高层抗风抗震设计.ppt

高层结构抗风与抗震设计前言

第一章

第二章风荷载及风致影响
第三章高层建筑结构抗震分析与设计前言两个系数:
BRI（BendingRigidityIndex）
SRI(ShearRigidityIndex)BRI:33(花旗银行大厦)抗剪：理想的抗剪体系是一片无洞口的板块或墙体第一章第二章风荷载及风致影响§2－1风力、结构风力及风效应§2－2基本风速和基本风压§2－3顺风向的等效风荷载§2－4横风向涡流脱落共振等效风荷载第二章风荷载及风致影响由流体力学中的伯努利可知风压与风速关系：

风的形成：空气从气压高的地方流动到气压
低的地方。

风力：风的强度。（通常由风速或换算为风压来表示)已知某以高度z处的风速为v，则作用在结构上的风力一般可表示为顺风向风力（ilong-wind）、横风向风力(across-wind)和扭风力矩。当无偏心风力矩时，在顺力向风力作用下，结构将产生顺风向的振动，对高层结构来说，一般可为弯曲型（剪力墙），也有剪切型（框架），当为框剪结构时，可为弯剪型。§2－2基本风速和基本风压一、标准高度的规定
房屋建筑类统一取10m为标准高度
二、标准地貌的规定
标准地貌指空旷平坦地区，在具体执行时，对于城市郊区，房屋较为低矮的小城市，也作标准地貌处理。
三、平均风速的时距
取平均风速时距为10分钟（风的卓越周期约在1分钟）
四、最大风速的样本
取年最大风速为统计样本，即每年以一最大风速记录值为一个样本

设重现期为年，则为超过设计最大风速的
概率，因为不超过该设计最大风速的概率或保证率应
为：

－－平均值－－根方差

－－设计最大风速－－保证系数基于上述六个条件，我国建筑结构荷载规范规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面、离地10m高，统计所得30年一遇10分钟平均最大风速
为标准。
一般按确定的风压值，但不得小于
对于高层建筑和高耸结构，上述的风压应乘以1.1
对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高层结构，应乘以1.2
对于其他重要结构，其基本风压值也可酌情提高。
平均风速和脉动风速－－结构风压体形系数－－风压高度变化系数二、风压高度变化系数
梯度风高度：在一定高度不受地面粗糙的影响。
设标准地面下的梯度风高度为，粗糙度系数为，任意地貌下相应值为，则：我国规范修订稿将地貌分成A，B，C，D四类
A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。取，；
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区为标准地貌。取，；
C类指有密集建筑群的城市市区。取，
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。取，。将以上数据代入上述公式，即得A,B,C,D四类风压高度变化系数为三、风压体型系数
1、单体风压体型系数
2、群体风压体型系数四、风振及阵风系数－－振型的广义坐标只考虑第一振型，求出风振位移根方差，再乘以保证系数，即得风振位移值－－第1振型频率影响函数（传递函数）
－－风谱，代表风能在各个频率上的分布函数（此时平均值＝0，根方差＝1）
－－脉动系数
－－风压空间相关性系数
（3）式亦可改写成（2）求风振系数的简化方法：根据钢筋混凝土结构、钢结构的规范数据，可以直接制出沿高度变化的系数计算用表：

等截面高层钢筋混凝土结构风振系数

注：1.此处为基本风压（B类），对于非B类即A、C、D类，已将其影响反映在表内；
2.对于C、D两类地貌，下部风压高度变化系数的变化（见表2－1），由于对高层结构影响较小，未反映在表内；
3.表中数据可用内插值法。

等截面高层钢结构风振系数

注：1.此处为基本风压（B类），对于非B类即A、C、D类，已将其影响反映在表内；
2.对于C、D两类地貌，下部风压高度变化系数的变化（见表2－1），由于对高层结构影响较小，未反映在表内；
3.高层钢结构，常在2以上，本表按制出。2、有扭转－－质量矩阵
－－质量极惯性矩矩阵
－－阻尼矩阵
－－刚度矩阵设位移按振型分解，即当风向与y轴一致时，由于脉动风力系惯性力，通过质心，因此仅在y向的振型起作用，亦即式（6）中实即。
计算研究表明，对一般工程结构，扭转对第1振型y向坐标即y向的第1振型不产生大的影响，在式（6）分母中，扭转影响不大，而第1振型对位移响应起着决定作用。由此可以得到可用代替进行计算，偏心的影响主要反映在振型上。§2－4横风向涡流脱落共振等效风荷载根据雷诺数的大小，可分为三个临界范围为：
1、亚临界范围：周期脱落振动

2、超临界范围：随机不规则振动

3、跨临界范围：基本上恢复到周期脱落振动
共振临界风速：根据斯脱罗哈数（StrouhalNumber）共振起点高度，可由以下求出：横风向共振时运动方程为：其中由反弹所产生风洞试验（windtunneltest）第三章高层建筑结构抗震分析