《高層建筑荷載》課件

高層建筑荷載高層建筑荷載是指作用在高層建筑結(jié)構(gòu)上的各種荷載，包括恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。作者：課程大綱1高層建筑荷載介紹高層建筑中常見的荷載類型。2荷載計(jì)算探討高層建筑荷載的計(jì)算方法。3地基基礎(chǔ)分析高層建筑地基基礎(chǔ)的類型和設(shè)計(jì)。4抗震設(shè)計(jì)重點(diǎn)講解高層建筑的抗震設(shè)計(jì)原理和方法。什么是高層建筑定義通常指高度超過100米的建筑物，具有高聳的外觀。樓層具有多層結(jié)構(gòu)，可容納大量人口和功能。建造建造過程復(fù)雜，涉及復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。高層建筑的特點(diǎn)高度高層建筑通常超過30層，高度可達(dá)數(shù)百米。復(fù)雜性高層建筑設(shè)計(jì)和施工復(fù)雜，需要更先進(jìn)的技術(shù)和管理。風(fēng)荷載高層建筑更容易受到風(fēng)荷載的影響，需要考慮抗風(fēng)設(shè)計(jì)。抗震地震荷載是高層建筑設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的因素之一。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是最常見的結(jié)構(gòu)形式之一，它由柱子、梁和樓板組成。剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)采用承重墻來抵抗橫向荷載，適用于高層建筑。筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)通過多個(gè)柱子組成一個(gè)封閉的筒體，具有較高的抗震性能。核心筒結(jié)構(gòu)核心筒結(jié)構(gòu)將主要承重構(gòu)件集中在建筑中心，提高了整體穩(wěn)定性。荷載的概念和分類荷載的概念荷載是指作用于結(jié)構(gòu)物上的外力，例如房屋的重量、人員和家具的重量。荷載會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生壓力，影響其穩(wěn)定性和安全性。荷載的分類永久荷載：固定不變，例如建筑物自重可變荷載：隨時(shí)間變化，例如人員、家具重量風(fēng)荷載：風(fēng)力產(chǎn)生的壓力地震荷載：地震產(chǎn)生的沖擊力建筑自重和死荷載建筑自重死荷載建筑物本身的重量建筑物完成后的固定設(shè)備和材料重量墻體、樓板、屋頂固定管道、電氣設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)柱、梁、基礎(chǔ)裝飾材料、固定家具、消防設(shè)施建筑自重是主要荷載，影響著建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。死荷載是建筑完成后的固定荷載，需要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行精確計(jì)算。活荷載活荷載是指在建筑物使用過程中，會(huì)發(fā)生變化的荷載。例如，人員、家具、設(shè)備等重量，以及風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載等。1.5KN/m2人流每平方米1.5千牛的活荷載，適用于辦公室、商店等。2KN/m2家具每平方米2千牛的活荷載，適用于住宅、酒店等。3KN/m2設(shè)備每平方米3千牛的活荷載，適用于工廠、倉庫等。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是高層建筑設(shè)計(jì)中不可忽視的重要因素。風(fēng)力的大小和方向會(huì)隨著高度和時(shí)間而變化，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)安全和使用功能都可能造成重大影響。風(fēng)荷載的大小與風(fēng)速、建筑物高度、形狀和表面粗糙度等因素有關(guān)。地震荷載地震荷載是指地震發(fā)生時(shí)作用于建筑物上的慣性力，包括水平力和豎向力。水平力主要由地面運(yùn)動(dòng)引起，豎向力主要由地面沉降引起。地震荷載是高層建筑設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的荷載之一，它對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全影響很大。設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)地震烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)類型等因素，確定地震荷載的大小和方向。雪荷載雪荷載是指建筑物屋頂積雪產(chǎn)生的荷載，是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素。雪荷載的大小取決于雪的密度、積雪深度和屋頂形狀等因素。1.5雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值kN/m20.8雪荷載設(shè)計(jì)值kN/m2溫度荷載溫度荷載類型描述長(zhǎng)期溫度荷載長(zhǎng)期溫度變化造成的荷載，如冬季降溫、夏季升溫短期溫度荷載短期內(nèi)發(fā)生的溫度變化造成的荷載，如太陽照射、火災(zāi)等溫度荷載會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的尺寸和強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮溫度變化的影響。組合荷載概念組合荷載是同時(shí)作用于結(jié)構(gòu)的不同荷載的組合，例如自重荷載、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。組合荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要考慮因素，因?yàn)樗鼈兇砹私Y(jié)構(gòu)在使用過程中可能遇到的最不利情況。作用組合荷載的計(jì)算方法取決于建筑物的類型、使用功能、地區(qū)以及其他因素。