[2017年整理][第3章风及地震荷载的对比

1、混凝土房屋结构风荷载与地震作用的对比混凝土房屋结构分布区域 对环境的要求 分布特性 动力特性 能量输入特性 高强度时的作用时间长短 作用在建筑物上的方式 对建筑物的敏感程度 建筑物的位移反应及规范要求不同 建筑物的内力反应 验算对象（整体结构，局部构件，围护构件等） 计算方法不同 采取的应对措施不同（抗侧力体系，减震体系）混凝土房屋结构全国基本风压分布图（kN/m2）无人区未予记录0.800.900.900.60混凝土房屋结构混凝土房屋结构两者对环境的要求风荷载：地表状况。如地面粗糙度、是否山峰、山坡、谷地、谷口、山口等地震作用：地震地质构造。如是否板块交接处，地质构造是否均匀，场地土的软弱程度，是否山峰、山坡等混凝土房屋结构 风荷载分布特性基本风压呈极 值分布 符合极值I型风风荷载载50年 超越 概率重现现期最大风压风压 的平均值值50年wf(w)混凝土房屋结构 地震作用分布特性地震强度呈极 值分布 烈度符合极值 III型地震影响50年 超越 概率地震重 现现期多遇地震对应对应 的烈度 众值值烈度 小震63.2 %50年设设防烈度 中震10%475年罕遇地震对应对应 的烈度 大震2-

2、3%1642- 2475年If(I)ImI0Is混凝土房屋结构 风荷载与地震作用的频谱特性波动风的长周期成分较多地震波的周期相对于风的周期较短 ，频率较高风地震混凝土房屋结构 风荷载与地震作用的能量特性风作用的能量输入相对平缓，输入 能量较小地震动的能量输入较为剧烈，输入 能量较大 对于某一地区，高风压而且低烈度 时，何种作用对结构起控制作用，需通过 详细验算。混凝土房屋结构 风荷载与地震作用 的高强度持时特性平均高风压持续时间大约10分 钟，而地震的持时在60s左右时就会引起 大的破坏。混凝土房屋结构作用在建筑物上的方式风荷载作用：主动，力位移地震作用：惯性力作用，位移力迎风面 压力背风面 吸力混凝土房屋结构对建筑物的敏感程度风荷载作用：外部表面形状与较柔建 筑物的刚度地震作用：建筑物质量及其整体刚度+0.8+0.4+0.4 -0.7-0.7-0.5-0.5-0.5mxkkx混凝土房屋结构对建筑物的敏感程度建筑结构平面布置不同，上下布置 不同（如内部抽柱等），虽外部表面一 致，风荷载大致相同，但引起的地震反 应截然不同。混凝土房屋结构建筑物的位移反应及规范要求不同高烈度区结构在风荷载

3、下的位移反应要 远小于地震作用下的位移反应。高层结构中，除了对建筑结构在风及地 震作用下的弹性层间位移限值进行规定外，还 对结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移进 行了规定。混凝土房屋结构对建筑物的作用及内力 反应对于比较规则的建筑，两者对结构的作 用分布趋势比较接近（作用力上大下小，剪 力及弯矩上小下大），引起的结构内力也有 相近趋势。 而对于比较复杂的建筑则各有自己的特 点。混凝土房屋结构验算对象风荷载除对承力的结构构件进行验算外，还对 围护构件如玻璃幕墙等进行局部强风考虑。而地震作用主要对结构构件进行设计和验算。混凝土房屋结构计算方法不 同 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 风振系数先计算各层作用,再计算总的底部剪力混凝土房屋结构计算方法不同(底部 剪力法)各楼层的水平地震作用标准值为： 顶部附加水平地震作用标准值为： 总水平地震作用标准值为： 先 计 算 总 的 底 部 剪 力 , 再 计 算 上 部 各 层 作 用混凝土房屋结构采取的应对措施不同风荷载控制下的结构设计，要求结构刚度越大

