表1-5是《钢筋混凝土髙层建筑设计与施工规程》的规定,是根据经验得到 的,可供初步设计时参考。如果体系合理、布置恰当,经过验算结构侧向位移、 自振周期、地震反应和风振下的动力效应在理想的范围内,则H/B值可以适当放 宽 、结构的平面形状 建筑物的平面形状一般可以分为以下两类 1、板式 板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中,因为宽度 较小,平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时,在地震或风荷载作用下, 结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此,应对板式结构的长宽比L/B加以 限制,一般情况下L/B不宜超过4:当抗震设防烈度等于或大于8时,限制应更 加严格。同时,板式结构的高宽比也需控制的更严格一些 2、塔式 塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形 或圆形,可以是多边形、长宽相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式结 构中,两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时,扭转相对要小的多。 在高层建筑、尤其是超高层建筑中,多采用塔式平面形状 无论采用那一种平面形状,都应遵循平面规则、对称、简单的原则,尽量减 少因平面形状不规则而产生扭转的可能性。 对抗震有利的结构布置形式 大量地震震害调査说明,建筑物平面布置不合理、刚度不均匀,髙低错层连 接、屋顶局部突出、髙度方向刚度突变等,都容易造成震害。在抗震设计中,必 须遵循以下两点使结构形式对抗震有利 1、选择有利于抗震的结构平面 平面形状复杂、不规则、不对称的结构,不仅结构设计难度大,而且在地震 作用的影响下,结构要出现明显的扭转和应力集中,这对抗震是非常不利的。另 外,各抗侧力结构的刚度在平面内的布置也必须做到均匀,尽可能对称。避免刚 度中心和水平力作用点出现过大偏心距。故平面布置简单、规则、对称是应遵循 的原则。 选择有利于抗震的竖向布置 结构竖向布置的原则是刚度均匀连续,避免刚度突变。在结构竖向刚度有变 化时要做到由上到下刚度逐渐变化,尽量避免在结构的某个部位出现薄弱层。对 结构顶部的局部突起的“鞭梢效应”,应有足够的重视。震害分析表明,这些部 位往往是震害最严重的地方 四、有关缝的设置 在一般房屋结构的总体布置中,考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结 构的不利影响,常常采用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干个独立的部分, 以消除沉降差、温度应力和体型复杂对结枃的危害。对这三种缝,有关规范都作 了原则性的规定
10 表 1-5 是《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》的规定，是根据经验得到 的，可供初步设计时参考。如果体系合理、布置恰当，经过验算结构侧向位移、 自振周期、地震反应和风振下的动力效应在理想的范围内，则 H/B 值可以适当放 宽。 二、结构的平面形状 建筑物的平面形状一般可以分为以下两类： 1、板式 板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中，因为宽度 较小，平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时，在地震或风荷载作用下， 结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此，应对板式结构的长宽比 L/B 加以 限制，一般情况下 L/B 不宜超过 4；当抗震设防烈度等于或大于 8 时，限制应更 加严格。同时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。 2、塔式 塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形 或圆形，可以是多边形、长宽相近的矩形、Y 形、井字形、三角形等。在塔式结 构中，两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时，扭转相对要小的多。 