高规荷载和地震作用.ppt

4.1 竖向荷载4.1.1 高层建筑的自重荷载、楼（屋）面活荷载及屋面雪荷载等应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009 的有关规定采用。4.1.2 施工中采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响的起重机械或其他施工设备时，应根据具体情况确定对结构产生的施工荷载。4.1.3 旋转餐厅轨道和驱动设备的自重应按实际情况确定。4.1.4 擦窗机等清洗设备应按其实际情况确定其自重的大小和作用位置。4.1.5 直升机平台的活荷载应采用下列两款中能使平台产生最大内力的荷载：1 直升机总重量引起的局部荷载，按由实际最大起飞重量决定的局部荷载标准值乘以动力系数确定。对具有液压轮胎起落架的直升机，动力系数可取1.4；当没有机型技术资料时，局部荷载标准值及其作用面积可根据直升机类型按表4.1.5 取用；2 等效均布活荷载5kN/m2。4.1.14.1.5条同原规程条同原规程3.1.13.1.5条未修订条未修订4.2 风荷载4.2.1 主体结构计算时，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积，垂直于建筑物表面的单位面积风荷载标准值应按下式计算：（4.2.1）式中：wk 风荷载标准值（kN/m2）；w0 基本风压（kN/m2），应按本规程第4.2.2 条的规定采用；z 风压高度变化系数，应按本规程第4.2.34.2.4 条的规定采用；s 风荷载体型系数，应按本规程第4.2.5 条的规定采用；zz 高度处的风振系数，应按本规程第4.2.6 条的规定采用。4.2.2 基本风压应按照现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009 的规定采用。对于安全等级为一级安全等级为一级的高层建筑以及对风以及对风荷载比较敏感荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计承载力设计时应按100 年重现期的风压值采用。【说明说明】对风荷载是否敏感对风荷载是否敏感，主要与高层建筑的自振特性有关，目前尚无实用的划分标准。一般情况下，对于设计使用年限为50 年年的高层建筑，房屋高度大于大于60m 的高层建筑可按100 年年一遇的风压值采用，对于房屋高度不超过不超过60m 的高层建筑，其基本风压是否提高，可由设计人员根据实际情况确定根据实际情况确定。对于设计使用年限为50 年年的高层建筑，100 年重现期年重现期的风荷载主要用于承载力极限状态设计，正常使用极限状态（如位移计算），也可采用50 年重现期的风压值（基本风压）。原规程：对于特别重要原规程：对于特别重要或对风荷载比较敏感或对风荷载比较敏感4.2.5 计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数 可按下列规定采用：1 圆形平面建筑取0.8；2 正多边形及截角三角形平面建筑，由下式计算：=0.8+1.2/（4.2.5）式中：n多边形的边数。3 高宽比H/B 不大于4 的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3；4 下列建筑取1.4：1）V 形、Y 形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2）L 形、槽形和高宽比H/B 大于4 的十字形平面建筑；3）高宽比H/B 大于4，长宽比L/B 不大于1.5 的矩形、鼓形平面建筑。5 在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按本规程附录A 采用，或由风洞试验确定。原规程原规程3.2.5未修订未修订4.2.6 高层建筑的风振系数 可按下式计算：(同原规程3.2.6）4.2.7 当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单栋建筑的体型系数 乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验确定。（同原规程（同原规程3.2.7）4.2.8 横风向振动作用明显的高层建筑，应考虑横风向风振的影响。横风向风振的计算范围、方法及顺风向与横风向效应的组合方法应符合现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009 的有关规定。【说明说明】当结构高宽比较大，结构顶点风速大于临界风速时，可能引起较明显的结构当结构高宽比较大，结构顶点风速大于临界风速时，可能引起较明显的结构横风向振动，甚至出现横风向振动效应大于顺风向作用效应的情况，因此做本条横风向振动，甚至出现横风向振动效应大于顺风向作用效应的情况，因此做本条规定。规定。结构横风向振动问题比较复杂，与结构的形状、刚度和风速都有一定关系，建筑结构荷载规范GB50009-2001 对圆形截面结构的横风向风振作出了规定，目前该规范正在进行修订，将补充矩形截面结构横风向风振的计算范围和方法。当结构体型复杂时，宜通过空气弹性模型的风洞试验确定横风向振动的等效风荷载，也可参考有关资料确定。一般情况下，高度超过一般情况下，高度超过200m 的或自振周期超过的或自振周期超过5s 的高层建筑，宜通过风洞试验研究确定横风向振动的影响的高层建筑，宜通过风洞试验研究确定横风向振动的影响。