高層建筑結構方案設計荷載估算

2026-04-27 知識百科

1.2高層修建結構作用效應的特點
1.2.1高層修建結構的受力特點
修建結構所受的外力（作用）主要來自垂直方向和程度方向。在低、多層修建中，由于結構高度低、平面尺寸較大，其高寬比很小，而結構的風荷載和地震作用也很小，故結構以抵抗豎向荷載為主。也即是說，豎向荷載往往是結構設計的主要控制因素。
修建結構的這種受力特點跟著高度的增大而逐漸孕育發生厘革。
在高層修建中，首先，在豎向荷載作用下，由圖1.2.1-1所示的框架可知，各樓層豎向荷載所孕育發生的框架柱軸力為：
邊柱N=wlH/2h
中柱N=wlH/h
即框架柱的軸力和修建結構的層數成正比；邊柱軸力較中柱小，基本上與其受荷面積成正比。即是說，由各樓層豎向荷載所孕育發生的累積效應很大，修建物層數越多，底層柱軸力越大；頂、底層柱軸力差異越大；中柱、邊柱軸力差異也越大。
其次，在程度荷載作用下，作為整體受力闡述，如果將高層修建結構簡化為一根豎向懸臂梁，那么由圖1.2.1-2、圖1.2.1-3所示其底部孕育發生的傾復彎矩為：
程度均布荷載Mmax=qH2/2
倒三角形程度荷載Mmax= Qh3/3
即結構底部孕育發生的傾復彎矩與樓層總高度的平方成正比。即是說，修建結構的高度越大，由程度作用對結構孕育發生的彎矩就更大，較豎向荷載對結構所孕育發生的累積效應增加更快，其孕育發生的結構內力占總結構內力的比重越大，從而成為結構強度設計的主要控制因素。
1.2.2高層修建結構的變形特點
在豎向荷載作用下，高層修建結構的變形主要是豎向構件的壓縮變形。由于各豎向構件的應力巨細差別，因而其壓縮變形巨細也差別。在鋼筋混凝土結構中，由于在施工歷程中的找平，
同時由于各豎向構件的基底軸力巨細差別，若不合錯誤基底應力舉行調解，也大概導致基礎孕育發生不勻稱沉降。
在程度荷載作用下，高層修建結構最大的極點位移為：
程度均布荷載△max=qH4/8EI
倒三角形程度荷載△max= 11qH4/120EI
式中EI為結構的
從以上可看出,結構極點位移與其總高度的四次方成正比。則又比程度荷載作用下的內力累積效應增加更快，這就說明，高層修建結構對結構的程度側移是相當敏感的。程度荷載作用下所引起的結構內力及側移是高層修建結構設計的主要控制因素。結構應具備較大的抗側剛度，而不光僅饜足強度、剛度和穩定要求。
在地震區，還要求修建物能抗震。由于地震是一種瞬時作用，但作用所孕育發生的效應非常強烈，故結構的過大變形是不能制止的（這種變形在不孕育發生地震時是不允許的），這就要求結構有較好的延性，能在強烈地震作用下結構雖孕育發生較大變形而不破壞。
2.3 我國現行范例中劃定的主要限定尺度
1．風荷載作用下衡宇極點質心位置的側移應H/500（總高），各層質心層間位移H/400（總高）且結構平面端部構件的最大側移值不得凌駕質點側移值的1.2倍。
2．地震作用下，第一階段抗震設防時在多遇地震作用下結構層間位移應≤h/250，且結構平面端部構件最大側移值不得凌駕質心位置側移的1.3倍。敷衍框架—支撐（剪力板）體系中總框架所負擔的地震剪力不得小于結構底部總剪力的25%，當對結構平面的兩個主軸方向分別計算程度地震效應時，要求角柱和兩個方向的支撐（或剪力墻板）所共有的柱構件應在這地震剪力的基礎上再將桿件內力提高30%舉行設計。
3．在第二階段抗震設計時結構層間位移應≤h/70，層間側移延性比（指結構層間最大側移與其彈性側移之比）不得凌駕下表中限值：

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