高層建筑結構方案設計荷載估算

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1.2  高層建筑結構作用效應的特點
1.2.1  高層建筑結構的受力特點
建筑結構所受的外力（作用）主要來自垂直方向和水平方向。在低、多層建筑中，由于結構高度低、平面尺寸較大，其高寬比很小，而結構的風荷載和地震作用也很小，故結構以抵抗豎向荷載為主。也就是說，豎向荷載往往是結構設計的主要控制因素。
建筑結構的這種受力特點隨著高度的增大而逐漸發(fā)生變化。
在高層建筑中，首先，在豎向荷載作用下，由圖1.2.1-1所示的框架可知，各樓層豎向荷載所產生的框架柱軸力為：
邊柱       N=wlH/2h
中柱       N=wlH/h
即框架柱的軸力和建筑結構的層數成正比；邊柱軸力較中柱小，基本上與其受荷面積成正比。就是說，由各樓層豎向荷載所產生的累積效應很大，建筑物層數越多，底層柱軸力越大；頂、底層柱軸力差異越大；中柱、邊柱軸力差異也越大。
其次，在水平荷載作用下，作為整體受力分析，如果將高層建筑結構簡化為一根豎向懸臂梁，那么由圖1.2.1-2、圖1.2.1-3所示其底部產生的傾復彎矩為：
水平均布荷載           Mmax=qH2/2
倒三角形水平荷載        Mmax= Qh3/3
即結構底部產生的傾復彎矩與樓層總高度的平方成正比。就是說，建筑結構的高度越大，由水平作用對結構產生的彎矩就更大，較豎向荷載對結構所產生的累積效應增加更快，其產生的結構內力占總結構內力的比重越大，從而成為結構強度設計的主要控制因素。
1.2.2  高層建筑結構的變形特點
在豎向荷載作用下，高層建筑結構的變形主要是豎向構件的壓縮變形。由于各豎向構件的應力大小不同，因而其壓縮變形大小也不同。在鋼筋混凝土結構中，由于在施工過程中的找平，
同時由于各豎向構件的基底軸力大小不同，若不對基底應力進行調整，也可能導致基礎產生不均勻沉降。
在水平荷載作用下，高層建筑結構最大的頂點位移為：
水平均布荷載           △max=qH4/8EI
倒三角形水平荷載       △max= 11qH4/120EI
式中EI為結構的