定为：1．计算高层建筑结构的内力和位移时，用弹性方法及取用结构的弹性刚度，并考虑各抗侧力结构的共同工作。

2．框架梁及剪力墙的连梁等构件，可按有关规定考虑局部塑性变形的内力重分布。

3．计算结构的内力和位移时，一般情况下可假定楼板在自身平面内为绝对刚性，但在设计中应采取保证楼面整体刚度的构造措施。

4．下列情况宜考虑楼板在自身平面内的变形影响：（1）楼板整体性较弱；（2）楼板有很大的开洞或缺口，宽度削弱；（3）楼板平面上有较长的外伸段；（4）作为结构转换层的楼板，对于上述情况，须考虑楼板实际刚度，对采用刚性楼面假定算得的结果进行调整。

5．结构计算中，各类构件均需考虑弯曲变形，构件其他变形按有关规定考虑。

对竖向荷载还宜考虑施工过程中逐层加载的影响。

6．构件刚度的取用。

（1）框架梁的惯性矩：现浇板边框架梁I＝1．5I↓r现浇板中部框架梁I＝2．0I↓r式中I↓r--梁截面矩形部分的惯性矩。

（2）连梁刚度。

框剪结构或剪力墙结构中的连梁刚度，可乘≥0．55的折减系数。

（3）剪力墙的有效翼缘宽度。

剪力墙可考虑纵墙或横墙的翼缘作用，其有效翼缘宽度可按有关规定取用。

（4）错位剪力墙的等效刚度。

错位剪力墙（错位值a≤2．5m，a≤8t，t为墙厚）的等效刚度应乘以折减系数0．8。

（5）折线形剪力墙的简化处理。

当折线形剪力墙的各墙段总转角≤15°时，可按平面剪力墙考虑。

（6）壁式框架的刚域长度及杆件的等效刚度，按有关规定取用。

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。