4、越 好 而地震作用控制下的结构设计则需要结构有适中 的抗侧刚度采用减振（震）措施时，两者的控制目标和采取 的手段各不相同混凝土房屋结构水平荷载与结构计算简化原则空间结构体系与荷载的复杂性 要求在结构设计时必须 进行简化计算。 一、荷载作用方向 实际风荷载以及地震作用方向是随意不定的。结构计算 常常假定水平作用在结构主轴方向， 对互相正交的主轴进行 内力分析。混凝土房屋结构二、平面结构假定任何结构都为一个空间结构，但是对于多数结构而 言，可以简化为平面结构， 使计算大大简化。 假定：1、一片框架或者墙可以抵抗本身平面内的侧向力 ，而在平面外刚度很小，可以忽略。整个结构可以划分为若 干个平面结构， 共同抵抗与平面结构平行的荷载， 垂直该 方向的结构不参与受力。2、连结各个抗侧力结构间的楼板在自身平面内很 大， 平面外很小。混凝土房屋结构混凝土房屋结构三、楼板无限刚性假定假定楼板在自身平面内为绝对刚性，在平面外刚度 很小可以忽略。无扭转时 混凝土房屋结构3 设计要求及荷载效应组合什么是荷载？什么是荷载效应？混凝土房屋结构3 设计要求及荷载效应组合无地震作用组合时：有地震作用组合时：无地震作用

5、组合时构件内力设计值不考虑地震作用时构件的承载能力设计值有地震作用组合时构件内力设计值考虑地震作用时构件的承载能力设计值承载力抗震调整系数一、承载力验算混凝土房屋结构地震作用属于可变作用或偶然作用，其可靠指标的取值 应低于静力作用下的可靠指标。因而，从理论上说，抗震设 计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设 计值。但设计规范为了使用方便，便于将地震作用效应与静 力荷载作用效应直接比较，在抗震设计中仍采用静力设计时 的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数来提高 其承载力。 抗震承载力调整系数材料钢筋 混凝 土结构构件梁 轴压比小于0.15的柱 轴压比不小于0.15的柱剪力墙 各类受剪、偏拉构件0.75 0.75 0.80 0.850.85混凝土房屋结构二、荷载效应组合及最不利内力 1、无地震作用时的荷载效应组合无地震作用组合应用于非抗震设计及6度 抗震设防、但不要求作地震作用计算的结构:分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值 计算的荷载效应；分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值 的分项系数；分别为活荷载和风荷载的组合系数；混凝土房屋结构有两种荷载工况：1、恒载+活载由活荷

6、载控制的组合： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应由恒荷载控制的组合： 1.35x恒载效应+1.4x0.7x活载效应2、恒载+活载+风荷载多层结构： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应+1.4x0.6x风载效应高层结构： 1.2x恒载效应+1.4x活载效应+1.4x1.0x风载效应混凝土房屋结构2、有地震作用时的荷载效应组合所有要求进行地震作用计算的结构要进行有地 震作用的荷载组合：分别为地震荷载代表值、水平地震 作用标准值、竖向地震作用标准值 、风荷载标准值的荷载效应；分别为上述各种荷载作用的分项系数 ；荷载的组合系数，取0.2。混凝土房屋结构 有地震作用组合的荷载工况：1、对于所用多层及高层建筑：1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应2、对于60m以上高层建筑增加以下一项：1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应3、9度设防高层建筑增加以下两项：1.2x重力荷载效应+1.3x水平地震作用效应+0.5x竖向地震作用效应1.2x重力荷载效应+1.3x竖向地震作用效应4、对于9度设防、且为60m以上高层建筑增加以下一项：1.2x重力荷载效应+ 1

7、.3x水平地震作用效应+0.5x竖向地震作用效应+1.4x0.2x风荷载效应混凝土房屋结构3、 高层建筑中竖向活荷载的布置高层结构中，由于活荷载与恒载相比不大，它产生的内力所占比重较小。因此规范规定，活荷载不考虑最不 利布置，而用满布活荷载计算内力。一般对梁跨中弯矩乘 以1.11.2的放大系数来考虑活荷载的不利影响。混凝土房屋结构各国办公楼层承受活荷载的标准值中国美国英国法德俄加拿大日本澳大利亚亚2.02.42.52.02.42.93.0不同建筑物楼层承受活荷载的标准值体育 馆馆看 台公寓 住宅 房间间公寓 住宅 走廊学校 教室学校 走廊剧剧院 门厅门厅餐厅厅中国3.52.02.02.02.53.02.5 美国4.82.04.82.03.94.84.8混凝土房屋结构活荷载按照荷载规范取值。 楼板设计时：直接取用； 梁、墙、柱和基础设计时：应将其乘以折减 系数，以考虑所给楼面活荷载满布在楼面上的可 能性程度。（梁的承载面积越大，荷载满布的可 能性越小；楼层数越多，荷载满布的可能性越小 。）墙、柱、基础计算截面以上的层数12-34-56-89- 2020计算截面以上各楼层活荷载总和的 折减