在高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面形状。 无论采用那一种平面形状，都应遵循平面规则、对称、简单的原则，尽量减 少因平面形状不规则而产生扭转的可能性。 三、对抗震有利的结构布置形式 大量地震震害调查说明，建筑物平面布置不合理、刚度不均匀，高低错层连 接、屋顶局部突出、高度方向刚度突变等，都容易造成震害。在抗震设计中，必 须遵循以下两点使结构形式对抗震有利。 1、选择有利于抗震的结构平面 平面形状复杂、不规则、不对称的结构，不仅结构设计难度大，而且在地震 作用的影响下，结构要出现明显的扭转和应力集中，这对抗震是非常不利的。另 外，各抗侧力结构的刚度在平面内的布置也必须做到均匀，尽可能对称。避免刚 度中心和水平力作用点出现过大偏心距。故平面布置简单、规则、对称是应遵循 的原则。 2、选择有利于抗震的竖向布置 结构竖向布置的原则是刚度均匀连续，避免刚度突变。在结构竖向刚度有变 化时要做到由上到下刚度逐渐变化，尽量避免在结构的某个部位出现薄弱层。对 结构顶部的局部突起的“鞭梢效应”，应有足够的重视。震害分析表明，这些部 位往往是震害最严重的地方。 四、有关缝的设置 在一般房屋结构的总体布置中，考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结 构的不利影响，常常采用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干个独立的部分， 以消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。对这三种缝，有关规范都作 了原则性的规定
但是,在高层建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考虑,以及防水处 理困难等,希望少设缝或不设缝。目前在高层建筑中,总的趋势是避免设缝,并 从总体布置上或构造上采取相应措施来减少沉降、温度和体型复杂引起的问题。 五、温度差对房屋竖向的影响 季节温差、室内外温差和日照温差对房屋竖向结构亦是有影响的。当建筑物 高度在30~40层以上时,就应考虑这种温度作用 六、高层建筑楼盖 在高层建筑中,楼盖不再是简单的竖向分割和平面支撑。在高层结构侧向变 形时,要求楼盖应具备必要的整体性和平面内刚度。同时,考虑到高层建筑平面 较为复杂、尽量减少楼盖的结构髙度和重量,装配式楼盖已不再适用,一般应采 用现浇整体式或装配整体式楼盖 七、基础埋置深度及基础形式 1、基础埋置深度 高层建筑由于高度大、重量大,受到的地震作用和风荷载值较大,因而倾覆 力矩和剪力都比较大。为了防止倾覆和滑移,髙层建筑的基础埋置深度要深一些, 使髙层建筑基础周围所受到的嵌固作用较大,减小地震反应。《钢筋混凝土髙层 建筑设计与施工规程》规定: ①在天然地基上基础埋置深度不小于建筑物总高度的1/12。 ②采用桩基时,桩基承台的埋置深度不宜小于建筑物总高度的1/15。 ③当地基为岩石时,基础埋置深度可减小一些,但应采用地锚等措施。 2、基础形式 基础承托房屋全部重量及外部作用力,并将它们传到地基;另一方面,它又 直接受到地震波的作用,并将地震作用传到上部结构。可以说,基础是结构安全 的第一道防线。基础的形式,取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土 的性质。基础形式有以下几种 ①柱下独立基础 适用于层数不多、地基承载力较好的框架结构。当抗震要求较高或土质不均 匀时,可在单柱基础之间设置拉梁,以增加整体性, ②条形基础 条形基础、交叉条形基础比柱下独立基础整体性要好,可增加上部结构的整 体性 ③钢筋混凝土筏形基础 当高层建筑层数不多、地基土较好、上部结构轴线间距较小且荷载不大时, 可以采用钢筋混凝土筏形基础。 ④箱形基础 是高层建筑广泛采用的一种基础类型。它具有刚度大、整体性好的特点,适 用于上部结构荷载大而基础土质较软弱的情况。它既能够抵抗和协调地基的不均 匀变形,又能扩大基础底面积,将上部荷载均匀传递到地基上,同时,又使部分 土体重量得到置换,降低了土压力 ⑤桩基 也是高层建筑广泛采用的一种基础类型。桩基具有承载力可靠、沉降小的优
