高层建筑舒适度的计算

高层建筑舒适度的验算 李国强 李 杰 (同济大学 J (郑州 ：学院 ) 本文结合我国嵌建筑结构荷载规范》(G 9—87)、为高层建筑舒适度的验算提供 一种实用的l古珐 供 殳计者参考 关键词 高层建筑 舒适度 THE CHECK 0F M0Tl0N IN 1、ALL BUILDINGS FOR HI『MAN C0MFOR1_ABLENESS Lj Guoqiang tT0n University) Jie (Zhengzhou Engineering Institute) Combinedwiththea1in∞ National Loading Specif~ationforI~ilding Str~ctures[GtLI9—87)、a practical method for t check ofmotion laU buildings for human con~ortableness js present~：l in this D per，which衄n be畦 to the designers oftaU buildings一 高层建筑在强风作甩下由于脉动风的影 响将产生振动，这种振动有可能使在高层建 筑内生活或工作的人在心理上产生不舒适感， 从而影响建筑物的正常使甩。由千风是一种 经常性的荷载作用，因此有必要将风引起的 高层建筑的振动限制在人体舒适的感觉范围 之内。目前，国际上已将人体舒适度的验算 作为高层建筑设计的一个重要 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 I】I。 人体的舒适度 人体对运动的感应主要与加速度有关。 国外做了许多高层建筑运动加速度与人体心 理反应的关系试验⋯，得出的结论【 ‘为： 无感觉： 0．05m／s0以下 有感觉： 0．05～ O．15m／s 不舒适： 0．15～ 0．50m／s 令人烦恼：0．50～ 1．50m／s 无法忍受：1．50m／s 2以上 可见，高层建筑运动加速度的人体舒适 界限范围为 0．05～ 0 15m／s 1]l 1。具体舒 适度限值可根据建筑物的自振周期和建筑物 的使甩功能确定，长周期建筑、公共建筑可取 高限，短周期建筑，公寓建筑应取『氐限" 。 二．建筑物顶点运动加速度的计算 高层建筑顶点加速度晟大，因此只需验 算顶点加速度 高层建筑在脉动风作用下的动力反应， 以建筑物的基本周期运动分量为主。因此， 建筑物的顶点加速度可按下式计算： a：箐Ad (1) 式中 a—— 建筑物顶点加速度： T ——建筑物的基本自振周期 A —— t年一遇的脉动风载作用所产 维普资讯 http://www.cqvip.com 生的建筑物顶点位移。 根据风载理论 ，作用在建筑物上 t年 一 遇的脉动风压可按下式计算： 、v d= ( {V妒 W0) (2) 式 · w —— t年 一遇的脉动风压； — — 风载体型系数； f—— 脉动增大系数： v—— 脉动影响系数： wo——基本风压： — — 振型系数： ，． — — 风载重现期调整系数。 参数 、 、v、 、w 可直接按我国 《建筑结构荷载规范》(GBJ9—87) 6l采用。 由 我国的基本风压 是 30年 一遇的，因 此，式(2)括号内所计算的脉动风压也是 30年 ·遇的 而进行建筑物舒适度的验算，没有 必要采甩这样长重现期的风载，可采用 t(≤ 30)年一遇的风载，保证建筑物在t年内发生 一 次由风产生的使人体不舒适的振动的可能 性较小。通过风载重现期调整系数 可将 原来 30年一遇的风载值调整为 t年一遇的风 载值。表 1列出了依据我国风载统计参数1 71 所得到的 值。 表 l 风载重现期调整系数 调整后重现期t(年)l 0-5 1 3 5 1O 15 J 20 l 30 I 50 l 100 l 0-261 0 386 0 584 0 677 0 802 0 875 0927 1 000 I．092 1 217 式(1)中的 A 可采用 W 值通过结构分 析确定； 三．建筑物顶点运动位移的估算 · 般高层建筑设计时，已先计算出建筑 物在如 M荷载标准值下的位移： WTk= T wo (3) 式中 W —— T(≥ 30)年一遇风荷载标 准值： 『__风压高度变化系数，按文献 【6]确定； — — 风载重现期调整 系数(t= T)，按表 l确定： ， — — 风振系数。 ： l+ (4) 设A 为 W 所产生的建筑物顶点位移， 则按下述方法可由A 估算 A 首先，将 AT 分解为两部分： ATk=AT +ATd (5) 式中 ，A 、A 分别为 T年一遇静风压和 T 年一遇的脉动风压所 产生的建筑 物顶 点位 移。显然，A 、A 分别与建筑物顶点处的 静风压和脉动风压值成正比，即 AT =C H wo (6) Ard=Cd T V H W 0 (7) 式(6)、式 (7)中， 、 分别为建筑物顶点 处的 值和 值(Z=H)；H为建筑物的 总高；从文献 【6]知， H=L 、cd为比例 常数，其中 与风压高度变化系数 ，有关， Q 与振型系数 有关。由于 与 ，沿 高度的分布形状不同，因此，C 与 G 不相 等。 但可近似认为 C 与 按高度加 权的平均值之比和 C 与 砌 按高度加 权的平均值之比相等，即 C l z l出 J 。 由上式可得 舯 H az (8】 (9) (10) 一 出 穹=j 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 我国风n 『 度变化系数表达式【 为 f 1．379(z O) A类地貌， l z≤300m = J(z／10)” B类地貌，(111 l z≤350m l 0．719(z／lo) C类地貌， z≤z~O0m 近似取 z 青 (12) 将式(11)、式(12)代人式(1O)，可得各类 地貌的 值，列于表2。 表2 各类地貌的 值 由于 Ad= A (13) 则由式(6)、式(7)．式(9)，式(13)可得 A —警 ～ H+ ‘V ( AT J (i4) 卅 四、舒适度验算(实例) 下面以上海国际贸易 中心大楼 为例，说 明高层建筑舒适度的验算 上海国际贸易中心大楼为一垒钢结构建 筑，共 37层，146．55m高。 平 面 尺 寸 4o．4m ×50．0m。 大楼位于B类地貌地区。已计算 得出结构基本周期T =4．615s，50年一遇风载 标 准 值 所 产 生 的 建 筑 物 顶 点 位 移 为 。=0 305m。 要求大楼在5年 一遇的风载作 用下顶点振动加速度不超过0 12m／s!： 从文献【6]可查得 =31玉v：O48．／i = 2 36 查本文表l得 =0-677． =1．092。查 本文表2，得z=077。则由式(14) ． 0．77×3 15×n48 ^a i i两 —．15 x—0,48 ( ×0-305)=0．0624m 再由式(1】得 a=蒜 x0o624 116m／s <012m／s 参考文献 [1l Council on tall building s planning and environmenlal criteda for tall building ASCE，New York．】98l 【 F K Chang Yurcran response1o motion1】_tall bufldingg．ASCE，ST6 Vol 99．】973 【31National building code ofCanada、1980 『41黄车 ‘．高层建筑 中人体的舒适度 ，结构 l：程师． (3)I9髓 『51张扣庭．结构风眶和风振 |十算，同济大学出临社． 1985年 f 6】 筑结构荷载规范》(GBJ9—87)，-扣倒 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 出 版社，1990年 【7】((i 筑结构设计统一标准》(草室)．1983年 一 ⋯ ⋯ 譬 警蔷 嚣 联合开发网架结I：1构 内蒙古呼和浩特市网架结构厂耿百丌捉 木：1 ．!： 。 ：： 内蒙古呼和浩特市网架结构厂是1976年垒国第一家生产螺栓球节点网架的专业厂。 {‘多 ： 年来，为天津、山东 东北、四川．宁夏 北京第 卜一届哑运会工程等∞ 个省市自治区制作并安 装了各种形式的网架．网壳达百隶座。本厂技术力量雄厚，检测手段齐全，产品质量全部达到 - 国家规范要求。 ： 主要产品 ：螺栓球节点网架 焊接球节点网架及备种零件。网架跨度不限，高强螺检 M16～ M95，球节点 ●80～ ●280 蚋∞ ～●50o。 业务范围 ：①免费承担网架用户的电算和罔纸设计。@承接各种形式或特殊角度网架 ． 的制作并负责安装和发运 ． _ 厂 址 ：内豢古呼和浩特市回民区光明路 厂 长 ：张宏林 电 话：35267 电 挂：4986 邮政编码 ：010050 ： ， 1- ： ： - - - - 。 ： 一 ． ： ： ： ： ： ： 。 。 ‘ ： 维普资讯 http://www.cqvip.com