新增新增4.2.9 考虑横风向风振影响时，结构主轴方向的侧向位移应分别符合本规程3.7.3 条的规定。【说明说明】4.2.8、4.2.9 条为新增条文条为新增条文，意在提醒设计人员注意考虑结构横风向风振对意在提醒设计人员注意考虑结构横风向风振对高层建筑尤其是超高层建筑的影响。高层建筑尤其是超高层建筑的影响。高层建筑的横风向风振受建筑造型、平面尺寸等多方面因素影响，应根据现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009 具体考虑。横风向效应与顺风向效应是同时发生的，因此必须考虑两者的效应组合必须考虑两者的效应组合。对于结构侧向位移控制，仍可按同时考虑横风向与顺风向影响后的主轴方向位移确定，不必按矢量和的方向控制结构的层间位移。新增新增4.2.10 房屋高度大于房屋高度大于200m 或有下列情况之一时，或有下列情况之一时，宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载。平面形状或立面形状复杂；立面开洞或连体建筑；周围地形和环境较复杂。【说明说明】对结构平面及立面形状复杂、开洞或连体建筑及周围地形环境复杂的结构，都建议进行风洞试验，取消了原规程中取消了原规程中150m 以上才建议考虑的要求。以上才建议考虑的要求。对风洞试验的结果，当其与规范建议荷载存在较大差距时，设计人员应进行分析判断，合理确定建筑物的风荷载取值，因此将条文由因此将条文由“采用风洞试验确定建筑物的风荷载采用风洞试验确定建筑物的风荷载”改为改为“进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载”。原规程原规程3.2.8条：房屋高度大于条：房屋高度大于200m宜进行风洞试验宜进行风洞试验来确定来确定建筑物建筑物的风荷载；的风荷载；房屋高度大于房屋高度大于150m，有，有下列情况之一时下列情况之一时4.2.11 檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数 不宜小于2.0。4.2.12 设计建筑幕墙时，风荷载应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009 的有关规定采用。同原规程同原规程3.2.93.2.104.3 地震作用4.3.1 各抗震设防类别的高层建筑的地震作用，应符合下列规定：1 甲类建筑：应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定；2 乙、丙类建筑：应按本地区抗震设防烈度计算。4.3.2 高层建筑结构应按下列原则考虑地震作用：1 一般情况下，应至少至少在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；2 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响；3 高层建筑中的大跨度、长悬臂结构，7 度（度（0.15g）、）、8 度抗震设计时应考虑竖向地震作用；4 9度抗震设计时应计算竖向地震作用。【说明说明】本条增加了大跨度、长悬挑结构本条增加了大跨度、长悬挑结构7 度时也应考虑竖向地震作用的规定。度时也应考虑竖向地震作用的规定。大跨度指跨度大于24m 的楼盖结构、跨度大于8m 的转换结构、悬挑长度大于2m 的悬挑结构。对高层建筑，由于竖向地震作用效应放大比较明显，因此增加抗震设防烈度为7 度（0.15g）时也考虑竖向地震作用计算。大跨度、长悬臂结构应验算其自身及其支承部位结构的竖向地震效应。4.3.3 计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用：e=0.05Li （4.3.3）式中：ei第i 层质心偏移值（m），各楼层质心偏移方向相同；Li第i 层垂直于地震作用方向的建筑物总长度（m）。同原规程同原规程3.3.3未修订未修订4.3.4 高层建筑结构应根据不同情况，分别采用下列地震作用计算方法：1 高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法；2 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法；3 79 度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：1）甲类高层建筑结构；2）表4.3.4 所列的乙、丙类高层建筑结构；3）不满足本规程第3.5.23.5.5 条规定的高层建筑结构；4）本规程第10 章规定的复杂高层建筑结构；5）质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。【说明说明】将原规程将原规程3.3.9纳入表纳入表4.3.4注注 质量沿竖向分布特别不均匀的结构一般指楼层质量大于相邻下部楼层质量1.5 倍的情况。