組合荷載需要根據(jù)相關(guān)的國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。高層建筑的荷載計(jì)算荷載識(shí)別首先需要識(shí)別所有可能作用于建筑的荷載類型，包括自重、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等。荷載計(jì)算根據(jù)荷載類型和建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用相關(guān)規(guī)范和公式進(jìn)行荷載計(jì)算，確定每種荷載的大小和分布。荷載組合將各種荷載進(jìn)行組合，確定最不利荷載組合，以確保結(jié)構(gòu)安全可靠。荷載傳遞將荷載從屋頂、樓層逐步傳遞到基礎(chǔ)，最終傳遞到地基。荷載系數(shù)和組合系數(shù)11.荷載系數(shù)荷載系數(shù)反映了荷載的實(shí)際值可能大于其設(shè)計(jì)值的可能性，考慮安全裕度。22.組合系數(shù)組合系數(shù)考慮了多種荷載同時(shí)作用時(shí)，荷載之間相互影響和疊加的可能性。33.計(jì)算計(jì)算荷載系數(shù)和組合系數(shù)時(shí)，需要參考相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。44.安全合理使用荷載系數(shù)和組合系數(shù)，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體安全。地基承載力地基承載力是指地基土抵抗建筑物荷載的能力。地基承載力的大小與地基土的類型、密度、含水量、地下水位等因素有關(guān)。地基承載力的計(jì)算需要進(jìn)行地質(zhì)勘察，并根據(jù)勘察結(jié)果確定地基土的性質(zhì)和承載力指標(biāo)。地基承載力是建筑物設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，它直接影響到建筑物基礎(chǔ)的尺寸和形式。地基承載力不足會(huì)導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)沉降過大，甚至發(fā)生傾斜或倒塌。對(duì)地基的影響沉降高層建筑荷載較大，會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生很大的壓力，導(dǎo)致地基沉降。不均勻沉降地基土層的性質(zhì)不均勻，會(huì)造成建筑物不均勻沉降，影響建筑物的穩(wěn)定性和使用壽命。地基強(qiáng)度降低荷載長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)使地基土的強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響建筑物的安全。地下水位變化高層建筑的施工和使用會(huì)改變地下水位，影響地基的穩(wěn)定性?；A(chǔ)設(shè)計(jì)原理基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到建筑物的整體穩(wěn)定性和安全性。1承載力滿足地基承載力要求，確保基礎(chǔ)能夠承受建筑物的荷載。2沉降控制控制基礎(chǔ)的沉降量，避免建筑物產(chǎn)生過大的不均勻沉降。3抗震性能確保基礎(chǔ)在震動(dòng)條件下能夠保持穩(wěn)定，防止破壞。4經(jīng)濟(jì)性在滿足安全性和可靠性要求的前提下，盡可能降低基礎(chǔ)造價(jià)。基礎(chǔ)的類型獨(dú)立基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)適用于承載力較強(qiáng)的土層，單層建筑或?qū)訑?shù)較少的建筑，其基礎(chǔ)尺寸要根據(jù)建筑物的荷載和土層承載力來確定。條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)適用于承載力較強(qiáng)的土層，用于承載連續(xù)的墻體或柱列，常用于多層建筑的地下室和基礎(chǔ)墻體。筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)適用于承載力較弱的土層，用于承載整個(gè)建筑物，可以有效地分散建筑物的荷載，防止地基沉降不均勻。樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)適用于承載力較弱的土層，通過打入或灌注樁來傳遞建筑物的荷載，可以有效地提高基礎(chǔ)的承載力，適用于高層建筑。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1承載力計(jì)算首先需要根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，計(jì)算樁的單樁承載力。這需要考慮樁的類型、材料強(qiáng)度、樁身長(zhǎng)度、地基土的類型和強(qiáng)度等因素。2樁基布置根據(jù)建筑物的荷載分布和地基承載力，確定樁基的布置方式，包括樁的數(shù)量、間距和排列方式。3樁基施工樁基的施工方法多種多樣，需要根據(jù)工程的具體情況選擇合適的施工方法，并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保樁基的質(zhì)量安全?；A(chǔ)抗震設(shè)計(jì)抗震性能基礎(chǔ)承受地震力的能力至關(guān)重要，確保建筑在震動(dòng)下穩(wěn)定。設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需考慮地震荷載，確保結(jié)構(gòu)安全和抗震性能。計(jì)算分析應(yīng)用專業(yè)軟件和方法，計(jì)算地震荷載和基礎(chǔ)抗震能力。地基基礎(chǔ)檢測(cè)1基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)沉降量，判斷沉降規(guī)律和穩(wěn)定性2地基承載力檢測(cè)通過荷載試驗(yàn)，確定地基的承載力3地基土體性質(zhì)檢測(cè)了解地基土的物理力學(xué)性質(zhì)4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)檢查基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的完整性和強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果直接影響建筑物的安全性。