11 但是，在高层建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考虑，以及防水处 理困难等，希望少设缝或不设缝。目前在高层建筑中，总的趋势是避免设缝，并 从总体布置上或构造上采取相应措施来减少沉降、温度和体型复杂引起的问题。 五、温度差对房屋竖向的影响 季节温差、室内外温差和日照温差对房屋竖向结构亦是有影响的。当建筑物 高度在 30～40 层以上时，就应考虑这种温度作用。 六、高层建筑楼盖 在高层建筑中，楼盖不再是简单的竖向分割和平面支撑。在高层结构侧向变 形时，要求楼盖应具备必要的整体性和平面内刚度。同时，考虑到高层建筑平面 较为复杂、尽量减少楼盖的结构高度和重量，装配式楼盖已不再适用，一般应采 用现浇整体式或装配整体式楼盖。 七、基础埋置深度及基础形式 1、基础埋置深度 高层建筑由于高度大、重量大，受到的地震作用和风荷载值较大，因而倾覆 力矩和剪力都比较大。为了防止倾覆和滑移，高层建筑的基础埋置深度要深一些， 使高层建筑基础周围所受到的嵌固作用较大，减小地震反应。《钢筋混凝土高层 建筑设计与施工规程》规定： ①在天然地基上基础埋置深度不小于建筑物总高度的 1/12。 ②采用桩基时，桩基承台的埋置深度不宜小于建筑物总高度的 1/15。 ③当地基为岩石时，基础埋置深度可减小一些，但应采用地锚等措施。 2、基础形式 基础承托房屋全部重量及外部作用力，并将它们传到地基；另一方面，它又 直接受到地震波的作用，并将地震作用传到上部结构。可以说，基础是结构安全 的第一道防线。基础的形式，取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土 的性质。基础形式有以下几种： ①柱下独立基础 适用于层数不多、地基承载力较好的框架结构。当抗震要求较高或土质不均 匀时，可在单柱基础之间设置拉梁，以增加整体性。 ②条形基础 条形基础、交叉条形基础比柱下独立基础整体性要好，可增加上部结构的整 体性。 ③钢筋混凝土筏形基础 当高层建筑层数不多、地基土较好、上部结构轴线间距较小且荷载不大时， 可以采用钢筋混凝土筏形基础。 ④箱形基础 是高层建筑广泛采用的一种基础类型。它具有刚度大、整体性好的特点，适 用于上部结构荷载大而基础土质较软弱的情况。它既能够抵抗和协调地基的不均 匀变形，又能扩大基础底面积，将上部荷载均匀传递到地基上，同时，又使部分 土体重量得到置换，降低了土压力。 ⑤桩基 也是高层建筑广泛采用的一种基础类型。桩基具有承载力可靠、沉降小的优
点,适用于软弱土壤。震害调査表明,采用桩基常常可以减少震害。但是必须注 意,在地震区,应避免采用摩擦桩,因为在地震时土壤会因震动而丧失摩擦力。 第二章荷载及设计要求 本章重点:①风荷载的计算 ②荷载效应组合 ③高层建筑设计要求。 计划学时:3学时 高层建筑所承受的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两部分。竖向荷载中重力 荷载和楼面活荷载与一般结构相同,在此不再重复。水平荷载包括风荷载和水平 地震作用。 设计要求包括荷载效应组合方法和承载力、变形的要求。 2-1风荷载 空气流动形成的风遇到建筑物时,就在建筑物的表面产生压力或吸力,这种 风力作用称为风荷载。 风荷载标准值 风对建筑物表面的作用力大小,与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结 构特性有关。垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值W(KNm2)可按 下式计算。 Wk=BzuzusWo 式中,W——高层建筑基本风压值; 2--风压高度变化系数 山一一风载体型系数 B2-—风振系数。 1、高层建筑基本风压值W 我国《建筑结构荷载规范》给出了各地的基本风压值。是用各地区空旷平坦 地面上离地10m高、统计30年重现期的10分钟平均风速V(m/s)计算得到的。 基本风压WM7N/m2) 对于高层建筑,需要考虑重现期为50年的大风,对于特别重要或者有特殊
