高層建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)荷載估算

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1.2  高層建筑結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的特點(diǎn)
1.2.1  高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)
建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)高度低、平面尺寸較大，其高寬比很小，而結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載和地震作用也很小，故結(jié)構(gòu)以抵抗豎向荷載為主。也就是說，豎向荷載往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素。
建筑結(jié)構(gòu)的這種受力特點(diǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的層數(shù)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(chǎn)生的累積效應(yīng)很大，建筑物層數(shù)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生的傾復(fù)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(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生的傾復(fù)彎矩與樓層總高度的平方成正比。就是說，建筑結(jié)構(gòu)的高度越大，由水平作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩就更大，較豎向荷載對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的累積效應(yīng)增加更快，其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力占總結(jié)構(gòu)內(nèi)力的比重越大，從而成為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要控制因素。
1.2.2  高層建筑結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)
在豎向荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的變形主要是豎向構(gòu)件的壓縮變形。由于各豎向構(gòu)件的應(yīng)力大小不同，因而其壓縮變形大小也不同。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于在施工過程中的找平，
同時由于各豎向構(gòu)件的基底軸力大小不同，若不對基底應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，也可能導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。
在水平荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)最大的頂點(diǎn)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(jié)構(gòu)的