高楼钢结构与工程实例-建筑立面形状

1.抗风设计

（1）作用于房屋的风荷载标准值是随距离地面的高度而增大。强风地区的高楼宜采用上小、下大的梯形或三角形立面（图2-3a、b）。

（2）采用梯形或三角形立面的高楼，其优点是：①缩小了较大风荷载值的受风面积，使楼房下部的风荷载倾覆力矩较大幅度地减小；②从上到下，楼层的抗推刚度和抗倾覆能力增长较快，与风荷载水平剪力和倾覆力矩的增长情况相适应；③楼房周边向内倾斜的竖向承力构件轴力的水平分力，可部分抵消各楼层的风荷载水平剪力。

图2-3 高楼的简单立面形状

（3）对位于台风地区的层数很多、体量较大的高楼，可结合建筑布局和功能需要，在楼房的中、上部，设置穿透房屋全宽的大洞（图2-3c），或每隔若干楼层设置一个透空楼层（图2-3d），可以显著减小作用于楼房的风荷载。

2.抗震设计

（1）简单立面形状

1）位于地震区的钢结构高楼，其立面形状也应该采用矩形、梯形、三角形或双曲线梯形等沿高度均匀变化的简单几何图形。

2）采用三角形、梯形、双曲线梯形等上小、下大的简单立面形状的高楼，由于整个建筑的质心位置下降，地震倾覆力矩减小，将取得与抗风同样的经济效果。

（2）不规则立面形状(www.xing528.com)

1）高层建筑若采用阶梯形或倒阶梯形立面，每个台阶的收进尺寸不宜过大，建筑上段向外挑出长度l_c更不宜超过4m；否则，将很不利于抗震。当台阶上段的建筑边长B₁小于下段建筑边长B₂的75%或大于下段建筑边长B₂的110%，即B₁/B₂＜0.75或B₁/B₂＞1.1时（图2-4），就属于不规则立面形状。

2）采用不规则立面形状的高楼，高振型的不利影响加剧；而且平面尺寸突然减小的楼层，可能因塑性变形集中效应而使其层间侧移值成倍地增长。

（3）结构竖向不规则 现代高楼多数是集办公、旅馆、娱乐和商业等多种功能于一体的综合性建筑，建筑平面和立面设计往往受到建筑使用功能方面诸多因素的制约，而不能完全符合结构抗震设计准则。

图2-4 结构竖向不规则高楼的收进或外挑尺寸

当结构存在下列情况之一时，就属于不利于抗震的结构竖向不规则的建筑，需要采用能反映真实结构受力特性的计算模型和地震内力分析方法，并应采取有效的抗震构造措施予以补强。

1）有柔软层——某一楼层的抗推刚度（侧向刚度）小于上一楼层抗推刚度的70%，或小于其上三个楼层抗推刚度平均值的80%。

2）不连续——结构中的主要抗侧力构件在某一楼层（转换层）中断或转换为其他类型抗侧力构件。

3）有薄弱层——某一楼层的水平受剪承载力小于上一楼层受剪承载力的80%。