风荷载作用下的高层建筑结构设计（论文）.pdf

· 9· 水平荷载在高层建筑设计中起着决定性的作用，是高层 建筑设计应充分考虑的影响因素之一。目前我国建筑逐渐增 高，建筑层数逐渐增多，对设计提出了更高的要求，自然因 素及建筑体型特征共同影响着建筑物的风荷载效应，因此应 加强超高层建筑的体型设计研究。文章研究了武汉锦绣时代 工程项目的具体相关情况。 1 风荷载基本特性 风速与高度之间有着紧密的联系，高层结构设计应充分 考虑风速因素对结构的影响。风是空气中气压不均而出现流 动现象而导致的结果，不同的建筑高度所承受的风速具有很 大的差异，水平荷载中的结构应力和建筑高度二次方之间呈 正比关系。可用式（1）表达 ： n 0 0 h h hÅ Ä V V = （1） 式中 ： n为指数，与建筑物周边的环境有关系 ； Vh为 h高 度风速 ； h0为基准高度，其风速以 V0表示，单位m/s。 气流在空气中遇到建筑物的情况下，在建筑物的表面位置 会出现一定的吸力与压力，即为风荷载，近地风的风向、性质、 风速等均会影响风荷载大小，同时风荷载也受到地面表面状 况、形状及高度的影响。 与建筑物表现垂直的风荷载标准可用式（2）表示 ： Wk=Bz MsMzW0 （2） 式中 ： Mz 为风压高度变化系数 ； Bz为高度处的风振系数 ； W0为基本风压（ kN/m 2）； Wk为风荷载标准值（ kN/m 2）； Ms 为风荷载体型系数。 2 高层建筑特性分析 在水平荷载作用下，结构抗水平的侧向刚度是高层建筑 （尤其超高层建筑）结构设计的关键，为满足结构弹性工作状 态，应加强对结构层间位移角的控制。建筑受到风荷载的受 力图呈倒三角形分布，而剪力呈正三角形分布，据此高层结 构刚度分布应为上小下大的渐变分布特征。 对高度不小于 150 m的高层建筑，结构应满足风振舒适度 的要求。对住宅、公寓类建筑，结构顶点风振加速度不得超 过0.15 m/s 2，对办公、旅馆类建筑，结构顶点风振加速度不得 超过 0.25 m/s 2。正常条件下，高层建筑物处于弹性状态，还应 考虑结构整体变形对幕墙围护结构的影响。 因此，需合理布置结构的抗侧力构件，如框架梁、连梁、 剪力墙、框架柱、筒体等。不同结构形式可采用不同的抗侧 力构件或组合构件，以满足结构抗侧刚度、风振舒适度及围 护结构变形要求。 3 基于风荷载设计高层建筑体型 3.1 ??: ?]< K?? 平面设计可采用椭圆形、圆形等流线形，与矩形平面相 比具有更小的扭力矩、顺风力，具有低于矩形平面 20%~40% 的风荷载效应，是高层建筑设计中重要的平面形式之一。 正多边平面具有较小的平面体型系数，具有多项对称特 征，横风力、顺风力之间的差别较小，在目前高层建筑的抗 风设计中较为常见，对平面转角设计了锐角三角形的形态， 为减少设计过程中应力集中现象及角落效应，宜采用切角处 理方式。 随着建筑设计风格的多样化，往往不能采用椭圆或正多 边形平面，较为常见的平面类型有十字、T、Y、L、H以及槽 形等复杂平面，在设计过程中应结合最大风向角，建筑迎风 面宜选择迎风面较小或风荷载效应较小的一面。因此高层建 筑及超高层建筑，抗风设计不仅是结构设计问题，更是建筑 方案、总图规划等问题。 3.2 ?? ???? 设计可采用上小下大的台体与锥体形式，该体型可减小 建筑物的受力面积，避免较大风荷载的影响。设置最佳的结 构抗风比例，高度以 H表示，宽度以 B表示，建筑长度以 L 表示。 L/B 范围值应控制在 2~3之间，不宜大于 4， H/B 应设置 在3~4 之间，不宜超过 6。 3.3 ???0g?? 设计中应加强抗侧刚度设计，抗侧刚度应呈现渐变分布 特征，刚度应上小下大。设计时可采用体型的变化达到调整 抗侧刚度分布的效果，如台体与锥体的体型即具有刚度调整 作用。体型上下等宽的结构，可改变竖向构件截面厚度的方 式来调整侧向刚度。 ［摘 要］ ?e t??{剂? ???: ?] ?? ，坤之n??{: ?]^ ?????? ，其?: ?]<君?? ， ? ?娥?、娥?仙印??<君???? ，?v<君???? ，坤:?0g ，?? S: ?????? ，??? ????。??六]Q天Ns?，?堵??{??r??，s丁: ?]r??n?众??妙?。 ［关键词］ ??{ ；: ?] ； ???? ；0g?? ；???? ［中图分类号］ TU 755bbbbb ［文献标志码］ Bbbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2020）03–0009–02 Structural Design of High -rise Buildings under Wind Load Zhong Sheng-hua ［Abstract ］This paper analyzes the basic characteristics of wind loads and the characteristics of high-rise buildings， proposes a design method based on the wind load for the shape of high-rise buildings，strengthens the graphic design of high-rise buildings，adopts elliptical，circular and ot