12 点，适用于软弱土壤。震害调查表明，采用桩基常常可以减少震害。但是必须注 意，在地震区，应避免采用摩擦桩，因为在地震时土壤会因震动而丧失摩擦力。 第二章 荷载及设计要求 本章重点：①风荷载的计算； ②荷载效应组合； ③高层建筑设计要求。 计划学时：3 学时 高层建筑所承受的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两部分。竖向荷载中重力 荷载和楼面活荷载与一般结构相同，在此不再重复。水平荷载包括风荷载和水平 地震作用。 设计要求包括荷载效应组合方法和承载力、变形的要求。 §2-1 风荷载 空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物的表面产生压力或吸力，这种 风力作用称为风荷载。 一、风荷载标准值 风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结 构特性有关。垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值 WK （KN/m2）可按 下式计算。 WK = Z Z SW0 式中， W0——高层建筑基本风压值； Z ——风压高度变化系数； S ——风载体型系数； Z ——风振系数。 1、高层建筑基本风压值 W0 我国《建筑结构荷载规范》给出了各地的基本风压值。是用各地区空旷平坦 地面上离地 10m 高、统计 30 年重现期的 10 分钟平均风速 V0 （m/s）计算得到的。 基本风压 ' W0 = ( / ) 1600 2 2 0 KN m V 对于高层建筑，需要考虑重现期为 50 年的大风，对于特别重要或者有特殊
要求的高层建筑,需要考虑重现期为100年的强风。因此要用基本风压值W乘 以系数1.1或1.2后,作为一般高层建筑及特别重要的高层建筑的基本风压值 2、风压高度变化系数 风速大小不仅与高度有关,一般越靠近地面风速越小,愈向上风速越大,而 且风速的变化与地貌及周围环境有直接关系。我国《建筑结构荷载规范》将地面 情况分为A、B、C三类 A类地面粗糙度:指海岸、湖岸、海岛及沙漠地区 B类地面粗糙度:指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇 和大城市的郊 C类地面粗糙度:指平均建筑高度在15m以上、有密集建筑群的大城市市区。 风压高度变化系数μ2反应了不同高度处和不同地面情况下的风速情况,具体见 表2-1。 风压高度变化系数 表2-1 离地面高 90100150200 地面A.171.381.631.81.922.032122.22.272.34|2.402642.83 粗糙 0.81.0 度c0.540.71 a 1.421.561.671.771.861.952.022.092.382.61 1111.241.361.461.551.641.721.792.112.36 3、风载体型系数山s 风载体型系数是指建筑物表面所受实际风压与基本风压的比值。通过实测 可以看出,风压在建筑物表面的分布不是均匀的,如教材41页图2-2所示。在 风荷载计算时,为简化计算,一般将建筑物各个表面的风压看成是均匀分布的 风载体型系数的取值见教材表2-2 4、风振系数B2 空气在流动时,风速、风向都在不停地改变。建筑物所受到的风荷载是不断 波动的。风压的波动周期一般较长,对一般建筑物影响不大,可以按静载来对待。 但是,对于高度较大或刚度相对较小的高层建筑来讲,就不能忽视风压的动力效 应。在设计中,用风振系数B2来考虑 《建筑结构荷载规范》规定,对于高度大于30m,且高宽比大于1.5的房屋 建筑均需考虑风振系数。《高层规程》规定了有关风振系数βz的计算。详见教材 P43~P44
13 要求的高层建筑，需要考虑重现期为 100 年的强风。因此要用基本风压值 ' W0 乘 以系数 1.1 或 1.2 后，作为一般高层建筑及特别重要的高层建筑的基本风压值 W0。 2、风压高度变化系数 Z 风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，愈向上风速越大，而 且风速的变化与地貌及周围环境有直接关系。我国《建筑结构荷载规范》将地面 情况分为 A、B、C 三类： A 类地面粗糙度：指海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B 类地面粗糙度：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇 和大城市的郊区； C 类地面粗糙度：指平均建筑高度在 15m 以上、有密集建筑群的大城市市区。 风压高度变化系数 Z 反应了不同高度处和不同地面情况下的风速情况，具体见 表 2-1。 