8、系数1（0.9 ）0.850.70.650.60.55活荷载按楼层数的折减系数当楼面梁的从属面积超过25m2时，设计楼面梁时的折减系数取0.9混凝土房屋结构4、水平荷载的方向简化为混凝土房屋结构1、使用阶段层间位移限制（风荷载和小震作用 下）三、侧移限制1/300多高层钢结构1/1000钢筋混凝土框支层1/1000钢筋混凝土剪力墙、筒中筒1/800钢筋混凝土框架-剪力墙、板柱-剪 力墙、框架-核心筒1/550钢筋混凝土框架结构类型正常使用情况下的的限制值混凝土房屋结构2、防止倒塌层间位移限制（大震作用下）1/50多高层钢结构1/120钢筋混凝土框支层1/120钢筋混凝土剪力墙、筒中筒1/100钢筋混凝土框架-剪力墙、板柱-剪 力墙、框架-核心筒1/50钢筋混凝土框架结构类型罕遇地震作用下的弹塑性层间位移的限制值混凝土房屋结构四、舒适度要求在风荷载作用下，高度超过150m的高层建筑，应满足人使用的舒适度要求。此时，按照重现 期为10年的风荷载计算结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风向与横风向结构顶点最大加速度，应满足下列要求：住宅、公寓：办公、旅馆：混凝土房屋结构五、稳定和抗倾覆由于高层

9、钢筋混凝土结构的等效抗侧刚度大小不等，需进行P-效应的计算。同时，尽可能减轻建筑物自重，对于减小地震反应、降低P-效应产应产 生的破坏有重要意义。混凝土房屋结构六、抗震结构延性要求和抗震等级1、延性结构的概念延性是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比表示延性，即塑性变形能力的大小。塑性变形和耗散地震能量，大部分抗震结构在中震作用下都进入塑性状态而耗能。混凝土房屋结构MyMu0fMMuMyfy fur 增加后期构件延性比：结构延性比：Pu0 PPy后 期混凝土房屋结构抗震建筑的延性可通过以下条件来保证：合理选择结构体系；合理布置结构；对构件和连接采用合理的构造措施；保证施工质量不是通过计算达到的因此，通过设立抗震结构的抗震等级要求、加强构造措施的方法保证结构的延性。混凝土房屋结构地震复杂，建筑物破坏机理和过 程更复杂，精确计算是不可能的。因此，“ 概念设计”比“数值计算”更重要。概念设计(seismic concept design of building )正确地解决总体方案、材料使用和细 部构造，以达到合理抗震设计的目的。混凝土房屋结构欧洲抗震规范EC-8从四个方面来体现延性： 1、非线性设计反映谱及其延性系数 2、局部延性水准校核 3、能力设计 4、构造措施 希腊抗震规范NEAK-1995(New Greek Aseismic Code)，这本规范编的简洁实用，希腊是个多地震国家，一千多年前就有地震纪录。延性的体现与 欧洲规范相同，只是更加实用，使用方便。 台湾1999年的耐震设计规范考虑了： 1、非线性设计反映谱及其延性系数 2、构造措施混凝土房屋结构2、概念设计及抗震等级(1)选择延性材料：钢结构延性好砖石结构延性很差钢筋混凝土结构介于两者之间，需合理设计(2)进行结构概念设计：选择对抗震有利的结构方案和布置；采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施；设计延性结构和延性构件；分析结构薄弱层部位，并采取相应措施；防止局部破坏引起连锁效应避免设计静定结构，采取二道防线措施。(3

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