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1、网络教育学院高层建筑学离线作业 学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 辅导教师： 完成日期： 题目二：计算题。某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m，其他各层层高为3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为，地下室筏板基础底面埋深为12m，如下图所示。已知建筑物的基本自振周期为，基本风压为，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为。为简化计算，将建筑物沿着高度方向划分为6个区段，每个区段为20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。要求：计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力设计值和筏板基础底
2、面的弯矩设计值。解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： （2）风荷载体型系数：对于矩形平面，可求得（3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B类，查得脉动增大系数。脉动影响系数根据H/B和建筑总高度H确定，其中B为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可求得0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度与房屋高度的比值，即，为第i层标高；H为建筑总高度。则可求得风振系数为：（4）风荷载计算：风荷载作用下，沿房屋高度分布的风荷载标准值为：按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表1。表
3、1 风荷载作用下各区段合力的计算区段(m)区段合力突出屋面80061100.9172.151.30669.241384.85900.7502.021.26763.111262.24700.5831.861.22556.191123.83500.4171.671.17948.55971.02300.2501.421.12639.43788.61100.0831.001.06026.14522.8在风荷载作用下结构底部一层的剪力为：筏形基础底面的弯矩为：题目三： 与多层建筑相比，高层建筑结构的设计特点有哪些？至少选择其中的三点进行详细的论述。一、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层
4、建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有： （一）水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载
5、大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。 （二）侧移成为控指标 与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（qH4/8EI）。 另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况： 1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加
6、内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。 2.使居住人员感到不适或惊慌。 3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。 4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。 （三）抗震设计要求更高 有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。 （四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要 高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。 地震效应与建筑的
7、重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。 （五）轴向变形不容忽视 采用框架体系和框架剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。 （六）概念设计与理论计算同样重要 抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是
8、在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。 大连理工大学高层建筑结构大作业学习中心： 姓 名： 学 号： 题目一：反弯点法计算题已知框架结构如图所示，承受水平风荷载作用，图中数字为框架梁、柱的相对刚度，试用反弯点法求各个框架柱的剪力。其中，。解: 一、对题目进行分析可知：（1） 各柱反弯点高度：
9、1层取底层柱高的2/3，即: ；24层均在各柱中点处:（2）结构对称，外柱A、D有同样侧移刚度，内柱B、C也有同样侧移刚度，且24层柱刚度一致，故24层柱剪力分配系数为：二、根据公式进行计算：从底层（F1）开始计算，求各柱剪力（1）、底层（F1）柱剪力计算：QA=QD=（22+16+20+18）=7625.073KNQB=QC=（22+16+20+18）=7612.913KN（2）、二层（F2）柱剪力计算：QA=QD=（22+16+20）=5817.509KNQB=QC=（22+16+22）=5811.491KN（3）、三层（F3）柱剪力计算： QA=QD=（22+16）=3811.472KN
10、QB=QC=（22+16）=387.528KN（4）、顶层（F4）柱剪力计算： QA=QD=22=226.642KNQB=QC=22=224.358KN题目二：底部剪力法。钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m，集中于各楼层的重力荷载代表值分别为：，。结构阻尼比，自振周期为，1类场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。解：查建筑设计抗震规范表5.1.4-1.2知，8度多遇地震设计基本地震加速度为0.30g时=0.24，设计地震分组为第一组。 类场地：=1.00.24
11、=0.1090.11 查建筑设计抗震规范表5.2.1知，=0.55s1.4=1.40.25=0.35s取=0.08+0.07=0.080.55+0.07=0.114 总水平地震作用标准值：=Geq=0.114（450+600+580+550+500）85%=259.69KN 顶部附加地震水平作用：因为T1=0.551.4Tg=0.35，则顶部附加水平地震作用 各楼层水平地震作用标准值：=（i=1,2,3）=45015+60012+5809+5506+5003=23970KNm=64.79KN=83.39KN=50.11KN=31.68KN=14.40KN各楼层地震剪力： V1=+=244.37
12、KN V2=+=229.97KN V3=+=198.29KN V4=+=148.19KN题目三：地震地面运动特性用哪几个特征量来描述？结构破坏与地面运动特性有什么关系？(1)地震地面运动的特性可用三个量来描述：强度（由振幅值大小表示）、频谱和持续时间。(2)结构破坏与地面运动特性有着密切的关系，主要表现在：强烈地震的加速度或速度幅值一般很大，但如果地震时间很短，对建筑物的破坏性可能不大；而有时地面运动的加速度或速度幅值并不太大，而地震波的卓越周期与结构的基本周期接近，或者振动时间很长，都可能对建筑物造成严重影响.题目四：框架-剪力墙结构在水平荷载作用下内力计算的基本假定是什么？（1）楼盖结构在
13、其自身平面内的刚度为无限大，平面外的刚度可忽略不计。楼板在自身平面内刚度无限大，可以保证楼板将抗震缝区段内的整个框架和剪力墙连成整体，而不产生相对变形。（2）水平荷载的合力通过结构的抗侧刚度中心，即不考虑扭转的影响。房屋的刚度中心与作用在房屋上的水平荷载的合力中心相重合，以保证房屋在水平荷载作用下不发生扭转。否则，产生扭转房屋的受力情况是非常复杂的。为了简化计算，只要房屋体型规整，剪力墙布置对称、均匀，一般可不考虑扭转的影响。题目五：钢筋混凝土剪力墙结构的剪力墙布置原则是什么？（1）剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。特别是在抗震结构中，应避免仅单向有墙的结构布置形式，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。（2）剪力墙应尽量拉通对直，以增加抗震能力。门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使受力明确，计算简单。在抗震结构中，应尽量避免出现错洞剪力墙和叠