定期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，保證建筑物安全。加固及加固技術(shù)混凝土結(jié)構(gòu)加固加固方法包括：粘貼鋼板、碳纖維布加固、灌漿加固等。鋼結(jié)構(gòu)加固采用增加鋼材截面、焊接加固、螺栓連接加固等技術(shù)。地基基礎(chǔ)加固主要包括：樁基加固、地基灌漿加固、地基托換加固等。高層建筑的抗震設(shè)計(jì)1抗震等級(jí)劃分根據(jù)建筑的重要性，地震烈度等因素，將建筑劃分為不同的抗震等級(jí)2荷載組合地震荷載與其他荷載的組合，計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)需考慮結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移，延性，強(qiáng)度等指標(biāo)高層建筑抗震設(shè)計(jì)需采用抗震規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下能夠安全可靠抗震等級(jí)劃分抗震等級(jí)根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防目標(biāo)，將建筑物劃分為不同的抗震等級(jí)?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防目標(biāo)是指建筑物在地震作用下應(yīng)達(dá)到的安全目標(biāo)，包括生命安全、功能安全和經(jīng)濟(jì)安全?？拐鸬燃?jí)劃分抗震等級(jí)一般分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)，其中一級(jí)抗震等級(jí)為最高等級(jí)，四級(jí)抗震等級(jí)為最低等級(jí)。荷載組合基本荷載組合基本荷載組合用于確定結(jié)構(gòu)的承載能力，包括永久荷載和可變荷載。偶然荷載組合偶然荷載組合考慮了極端情況下的荷載，例如地震、風(fēng)、雪，用于評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)能力。樓層設(shè)計(jì)平面布置根據(jù)功能需求和建筑規(guī)范，合理布置房間、走廊、樓梯等，確保使用方便、安全高效。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)荷載情況和建筑材料特性，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，如梁、柱、板等，并進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的計(jì)算。消防設(shè)計(jì)考慮消防安全要求，設(shè)置消防通道、疏散樓梯、消防設(shè)施等，確保人員和財(cái)產(chǎn)安全。機(jī)電設(shè)計(jì)合理規(guī)劃水、電、暖通等設(shè)施，并根據(jù)建筑功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局。裝飾設(shè)計(jì)根據(jù)建筑風(fēng)格和使用功能，選擇合適的裝飾材料和施工工藝，營(yíng)造舒適美觀的室內(nèi)空間。主要構(gòu)件設(shè)計(jì)梁柱設(shè)計(jì)高層建筑的梁柱設(shè)計(jì)尤為重要，需考慮抗彎、抗剪、抗扭強(qiáng)度和穩(wěn)定性。剪力墻設(shè)計(jì)剪力墻是高層建筑的重要承重構(gòu)件，在抗震和抗風(fēng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。樓板設(shè)計(jì)樓板設(shè)計(jì)需考慮荷載、跨度、材料性能等因素，確保樓板的整體性和安全性。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1節(jié)點(diǎn)類型節(jié)點(diǎn)類型取決于建筑結(jié)構(gòu)形式、荷載分布和材料特性。常見類型包括梁柱節(jié)點(diǎn)、梁梁節(jié)點(diǎn)、板柱節(jié)點(diǎn)等。2力學(xué)分析節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行力學(xué)分析，確定節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力、應(yīng)力、變形等參數(shù)，保證節(jié)點(diǎn)能夠承受各種荷載。3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合規(guī)范要求，確保節(jié)點(diǎn)能夠安全、可靠、耐久地連接構(gòu)件，并提供良好的抗震性能。4節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)包括節(jié)點(diǎn)尺寸、鋼筋布置、混凝土澆筑等方面，需要根據(jù)具體的工程情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。裂縫控制11.裂縫寬度控制控制裂縫寬度，防止結(jié)構(gòu)破壞，確保安全。22.裂縫分布控制均勻分布裂縫，避免集中，減輕結(jié)構(gòu)負(fù)荷。33.裂縫形狀控制控制裂縫形狀，防止擴(kuò)大，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。44.裂縫深度控制控制裂縫深度，避免影響結(jié)構(gòu)承載力。結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制嚴(yán)格控制嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、施工工藝和檢驗(yàn)制度，確保結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性