风压高度变化系数 表 2-1 离地面高 度（m） 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 地面 粗糙 度 A 1.17 1.38 1.63 1.8 1.92 2.03 2.12 2.2 2.27 2.34 2.40 2.64 2.83 B 0.8 1.0 1.25 1.42 1.56 1.67 1.77 1.86 1.95 2.02 2.09 2.38 2.61 C 0.54 0.71 0.94 1.11 1.24 1.36 1.46 1.55 1.64 1.72 1.79 2.11 2.36 3、风载体型系数 S 风载体型系数 S 是指建筑物表面所受实际风压与基本风压的比值。通过实测 可以看出，风压在建筑物表面的分布不是均匀的，如教材 41 页图 2-2 所示。在 风荷载计算时，为简化计算，一般将建筑物各个表面的风压看成是均匀分布的。 风载体型系数的取值见教材表 2-2。 4、风振系数 Z 空气在流动时，风速、风向都在不停地改变。建筑物所受到的风荷载是不断 波动的。风压的波动周期一般较长，对一般建筑物影响不大，可以按静载来对待。 但是，对于高度较大或刚度相对较小的高层建筑来讲，就不能忽视风压的动力效 应。在设计中，用风振系数 Z 来考虑。 《建筑结构荷载规范》规定，对于高度大于 30m，且高宽比大于 1.5 的房屋 建筑均需考虑风振系数。《高层规程》规定了有关风振系数 Z 的计算。详见教材 P43～P44
二、总风荷载与局部风荷载 1、总风荷载 总风荷载是指建筑物各个表面所受风荷载的合力,是沿建筑物高度变化的线 荷载。通常按建筑物的主轴方向进行计算。 2、局部风荷载 局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位,考虑风压对局部某些构 件的不利作用时考虑的风荷载。考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台、雨篷等悬 挑构件。 §2-2地震作用 地震作用在《房屋建筑抗震设计》课程中已有专门介绍,在此不再重复 §2-3荷载效应组合及设计要求 荷载效应组合 般用途的高层建筑荷载效应组合分为以下两种情况: 无地震作用组合 S=YGCGGK+YoCo,2Ix +yo2 Co2 22x +wwrw CwWK 有地震作用组合: SE=YGCGGE+yECEhEhk+YE, CEEk +Www CwWk 式中S一一无地震作用组合时的荷载总效应 S-—有地震作用组合时的荷载总效应 永久荷载的荷载效应标准值 CQ1k--使用荷载的荷载效应标准值; CQ2Q2k--其他可变荷载的荷载效应标准值 CW-—风荷载的荷载效应标准值 yG、yb、"En、yw--分别相应于上述各荷载效应的分项系数: vn-—风荷载的组合系数 CG-—重力荷载代表值产生的荷载效应标准值(包括100%自重标准 值,50%雪荷载标准值,50~80%楼面活荷载标准值); 水平地震作用的荷载效应标准值 C,E,-—竖向地震作用的荷载效应标准值
14 二、总风荷载与局部风荷载 1、总风荷载 总风荷载是指建筑物各个表面所受风荷载的合力，是沿建筑物高度变化的线 荷载。通常按建筑物的主轴方向进行计算。 2、局部风荷载 局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位，考虑风压对局部某些构 件的不利作用时考虑的风荷载。考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台、雨篷等悬 挑构件。 §2-2 地震作用 地震作用在《房屋建筑抗震设计》课程中已有专门介绍，在此不再重复。 §2-3 荷载效应组合及设计要求 一、荷载效应组合 一般用途的高层建筑荷载效应组合分为以下两种情况： 无地震作用组合： S GCGGK Q CQ Q K Q CQ Q K W W CWWK = + + + 1 1 1 2 2 2 有地震作用组合： SE GCGGE EhCEhEhK EvCEvEvK W W CWWK = + + + 式中 S ——无地震作用组合时的荷载总效应； E S ——有地震作用组合时的荷载总效应； CGGK ——永久荷载的荷载效应标准值； CQ1Q1K ——使用荷载的荷载效应标准值； CQ2Q2K ——其他可变荷载的荷载效应标准值； CWWK ——风荷载的荷载效应标准值； G 、 Eh 、 Ev 、 W ——分别相应于上述各荷载效应的分项系数； W ——风荷载的组合系数。 CGGE ——重力荷载代表值产生的荷载效应标准值（包括 100%自重标准 值，50%雪荷载标准值，50～80%楼面活荷载标准值）； CEhEhK——水平地震作用的荷载效应标准值； CEvEvK ——竖向地震作用的荷载效应标准值；