4.3.5 结构进行时程分析时，应符合下列要求：1 应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组实际地震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，且弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%；2 地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的5 倍倍和15s，地震波的时间间距可取0.01s 或0.02s；3 输入地震加速度的最大值，可按表4.3.5 采用；4 结构地震作用效应宜宜取多条时程曲线计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。原规程：原规程：34倍和倍和12s原规程：应取；原规程：应取；【说明说明】本条第本条第2 款将原规程中对地震波持续时间的要求进行了提高款将原规程中对地震波持续时间的要求进行了提高。因为本次修订增加了结构抗震性能设计规定，因此本条第3 款补充了设防地震（中震）和补充了设防地震（中震）和6 度度时的数值时的数值。当取七组及七组以上的时程曲线进行时，计算结果可取时程法的平均时程法的平均值值和振型分解反应谱法的较大值。4.3.6 计算地震作用时，建筑结构的重力荷载代表值应取永久荷载标准值和可变荷载组合值之和。可变荷载的组合值系数应按下列规定采用：1 雪荷载取0.5;2 楼面活荷载按实际情况计算时取1.0；按等效均布活荷载计算时，藏书库、档案库、库房取0.8，一般民用建筑取0.5。4.3.7 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值 应按表4.3.7-1 采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表4.3.7-2采用，计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。注：周期大于注：周期大于6.0s 的高层建筑结构所采用的地震影响系数应做专门研究。的高层建筑结构所采用的地震影响系数应做专门研究。【说明说明】适应结构抗震性能设计规定，本条增加了设防烈度地震（中震）和增加了设防烈度地震（中震）和6 度度时的地震影响系数最大值。根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将建筑的场地划分为I、II、III、VI 四类，其中类分为0、1两个亚类，具体场地划分标准见建筑抗震设计规范GB50011；本规程中提及I 类场地未专门注明0 或1 的，应包含这两个亚类。4.3.8 高层建筑结构地震影响系数曲线（图4.3.8）的形状参数和阻尼调整应符合下列要求：1 除有专门规定外，钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05，此时阻尼调整系数 应取1.0，形状参数应符合下列规定：1）直线上升段，周期小于0.1s 的区段；2）水平段，自0.1s 至特征周期 的区段，地震影响系数应取最大值 ；3）曲线下降段，自特征周期至5 倍特征周期的区段，衰减指数 应取0.9；4）直线下降段，自5 倍特征周期至6.0s 的区段，下降斜率调整系数 应取0.02。2 当建筑结构的阻尼比不等于0.05 时，地震影响系数曲线的分段情况与本条第1 款相同，但其形状参数和阻尼调整系数 应符合下列规定：1）曲线下降段的衰减指数应按下式确定：式中：曲线下降段的衰减指数；阻尼比。2）直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：式中：直线下降段的斜率调整系数，小于0 时应取0。3）阻尼调整系数应按下式确定：式中：阻尼调整系数，当 小于0.55 时，应取0.55。【说明说明】阻尼调整系数做了部分调整，与修订的阻尼调整系数做了部分调整，与修订的建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011 一致。一致。【说明说明】原规程3.3.9 条删去，相应内容移入表4.3.4 注。4.3.9 采用振型分解反应谱方法时，对于不考虑扭转耦联不考虑扭转耦联振动影响的结构，应按下列规定进行地震作用和作用效应的计算：1 结构第j 振型i 质点的水平地震作用的标准值应按下式确定：2 水平地震作用效应，当相邻振型的周期比小于0.85 时，可按下式计算：4.3.10 考虑扭转影响的平面、竖向不规则平面、竖向不规则结构，按扭转耦联振型分解法计算时，各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角位移共三个自由度，并应按下列规定计算地震作用和作用效应。确有依据时，尚可采用简化计算方法确定地震作用。1 j 振型i 层的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：同原规程同原规程3.3.10，未修订，未修订02规程规程3.3.11条没有说明条没有说明当仅考虑x 方向地震作用时：当仅考虑y 方向地震作用时：当考虑与x 方向夹角为 的地震作用时：式中：分别为由式（4.3.10-2）、（4.3.10-3）求得的振型参与系数。2 单向水平地震作用下，考虑扭转耦联的地震作用效应，应按下列公式确定：式中：S 考虑扭转的地震作用标准值的效应；Sjk、Sk 分别为j、k振型地震作用标准值的效应；jk j 振型与k 振型的耦联系数；Tk 振型与j 振型的自振周期比；j、k分别为j、k 振型的阻尼比。3 考虑双向水平地震作用下的扭转地震作用效应，应按下列公式中的较大值确定：4.3.11 采用底部剪力法计算结构的水平地震作用时，可按本规程附录B 进行。