第3章-风荷载及地震作用.ppt

第3章：风荷载及地震作用主要学习内容风荷载（水平荷载之一）—高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载风的破坏力风的破坏力风的破坏力风的破坏力风的破坏力风荷载的特点风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理风力受到建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有时会出现受力更为不利的情况风力作用具有静力、动力两重性质。风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域，会产生较大的风力。与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠。而且抗风设计具有较大的可靠性。3-1风荷载要考虑风的动力作用——风振层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、风荷载产生的振动也小，设计中只需考虑风压的影响，而不考虑风振；高层建筑，刚度小、自振周期长、风的动力作用明显。平均风压与波动风压图振型系数结构基本自振周期《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)中规定把地面粗糙度分为A、B、C三类：A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区；C类指由密集建筑群的大城市市区；D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；离地面或海平面高度（m)风速随高度的变化2、风荷载——由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算所得。可查荷载规范，但不得小于0.3KN/m2风荷载作用面积：垂直于风向的最大投影面积1.基本计算公式2.计算参数基本风压值体型系数高度变化系数风载作用面积风振系数总风荷载和局部风荷载风载作用下房屋的水平力示意图+0.8局部风荷载局部增大体型系数例∶已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区Ⅱ类场地，基本风压为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处，每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于城市郊区为B类，111.2m(5)各段风载标准值(7)基底剪力：3-2地震作用地震作用计算时用到地震反应谱曲线——由255条地震加速度纪录经计算整理得到。结构自振周期抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系水平影响系数最大值1）水平地震作用计算计算方法——反应谱底部剪力法反应谱振型分解法时程分析法结构的总水平地震作用标准值总重力荷载代表值：例1：某三层框架的结构计算简图及恒载图、活载图如图所示。按8度设防，第一组，Ⅱ类场地土。两跨梁的总长为12m。均布荷载的单位为，集中荷载的单位为要求：计算总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值。解：1、计算各层重力荷载代表值各楼层的水平地震作用标准值为：顶部附加地震作用系数底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。当建筑物有突出屋面的小建筑如屋顶间、女儿墙、烟囱等时，由于该部分的重量和刚度突然变小，将产生鞭稍效应，使其地震反应特别强烈。为简化计算，《抗震规范》提出，当计算这类小建筑的地震作用效应时，宜乘以增大系数3，此增大部分不再向下传递。抗震验算时，结构任意楼层的水平地震剪力应符合下列要求：楼层最小剪力系数值5层砌体房屋模型1：4模拟地震振动台试验例2：某工程为8层框架结构，梁柱现浇，楼板预制，设防烈度为7度，第一组，场地为Ⅲ类场地土，特征周期为，水平地震影响系数最大值为，现已计算出结构自振周期为，集中在楼盖和屋盖的恒载为顶层5400kN，2-7层5000kN，底层6000kN，活载为1-7层1000kN，顶层雪荷载600kN。要求：按底部剪力法计算各楼层的地震作用标准值与地震剪力标准值。7m解：1、楼层重力荷载代表值——计算地震作用时，重力荷载代表值去全部恒载，50%活载，因而各楼层的重力荷载代表值为:顶层：地震影响系数曲线3、计算各楼层的地震作用标准值xg(t)---相应于j振型自振周期的地震影响系数；地震作用效应（弯矩、位移等）3.振型分解反应谱法计算地震作用效应步骤例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地