同原规程同原规程3.3.124.3.12 多遇地震多遇地震水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求：02规程规程3.3.13条没有说明条没有说明02规程表规程表3.3.13没有没有【说明说明】补充了补充了6 度时的规定度时的规定。由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s 的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计。出于结构安全的考虑，提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，当不满足时，结构总剪力和各楼层的水平地震剪力均需要进行适当的调整或改变结构布置使之达到满足要求。对于薄弱层，本规程3.5.8 条规定对层剪力标准值应乘以1.25 的增大系数，该层剪力放大1.25 倍后仍需要满足本条规定，即该层的地震剪力系数不应小于表中数值的1.15 倍。4.3.13 结构竖向地震作用标准值可采用时程分析方法或振型分解反可采用时程分析方法或振型分解反应谱方法计算，应谱方法计算，也可按下列规定计算（图4.3.13）：1 结构总竖向地震作用标准值可按下列公式计算：原规程原规程3.3.14条：条：9度抗震设计时，结构竖度抗震设计时，结构竖向地震作用标准值可按下列规定计算向地震作用标准值可按下列规定计算2 结构质点i 的竖向地震作用标准值可按下式计算：3 楼层各构件的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值比例分配，并宜乘以增大系数1.5。基本上同原规程基本上同原规程3.3.14条条4.3.14 跨度大于跨度大于24m 的楼盖结构、跨度大于的楼盖结构、跨度大于12 m 的转换结构和连的转换结构和连体结构，悬挑长度大于体结构，悬挑长度大于5m 的悬挑结构，结构竖向地震作用效应标的悬挑结构，结构竖向地震作用效应标准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱方法进行计算。时程分准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱方法进行计算。时程分析计算时输入的地震加速度最大值可按规定的水平输入最大值的析计算时输入的地震加速度最大值可按规定的水平输入最大值的65%采用，反应谱分析时结构竖向地震影响系数最大值可按水平地采用，反应谱分析时结构竖向地震影响系数最大值可按水平地震影响系数最大值的震影响系数最大值的65%采用，但设计地震分组可按第一组采用。采用，但设计地震分组可按第一组采用。【说明说明】本条为新增条文，主要考虑目前高层建筑中较多采用大跨度和长悬挑结构，本条为新增条文，主要考虑目前高层建筑中较多采用大跨度和长悬挑结构，需要采用时程分析方法或反应谱方法进行竖向地震的分析，给出了反应谱和时程需要采用时程分析方法或反应谱方法进行竖向地震的分析，给出了反应谱和时程分析计算时需要的数据。分析计算时需要的数据。反应谱采用水平反应谱的65%，包括最大值和形状参数，但认为竖向反应谱的特征周期与水平反应谱相比，尤其在远震中距时，明显小于水平反应谱，故本条规定，设计特征周期均按第一组采用。对处于发震断裂10km 以内的场地，其最大值可能接近于水平谱，特征周期小于水平谱。4.3.15 高层建筑中，大跨度结构、悬挑结构、转换结构、连体结构的连接体的竖向地震作用标准值，不宜小于结构或构件承受的重力荷载代表值与表4.3.15 所规定的竖向地震作用系数的乘积。【说明说明】高层建筑中的大跨度、悬挑、转换、连体结构的竖向地震作用大小与其所处的位置和支承结构的刚度都有一定关系，因此对于跨度较大、所处位置较因此对于跨度较大、所处位置较高的情况，建议采用高的情况，建议采用4.3.13、4.3.14 条的规定进行计算，并且计算结果不宜小于条的规定进行计算，并且计算结果不宜小于本条规定的限值本条规定的限值。跨度或悬挑长度不大于不大于本规程第4.3.14 条规定的大跨结构和悬挑结构，可按本条规定的地震作用系数乘以相应的重力荷载代表值本条规定的地震作用系数乘以相应的重力荷载代表值作为竖向地震作用标准值。4.3.16 计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。（原规程（原规程3.3.16未修订）未修订）4.3.17 当非承重墙体为砌体墙砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值：1 框架结构可取0.60.7；2 框架-剪力墙结构可取0.70.8；3 框架框架-核心筒结构可取核心筒结构可取0.80.9；（此项新增）（此项新增）4 剪力墙结构可取0.81.0。（原规程此项为（原规程此项为0.91.0）对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时，可根据工程情况确定周期折减系数。【说明说明】考虑到目前粘土砖被限制使用，而其他类型的砌体墙越来越多，本次修订把“填充砖墙填充砖墙”改为改为“砌体墙砌体墙”，但不包括采用柔性连接的填充墙或刚度很小的轻质砌体填充墙。增加了框架核心筒结构周期折减系数的规定增加了框架核心筒结构周期折减系数的规定，将剪力墙结构的周期折减系数由由0.91.0 调整为调整为0.81.0。目前有些剪力墙结构布置的填充墙较多，其周期折减系数可取0.8。